Wärmeaustauscher Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher zum Abkühlen oder Erwärmen von insbesondere chemisch aggressiven, beispielsweise stark korrodie rend wirkenden Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen mittels eines anderen Mediums.
Wärmeaustauscher zum Abkühlen oder Erwär men von Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen sind be reits in verschiedenen Ausführungen bekannt. So kennt man beispielsweise einen Wärmeaustauscher zum Kühlen von Getränken wie Bier, Milch u. dgl. der im wesentlichen aus einem oder aus mehreren gleichen koaxial angeordneten Scheibenelementen besteht, die sich aus zwei spiegelbildlich einander zu geordneten gleichen zentrisch gelagerten Scheiben und einer dazwischen liegenden mit einer Aussparung versehenen Trennplatte zusammensetzen, wobei die Scheiben auf beiden Seiten konzentrisch angeordnete Ringnuten von dreieckigem Querschnitt aufweisen und das Ringnutsystem der einen Seite mit dem Ringnutsystem der anderen Seite verzahnt ist.
Da bei dieser bekannten Einrichtung nur das eine der beiden wärmeaustauschenden Medien zwangsweise geführt ist und ausserdem die in der Mitte des dreieckigen Ringnutquerschnitts befindlichen Teilchen des zwangsweise geführten Mediums einerseits einen sehr viel grösseren Abstand zum umgebenden Medium, andererseits infolge verminderter Wandreibung aber eine sehr viel grössere Strömungsgeschwindigkeit aufweisen als die übrigen Teilchen, lässt sich mit ihr nur ein verhältnismässig geringer und ungleichmässi- ger Wärmeaustausch zwischen den beiden miteinan der in einem Wärmeaustauschverhältnis stehenden Medien erreichen und kann daher nicht befriedigen.
Bei einem anderen koaxial angeordnete Scheiben aufweisenden bekannten Wärmeaustauscher sind zwar beide miteinander im Wärmeaustausch stehen- den Medien zwangsweise geführt, und die ringförmi- gen konzentrischen Nuten weisen rechteckigen Quer schnitt auf.
Da das eine der beiden Medien den Wär- meaustauscher praktisch rein axial, also auf verhält- nismässig kurzem Wege durchströmt und die einzel nen Teilchen der beiden wärmeaustauschenden Medien demzufolge nur sehr kurzzeitig in einem Wärmeaustauschverhältnis zueinander stehen, findet auch bei dieser Einrichtung nur ein unvollkommener Wärmeaustausch statt.
Um eine ausreichende Küh lung oder Erwärmung des einen der beiden Medien zu erreichen, muss dieser Wärmeaustauscher daher entweder in axialer Richtung relativ grosse Abmes sungen aufweisen, was beispielsweise durch eine ent sprechend grosse Anzahl von Scheiben erreicht wer den kann, oder aber es muss eine entsprechend grosse Menge kühlendes oder erwärmendes Medium durch den Wärmeaustauscher hindurchgeführt wer den. Beide Massnahmen erfordern einen verhältnis mässig grossen Aufwand und sind daher unwirt schaftlich, ganz abgesehen davon, dass sie nicht in jedem Falle verwirklicht werden können, sei es in folge Raummangels oder auch weil nur abgegrenzte Mengen der Medien zur Verfügung stehen.
Um Wärmeaustauscher auch bei chemisch aggressiven, beispielsweise stark korrodierend wir kenden Medien verwenden zu können, wurde auch schon vorgeschlagen, die Scheiben bzw. Scheibenele mente aus Graphit herzustellen. Hinsichtlich der er zielbaren Wärmeaustauschleistung haften diesen aus Graphit hergestellten Wärmeaustauschern im wesent lichen aber die gleichen Mängel an wie den oben be schriebenen, so dass auch sie nicht völlig zufrieden stellen.
Die Erfindung bezweckt, die erwähnten Nachteile zu vermeiden. Für einen Wärmeaustauscher zum Ab- kühlen oder Erwärmen von insbesondere chemisch aggressiven, beispielsweise stark korrodierend wir kenden Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen, mittels eines anderen Mediums, mit einem oder mehreren gleichen koaxial angeordneten Scheibenelementen, die sich je aus zwei spiegelbildlich gleichen einander zugeordneten, im wesentlichen zentrisch gelochten Scheiben zusammensetzen,
wobei die Scheiben je auf beiden Seiten konzentrisch angeordnete Ringnuten enthalten und das Ringnutensystem auf der einen Seite mit dem Ringnutensystem auf der anderen Seite im Querschnitt ineinander verzahnt ist, wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, die Scheiben aus Gra phit herzustellen, die konzentrisch angeordneten Ringnuten mittels im wesentlichen radial verlaufen der Einschnitte in den Scheiben bezüglich der beiden Medien parallel zu schalten,
den einen auf der einen Scheibenseite vorgesehenen Einschnitt von der im wesentlichen zentrischen Bohrung der Scheibe ausge hend und den anderen auf der anderen Scheibenseite vorgesehenen Einschnitt vom Aussenrand der Scheibe ausgehend anzuordnen, und die äusseren Ringnutensysteme eines jeden Scheibenelementes durch je eine schlitzförmige, im wesentlichen radial verlaufende Aussparung aufweisende Deckplatten zu decken.
