DE102015205552A1 - Shaped body for tempering a fluid and constructed with such moldings heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Ein Formkörper zum Temperieren eines Fluids, der zum Beispiel zum Bilden eines Wärmebetts (24) eines Regenerators (14) eingesetzt werden kann, weist einen Block (27) aus einem wärmeleitenden Material auf, der durch eine Grundfläche (X-Y) und eine senkrecht zur Grundfläche verlaufende Höhe definiert ist, wobei der Block (27) im Querschnitt parallel zu seiner Grundfläche (X-Y) eine Vielzahl von Zellen (28) aufweist. In dem Block (27) ist eine Vielzahl von Kanälen (30, 32) ausgebildet, die im Wesentlichen parallel zueinander und zur Höhenrichtung (Z) des Blocks verlaufen, wobei jeder dieser Kanäle (30, 32) in einer Zelle (28) derart vorgesehen ist, dass zwischen den Kanälen (30, 32) in benachbarten Zellen (28) eine Innenwand (34) vorhanden ist. Ferner hat eine Querschnittsform der Kanäle (30, 32) oder der Innenwände (34) parallel zur Grundfläche (X-Y) des Blocks (27) eine Strukturlänge (s) eines Abschnitts eines gleichbleibenden Krümmungsvorzeichens von höchstens 3,5 mm oder von höchstens 20% des Gesamtumfangs der Querschnittsform der Kanäle.A shaped body for tempering a fluid, which can be used, for example, to form a heat bed (24) of a regenerator (14), comprises a block (27) of a thermally conductive material passing through a base (XY) and perpendicular to the base extending height is defined, wherein the block (27) in cross section parallel to its base (XY) has a plurality of cells (28). In the block (27), a plurality of channels (30, 32) are formed, which are substantially parallel to each other and to the height direction (Z) of the block, each of these channels (30, 32) provided in a cell (28) in that there is an inner wall (34) between the channels (30, 32) in adjacent cells (28). Further, a cross-sectional shape of the channels (30, 32) or the inner walls (34) parallel to the base (XY) of the block (27) has a structure length (s) of a portion of constant curvature sign of at most 3.5 mm or at most 20% of Total volume of the cross-sectional shape of the channels.
Description
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Formkörper zum Temperieren eines Fluids und einen Wärmetauscher mit wenigstens einem Wärmebett, das wenigstens einen solchen Formkörper aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Thermoreaktor, insbesondere zur regenerativen thermischen Oxidation von brennbaren Stoffen in einem Abluft- oder Abgasstrom, der wenigstens einen solchen Wärmetauscher als Regenerator aufweist.The present invention relates to a shaped body for tempering a fluid and a heat exchanger having at least one heat bed, which has at least one such shaped body. The present invention further relates to a thermoreactor, in particular for the regenerative thermal oxidation of combustible substances in an exhaust air or exhaust gas stream having at least one such heat exchanger as a regenerator.
TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND
Thermoreaktoren, insbesondere solche in Anlagen zur regenerativen thermischen Oxidation (RTO) von brennbaren Stoffen in einem Abluft- oder Abgasstrom, weisen typischerweise eine mit einem thermisch umzusetzenden Gasstrom beaufschlagte Brennkammer und wenigstens zwei Regeneratoren zum Beispiel unterhalb der Brennkammer auf. Bevorzugt wird dabei einer der Regeneratoren in einem bestimmten Betriebszustand des Thermoreaktors mit einem (ersten) Gasstrom beaufschlagt, welcher der Brennkammer zugeführt wird, während der andere Regenerator mit einem (zweiten) Gasstrom beaufschlagt wird, der aus der Brennkammer austritt. Üblicherweise erhält der erste Gasstrom aus dem durchströmten Regenerator eine gewisse Menge an Wärmeenergie, während der zweite Gasstrom seinerseits Wärmeenergie an den zugeordneten Regenerator abgibt. Zur Zwischenspeicherung von Wärmeenergie werden in Regeneratoren neben wärmespeichernden Schüttungen (z. B. Kugeln, Sattelkörper, etc.) alternativ oder zusätzlich Wärmebetten mit zum Beispiel keramischen Formkörpern eingesetzt. Diese zeichnen sich durch eine vorhersagbare und homogene Druckdifferenz bei einer gewissen Durchströmung des jeweiligen Wärmebetts aus, da sich in den Kanälen der Formsteine in der Regel eine laminare Strömung des durch den Regenerator hindurch geleiteten Fluids (Gas oder Flüssigkeit) ausbildet.Thermoreactors, in particular those in plants for regenerative thermal oxidation (RTO) of combustible substances in a waste air or exhaust gas flow, typically have a combustion chamber acted upon by a gas stream to be thermally reacted and at least two regenerators, for example below the combustion chamber. Preferably, one of the regenerators in a certain operating state of the thermoreactor with a (first) gas flow is applied, which is supplied to the combustion chamber, while the other regenerator is acted upon with a (second) gas stream, which exits from the combustion chamber. Usually, the first gas stream receives from the flow-through regenerator a certain amount of heat energy, while the second gas stream in turn emits heat energy to the associated regenerator. For temporary storage of thermal energy, in addition to heat-storing fillings (eg balls, caliper bodies, etc.), heat generators with ceramic bodies, for example or alternatively, are used in regenerators. These are characterized by a predictable and homogeneous pressure difference at a certain flow through the respective heat bed, since in the channels of the blocks usually a laminar flow of the passed through the regenerator fluid (gas or liquid) is formed.
Die thermische Effizienz und die Standzeit der Regeneratoren sind wichtige Parameter für die effiziente Nutzung solcher Regeneratoren. Die thermische Effizienz und die Standzeit werden dabei jedoch durch die Bildung von Ablagerungen innerhalb der Regeneratoren mit nachfolgendem abschnittweisen Verstopfen einzelner Strömungskanäle oder ganzer Formsteine in den Wärmebetten beeinflusst (so genanntes ”Verblocken”). Dieses ”Verblocken” entsteht insbesondere durch Ausfällen von Feststoffen aus dem durchgeleiteten Fluid, wobei sich gewisse Feststoffe an den Kanalwänden absetzen und dort ansammeln. So kommt es beispielsweise bei der Reinigung von siloxanhaltigen Ablüften zum Ausfall von Si-Oxiden an den Kanalwänden.The thermal efficiency and service life of the regenerators are important parameters for the efficient use of such regenerators. However, the thermal efficiency and the service life are influenced by the formation of deposits within the regenerators with subsequent blockage of individual flow channels or entire blocks in the heated beds (so-called "blocking"). This "blocking" arises in particular by precipitation of solids from the fluid passed through, with certain solids settle on the channel walls and accumulate there. For example, in the purification of siloxane-containing flashings, the failure of Si oxides on the channel walls occurs.
