DE1129835B

DE1129835B - Process for evaporative cooling of various media in flight bodies that fly at great altitude and at high speed, and evaporative heat exchangers for carrying out the process

Info

Publication number: DE1129835B
Application number: DES49507A
Authority: DE
Inventors: Andre Chausson
Original assignee: Chausson Usines SA
Current assignee: Chausson Usines SA
Priority date: 1955-07-28
Filing date: 1956-07-13
Publication date: 1962-05-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verdunstungskühlung verschiedener Medien, beispielsweise Luft oder Öl, in Flugkörpern, die in großer Höhe über dem Meeresspiegel und mit einer Geschwindigkeit fliegen, durch welche die den Flugkörper umgebende Luft durch Reibung mit dem Flugkörper eine hohe Temperatur hat, wobei das zu kühlende Medium in den Rohren eines Verdunstungswärmetauschers umgewälzt wird. Ferner bezieht sie sich auf einen zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Verdunstungswärmetauscher.The invention relates to a method for evaporative cooling of various media, for example Air, or oil, in missiles that are at high altitudes above sea level and with a Fly speed at which the air surrounding the missile by friction with the Missile has a high temperature, the medium to be cooled in the tubes of an evaporative heat exchanger is circulated. It also relates to one for performing the method suitable evaporative heat exchanger.

Bei mit großer Geschwindigkeit und in großer Höhe fliegenden Flugzeugen oder Flugkörpern muß der offene Luftraum im Innern des Flugzeuges, beispielweise in der Führerkabine, oder in dem Raum für die elektronischen Geräte mit ausreichend kalter Luft auf einem bestimmten Druck gehalten werden.In the case of aircraft or missiles flying at high speeds and at high altitudes the open air space inside the aircraft, for example in the driver's cabin, or in the room for the electronic devices to be kept at a certain pressure with sufficiently cold air.

Die Kühlung dieser Luft wird dadurch erschwert, daß die das Flugzeug umgebende Außenluft bei großen Geschwindigkeiten so stark erwärmt wird, daß sie als Kühlmittel für einen gewöhnlichen Wärmeaustauscher nicht benutzt werden kann.The cooling of this air is made more difficult by the fact that the outside air surrounding the aircraft at high speeds is heated so much that it can be used as a coolant for an ordinary Heat exchanger cannot be used.

So hat beispielsweise die äußere, ein Flugzeug unmittelbar umgebende Luft eine Temperatur, welche die Umgebungstemperatur um etwa 180° C übersteigt, wenn das Flugzeug mit einer Geschwindigkeit von 2500 km/h fliegt. Bei einem gut arbeitenden Wärmeaustauscher hat die zu kühlende Luft am Ausgang des Gerätes eine Temperatur, welche die der Kühlluft am Eingang des Gerätes mindestens um 20° C übersteigt.For example, the outer air immediately surrounding an aircraft has a temperature which the ambient temperature exceeds about 180 ° C when the aircraft is at a speed flies from 2500 km / h. With a well-functioning heat exchanger, the air to be cooled is at the outlet of the device a temperature that is at least that of the cooling air at the inlet of the device Exceeds 20 ° C.

Daraus folgt, daß beim Flug eines Flugkörpers mit großer Geschwindigkeit der mit einer Entspannungsturbine erzielbare Temperaturabfall der Luft eine Anlage ergeben würde, deren zulässiges Gewicht und zulässiger Platzbedarf zu groß wäre.It follows that when a missile is flying at high speed, the temperature drop in the air that can be achieved with an expansion turbine is a System would result, the permissible weight and permissible space requirement would be too large.

Die Kühlung in einem Verdunstungswärmetauscher gestattet dagegen grundsätzlich unabhängig von der Temperatur der Außenluft bei zweckmäßiger Wahl der zu verdunstenden Flüssigkeit, die Temperatur der verbrauchten Luft auf jeden beliebigen, gewünschten Wert zu senken.Cooling in an evaporative heat exchanger, on the other hand, is basically independent on the temperature of the outside air with a suitable choice of the liquid to be evaporated, the temperature reduce the used air to any desired value.

Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, daß bei einer ruhenden Flüssigkeit, welche nur durch die natürlichen Konvektionsströme in Bewegung gehalten wird, die Verdunstung entsprechend der mit zunehmender Höhe sinkenden Siedetemperatur schnell abnimmt. So beträgt bei gleichem Temperaturunterschied zwischen der Wand des Wärmetauschers und der verdunstenden Flüssigkeit die Verdünstungsgeschwindigkeit, beispielsweise von Wasser, in einer Höhe von 20 000 m nur noch ein Fünfundzwanzigstel Verfahren zur Verdunstungskühlung
verschiedener Medien in Flugkörpern,Here, however, it must be taken into account that in the case of a stationary liquid which is only kept in motion by the natural convection currents, the evaporation decreases rapidly in accordance with the boiling temperature, which decreases with increasing altitude. With the same temperature difference between the wall of the heat exchanger and the evaporating liquid, the evaporation rate, for example of water, at an altitude of 20,000 m is only one twenty-fifth of the method for evaporative cooling
various media in missiles,

die in großer Höhe und mit hoher
Geschwindigkeit fliegen, und Verdunstungswärmetauscher zur Durchführung
des Verfahrensthose at high altitude and at high altitude
Flying speed, and evaporative heat exchangers to carry out
of the procedure

Anmelder:Applicant:

Societe Anonyme des Usines Chausson,
Asnieres, Seine (Frankreich)Societe Anonyme des Usines Chausson,
Asnieres, Seine (France)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Wiemuth, Patentanwalt,
Düsseldorf-Oberkassel, Hansa-Allee 159Representative: Dipl.-Ing. H. Wiemuth, patent attorney,
Düsseldorf-Oberkassel, Hansa-Allee 159

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 28. Juli 1955 (Nr. 696 621)Claimed priority:
France of July 28, 1955 (No. 696 621)

Andre Chausson, Asnieres, Seine (Frankreich),
ist als Erfinder genannt wordenAndre Chausson, Asnieres, Seine (France),
has been named as the inventor

der Verdunstungsgeschwindigkeit am Boden und bei Methylalkohol etwa ein Zwanzigstel.the rate of evaporation on the ground and, in the case of methyl alcohol, about one twentieth.

Hierdurch wird die Verwendungsmöglichkeit üblicher Verdunstungswärmetauscher erheblich eingeschränkt, weil große Austauschflächen erforderlich sind, deren Platzbedarf und Gewicht schnell zu praktisch unmöglichen Werten führen.This considerably limits the possibility of using conventional evaporative heat exchangers, because large exchange surfaces are required, their space requirements and weight quickly become too practical lead to impossible values.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Verfahren zur Verdunstungskühlung verschiedener Medien, beispielsweise von Luft oder Öl, und eine Vorrichtung zur Anwendung desselben zu schaffen, welche die zweckmäßige Ausnutzung der Verdunstungseigenschaften selbst in großer Höhe mit einem guten thermischen Wirkungsgrad ermöglichen.The object of the invention is to provide a new method for evaporative cooling of various media, for example of air or oil, and to provide a device for applying the same which the expedient utilization of the evaporation properties even at high altitudes with a good thermal Enable efficiency.

Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht,This is achieved according to the invention by

daß man eine leicht flüchtige Flüssigkeit in einem umschlossenen Raum einschließt,
daß man diese leicht flüchtige Flüssigkeit in Wärmeaustausch mit einem Wärmetauscher bringt, in welchem das zu kühlende Medium durchfließt,that one encloses a volatile liquid in an enclosed space,
that this highly volatile liquid is brought into heat exchange with a heat exchanger in which the medium to be cooled flows through,

209 580/43209 580/43

daß man die leicht flüchtige Flüssigkeit einem so hohen Druck aussetzt, daß diese nicht sieden kann,that the volatile liquid is exposed to such a high pressure that it does not boil can,

daß man die leicht flüchtige Flüssigkeit von dem diese enthaltenden umschlossenen Raum bis zu einem Behälter durchfließen läßt, der ebenfalls leicht flüchtige Flüssigkeit enthält,
daß man diesen Behälter mit der Atmosphäre in Verbindung bringt undthat the volatile liquid is allowed to flow through from the enclosed space containing it to a container which also contains volatile liquid,
that this container is brought into contact with the atmosphere and

daß man die leicht flüchtige Flüssigkeit am Boden dieses Behälters abzieht, um sie von neuem in den -umschlossenen Raum einzuführen, der den Wärmetauscher enthält.that one draws off the volatile liquid at the bottom of this container in order to remove it from to introduce new into the enclosed space containing the heat exchanger.

unter Druck befindlichen, aber nicht dichten Kabine bestimmt ist;pressurized but not tight cabin is intended;

Fig. 2 zeigt schematisch eine Abwandlung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1, die insbesondere 5 zur Kühlung einer dichten Kabine bestimmt ist;Fig. 2 shows schematically a modification of the embodiment of FIG. 1, in particular 5 is intended for cooling a sealed cabin;

Fig. 3 ist eine schematische Draufsicht auf eine mögliche Ausführungsform eines in Fig. 1 und 2 dargestellten Verdunstungswärmetauschers;FIG. 3 is a schematic plan view of a possible embodiment of one shown in FIGS. 1 and 2 Evaporative heat exchanger;

Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV der ίο Fig. 3;FIG. 4 is a section along the line IV-IV of FIG. 3;

Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4.FIG. 5 is a section on the line V-V of FIG. 4.