Die erfindungsgemässe Ausbildung des Wärme- austauschers macht es möglich, in einem Körper be stimmter Abmessungen eine grösstmögliche Wärme austauschfläche unterzubringen sowie durch entspre chende Dimensionierung der Ringnuten den beiden Medien eine über die ganze Höhe der Ringnuten hin weg gleiche und insbesondere auch bestimmte ge wünschte Strömungsgeschwindigkeit zu erteilen, so dass bei verhältnismässig geringem Aufwand ein sehr guter und gleichmässiger Wärmeaustausch erzielt wird.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Aus führungsbeispiel gezeigt und wird im folgenden an hand dieses noch näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Wärmeaustauscher im Axialschnitt; Fig. 2 Teile eines Wärmeaustauschers im Axial schnitt, wobei die Scheiben der zwei Elemente nach der Linie <B>A -A</B> in Fig. 3 und 4 geschnitten sind; Fig. 3 eine Aufsicht auf die obere Scheibe eines Elementes; Fig. 4 eine Aufsicht auf die untere Scheibe des selben Elementes.
Die beiden Scheiben a und b jedes Elementes sind sich spiegelbildlich ähnlich. Zwischen ihnen be findet sich eine Trennplatte c aus Graphit, Glas, keramischem Material oder Teflon , die an einer Stelle eine Aussparung hat. Die Anordnung einer sol chen Trennplatte ist nicht in jedem Fall erforderlich.
Beispielsweise kann auf sie ganz verzichtet werden, wenn es sich darum handelt, eine grosse Menge Dampf zu kondensieren, ohne dass das Kondensat wesentlich unter die Kondensationstemperatur unter kühlt wird (Dephlegmator - Rückflusskühler), oder es kann teilweise auf sie verzichtet werden, wenn bei Vorhandensein einer grossen Dampfmenge Stauun gen vermieden werden sollen und daher ein grosser freier Querschnitt sofort bei Eintritt des Dampfes vorhanden sein muss.
In die Bohrungen der Elemente sind Endstücke d oder Nippel e eingeschraubt oder eingekittet, durch die das erste der beiden wärmeaus tauschenden Medien (im allgemeinen das aggressi vere) ein- bzw. durch- bzw. abgeführt wird. Durch eines der beiden Endstücke d gelangt dieses Medium durch einen fast radial verlaufenden Einschnitt f (verläuft ebenso, wie in der unteren Scheibe b der Einschnitt i) zu mehreren konzentrisch verlaufenden Ringnuten g.
Die Trennplatte c ist nun so zwischen die beiden Scheiben a und b gelegt, dass das durch die Ringnuten strömende Medium, wenn es am Ende der Ringnuten angelangt ist, durch die Aussparung h von der oberen Scheibe a in die untere Scheibe b herabfällt (wenn das Medium von oben zugeleitet wird) oder von der unteren in die obere Scheibe ge drückt wird (wenn das Medium von unten zugeleitet wird). In den Ringnuten der zweiten Scheibe fliesst das Medium in der umgekehrten Richtung zurück und gelangt durch den Einschnitt i in den Nippel e und von diesem in die nächste Einheit. Die beiden Scheiben sind durch eine Kittung oder eine Dichtung r verbunden.
In den Stegen zwischen den Ringnuten g, die das durch das Innere geleitete erste Medium durchströmt, sind von der Gegenseite her ebenfalls Ringnuten k eingefräst oder eingedreht, durch die das zweite wär meaustauschende Medium fliesst. Dieses gelangt durch einen Stutzen im Deckel oder im Boden in. den Wärmeaustauscher und durch eine nicht dargestellte Aussparung der Scheiben 1 in die Ringnuten k und von dort in den Einschnitt m. Die Umleitung von der einen in die andere Scheibe der Einheit erfolgt hier durch Einschnitte n, die durch Halbrohre o nach aus sen abgedeckt sind.
Die 17berleitung von der einen auf die andere Einheit erfolgt durch eine Aussparung in der Zwischenscheibe p.
Durch Variation von Scheibenhöhe, Zahl der Elemente, Zahl der Ringnuten und Schaltung dersel ben ist es möglich, für alle Bedarfsfälle von kleinsten Flüssigkeits- oder Gasmengen bis zu Flüssigkeits mengen bis zu 150 ms/h und Gasmengen bis zu 2000 m3/h geeignete Wärmeaustauscher anzuferti gen.
Werden die Ringnuten so miteinander verbunden, dass das eine der beiden wärmeaustauschenden Medien (oder beide Medien) zunächst die erste, dann die zweite usw. und schliesslich die letzte Ringnut durchströmt, so eignet sich diese Art der Vorrichtung für kleine Flüssigkeitsmengen. Verbindet man aber die Ringnuten derart miteinander, dass das eine der beiden wärmeaustauschenden Medien (oder beide Medien) gleichzeitig mehrere oder alle Ringnuten durchströmt, so eignet sich diese Apparatur für mitt lere Flüssigkeits- und Gasmengen und für die Kon densation von mittleren Dampfmengen.
Durchströmt das eine der beiden wärmeaustauschenden Medien (oder beide Medien) gleichzeitig die Ringnuten aller Graphitkörper, aus denen der Wärmeaustauscher be steht, so kann diese Apparatur für sehr grosse Flüs- sigkeits- und Gasmengen verwendet werden.