DE1008332B - Waermeaustauscher - Google Patents

Description

In der chemischen Technik steht man oft vor der Aufgabe, stark korrodierend wirkende Flüssigkeiten, Gase oder Dämpfe zu erwärmen oder abzukühlen. Die dazu nötigen Wärmeaustauscher müssen nicht nur widerstandsfähig gegen Medien wie Chlorwasserstoff, Salzsäure, chlorierte organische Lösungsmittel usw. sein, sie müssen auch aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit bestehen.

Es wurde bereits vorgeschlagen, solche Wärmeaustauscher aus Graphit oder graphithaltigen Preßmassen herzustellen. Dabei versuchte man anfangs, für die Graphitapparaturen die gleichen Formen und Konstruktionselemente zu verwenden, wie man sie stets für Wärmeaustauscher aus Metall verwendet hatte, d. h., man setzte die Wärmeaustauscher aus Rohren, Platten usw. zusammen. Es zeigte sich jedoch, daß diese Formgebung den Eigenarten von Graphit als Werkstoff nicht gerecht wurde. Einen wesentlichen Fortschritt brachte in der Anwendung von Graphit der Vorschlag, einzelne linsenförmige Hohlkörper aus Graphit durch Schraubnippel, die ebenfalls aus Graphit bestanden, zu Säulen zu verbinden. Diese Vorrichtungen, wie sie beispielsweise Gegenstand des Patents 907 647 und des Zusatzpatents 911972 sind, haben sich in der Praxis nicht nur als Kühl-, Kondensations- oder Absorptionsvorrichtungen, sondern auch zum Erwärmen von Medien, beispielsweise als Destillations- oder Rektifikationsvorrichtungen, an sich sehr gut bewährt. In vielen Fällen, insbesondere wenn die Wärmeübergangszahl zwischen dem Medium und der Innenwand des Wärmeaustauschers nur niedrig ist, ist es jedoch erwünscht, eine größere Oberfläche mit dem Medium in Berührung zu bringen. Bei den bekannten linsenförmigen Hohlkörpern ist das Verhältnis der inneren Oberfläche zur äußeren Oberfläche im günstigsten Falle etwa 0,8.

Es ist auch bekannt, bei Wärmeaustauschern zur Verbesserung des Wärmeaustausches radial liegende Kanäle vorzusehen, die in ihrer Längsrichtung durchströmt werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Wärmeaustauscher, bei dem das eine der Medien einen Hohlkörper aus Graphit umströmt, der aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, zwischen denen sich eine Platte befindet, durch die das zweite, durch den Hohlkörper fließende Medium gezwungen wird, in radialer Richtung zu strömen, wobei gemäß der Erfindung die beiden Teile mit radial oder ähnlich verlaufenden Rillen oder Kanälen versehen sind, durch die das Medium im wesentlichen parallel zu der zwischengelegten Platte fließt. Auf diese Weise kann das Verhältnis der inneren Oberfläche zur äußeren Oberfläche bis auf den Wert 5 und größer verbessert werden.

Anmelder:

Dynamit-Actieri-Gesellschaft

vormals Alfred Nobel & Co.,

Rheinfelden (Bad.)

Dr. Albert Hermann, Rheinfelden (Bad.),
und Dipl.-Ing Hans Neumann, Kloster Weitenau

über Steinen (Bad.),
sind als Erfinder genannt worden

Gleichzeitig wird dadurch, daß die Flüssigkeit in den beiden Teilen des Hohlkörpers zuerst radial nach außen und dann wieder radial nach innen strömt, eine besonders innige Berührung der Flüssigkeit mit der Innenwand des Austauschers erzielt. Eine besonders große Oberfläche und damit ein besonders guter Wärmeaustausch kann dadurch erreicht werden, daß die Rillen oder Kanäle von innen nach außen in Form von Spirallinien verlaufen. Die beiden Teile des Wärmeaustauschers können durch Verschrauben oder Verkitten oder auch unter Zugrundelegung einer Dichtung durch Zusammenpressen dicht miteinander verbunden werden. Wie bei den früher vorgeschlagenen Vorrichtungen können mehrere derartiger Hohlkörper durch Schraubnippel zu einer Säule miteinander verbunden werden. An diese Säule wird von außen das Heiz- oder Kühlmittel herangebracht, während das zu erwärmende oder abzukühlende Medium durch das Innere der Säule fließt. Bei der Verwendung als Kondensationsvorrichtung wird der Wärmeaustausch beeinträchtigt, wenn sich an den Innenwänden der Wärmeaustauscher aus dem Kondensat ein Flüssigkeitsfilm bildet. In diesem Fall kann das sich in jedem einzelnen Hohlkörper bildende Kondensat gesammelt und zur Mitte hin abgeführt werden, wodurch erreicht wird, daß die zu kondensierenden Dämpfe mit der kalten Wandung und nicht mit der erheblich wärmeren Flüssigkeit in Berührung kommen.