Die Verblockung der Regeneratoren hat zur Folge, dass die Wärmebetten von betroffenen RTO-Anlagen in regelmäßigen Abständen von den Ablagerungen befreit bzw. die betroffenen Formkörper der Wärmebetten ausgetauscht werden müssen. Für diese Wartungsarbeiten muss die RTO-Anlage abgeschaltet und heruntergekühlt werden, bevor die Formkörper der Wärmebetten gereinigt bzw. ausgetauscht werden können. Bis die RTO-Anlage wieder betriebsbereit ist, vergehen typischerweise 2 bis 3 Arbeitstage. Während dieser Zeit kann der an die RTO-Anlage angeschlossene Produktionsbereich in der Regel nicht in vollem Umfang arbeiten, sodass die Standzeit, d. h. die Zeit bis zu einem Verblocken der Wärmebetten, eines Regenerators einer RTO-Anlage ein entscheidender Faktor für die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Anlage sein kann.The blocking of the regenerators has the consequence that the heat beds of affected RTO plants have to be freed from the deposits at regular intervals or the affected moldings of the heat beds must be replaced. For this maintenance work, the RTO system must be shut down and cooled down before the heatsinks can be cleaned or replaced. It usually takes 2 to 3 working days for the RTO system to become operational again. During this time, the production area connected to the RTO plant will generally not be able to fully operate, so that the service life, ie. H. The time it takes to lock the heated beds, a regenerator of an RTO system, can be a decisive factor for the efficiency and economy of the system.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Wärmetauscher zu schaffen, der die oben beschriebenen Nachteile im Stand der Technik vermeidet oder zumindest vermindert.It is an object of the invention to provide an improved heat exchanger which avoids or at least reduces the above described disadvantages of the prior art.
Es soll insbesondere ein Wärmetauscher mit einer verbesserten Widerstandsfähigkeit gegen ein Verblocken seiner Strömungskanäle geschaffen werden.In particular, a heat exchanger with improved resistance to blocking of its flow channels is to be created.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Formkörper zum Temperieren einer Fluidströmung bereitzustellen, der ein günstiges Verhältnis erreicht zwischen einer möglichst geringen Masse des Formkörpers einerseits und einem größtmöglichen dynamischen Wärmeaufnahmevermögen andererseits.Another object of the invention is to provide a shaped body for tempering a fluid flow, which achieves a favorable ratio between the lowest possible mass of the shaped body on the one hand and the greatest possible dynamic heat capacity on the other.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by the teaching of the independent claims. Particularly preferred embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist ein Formkörper zum Temperieren eines Fluids einen Block aus einem wärmeleitenden Material auf, der durch eine Grundfläche und eine senkrecht zur Grundfläche verlaufende Höhe definiert ist, wobei der Block im Querschnitt parallel zu seiner Grundfläche eine Vielzahl von Zellen aufweist. In dem Block ist ferner eine Vielzahl von Kanälen ausgebildet, die im Wesentlichen parallel zueinander und zur Höhenrichtung des Blocks verlaufen, wobei jeder dieser Kanäle in einer Zelle derart vorgesehen ist, dass zwischen den Kanälen in benachbarten Zellen eine Innenwand vorhanden ist. Außerdem weist eine Querschnittsform der Kanäle oder der Innenwände parallel zur Grundfläche des Blocks eine Strukturlänge eines Abschnitts eines gleichbleibenden Krümmungsvorzeichens von höchstens 3,5 mm, bevorzugt von höchstens 2,85 mm, und/oder von höchstens 20%, bevorzugt von höchstens 15%, des Gesamtumfangs der Querschnittsform der Kanäle auf. According to a first aspect of the invention, a shaped body for tempering a fluid comprises a block of thermally conductive material defined by a base and a height perpendicular to the base, the block having a plurality of cells in cross-section parallel to its base. Also formed in the block are a plurality of channels that are substantially parallel to each other and to the height direction of the block, each of these channels being provided in a cell such that there is an interior wall between the channels in adjacent cells. In addition, a cross-sectional shape of the channels or inner walls parallel to the base of the block has a structure length of a portion of constant curvature sign of at most 3.5 mm, preferably at most 2.85 mm, and / or at most 20%, preferably at most 15%, the total extent of the cross-sectional shape of the channels.
Das Krümmungsvorzeichen umfasst in diesem Zusammenhang die Werte konvex, konkav und geradlinig. Als Strukturlänge der Querschnittsform eines Kanals wird bei einem n-eckigen Kanal eine Kantenlänge des relevanten n-Ecks verstanden. Es wurde herausgefunden, dass eine Neigung zur Bildung von Ablagerungen von bei Temperaturen zwischen 400°C und 1.100°C aus einer gasförmigen Fluidströmung ausgefällten Feststoffen ab einer ”kritischen Strukturlänge” stark zunimmt. Konkret beträgt für einen Kanal mit hexagonaler Querschnittsform die kritische Strukturlänge in Bezug auf eine Ablagerung von Siliziumoxiden etwa 2,82 mm, wenn der Kanal mit einem siloxanhaltigen Abgas bei einer Geschwindigkeit zwischen 1 m/s und 6,5 m/s durchströmt wird. Die Viskosität des Abgases kann dabei zwischen 15 μPa·s und 40 μPa·s liegen. Durch eine Begrenzung der Strukturlänge des Kanalquerschnitts kann allgemein ein Ablagern von (aus der Fluidströmung bei höheren Temperaturen ausgefällten oder aus anderen Gründen in der Fluidströmung mitgeführten) Feststoffen an einer Kanalwand reduziert werden. Für gasförmige Fluide mit einem Stickstoffanteil von mehr als 60 Vol.-% kann daher eine Begrenzung der Strukturlänge der Querschnittsform eines n-eckigen Kanals auf 3,5 mm vorgeschlagen werden.The curvature sign in this context includes the values convex, concave and rectilinear. The structure length of the cross-sectional shape of a channel is understood to be an edge length of the relevant n-edge in the case of an n-cornered channel. It has been found that a tendency to form deposits of solids precipitated from gaseous fluid flow at temperatures between 400 ° C and 1100 ° C, greatly increases from a "critical structure length". Concretely, for a channel of hexagonal cross-sectional shape, the critical structure length with respect to deposition of silicon oxides is about 2.82 mm when the channel is traversed with a siloxane-containing exhaust gas at a speed between 1 m / s and 6.5 m / s. The viscosity of the exhaust gas can be between 15 μPa s and 40 μPa s. By limiting the structure length of the channel cross section, it is generally possible to reduce deposition of solids (precipitated from the fluid flow at relatively high temperatures or entrained in the fluid flow for other reasons) on a channel wall. For gaseous fluids having a nitrogen content of more than 60% by volume, therefore, a limitation of the structure length of the cross-sectional shape of an n-cornered channel to 3.5 mm may be proposed.