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird zur Kühlung eines Mediums, insbesondere der Luft im Innern der Kabinen von mit sehr großer Ge-According to the method according to the invention, a medium, in particular air, is cooled inside the cabins with a very large

Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- 15 schwindigkeit und in großer Höhe fliegenden Flug-An aircraft flying at high altitude to carry out the speed according to the invention

fahrens dienender Verdunstungswärmetauscher ist in zeugen das zu kühlende Medium durch mindestensDriving evaporation heat exchanger is in evidence the medium to be cooled by at least

der Weise ausgebildet, daß im Inneren eines Ge- einen Verdunstungswärmetauscher geleitet, welchesdesigned in such a way that an evaporative heat exchanger passed inside a Ge, which

häuses eine horizontale Trennwand vorgesehen ist, es zum Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel bringt,a horizontal partition wall is provided for the housing, it brings the heat exchange with a coolant,

die als gegenseitige Abgrenzung von zwei über min- Dieses Kühlmittel wird ständig so in Bewegungas a mutual demarcation of two over min- This coolant is constantly in motion

destens eine enge Durchtrittsöffnung miteinander ver- 20 gehalten, daß es vom oberen zum unteren Teil desat least one narrow passage opening held together that it is from the upper to the lower part of the

bundenen Kammern ausgebildet ist, in deren voll- Verdunstungswärmetauschers, durch den das zubound chambers is formed, in their full evaporative heat exchanger, through which to

ständig mit einer flüchtigen Flüssigkeit gefüllten kühlende Medium geleitet wird, gelangt. Der unterea cooling medium filled with a volatile liquid is constantly passed. The lower

unteren Kammer eine Anzahl Wärmetauschrohre für Teil des Verdunstungswärmetauschers ist von demThe lower chamber is a number of heat exchange tubes for part of the evaporative heat exchanger

das Durchfließen des zu kühlenden Mediums parallel oberen Teil in der Weise getrennt, daß der Druck imthe flow of the medium to be cooled parallel upper part separated in such a way that the pressure in the

zur Trennwand angeordnet sind und deren minde- 25 unteren Teil größer ist als der Druck in dem mit demare arranged to the partition and whose at least 25 lower part is greater than the pressure in the with the

stens teilweise mit der gleichen Flüssigkeit gefüllte offenen Luftraum in Verbindung stehenden oberenat least partially filled with the same liquid open air space communicating upper

obere Kammer mit der Atmosphäre über mindestens Teil.upper chamber with the atmosphere over at least part.

