DE1179232B - Waermetauscher - Google Patents

Description

• Wärmetauscher Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zum Abkühlen oder Erwärmen von chemisch aggressiven Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen.
• Wärmetauscher zum Abkühlen oder Erwärmen von Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen sind bereits in verschiedenen Ausführungen bekannt. So kennt man beispielsweise einen Wärmetauscher zum Kühlen von Getränken wie Bier, Milch u. dgl., der im wesentlichen aus einem oder aus mehreren gleichen koaxial angeordneten Scheibenelementen besteht, die sich aus zwei spiegelbildlich einander zugeordneten gleichen zentrisch gelagerten Scheiben und einer dazwischenliegenden mit einer Aussparung versehenen Trennplatte zusammensetzen, wobei die Scheiben auf beiden Seiten konzentrisch angeordnete Ringnuten von dreieckigem Querschnitt aufweisen und das Ringnutsystem der einen Seite mit dem Ringnutsystem der anderen Seite verzahnt ist. Da bei dieser bekannten Einrichtung nur das eine der beiden wärmeaustauschenden Medien zwangsweise geführt ist und außerdem die in der Mitte des Ringnutquerschnitts befindlichen Teilchen des zwangsweise geführten Mediums einerseits einen sehr viel größeren Abstand zum umgebenden Medium, andererseits infolge verminderter Wandreibung aber eine sehr viel größere Strömungsgeschwindigkeit aufweisen als die übrigen Teilchen, läßt sich mit ihr nur ein verhältnismäßig geringer und ungleichmäßiger Wärmeaustausch zwischen den beiden miteinander in einem Wärmeaustauschverhältnis stehenden Medien erreichen und kann daher nicht befriedigen.
• Bei einem anderen koaxial angeordnete Scheiben aufweisenden bekannten Wärmetauscher sind zwar beide miteinander im Wärmeaustausch stehenden Medien zwangsweise geführt und weisen die ringförmigen konzentrischen Nuten rechteckigen Querschnitt auf. Da das eine der beiden Medien den Wärmetauscher praktisch rein axial, also auf verhältnismäßig kurzem Wege durchströmt und die einzelnen Teilchen der beiden wärmeaustauschenden Medien demzufolge nur sehr kurzzeitig in einem Wärmeaustauschverhältnis zueinander stehen, findet auch bei dieser Einrichtung nur ein unvollkommener Wärmeaustausch statt. Um eine ausreichende Kühlung oder Erwärmung des einen der beiden Medien zu erreichen, muß dieser Wärmetauscher entweder in axialer Richtung relativ große Abmessungen aufweisen, was beispielsweise durch eine entsprechend große Anzahl von Scheiben erreicht werden kann, oder aber es muß eine entsprechend große Menge kühlendes oder erwärmendes Medium durch den Wärmetauscher hindurchgeführt werden. Beide Maßnahmen erfordern einen verhältnismäßig großen Aufwand und sind daher unwirtschaftlich, ganz abgesehen davon, daß sie nicht in jedem Falle verwirklicht werden können, sei es infolge Raummangels oder auch weil nur abgegrenzte Mengen der Medien zur Verfügung stehen.
• Um Wärmetauscher auch bei chemisch aggressiven, beispielsweise stark korrodierend wirkenden Medien verwenden zu können, wurde auch schon vorgeschlagen, die Scheiben bzw. Scheibenelemente aus Graphit herzustellen. Hinsichtlich der erzielbaren Wärmeaustauschleistung haften diesen aus Graphit hergestellten Wärmetauschern im wesentlichen aber die gleichen Mängel an wie den oben beschriebenen, so daß auch sie nicht völlig zufriedenstellen.