Ausführungsbeispiele eines Wärmeaustauschers nach der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt.

Abb. 1 zeigt einen Teil eines solchen Wärmeaustauschers von innen, d. h. von der Seite gesehen, die mit dem zweiten Teil zusammengefügt wird;

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Abb. 2 zeigt einen solchen Wärmeaustauscher im Schnitt.

Der Wärmeaustauscher besteht aus zwei Graphitkörpern 1 und 2 mit einer zentralen Bohrung, in die radiale Rillen 3 eingefräst oder von vornherein bei 5 der Herstellung eingepreßt sind. Beim Zusammensetzen wird zwischen die beiden Körper eine Graphitplatte 4 eingelegt, so daß das den Wärmeaustauscher durchfließende Medium gezwungen ist, durch die radialen Rillen oder Kanäle 3 zu fließen. Die beiden Teile 1 und 2 werden durch eine Kittfuge 5 zusammengesetzt, wobei statt einer Kittung auch eine Verschraubung verwendet werden kann, oder es wird ein Dichtungsring aus einem korrosionsfesten Material in eine Ringnut eingelegt und die beiden Teile durch Klammern od. dgl. gegeneinandergepreßt. Die Mittelöffnung ist bei 6 mit Gewinden versehen, so daß mehrere Wärmeaustauscher durch Schraubnippel miteinander verbunden werden können.

Abb. 3 zeigt eine andere Ausführungsform in der gleichen Darstellung wie Abb. 1. Die Kanäle verlaufen in diesem Fall nicht radial, sondern von der Mitte nach außen in Spirallinien. Dadurch wird die Länge des einzelnen Kanals etwa verdoppelt und damit die Bauhöhe der ganzen Säule wesentlich vermindert. Bei der Anwendung der Wärmeaustauscher als Kondensatoren werden zweckmäßig die Verbindungsnippel so gestaltet, daß das Kondensat, das sich im Teil 2 ansammelt, durch den Verbindungsnippel nach der Mitte geleitet wird und von der Kante des Nippels abtropft, so daß es nicht im nächstfolgenden Wärmeaustauscher an den Wandungen des Teils 1 entlang fließt und dadurch den Wärmeaustausch behindert. Infolge der guten Benetzbarkeit des Graphits hat nämlich die Flüssigkeit die Neigung, stets an den Wänden entlang zu fließen. Die von den Nippeln abtropfende, sich auf der Platte 4 sammelnde Flüssigkeit kann entweder durch Öffnungen in der Platte 4, gegebenenfalls mit Flüssigkeit^ Verschluß, um ein Durchtreten der Dämpfe zu verhindern, in die Mitte des unteren Teils fließen, oder sie fließt an der Oberfläche der Platte 4 entlang und tropft an der Unterseite der Platte 4 von Abtropfkanten wieder in die mittlere Bohrung. Der von dem Medium durchflossene Wärmeaustauscher kann von einem Mantelgefäß umgeben sein, das, wenn es sich um eine Kühlvorrichtung handelt, von einem Kühlmittel, beispielsweise Wasser, durchflossen ist.

Handelt es sich um eine Vorrichtung zur Erwärmung von Flüssigkeiten, Gasen oder Dämpfen, so kann der Mantelraum durch ein geeignetes Heizmittel, beispielsweise hochgespannten Dampf, beheizt werden. Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß die durch die Rippen im Innern versteiften Graphitkörper hohen Außendrücken standzuhalten vermögen. Gegebenenfalls kann auch die äußere Oberfläche der Wärmeaustauscher durch Rippen od. dgl. in an sich bekannter Weise vergrößert sein. Die Vergrößerung der äußeren Oberfläche kann auch durch von außen eingeschnittene Rillen 8 erzeugt werden, wie in Abb. 1 gestrichelt angedeutet ist. Dadurch wird nicht nur die äußere Oberfläche vergrößert, es wird auch die wärmeübertragende Graphitwand zwischen äußerer und innerer Oberfläche gleichzeitig dünner und damit ein besserer Wärmeübergang gewährleistet.

Claims (4)

PaTENTANSPRCGHE:

1. Wärmeaustauscher, bei dem das eine der Medien einen Hohlkörper aus Graphit umströmt, der aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, zwischen denen sich eine Platte befindet, durch die das zweite, durch den Hohlkörper fließende Medium gezwungen wird, in radialer Richtung zu strömen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile mit radial oder ähnlich verlaufenden Rillen oder Kanälen versehen sind, durch die das Medium im wesentlichen parallel zu der zwischengelegten Platte fließt.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen oder Kanäle in Form von Spirallinien verlaufen.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl der Hohlkörper durch Schraubnippel zu einer Säule verbunden sind.

4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung als Kondensationsvorrichtung das sich in jedem Hohlkörper sammelnde Kondensat nach der Mitte abgeleitet wird und die Rillen oder Kanäle der folgenden Hohlkörper nicht durchfließt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 9487, 329 241.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709 509/274 5.57