eine Stutzenöffnung verbunden ist, und daß am Ge- Infolge Wärmezufuhr zu der Kühlflüssigkeit und häuse ein vertikaler Rohrstutzen mit einer an seinem auf Grund des geringen Druckes in dem mit dem Boden befindlichen Austrittsöffnung angebracht ist, 30 offenen Luftraum in Verbindung stehenden oberen über welche die obere Kammer mit einer Pumpe ver- Teil des Verdunstungswärmetauschers erreicht die bunden ist, durch welche die Flüssigkeit aus der Kühlflüssigkeit dort ihren Siedepunkt. Durch diese oberen Kammer unter Druck durch eine an der Zustandsänderung wird die oberste Flüssigkeitsunteren Kammer angebrachte Eintrittsöffnung hin- schicht abgekühlt, die anschließend zur Kühlung des durch in diese förderbar ist. Dabei ist vorgesehen, 35 Mediums dem unteren Teil des Verdungstungsdaß die Trennwand zum Herstellen eines beschränk- Wärmetauschers zugeführt wird. Da der hier herrten Flüssigkeitsdurchtrittes zwischen der unteren und sehende Druck höher ist als der Druck in dem oberen Kammer mit als Durchtrittsöffnung dienenden oberen Teil des Verdunstungswärmetauschers, wird Löchern mit einem so geringen Öffnungsquerschnitt die Siedetemperatur im unteren Teil nicht erreicht, versehen ist, daß der Flüssigkeitsdruck in der unteren 40 so daß der eigentliche Wärmetauscher stets mit Kammer bei ständiger Förderung der gleichen Kühlflüssigkeit durchströmt wird.
Flüssigkeitsmenge durch die Eintrittsöffnung hindurch erhöht ist. Ferner besteht die Möglichkeit, daß
der Flüssigkeitsdurchtritt zwischen der unteren und
der oberen Kammer durch ein Ausgleichventil 45
steuerbar ist. Außerdem ist die Anordnung so getroffen, daß an dem am Gehäuse bis an den Boden
der unteren Kammer sich erstreckenden Rohrstutzen
durch die Trennwand ein Flüssigkeitsüberlauf gebildet ist. Weiterhin kann die Ausbildung derart vorge- 50
nommen werden, daß die untere Kammer vertikal
angeordnete Umlenkwände aufweist, die von der
Flüssigkeit in entgegengesetzter Richtung zu dem
durch die Wärmetauschrohre hindurchströmenden
Medium umspült werden. Ferner kann in dem Ge- 55 im Eingangsstutzen des Verdichters der Strahldüse häuse über der Flüssigkeitsoberfläche eine poröse war.
Deckwand vorgesehen sein. Die dem Ausgangsstutzen 1 entnommene Lufta nozzle opening is connected, and that on the Ge As a result of the supply of heat to the cooling liquid and housing a vertical pipe socket is attached with an upper open air space connected to its due to the low pressure in the outlet opening located at the bottom, via which the upper one Chamber with a pump is part of the evaporative heat exchanger that is bound, through which the liquid from the cooling liquid reaches its boiling point. Through this upper chamber under pressure through a change of state, the uppermost liquid-lower chamber is cooled down, which can then be conveyed into it for cooling. It is provided that the lower part of the evaporation medium is fed to the partition for producing a limited heat exchanger. Since the liquid passage between the lower and visible pressure is higher than the pressure in the upper chamber with the upper part of the evaporation heat exchanger serving as a passage opening, holes with such a small opening cross-section will not reach the boiling temperature in the lower part, provided that the liquid pressure is provided in the lower 40 so that the actual heat exchanger is always traversed with the chamber with constant delivery of the same cooling liquid.
The amount of liquid through the inlet opening is increased. There is also the possibility that
the passage of liquid between the lower and
the upper chamber through a balance valve 45
is controllable. In addition, the arrangement is such that the one on the housing to the floor
the lower chamber extending pipe socket
a liquid overflow is formed by the partition. Furthermore, the design can be provided in this way
assume that the lower chamber is vertical
has arranged baffles, which of the
Liquid in the opposite direction to that
flowing through the heat exchange tubes
Medium. Furthermore, in the housing 55 in the inlet connection of the compressor, the jet nozzle can be porous above the liquid surface.
Be provided top wall. The air taken from the outlet 1

Auf diese Weise lassen sich die eingangs ange- wird zur Vorkühlung durch einen Wärmetauscher 3In this way, the initially approached for pre-cooling by a heat exchanger 3

führten Forderungen auch an Flugkörpern, die mit geleitet, der von Luft durchströmt wird, die ihm, vonThere were also demands on missiles that were guided by, through which air flows, from

großer Geschwindigkeit und in großer Höhe fliegen, 60 einem Lüfter 11 angesaugt, über eine Leitung 4 vonFlying high speed and high altitude, 60 sucked in by a fan 11, via a line 4 from

einwandfrei erfüllen. einer am Eingangsstutzen des Verdichters 2 desperfectly meet. one at the inlet connection of the compressor 2 of the

Die Erfindung wird an Hand eines zur Durch- Flugzeuges befindlichen Entnahmestelle 5 aus zugeführung des Verfahrens dienenden Verdunstungs- führt wird.The invention is carried out on the basis of an extraction point 5 located for the aircraft through the process serving evaporation leads.

Wärmetauschers erläutert, der in der Zeichnung in Nach Vorkühlung in dem Wärmetauscher 3 wirdHeat exchanger explained, which is in the drawing in After pre-cooling in the heat exchanger 3

einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt ist. 65 die am Ausgangsstutzen 1 entnommene Luft überan exemplary embodiment is shown. 65 the air withdrawn at the outlet connection 1 over

Fig. 1 zeigt eine Verdunstungskühlanlage zur An- eine Leitung 6 zu einem Verdunstungswärmetau-Fig. 1 shows an evaporative cooling system for a line 6 to an evaporative heat exchanger

wendung des Verfahrens gemäß der Erfindung im scher 7 geführt, der nach dem Verfahren gemäß derApplication of the method according to the invention in the shear 7 performed according to the method according to

Schema, welche insbesondere zur Kühlung einer Erfindung arbeitet.Scheme that works in particular for cooling an invention.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage dient zur Kühlung und zur Erneuerung der Luft einer unter Druck zu haltenden, nicht vollkommen dichten Kabine.The system shown in Fig. 1 is used for cooling and renewing the air under pressure to be held, not completely airtight cabin.