• Die Erfindung bezweckt, die erwähnten Nachteile zu vermeiden. Für einen Wärmetauscher zum Abkühlen oder Erwärmen von chemisch aggressiven Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen, der im wesentlichen aus einem oder mehreren gleichen koaxial angeordneten Scheibenelementen besteht, die sich aus zwei spiegelbildlich einander zugeordneten gleichen, im wesentlichen zentrisch gelochten Scheiben und einer dazwischenliegenden, mit einer Aussparung versehenen Trennplatte zusammensetzen, wobei die Scheiben auf beiden Seiten konzentrisch angeordnete Ringnuten enthalten und das Ringnutensystem der einen Seite mit dem Ringnutensystem der anderen Seite ineinander verzahnt ist, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Scheiben, wie es für derartige Scheiben in anderer Ausführung bekannt ist, aus Graphit herzustellen, in an sich bekannter Weise die konzentrisch angeordneten Ringnuten mittels im wesentlichen radial verlaufender Einschnitte in den Scheiben parallel zu schalten, :einen auf der einen Scheibenseite vorgesehenen Einschnitt von der im wesentlichen zentrischen Bohrung der Scheibe ausgehend und einen auf der anderen Scheibenseite vorgesehenen Einschnitt in an sich bekannter Weise vom Außenrand der Scheibe ausgehend anzuordnen, die Trennplattenaussparung schlitzförmig und im wesentlichen radial verlaufend auszubilden und die äußeren Ringnutensysteme eines jeden Scheibenelements durch ebenfalls eine schlitzförmige, im wesentlichen radial verlaufende Aussparung aufweisende Deckplatten abzudecken.
• Die erfindungsgemäße Ausbildung des Wärmetauschers macht es möglich, in einem Körper bestimmter Abmessungen eine größtmögliche Wärmeaustauschfiäche unterzubringen sowie durch entsprechende Dimensionierung der Ringnuten den beiden Medien eine über die ganze Höhe der Ringnuten hinweg gleiche und insbesondere auch bestimmte gewünschte Strömungsgeschwindigkeit mitzuteilen, so daß bei verhältnismäßig geringem Aufwand ein sehr guter und gleichmäßiger Wärmeaustausch erzielt wird.
• Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel gezeigt und wird im folgenden an Hand dieses noch näher erläutert. Es zeigt F i g. I einen Wärmetauscher im Axialschnitt, F i g. II die Teile eines Scheibenelements der F i g. I im Axialschnitt gemäß den Linien A-A der F i g. III und IV, F i g. III eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles auf die Scheibe a der F i g. 1I, F i g. IV eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles auf die Scheibe b der F i g. 1I.
• Zwischen den beiden Scheiben a und b befindet sich eine Trennplatte c aus Graphit, Glas, keramischem Material oder Teflon, die an einer Stelle eine Aussparung hat. In die Bohrungen der Hälften sind Endstücke d oder Nippel e eingeschraubt oder eingekittet, durch die das erste der beiden wärmeaustauschenden Medien (im allgemeinen das aggressivere) ein- bzw. durch- bzw. abgeführt wird. Durch eines der beiden Endstücke d gelangt dieses Medium durch einen fast radial verlaufenden Einschnitt f (verläuft ebenso, wie in der unteren Hälfte b der Einschnitt i) zu mehreren konzentrisch verlaufenden Ringnuten g. Die Trennplatte c ist nun so zwischen die beiden Hälften gelegt, daß das durch die Ringnuten strömende Medium, wenn es am Ende der Ringnuten angelangt ist, durch die Aussparung h von der oberen Hälfte a in die untere Hälfte b herabfällt (wenn das Medium von oben zugeleitet wird) oder von der unteren in die obere Hälfte gedrückt wird (wenn das Medium von unten zugeleitet wird). In den Ringnuten der zweiten Hälfte fließt das Medium in der umgekehrten Richtung zurück und gelangt durch den Einschnitt i in den Nippel e und von diesem in die nächste Einheit. Die beiden Hälften sind durch eine Kittung oder eine Dichtung r verbunden.