Der Block des Formkörpers ist aus einem wärmeleitenden Material gebildet. Das wärmeleitende Material hat vorzugsweise eine thermische Leitfähigkeit von wenigstens etwa 1,5 W/mK, bevorzugt von wenigstens etwa 2,0 W/mK oder mehr. Außerdem hat das wärmeleitende Material vorzugsweise einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens etwa 1·10–4 K–1, bevorzugt von höchstens etwa 1·10–5 K–1, 8·10–6 K–1 oder weniger (jeweils bei 800°C). Ferner hat das wärmeleitende Material vorzugsweise eine hohe spezifische Wärmekapazität von wenigstens etwa 500 J/kgK, bevorzugt von wenigstens etwa 800 J/kgK oder mehr. Darüber hinaus hat ein bevorzugtes wärmeleitendes Material eine Erweichungstemperatur von wenigstens etwa 1.000°C, bevorzugter von wenigstens etwa 1.200°C, noch bevorzugter von wenigstens etwa 1.400°C. Das wärmeleitende Material für den Formkörper ist vorzugsweise ausgewählt aus Keramiken, Ziegel, Ton, Metallen, Edelmetallen, Kieselerde, Karbiden, Graphit oder dergleichen hochtemperaturstabilen Materialien. Besonders bevorzugt werden Keramiken mit einem Anteil von mehr als 50% an Siliziumoxid und/oder Aluminiumoxid.The block of the shaped body is formed of a thermally conductive material. The thermally conductive material preferably has a thermal conductivity of at least about 1.5 W / mK, preferably at least about 2.0 W / mK or more. In addition, the heat-conductive material preferably has a low coefficient of thermal expansion of at most about 1 × 10 -4 K -1 , preferably at most about 1 × 10 -5 K -1 , 8 × 10 -6 K -1 or less (each at 800 ° C) C). Further, the heat conductive material preferably has a high specific heat capacity of at least about 500 J / kgK, preferably at least about 800 J / kgK or more. Moreover, a preferred thermally conductive material has a softening temperature of at least about 1,000 ° C, more preferably at least about 1,200 ° C, even more preferably at least about 1,400 ° C. The thermally conductive material for the molded article is preferably selected from ceramics, brick, clay, metals, precious metals, silica, carbides, graphite or the like high-temperature-stable materials. Particularly preferred are ceramics with a proportion of more than 50% of silica and / or alumina.
Der Block weist gemäß der Erfindung eine Vielzahl von Zellen auf. Die Zellen sind bevorzugt Einheitszellen, d. h. im Wesentlichen identisch ausgestaltete und dimensionierte Zellen. Darüber hinaus kann der Block – insbesondere je nach Grundflächenform des Blocks und Querschnittsform dieser Zellen – aber auch weitere Zellen mit anderen Querschnittsformen aufweisen. Solche Zellen mit anderen Querschnittsformen können bevorzugt im Randbereich des Blocks vorhanden sein.The block comprises a plurality of cells according to the invention. The cells are preferably unit cells, i. H. essentially identically designed and dimensioned cells. In addition, the block - in particular depending on the base surface shape of the block and cross-sectional shape of these cells - but also have other cells with different cross-sectional shapes. Such cells with other cross-sectional shapes may preferably be present in the edge region of the block.
Die Kanäle sind vorzugsweise im Wesentlichen mittig in den einzelnen Zellen positioniert.The channels are preferably positioned substantially centrally in the individual cells.
Der Block des Formkörpers ist vorzugsweise einstückig ausgebildet. Entsprechend sind die Zellen des Blocks nicht durch separate Bauteile gebildet, sondern innerhalb des Blocks geometrisch definiert.The block of the shaped body is preferably formed in one piece. Accordingly, the cells of the block are not formed by separate components, but are defined geometrically within the block.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Querschnittsform der Kanäle bzw. der Innenwände wenigstens einen konvexen Abschnitt und wenigstens einen konkaven Abschnitt auf. Besonders bevorzugt weist die Querschnittsform der Kanäle bzw. der der Innenwände mehrere konvexe Abschnitte und mehrere konkave Abschnitte auf, die entlang der Querschnittsform alternierend vorgesehen sind. Die Querschnittsform der Kanäle ist vorzugsweise sternartig oder blütenartig ausgebildet. Die Querschnittsform eines Kanals ist vorzugsweise im Wesentlichen punktsymmetrisch zur Längsachse des Kanals ausgebildet.In a preferred embodiment of the invention, the cross-sectional shape of the channels or of the inner walls has at least one convex section and at least one concave section. Particularly preferably, the cross-sectional shape of the channels or of the inner walls has a plurality of convex portions and a plurality of concave portions, which are provided alternately along the cross-sectional shape. The cross-sectional shape of the channels is preferably formed star-like or flower-like. The cross-sectional shape of a channel is preferably formed substantially point-symmetrical to the longitudinal axis of the channel.
Bei herkömmlichen Wärmespeichern sind bereits Formkörper mit verschiedenen Kanalgeometrien bekannt. So weisen die Strömungskanäle der Formkörper herkömmlicher Wärmetauscher zum Beispiel quadratische, rechteckige oder kreisförmige Querschnittsformen auf. Diesen Querschnittsformen ist gemeinsam, dass sie eine rein konvexe Geometrie haben, bei der Richtungsänderungen zwischen benachbarten Abschnitten der Querschnittsform immer auf den Mittelpunkt der Querschnittsform hin gerichtet sind. Es hat sich gezeigt, dass Ablagerungen von (aus dem durch den Formkörper hindurch strömenden Fluid ausgefällten oder aus anderen Gründen im Fluid mitgeführten) Feststoffpartikeln an den Kanalwänden der Formkörper durch Vorsehen von konkaven Abschnitten in der Querschnittsform der Kanäle bzw. von konvexen Abschnitten in der Querschnittsform der Innenwände wirksam verzögert oder sogar unterdrückt werden können.In conventional heat storage moldings are already known with different channel geometries. Thus, the flow channels of the moldings of conventional heat exchangers have, for example, square, rectangular or circular cross-sectional shapes. These cross-sectional shapes have in common that they have a purely convex geometry in the direction changes between adjacent sections the cross-sectional shape are always directed to the center of the cross-sectional shape. It has been found that deposits of solid particles (precipitated or otherwise entrained in the fluid from the fluid passing through the shaped body) on the channel walls of the molded bodies are formed by providing concave portions in the cross-sectional shape of the channels and convex portions in the cross-sectional shape, respectively the inner walls can be effectively delayed or even suppressed.