Die Luft, mit der die Kabine versorgt werden soll, wird über dem Ausgangsstutzen 1 eines Verdichters 2, beispielsweise einer Strahldüse, mit einem Druck entnommen, der vorzugsweise wesentlich höher als der in der Kabine benötigte Druck ist.The air with which the cabin is to be supplied is via the outlet connection 1 of a compressor 2, for example a jet nozzle, taken with a pressure that is preferably substantially is higher than the pressure required in the cabin.

Da ferner der Druck der durch den Ausgangsstutzen 1 zugeführten Luft wesentlich höher als der Druck der das Flugzeug umgebenden Luft ist und die zugeführte Luft beispielsweise in einer Strahldüse verdichtet wird, ist ihre Temperatur höher, als sie esFurthermore, since the pressure of the air supplied through the outlet port 1 is significantly higher than that Pressure of the air surrounding the aircraft and the air supplied, for example in a jet nozzle is compressed, its temperature is higher than it is

Die in dem Verdunstungswärmetauscher 7 gekühlte Luft, welche noch immer einen höheren als den zur Anwendung kommenden Druck hat und noch nicht die gewünschte Temperatur besitzt, wird von dort durch die Leitung 8 geführt und treibt am Eingang der unter Druck zu haltenden Flugzeugkabine die hier befindliche Entspannungsturbine 9 an, um anschließend unmittelbar über eine Leitung 10 in die Kabine gespeist zu werden. Die Turbine 9 sorgt zweckmäßig für den Antrieb des Lüfters 11, welcher die Kühlluft für den ersten Wärmetauscher 3 ansaugt. The air cooled in the evaporative heat exchanger 7, which is still higher than that for Application has applied pressure and has not yet reached the desired temperature, from there passed through the line 8 and drives at the entrance of the aircraft cabin to be kept under pressure located here expansion turbine 9 to then directly via a line 10 in the Cabin to be fed. The turbine 9 expediently provides for the drive of the fan 11, which the cooling air for the first heat exchanger 3 is drawn in.

Wenn der Verdunstungswärmetauscher 7 nicht benutzt werden soll, kann er, wie Fig. 1 zeigt, mittels einer Verbindungsleitung 12 umgangen werden. Dazu wird ein auf der Leitung 6 angebrachtes Ventil 13 geschlossen und gleichzeitig ein in die Verbindungsleitung 12 eingeschaltetes Ventil 14 geöffnet. If the evaporative heat exchanger 7 is not to be used, it can, as FIG. 1 shows, by means of a connecting line 12 can be bypassed. A valve 13 attached to the line 6 is used for this purpose is closed and at the same time a valve 14 connected to the connecting line 12 is opened.

Bei der in Fig. 2 dargestellten abgewandelten Ausführungsform einer Anlage gemäß der Erfindung ist der Verdunstungswärmetauscher 7 so angeordnet, daß die Kabinenluft von einem Lüfter 15 angesaugt wird, der sie in den Verdunstungswärmetauscher 7 fördert, aus welchem sie gekühlt und gegebenenfalls durch eine Filterpatrone 16 gefiltert wieder austritt, bevor sie von neuem durch einen oder mehrere Stutzen 17 an geeignete Belüftungsstellen der Kabine geleitet wird.In the modified embodiment of a system shown in FIG. 2 according to the invention the evaporative heat exchanger 7 is arranged in such a way that the cabin air is sucked in by a fan 15 which promotes it in the evaporative heat exchanger 7, from which it is cooled and optionally filtered through a filter cartridge 16 again before it exits again through one or more Nozzle 17 is passed to suitable ventilation points in the cabin.

Im letzteren Falle wird die Luft in einem geschlossenen Strömungskreislauf umgewälzt, denn die Luft wird der Kabine entnommen und ihr nach Kühlung wieder zugeführt. Das ist nur bei einer dichten oder annähernd dichten Kabine möglich. Die geringe Zusatzluftmenge, die zur Aufrechterhaltung des Innendruckes erforderlich und zum Ausgleich von Undichtigkeiten der Kabine bestimmt ist, wird zweckmäßig unmittelbar am Austritt des Verdichters der Strahldüse entnommen und zu dem Eingangsstutzen des Lüfters 15 geführt. In the latter case, the air is circulated in a closed flow circuit, because the Air is taken from the cabin and returned to it after cooling. That's only with one tight or nearly tight cabin possible. The small amount of additional air needed to maintain of the internal pressure is required and is intended to compensate for leaks in the cabin expediently taken from the jet nozzle directly at the outlet of the compressor and led to the inlet connection of the fan 15.