• In das Fleisch der Stege zwischen den Ringnuten, die das durch das Innere geleitete Medium durchströmt, sind von der Gegenseite her ebenfalls Ringnuten k eingefräst oder eingedreht, durch die das zweite wärmeaustauschende Medium fließt. Dieses gelangt durch einen Stutzen im Deckel oder im Boden in den Wärmetauscher und durch eine Aussparung der Scheiben 1 in die Ringnuten k und von dort in den Einschnitt m. Die Umleitung von der einen in die andere Hälfte der Einheit erfolgt hier durch Einschnitte n, die durch Halbrohre o nach außen abgedeckt sind. Die Überleitung von der einen auf die andere Einheit erfolgt durch eine Aussparung in der Zwischenscheibe p.
• Durch Variation von Höhe und Zahl der Scheiben, Zahl der Ringnuten und Schaltung derselben ist es möglich, für alle Bedarfsfälle von kleinsten Flüssigkeits- oder Gasmengen bis zu Flüssigkeitsmengen bis zu 1.50 m3/h und Gasmengen bis zu 2000 m-3/h geeignete Wärmetauscher anzufertigen.
• Werden die Ringnuten so miteinander verbunden, daß das eine der beiden wärmeaustauschenden Medien (oder beide Medien) zunächst die erste, dann die zweite usw. und schließlich die letzte Ringnut durchströmt, so eignet sich diese Art der Vorrichtung für kleine Flüssigkeitsmengen. Verbindet man aber die Ringnuten derart miteinander, daß das eine der beiden wärmeaustauschenden Medien (oder beide Medien) gleichzeitig mehrere oder alle Ringnuten durchströmt, so eignet sich diese Apparatur für mittlere Flüssigkeits- und Gasmengen und für die Kondensation von mittleren Dampfmengen. Durchströmt das eine der beiden wärmeaustauschenden Medien (oder beide Medien) gleichzeitig die Ringnuten aller Graphitkörper, aus denen der Wärmetauscher besteht, so kann diese Apparatur für sehr große Flüssigkeits- und Gasmengen verwendet werden.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Wärmetauscher zum Abkühlen oder Erwärmen von chemisch aggressiven Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen, im wesentlichen bestehend aus einem oder mehreren gleichen, koaxial angeordneten Scheibenelementen, die sich aus zwei spiegelbildlich einander zugeordneten gleichen, im wesentlichen zentrisch gelochten Scheiben und einer dazwischenliegenden, mit einer Aussparung versehenen Trennplatte zusammensetzen, wobei die Scheiben auf beiden Seiten konzentrisch angeordnete Ringnuten enthalten und das Ringnutensystem der einen Seite mit dem Ringnutensystem der anderen Seite ineinander verzahnt ist, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Scheiben (a, b), wie es für derartige Scheiben in anderer Ausführung bekannt ist, aus Graphit bestehen; b) in an sich bekannter Weise die konzentrisch angeordneten Ringnuten (g, k) mittels im wesentlichen radial verlaufender Einschnitte (m, i) in den Scheiben (a, b) parallel geschaltet sind; c) ein auf der einen Scheibenseite angeordneter Einschnitt (i) von der im wesentlichen zentrischen Bohrung der Scheibe ausgeht und ein auf der anderen Scheibenseite angeordneter Einschnitt (m) in an sich bekannter Weise vom Außenrand der Scheibe ausgeht; d) die Trennplattenaussparung (h) schlitzförmig und im wesentlichen radial verlaufend ist; e) die äußeren Ringnutensysteme (k, k) eines jeden Scheibenelements durch Deckplatten (1) abgedeckt sind, die ebenfalls eine schlitzförmige, im wesentlichen radial verlaufende Aussparung aufweisen. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Scheibenelement die beiden äußeren Ringnutensysteme (k, k) durch ein an der Mantelfläche des Scheibenelements angebrachtes Halbrohr hintereinandergeschaltet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 842 356, 583 123; USA.-Patentschriften Nr. 2 005 515, 1916 768; Zeitschrift »Chemie-Ingenieur-Technik«, 1953, Nr. 12, S. 703.