Die konkaven und konvexen Abschnitten sind vorzugsweise über den gesamten Umfang der Kanäle hinweg verteilt vorgesehen. Im Rahmen der Erfindung können die konkaven und konvexen Abschnitte aber auch nur in Teilbereichen der Querschnittsformen vorgesehen sein.The concave and convex portions are preferably provided distributed over the entire circumference of the channels. In the context of the invention, however, the concave and convex portions may also be provided only in partial areas of the cross-sectional shapes.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Querschnittsform der Kanäle ausgehend von einer Grundform alternierend mehrere Abschnitte innerhalb der Grundform und mehrere Abschnitte außerhalb der Grundform auf. Die Grundform ist vorzugsweise kreisförmig, kann im Rahmen der Erfindung aber auch quadratisch, rechteckig, hexagonal und dergleichen sein.In a preferred embodiment of the invention, the cross-sectional shape of the channels, starting from a basic shape alternately on several sections within the basic shape and a plurality of sections outside the basic form. The basic shape is preferably circular, but in the context of the invention may also be square, rectangular, hexagonal and the like.
Vorzugsweise ist die Querschnittsform der Kanäle ausgehend von der Grundform durch periodische Schwingungen um die Grundform gebildet. Bei den periodischen Schwingungen handelt es sich bevorzugt um sinus- und/oder kosinusförmige Schwingungen, im Rahmen der Erfindung sind aber auch andere bogenförmige Schwingungen oder geradlinige Schwingungen (z. B. Sägezahnmuster) möglich.Preferably, the cross-sectional shape of the channels is formed starting from the basic shape by periodic oscillations around the basic shape. The periodic oscillations are preferably sinusoidal and / or cosinusoidal oscillations, but other arcuate oscillations or rectilinear oscillations (eg sawtooth patterns) are also possible within the scope of the invention.
Vorzugsweise beträgt eine Amplitude der Abweichungen, insbesondere der Schwingungen von der Grundform wenigstens etwa 5% und/oder höchstens etwa 20%, bevorzugt etwa 7,5% oder etwa 10%, in Bezug auf die Basisgröße der Grundform (z. B. Kreisradius, Kantenlänge oder halbe Diagonale).Preferably, an amplitude of the deviations, in particular of the oscillations of the basic shape, is at least about 5% and / or at most about 20%, preferably about 7.5% or about 10%, with respect to the basic size of the basic shape (eg circle radius, Edge length or half diagonal).
Vorzugsweise ist eine Anzahl der Schwingungen um die Grundform ausgewählt aus 4, 6, 8 oder 12.Preferably, a number of the vibrations around the basic shape are selected from 4, 6, 8 or 12.
Vorzugsweise beträgt ein Abstand zwischen den Grundformen benachbarter Kanäle wenigstens etwa 0,25 mm, bevorzugt wenigstens etwa 0,35 mm, und/oder höchstens etwa 1,00 mm, bevorzugt höchstens etwa 0,70 mm.Preferably, a distance between the basic shapes of adjacent channels is at least about 0.25 mm, preferably at least about 0.35 mm, and / or at most about 1.00 mm, preferably at most about 0.70 mm.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung haben die Kanäle jeweils eine Querschnittsform parallel zur Grundfläche des Blocks in Form eines regelmäßigen Vielecks. Die Querschnittsform dieser Kanäle hat vorzugsweise die Form eines Dreiecks, Quadrats, Pentagons, Hexagons oder Oktagons, wobei die hexagonale Querschnittsform besonders bevorzugt ist.In another preferred embodiment of the invention, the channels each have a cross-sectional shape parallel to the base of the block in the form of a regular polygon. The cross-sectional shape of these channels is preferably in the shape of a triangle, square, pentagon, hexagon or octagon, with the hexagonal cross-sectional shape being particularly preferred.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben die Zellen jeweils eine Querschnittsform parallel zur Grundfläche des Blocks in Form eines regelmäßigen Vielecks. Die Querschnittsform der Zellen in Form regelmäßiger Vielecke hat den Vorteil, dass die Zellen mit geringem Abstand zueinander nebeneinander angeordnet werden können, um zum Beispiel ein Wärmebett eines Regenerators aufzubauen. Außerdem können die Kanäle in den Zellen bei dieser Querschnittsform der Zellen sicher voneinander getrennt werden.In a further preferred embodiment of the invention, the cells each have a cross-sectional shape parallel to the base of the block in the form of a regular polygon. The cross-sectional shape of the cells in the form of regular polygons has the advantage that the cells can be arranged side by side with a small distance from each other, for example to build a thermal bed of a regenerator. In addition, the channels in the cells can be safely separated from one another in this cross-sectional shape of the cells.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt ein hydraulischer Durchmesser eines Kanals wenigstens etwa 2,3 mm und/oder höchstens etwa 5,0 mm. Im Fall von Kanälen mit einer kreisförmigen Querschnittsform ist der hydraulische Durchmesser im Wesentlichen durch den Kreisdurchmesser der Querschnittsform definiert, bei anderen Kanalgeometrien ist der hydraulische Durchmesser im Wesentlichen durch den Durchmesser eines innen an die Querschnittsform anliegenden Kreises (Inkreis-Durchmesser) definiert.In a further preferred embodiment of the invention, a hydraulic diameter of a channel is at least about 2.3 mm and / or at most about 5.0 mm. In the case of channels having a circular cross-sectional shape, the hydraulic diameter is defined essentially by the circular diameter of the cross-sectional shape, in other channel geometries the hydraulic diameter is essentially defined by the diameter of a circle (in-circle diameter) inside the cross-sectional shape.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt ein Quotient aus einem hydraulischen Durchmesser eines Kanals zu einer minimalen Wandstärke der Innenwand zwischen benachbarten Kanälen höchstens etwa 6,0, bevorzugt höchstens etwa 5,5. Im Speziellen liegt der genannte Quotient zwischen 4,1 und 5,9 bei Verwendung eines Materials mit einer thermischen Leitfähigkeit zwischen etwa 1,5 W/mK und 8,0 W/mK und einer (mittleren) Strömungsgeschwindigkeit einer die Kanäle passierenden gasförmigen Fluidströmung zwischen 1 m/s und 6,5 m/s. Die Viskosität der gasförmigen Fluidströmung kann dabei zwischen 20 μPa·s und 40 μPa·s liegen. Es wurde herausgefunden, dass bei einer solchen (vorzugsweise einheitlichen) Festlegung des Verhältnisses zwischen hydraulischem Durchmesser der Kanäle und Wandstärke der Kanäle bei einem erfindungsgemäßen Formkörper ein Optimum erreicht werden kann zwischen möglichst geringer Masse des Blocks einerseits und größtmöglichem Wärmeaufnahmevermögen andererseits.In a further preferred embodiment of the invention, a quotient of a hydraulic diameter of a channel to a minimum wall thickness of the inner wall between adjacent channels is at most about 6.0, preferably at most about 5.5. Specifically, said quotient ranges between 4.1 and 5.9 using a material having a thermal conductivity between about 1.5 W / mK and 8.0 W / mK and an (average) flow velocity of a gaseous fluid flow passing the channels 1 m / s and 6.5 m / s. The viscosity of the gaseous fluid flow can be between 20 μPa s and 40 μPa s. It has been found that in such a (preferably uniform) determination of the ratio between the hydraulic diameter of the channels and wall thickness of the channels in a molded body according to the invention an optimum can be achieved between the lowest possible mass of the block on the one hand and the greatest possible heat capacity.
In einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt eine hydraulische Strömungsquerschnittsfläche eines Kanals wenigstens etwa 50% und/oder höchstens etwa 65% in Bezug auf eine Querschnittsfläche der Zelle. Auch eine solche Auslegung trägt zu einer Optimierung des Verhältnisses zwischen möglichst kleiner Masse des Blocks und möglichst großem Wärmeaufnahmevermögen bei. Im Speziellen liegt der genannte Wert zwischen 51% und 63% bei Verwendung eines Materials mit einer thermischen Leitfähigkeit zwischen etwa 1,5 W/mK und 8,0 W/mK und einer (mittleren) Strömungsgeschwindigkeit einer die Kanäle passierenden gasförmigen Fluidströmung zwischen 1 m/s und 6,5 m/s. Die Viskosität der gasförmigen Fluidströmung kann dabei zwischen 15 μPa·s und 40 μPa·s liegen. In yet another preferred embodiment of the invention, a hydraulic flow area of a channel is at least about 50% and / or at most about 65% with respect to a cross-sectional area of the cell. Such an interpretation also contributes to an optimization of the ratio between the smallest possible mass of the block and the largest possible heat absorption capacity. Specifically, said value is between 51% and 63% using a material having a thermal conductivity between about 1.5 W / mK and 8.0 W / mK and a (mean) flow velocity of a gaseous fluid flow passing the channels between 1 m / s and 6.5 m / s. The viscosity of the gaseous fluid flow can be between 15 μPa s and 40 μPa s.
In einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt eine offene Querschnittsfläche eines Kanals wenigstens etwa 50% und/oder höchstens etwa 75% in Bezug auf eine Querschnittsfläche der Zelle.In yet another preferred embodiment of the invention, an open cross-sectional area of a channel is at least about 50% and / or at most about 75% with respect to a cross-sectional area of the cell.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt eine minimale Wandstärke einer Innenwand zwischen benachbarten Kanälen wenigstens etwa 0,20 mm und/oder höchstens etwa 1,00 mm. Bevorzugt ist die Wandstärke ausgestaltet in einem Wertebereich zwischen 0,25 mm und 0,89 mm. Besonders bevorzugte Einzelwerte für eine im Wesentlichen einheitliche Wandstärke aller Kanäle sind 0,23 mm, 0,25 mm, 0,48 mm, 0,56 mm und 0,81 mm. Es wurde herausgefunden, dass bei einer solchen (vorzugsweise einheitlichen) Festlegung der Wandstärke aller Kanäle bei einem erfindungsgemäßen Formkörper ein Optimum erreicht werden kann zwischen möglichst geringer Masse des Blocks einerseits und größtmöglichem Wärmeaufnahmevermögen andererseits. Dies gilt besonders bei Verwendung eines Materials mit einer thermischen Leitfähigkeit zwischen etwa 1,5 W/mK und 8,0 W/mK und einer (mittleren) Strömungsgeschwindigkeit einer die Kanäle passierenden gasförmigen Fluidströmung zwischen 1 m/s und 6,5 m/s.In a further preferred embodiment of the invention, a minimum wall thickness of an inner wall between adjacent channels is at least about 0.20 mm and / or at most about 1.00 mm. Preferably, the wall thickness is configured in a value range between 0.25 mm and 0.89 mm. Particularly preferred individual values for a substantially uniform wall thickness of all channels are 0.23 mm, 0.25 mm, 0.48 mm, 0.56 mm and 0.81 mm. It has been found that in such a (preferably uniform) definition of the wall thickness of all channels in a molded body according to the invention an optimum can be achieved between the lowest possible mass of the block on the one hand and the greatest possible heat capacity on the other. This is especially true when using a material having a thermal conductivity of between about 1.5 W / mK and 8.0 W / mK and a (mean) flow velocity of a gaseous fluid flow passing through the channels between 1 m / s and 6.5 m / s ,
In einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt eine Nußelt-Zahl eines Kanals für eine laminare Strömung wenigstens etwa 3,5, bevorzugt wenigstens etwa 4,0, und/oder höchstens etwa 4,5. Die Nußelt-Zahl ist dabei als dimensionslose Größe definiert als ein Produkt des hydraulischen Durchmessers mit dem Quotienten aus dem Wärmeübergangskoeffizienten zum Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten. Eine derartige Gestaltungswahl wird besonders bevorzugt bei gleichzeitiger Ausführung des Blocks aus einem keramischen Material mit einem Anteil von mehr als 50% Aluminium- und/oder Silizium-Oxiden. Eine derartige Gestaltungswahl wird besonders bevorzugt bei gleichzeitiger Ausführung des Blocks aus einem Material zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Blocks, welches eine thermische Leitfähigkeit zwischen etwa 1,5 W/mK und 8 W/mK aufweist. Optional kann vorgesehen sein, dass ein entsprechend gestalteter Formkörper von einer gasförmigen Fluidströmung mit einer (mittleren) Strömungsgeschwindigkeit zwischen 1 m/s und 6,5 m/s passiert wird. Die Viskosität der gasförmigen Fluidströmung kann dabei zwischen 15 μPa·s und 40 μPa·s liegen.In yet another preferred embodiment of the invention, a Nusselt number of a laminar flow channel is at least about 3.5, preferably at least about 4.0, and / or at most about 4.5. The Nusselt number is defined as a dimensionless quantity as a product of the hydraulic diameter with the quotient of the heat transfer coefficient to the coefficient of thermal conductivity. Such a design choice is particularly preferred with simultaneous execution of the block of a ceramic material with a proportion of more than 50% aluminum and / or silicon oxides. Such a design choice is particularly preferred in the simultaneous execution of the block of a material for producing a block according to the invention, which has a thermal conductivity between about 1.5 W / mK and 8 W / mK. Optionally, it can be provided that a correspondingly shaped molding is passed by a gaseous fluid flow with a (mean) flow velocity between 1 m / s and 6.5 m / s. The viscosity of the gaseous fluid flow can be between 15 μPa s and 40 μPa s.