Der Verdunstungswärmetauscher 7 gemäß Fig. 1 oder 2 wird zweckmäßig in der in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Weise ausgebildet. Wie die Fig. 3 bis 5 zeigen, besteht der Verdunstungswärmetauscher aus einem Gehäuse 18, in dessen unterem Teil Wärmetauschrohre 19 angeordnet sind, die beispielsweise einen runden oder abgeflachten Querschnitt haben können und die mit ihren Enden in Abschlußwänden 20 und 21 (s. Fig. 3 und 4) aufgenommen sind. Die Wärmetauschrohre 19 sind selbst Teil dieser Abschlußwände, damit die zu kühlende Luft sie beispielsweise in Richtung der Pfeile Z₁ durchströmen kann. Die Luft kann dabei entweder in der in Fig. 1 oder in der in Fig. 2 dargestellten Weise umgewälzt werden. Die Abschlußwände 20 und 21 dichten das Gehäuse 18 ab, das mit einer leicht flüchtigen Flüssigkeit 22 so weit gefüllt ist, daß ihr Flüssigkeitsspiegel sich wesentlich über den Wärmetauschrohren 19 befindet.The evaporation heat exchanger 7 according to FIG. 1 or 2 is expediently designed in the manner shown in FIGS. 3 to 5. As shown in FIGS. 3 to 5, the evaporative heat exchanger consists of a housing 18, in the lower part of which there are arranged heat exchange tubes 19 which, for example, can have a round or flattened cross section and which have their ends in end walls 20 and 21 (see Fig. 3 and 4) are included. The heat exchange tubes 19 are themselves part of these end walls so that the air to be cooled can flow through _{them, for example in the direction of the arrows Z 1.} The air can be circulated either in the manner shown in FIG. 1 or in the manner shown in FIG. The end walls 20 and 21 seal off the housing 18, which is filled with a highly volatile liquid 22 to such an extent that its liquid level is substantially above the heat exchange tubes 19.

Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, ist es zweckmäßig, die Luft im Gegenstrom zu der Flüssigkeit 22 strömen zu lassen, die in der nachstehend erläuterten Weise in Bewegung gehalten wird. Die Wärmetauschrohre 19 sind zweckmäßigerweise in vertikal angeordneten Umlenkwänden 23 gelagert, die insbesondere in Fig. 3 sichtbar und derart angeordnet sind, daß die die Wärmetauschrohre 19 umgebende Flüssigkeit den von den Pfeilen /₂ angegebenen Weg durchlaufen muß. Die Umlenkwände 23 sind mit ihren Unterkanten am Boden 18 a des Gehäuses 18 und mit ihren Oberkanten an einer horizontal angeordneten, plattenförmigen Trennwand 24 befestigt, die mit Durchtrittsöffnungen versehen sein kann und ihrerseits mit den Seitenwänden des Gehäuses 18 verbunden ist.As shown in FIGS. 3 and 4, it is expedient to let the air flow in countercurrent to the liquid 22, which is kept in motion in the manner explained below. The heat exchange tubes 19 are expediently mounted in vertically arranged deflection walls 23, which are particularly visible in FIG. 3 and are arranged in such a way that the liquid surrounding the heat exchange tubes 19 must travel the path indicated _{by the arrows / 2.} The lower edges of the deflecting walls 23 are attached to the bottom 18 a of the housing 18 and their upper edges to a horizontally arranged, plate-shaped partition wall 24, which can be provided with openings and is in turn connected to the side walls of the housing 18.

Die im Gehäuse 18 befindliche Flüssigkeit 22 wird bei ihrer Bewegung durch eine Eintrittsöffnung 25 hindurch wieder in die durch die Trennwand 24 gebildete untere Kammer des Verdunstungswärmetauschers eingeleitet. Die Flüssigkeit 22 ist nunmehr gezwungen, dem durch die Umlenkwände 23 vorgegebenen Weg zu folgen, wodurch Druckverluste entstehen. Der Druck, der unterhalb der mit Durchtrittsöffnungen versehenen Trennwand 24 in der dort befindlichen Flüssigkeit 22 entsteht, wird also größer sein als der oberhalb dieser Trennwand 24 herrschende Druck. Die Durchtrittsöffnungen haben einen geringen Querschnitt, damit eine Pumpe in dem Gehäuse 18 einen Druck aufbauen kann. Die Durchtrittsöffnungen sind nicht notwendig, wenn diese Pumpe eine sehr geringe Leistung hat. Es kann auch am Ausgang hinter der letzten Umlenkwand 23 ein einstellbares Ventil angeordnet werden, damit in dem Gehäuse 18 ein bestimmter Druck eingestellt werden kann. Auf Grund dieses Druckes liegt die Siedetemperatur der Flüssigkeit 22 relativ hoch, so daß die Gefahr der Bildung von Dampfblasen an den Wänden der Wärmetauschrohre 19, die den Wärmeaustausch herabsetzen würden, gering ist. Die Durchtrittsöffnungen in der Trennwand 24 sollen etwaige Dampfblasen leicht durchtreten lassen.The liquid 22 located in the housing 18 is, as it moves, through an inlet opening 25 through again into the lower chamber of the evaporative heat exchanger formed by the partition wall 24 initiated. The liquid 22 is now forced to conform to that given by the deflecting walls 23 To follow path, which creates pressure losses. The pressure that is below that with passage openings provided partition wall 24 arises in the liquid 22 located there, so it becomes larger than the pressure prevailing above this partition wall 24. The passage openings have a small cross section, so that a pump can build up a pressure in the housing 18. the Passages are not necessary if this pump has a very low output. It can an adjustable valve can also be arranged at the exit behind the last baffle 23 so that in the housing 18 a certain pressure can be set. Because of this pressure lies the The boiling temperature of the liquid 22 is relatively high, so that there is a risk of the formation of vapor bubbles the walls of the heat exchange tubes 19, which would reduce the heat exchange, is small. the Passage openings in the partition wall 24 are intended to allow any vapor bubbles to pass easily.

Die über der Trennwand 24 befindliche Flüssigkeit 22 steht über die Stutzenöffnung 26 des Gehäuses 18 unmittelbar mit dem offenen Luftraum in Verbindung. Auf Grund des in großer Höhe herrschenden geringen Atmosphärendruckes beginnt die Flüssigkeit 22 hier zu sieden und kühlt sich durch die hierbei auftretende Zustandsänderung ab. Die auf diese Weise gekühlte Flüssigkeit 22 wird wieder angesaugt und erneut der Eintrittsöffnung 25 an der unteren Kammer des Gehäuses 18 zugeleitet. Damit die in der Nähe des Flüssigkeitsspiegels der Flüssigkeit 22 sich bildenden Dampfblasen nicht mit angesaugt und durch die Eintrittsöffnung 25 in die untere Kammer des Gehäuses 18 gelangen können, wird die oberhalb der Trennwand 24 befindliche Flüssigkeit 22 durch einen Rohrstutzen 27 (s. Fig. 5) abgesaugt, welcher einen senkrechten Schacht bildet, an dessen Boden eine Austrittsöffnung 28 vorgesehen ist. Durch diese Vorkehrung ist es möglich, der unteren Kammer des Gehäuses 18 ständig dampffreie Flüssigkeit 22 zuzuführen. The liquid 22 located above the partition wall 24 is above the nozzle opening 26 of the housing 18 directly connected to the open air space. Due to the prevailing at great heights low atmospheric pressure, the liquid 22 begins to boil here and is cooled by this occurring change of state. The liquid 22 cooled in this way is sucked in again and again fed to the inlet opening 25 on the lower chamber of the housing 18. So that the in near the liquid level of the liquid 22 forming vapor bubbles are not sucked in and can pass through the inlet opening 25 into the lower chamber of the housing 18, the above The liquid 22 located in the partition wall 24 is sucked off through a pipe socket 27 (see FIG. 5), which forms a vertical shaft, at the bottom of which an outlet opening 28 is provided. Through this As a precaution, it is possible to continuously supply vapor-free liquid 22 to the lower chamber of the housing 18.

Die Kühlflüssigkeit 22 wird, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, durch eine Pumpe 29 in Umlauf gesetzt, welche in eine die Austrittsöffnung 28 und die Eintrittsöffnung 25 miteinander verbindende Leitung 30 eingeschaltet ist.The cooling liquid 22 is, as shown in FIGS. 1 and 2, set in circulation by a pump 29, which into a line 30 connecting the outlet opening 28 and the inlet opening 25 to one another is switched on.

Um ein Entweichen von Flüssigkeitsteilchen nach außen durch die Stutzenöffnung 26 des Gehäuses 18 zu verhindern, ist eine poröse Deckwand 31 über dem Spiegel der Flüssigkeit 22 angeordnet, welche die etwa mitgerissenen Teilchen zurückhält.To prevent liquid particles from escaping to the outside through the nozzle opening 26 of the housing 18 To prevent, a porous top wall 31 is arranged above the level of the liquid 22, which holds back the particles that may have been entrained.