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die die Kanäle begrenzenden Wände mit einer Schutzschicht zum Beispiel in Form einer Schutzschicht aus Nanopartikeln versehen. Zur Realisierung einer erfindungsgemäßen Schutzschicht werden insbesondere Partikel aus Siliziumoxid, Titandioxid, Aluminiumoxid, Eisenoxid, Zinkoxid, Siliziumcarbid, Eisencarbid, Wolframcarbid, Titannitrid, Bornitrid sowie Borcarbid vorgeschlagen, deren größte Ausdehnung jeweils kleiner sei als 100 nm. Eine derartige ”Nano-Schutzschicht” erzeugt erfindungsgemäß eine im Nano-Maßstab raue Oberfläche an den Innenwandungen der Kanäle, sodass sich mikroskopisch kleine Wirbel an der Kanaloberfläche bilden. Ein Ablagern von (aus dem durch den Formkörper hindurch strömenden Fluid ausgefällten oder aus anderen Gründen im Fluid mitgeführten) Feststoffpartikeln wird so verhindert bzw. verlangsamt. Auf diese Weise kann einem ”Verblocken” der Kanäle wirksam vorgebeugt werden. In bevorzugten Ausbildungen weist die Schutzschicht eine Oberflächenrauheit Ra von weniger als 25 μm, insbesondere weniger als 10 μm, besonders bevorzugt von weniger als 2,5 μm auf. Bevorzugt kann die Schutzschicht als eine hydrophobe Schicht ausgebildet sein. In anderen Anwendungen kann es jedoch auch vorteilhaft sein, die Schutzschicht hydrophil auszubilden.In a further preferred embodiment of the invention, the walls delimiting the channels are provided with a protective layer, for example in the form of a protective layer of nanoparticles. For the realization of a protective layer according to the invention, particles of silicon oxide, titanium dioxide, aluminum oxide, iron oxide, zinc oxide, silicon carbide, iron carbide, tungsten carbide, titanium nitride, boron nitride and boron carbide are proposed, the largest extent of which is in each case smaller than 100 nm. Such a "nano-protective layer" is produced According to the invention, a nano-scale rough surface on the inner walls of the channels, so that form microscopic vortexes on the channel surface. A deposition of (from the fluid flowing through the shaped body through or for other reasons carried in the fluid) solid particles is prevented or slowed down. In this way, a "blocking" of the channels can be effectively prevented. In preferred embodiments, the protective layer has a surface roughness Ra of less than 25 μm, in particular less than 10 μm, particularly preferably less than 2.5 μm. Preferably, the protective layer may be formed as a hydrophobic layer. In other applications, however, it may also be advantageous to make the protective layer hydrophilic.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Wärmetauscher wenigstens ein Wärmebett auf, das wenigstens einen oben beschriebenen Formkörper der Erfindung aufweist.According to a further aspect of the invention, a heat exchanger has at least one heat-bed, which has at least one shaped body of the invention described above.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Wärmebett mehrere Formkörper auf, die parallel zur Grundfläche der Formkörper nebeneinander und bevorzugt ohne Abstand zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise lassen sich ein hindurch zu leitender Fluidstrom auf eine beliebig erweiterbare Anzahl von Formkörpern aufteilen und so der Volumenstrom pro Formkörper und die entsprechende Strömungsgeschwindigkeit einstellen. Als bevorzugte Strömungsgeschwindigkeit hat sich ein Wert zwischen 1 m/s und 6,5 m/s ergeben.In a preferred embodiment of the invention, the heat bed has a plurality of shaped bodies, which are arranged parallel to the base surface of the molded bodies next to one another and preferably without spacing from one another. In this way, it is possible to divide a fluid flow to be passed through to an arbitrarily expandable number of shaped bodies and thus to set the volume flow per shaped body and the corresponding flow rate. The preferred flow velocity is between 1 m / s and 6.5 m / s.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Wärmetauscher wenigstens zwei Wärmebetten auf, die in der Höhenrichtung der Formkörper übereinander angeordnet sind. Die Kanäle der übereinander angeordneten Formkörper sind vorzugsweise im Wesentlichen koaxial oder parallel zueinander ausgerichtet, haben vorzugsweise gleiche Querschnittsformen und/oder haben vorzugsweise gleiche Abmessungen. Durch ein Übereinanderschichten von Wärmebetten kann die Wärmeaufnahmekapazität des Wärmetauschers eingestellt werden. Dabei hat sich herausgestellt, dass bei einer Anzahl von 5 bis 9 Schichten gleichartiger Wärmebetten eine Gesamthöhe des Wärmetauschers von 1,2 m bis 3,5 m und eine entsprechende gesamte Länge an durchströmbaren Kanälen erreichbar ist. Eine derartige Gestaltungswahl wird besonders bevorzugt bei gleichzeitiger Ausführung einer Vielzahl von Wärmetauscher-Blöcken aus einem keramischen Material mit einem Anteil von mehr als 50% Aluminium- und/oder Silizium-Oxiden. Eine derartige Gestaltungswahl wird besonders bevorzugt bei gleichzeitiger Ausführung der Wärmetauscher-Blöcke aus einem Material zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Blocks, welches eine thermische Leitfähigkeit zwischen etwa 1,5 W/mK und 8 W/mK aufweist. Optional kann vorgesehen sein, dass ein entsprechend gestalteter Wärmetauscher von einer gasförmigen Fluidströmung mit einer (mittleren) Strömungsgeschwindigkeit zwischen 1 m/s und 6,5 m/s passiert wird. Die Viskosität der gasförmigen Fluidströmung kann dabei zwischen 15 μPa·s und 40 μPa·s liegen. In a further preferred embodiment of the invention, the heat exchanger has at least two heat beds, which are arranged one above the other in the height direction of the molded bodies. The channels of the superimposed moldings are preferably substantially coaxially or parallel to each other, preferably have the same cross-sectional shapes and / or preferably have the same dimensions. By superimposing heat beds, the heat absorption capacity of the heat exchanger can be adjusted. It has been found that in the case of a number of 5 to 9 layers of similar heat beds, an overall height of the heat exchanger of 1.2 m to 3.5 m and a corresponding total length of through-flow channels can be achieved. Such a design choice is particularly preferred with simultaneous execution of a plurality of heat exchanger blocks of a ceramic material with a proportion of more than 50% aluminum and / or silicon oxides. Such a design choice is particularly preferred with simultaneous execution of the heat exchanger blocks of a material for producing a block according to the invention, which has a thermal conductivity between about 1.5 W / mK and 8 W / mK. Optionally, it can be provided that a correspondingly shaped heat exchanger is passed by a gaseous fluid flow with a (mean) flow velocity between 1 m / s and 6.5 m / s. The viscosity of the gaseous fluid flow can be between 15 μPa s and 40 μPa s.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt eine Höhe des Wärmebetts in der Höhenrichtung der Formkörper wenigstens etwa 20 cm, bevorzugt wenigstens etwa 25 cm, und/oder höchstens etwa 50 cm, bevorzugt höchstens etwa 40 cm.In a further preferred embodiment of the invention, a height of the heat bed in the height direction of the shaped body is at least about 20 cm, preferably at least about 25 cm, and / or at most about 50 cm, preferably at most about 40 cm.
In einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt eine Höhe des Wärmetauschers in der Höhenrichtung der Formkörper wenigstens etwa 100 cm, bevorzugt wenigstens etwa 150 cm, und/oder höchstens etwa 300 cm, bevorzugt höchstens etwa 200 cm.In a still further preferred embodiment of the invention, a height of the heat exchanger in the height direction of the shaped body is at least about 100 cm, preferably at least about 150 cm, and / or at most about 300 cm, preferably at most about 200 cm.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Thermoreaktor eine Brennkammer und einen Regenerator auf, wobei der Regenerator als ein oben beschriebener Wärmetauscher der Erfindung ausgestaltet ist. Der erfindungsgemäße Thermoreaktor ist insbesondere in Anlagen zur regenerativen thermischen Oxidation von brennbaren Stoffen in einem Abluft- oder Abgasstrom in vorteilhafter Weise einsetzbar. Die Kanäle der Formkörper sind vorzugsweise zur Brennkammer hin offen, sodass das Fluid durch die Regeneratoren in die Brennkammer bzw. aus der Brennkammer strömen kann.According to another aspect of the invention, a thermoreactor comprises a combustion chamber and a regenerator, the regenerator being configured as a heat exchanger of the invention described above. The thermoreactor according to the invention can be used in particular in plants for the regenerative thermal oxidation of combustible substances in a waste air or exhaust gas flow in an advantageous manner. The channels of the moldings are preferably open towards the combustion chamber, so that the fluid can flow through the regenerators into the combustion chamber or out of the combustion chamber.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist ein Thermoreaktor, insbesondere zur regenerativen thermischen Oxidation von brennbaren Stoffen in einem Abluft- oder Abgasstrom, eine Brennkammer und einen Regenerator auf, wobei der Regenerator wenigstens ein Wärmebett mit wenigstens einem Formkörper zum Temperieren eines Fluids aufweist, der Formkörper einen Block aus einem wärmeleitenden Material aufweist, der durch eine Grundfläche und eine senkrecht zur Grundfläche verlaufende Höhe definiert ist, der Block im Querschnitt parallel zu seiner Grundfläche eine Vielzahl von Zellen aufweist, in dem Block eine Vielzahl von Kanälen ausgebildet ist, die im Wesentlichen parallel zueinander und zur Höhenrichtung des Blocks verlaufen, jeder der Kanäle in einer Zelle derart vorgesehen ist, dass zwischen den Kanälen in benachbarten Zellen eine Innenwand vorhanden ist, und eine Querschnittsform der Kanäle oder der Innenwände parallel zur Grundfläche des Blocks eine Strukturlänge eines Abschnitts eines gleichbleibenden Krümmungsvorzeichens von höchstens 3,5 mm, bevorzugt von höchstens 2,85 mm, oder von höchstens 20%, bevorzugt von höchstens 15%, des Gesamtumfangs der Querschnittsform der Kanäle aufweist.In a preferred embodiment of the invention, a thermoreactor, in particular for the regenerative thermal oxidation of combustible substances in a waste air or exhaust gas flow, a combustion chamber and a regenerator, wherein the regenerator has at least one heat bed with at least one shaped body for tempering a fluid, the molded body a block of thermally conductive material defined by a base and a height perpendicular to the base, the block having in cross-section parallel to its base a plurality of cells, in which block a plurality of channels are formed which are substantially parallel extend to each other and to the height direction of the block, each of the channels is provided in a cell such that between the channels in adjacent cells, an inner wall is present, and a cross-sectional shape of the channels or the inner walls parallel to the base surface of the block a Strukturlä has a portion of a constant curvature sign of at most 3.5 mm, preferably of at most 2.85 mm, or of at most 20%, preferably of at most 15%, of the total circumference of the cross-sectional shape of the channels.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Thermoreaktor eine Brennkammer und einen Regenerator auf, wobei der Regenerator einen oder mehrere erfindungsgemäße Formkörper enthält, die insbesondere zu einem Wärmebett zusammengesetzt sind und von einer insbesondere im Wesentlichen gasförmigen Fluidströmung durchströmt werden, wobei die Fluidströmung eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweist:
- – mittlere Strömungsgeschwindigkeit zwischen 1 m/s und 6,5 m/s,
- – Viskosität zwischen 15 μPa·s und 40 μPa·s
- – Temperatur zwischen 400°C und 1100°C
- – Stickstoffanteil größer als 60 Vol.-%.