Zur Erzielung eines angemessenen Wirkungsgrades des beschriebenen Verdunstungswärmetauschers muß die in ihm enthaltene Flüssigkeitsmenge trotz der durch die Verdunstung entstehenden Verluste konstant gehalten werden. Zu diesem Zweck befindetTo achieve an adequate efficiency of the evaporative heat exchanger described must the amount of liquid it contains is constant despite the losses caused by evaporation being held. To this end is located

sich eine Reserveflüssigkeitsmenge 32 (s. Fig. 2) in einem vorzugsweise mit einem Wärmeschutz versehenen Behälter 33, der über dem Gehäuse 18 angeordnet und mit diesem durch eine mit einem Ventil versehene Leitung 34 verbunden ist. Das Innere des Behälters 33 steht mit dem offenen Luftraum über eine Leitung 36 mit sehr kleinem Querschnitt in Verbindung, in welche ein Ventil 37 eingeschaltet ist. Die Betätigungsglieder der Ventile 35 und 37 sind kinematisch über ein gemeinsam von einem Schwimmer 39 (s. Fig. 2 und 5) gesteuertes Verbindungselement 38 miteinander verbunden.a reserve liquid quantity 32 (see FIG. 2) in a container 33, which is preferably provided with heat protection and which is arranged above the housing 18 and connected to it by a conduit 34 provided with a valve. The inner of the container 33 is connected to the open air space via a line 36 with a very small cross section in connection in which a valve 37 is switched on. The actuators of valves 35 and 37 are kinematically via a jointly controlled by a float 39 (see FIGS. 2 and 5) connecting element 38 connected to each other.

Beim Absinken des Spiegels der Flüssigkeit 22 werden die Ventile 35 und 37 geöffnet, wodurch eine bestimmte Flüssigkeitsmenge aus dem Behälter 33 in den Verdunstungswärmetauscher gelangt, um die verdunstete Flüssigkeit zu ersetzen.When the level of the liquid 22 drops, the valves 35 and 37 are opened, whereby a certain amount of liquid from the container 33 reaches the evaporative heat exchanger to remove the evaporated Replace liquid.

Die in dem Verdunstungswärmetauscher benutzte Flüssigkeit 22 kann z.B. Wasser, Alkohol, Ammoniak oder eine beliebige andere geeignete Flüssigkeit sein.The liquid 22 used in the evaporative heat exchanger can for example be water, alcohol, ammonia or any other suitable liquid.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. A method for evaporative cooling of various media, for example air or oil, in missiles that fly at high altitude above sea level and at a speed that causes the air surrounding the missile to have a high temperature due to friction with the missile, the one to be cooled Medium is circulated in the pipes of an evaporation heat exchanger, characterized in that

that one encloses a volatile liquid in an enclosed space, that this highly volatile liquid is in heat exchange with a heat exchanger brings, in which the medium to be cooled flows through,

that the volatile liquid is exposed to such a high pressure that it cannot can boil

that the volatile liquid is allowed to flow through from the enclosed space containing it to a container which also contains volatile liquid, that this container is brought into contact with the atmosphere and
that one draws off the volatile liquid at the bottom of this container in order to introduce it again into the enclosed space which contains the heat exchanger.

2. Evaporation heat exchanger for implementation of the method according to claim 1, characterized in that inside a device

45 housing (18) a horizontal partition (24) is provided, which is designed as a mutual delimitation of two chambers connected to one another via at least one narrow passage opening, in the lower chamber of which is completely filled with a volatile liquid (22) a number of heat exchange tubes (19) for the flow of the medium to be cooled are arranged parallel to the partition (24) and whose upper chamber, which is at least partially filled with the same liquid, is connected to the atmosphere via at least one nozzle opening (26), and a vertical pipe nozzle (27) on the housing an outlet opening (28) located at its bottom is attached, via which the upper chamber is connected to a pump (29), through which the liquid from the upper chamber under pressure through an inlet opening (25) attached to the lower chamber into the latter is fundable.

3. Evaporation heat exchanger according to claim 2, characterized in that the partition (24) to create a restricted fluid passage between the lower and upper chamber with holes serving as a passage opening with such a small one Opening cross-section is provided that the liquid pressure in the lower chamber at constant Promotion of the same amount of liquid through the inlet opening (25) is increased.

4. Evaporation heat exchanger according to claim 3, characterized in that the liquid passage is controllable between the lower and the upper chamber by a compensating valve.

5. Evaporation heat exchanger according to claim 2, characterized in that on the on the housing (18) to the bottom of the lower chamber extending pipe socket (27) a liquid overflow is formed by the partition (24).

6. Evaporation heat exchanger according to claim 2, characterized in that the lower Chamber has vertically arranged deflection walls (23), which from the liquid (22) in opposite Direction to the medium flowing through the heat exchanger tubes (19).

7. evaporative heat exchanger according to claims 2 to 6, characterized in that a porous cover wall (31) is provided in the housing (18) above the liquid surface is.

Considered publications: German Patent Specifications No. 51 371, 130 418.

For this purpose, 1 sheet of drawings