- Mean flow velocity between 1 m / s and 6.5 m / s,
- Viscosity between 15 μPa s and 40 μPa s
- - Temperature between 400 ° C and 1100 ° C
- - Nitrogen content greater than 60 vol .-%.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Obige sowie weitere relevante Merkmale der erfindungsgemäßen Lösungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener konkreter Ausführungsbeispiele, für welche die oben genannten Ausführungen umgekehrt ebenfalls anzuwenden sind, anhand der beiliegenden Zeichnung. Darin zeigen, größtenteils schematisch:The above and other relevant features of the solutions according to the invention will become apparent from the following description of various concrete embodiments, for which the above Versions vice versa also apply, with reference to the accompanying drawings. In it show, mostly schematically:
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Der Thermoreaktor
Die Vorkammern
In dem Ausführungsbeispiel von
Der Thermoreaktor
In weiteren Varianten der Erfindung können die Ausführungsformen von
Für Ausführungsformen mit einem rotierenden Thermoreaktor
Für Ausführungsformen mit einem feststehenden bzw. unbeweglichen Thermoreaktor
Wie in
Es werden nun Bezug nehmend auf
Der Formkörper
Der Block
In jeder der Einheitszellen
Die Kantenlänge des Hexagons der Querschnittsform der Kanäle
Ferner definieren die Kanäle
Die Innenwände
Im zweiten Ausführungsbeispiel von
Es hat sich gezeigt, dass eine Widerstandsfähigkeit der Kanäle
Bezug nehmend auf
In der Ausführungsform von
Die Querschnittsform der Kanäle
- RI
- = Radius des Grundkreises, 1,45 mm
- P
- = Schwingungsamplitude in Bezug auf RI, 10%
- N
- = Anzahl der Schwingungen, 6
- Dsep
- = Abstand zwischen benachbarten Grundkreisen, 0,55 mm
- RI
- = Radius of the base circle, 1.45 mm
- P
- = Oscillation amplitude with respect to RI, 10%
- N
- = Number of vibrations, 6
- DSEP
- = Distance between adjacent base circles, 0.55 mm
Der Radius r der Querschnittsform schwingt dabei mit der sechsfachen Frequenz und mit einer Amplitude P von 10% des Nennradius RI, der bevorzugt zwischen 1,2 mm und 2,5 mm gewählt ist. Durch die sechsfache Schwingungsfrequenz können die Kanäle
Wie in
Die oben beispielhaft beschriebene Radiusschwingung kann zudem durch ein oder mehrere weitere Schwingungen überlagert werden.The above-described radius oscillation can also be superimposed by one or more further oscillations.
So ist die Querschnittsform der Kanäle
Die Ausführungsform der
So ist die Querschnittsform der Kanäle
Neben den obigen Ausführungsbeispielen der
So ist die Querschnittsform der Kanäle
Weiter ist die Querschnittsform der Kanäle
Alle obigen Ausführungsformen können im Rahmen der Erfindung dadurch modifiziert werden, dass anstelle der Sinus-Terme entsprechende oder ähnliche Kosinus-Terme verwendet werden. Entsprechende oder ähnliche Kosinus-Terme verwendet werden. So ist beispielsweise auch eine Entwicklung in einer Mehrzahl von Sinus- und/oder Kosinus-Termen gemäß folgender Gleichung (3) denkbar: All of the above embodiments may be modified within the scope of the invention by using corresponding or similar cosine terms instead of the sine terms. Corresponding or similar cosine terms are used. For example, a development in a plurality of sine and / or cosine terms according to the following equation (3) is also conceivable:
In allen obigen Ausführungsformen sind die Strukturlängen s der Abschnitte mit gleichbleibendem Krümmungsvorzeichen, d. h. der konvexen Abschnitte
Neben den oben beschriebenen Querschnittsformen der Kanäle
In einer weiteren Modifikation der Erfindung zeigt
Bezug nehmend auf
Der Regenerator
Auf dem Gitterrost
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Wärmebetten
Weitere typische Varianten von Regeneratoren
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Thermoreaktorthermoreactor
- 10'10 '
- Thermoreaktorthermoreactor
- 1212
- Brennkammercombustion chamber
- 1414
- Regeneratorregenerator
- 1616
- Vorkammerantechamber
- 1818
- RohgaszuführungRohgaszuführung
- 2020
- ReingasabführungClean gas outlet
- 22a22a
- Regelventilcontrol valve
- 22b22b
- Regelventilcontrol valve
- 2323
- Rotationsventilrotary valve
- 23'23 '
- Verteilerventildistribution valve
- 2424
- WärmebettWarmer
- 2626
- Formkörpermoldings
- 2727
- Blockblock
- 2828
- Zelle, EinheitszelleCell, unit cell
- 28'28 '
- abgewandelte Zelle, Randzellemodified cell, border cell
- 3030
- Kanal (polygonale Querschnittsform)Channel (polygonal cross-sectional shape)
- 3232
- Kanal (kreisförmige Querschnittsgrundform)Channel (circular cross-sectional basic shape)
- 3434
- Innenwandinner wall
- 3636
- Außenwandouter wall
- 3838
- Grundform, bevorzugt kreisförmigBasic shape, preferably circular
- 38a38a
- konvexer Abschnittconvex section
- 38b38b
- konkaver Abschnittconcave section
- 4040
- Reaktorgehäusereactor housing
- 4242
- Gitterrostgrating
- 4444
- Streckmetallexpanded metal
- 4646
- Sattelkörpersaddles
- Ah Ah
- hydraulische Strömungsquerschnittsflächehydraulic flow cross-sectional area
- AoAo
- offene Strömungsquerschnittsflächeopen flow cross-sectional area
- Dhie
- hydraulischer Durchmesserhydraulic diameter
- DsepDSEP
- Abstand der GrundkreiseDistance of the base circles
- hH
-
Höhe von
24 bzw.26 Height of24 respectively.26 - HH
-
Höhe von
14 Height of14 - NN
- Anzahl der SchwingungenNumber of vibrations
- PP
- Amplitudeamplitude
- RIRI
- Radius des GrundkreisesRadius of the base circle
- ss
- Strukturlängestructure length
- tt
- minimale Wandstärke der Innenwandminimum wall thickness of the inner wall
- t't '
- Wandstärke der AußenwandWall thickness of the outer wall
- X-YX-Y
- GrundflächeFloor space
- ZZ
- Höhenrichtungheight direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1312861 B1 [0064] EP 1312861 B1 [0064]
Claims (20)
Applications Claiming Priority (2)
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US201562121346P | 2015-02-26 | 2015-02-26 | |
US62/121,346 | 2015-02-26 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102015205552A1 true DE102015205552A1 (en) | 2016-09-01 |
Family
ID=55411368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102015205552.3A Withdrawn DE102015205552A1 (en) | 2015-02-26 | 2015-03-26 | Shaped body for tempering a fluid and constructed with such moldings heat exchanger |
Country Status (2)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R163 | Identified publications notified | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |