DE1190964B - Waermetauscher mit veraenderbarer Oberflaeche - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F25h

Deutsche Kl.: 17 f-12/01

Nummer: 1190 964

Aktenzeichen: C 245181 a/17 f

Anmeldetag: 3. Juli 1961

Auslegetag: 15. April 1965

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, in dessen Innenraum sich die Wärmeaustauschfläche und also die mittlere Wärmebilanz verändern läßt.

Es ist bekannt, daß Wärmetauscher im allgemeinen aus einer Anordnung rohrförmiger Elemente bestehen, in deren Innenraum ein Umlauf eines Strömungsmittels bei gegebener Temperatur vor sich geht, wobei ein zweites Strömungsmittel wiederum außerhalb der vorerwähnten Elemente fließt. Zwischen diesen beiden Strömungsmitteln findet ein Wärmeaustausch statt, der um so größer ist, je größer die in Berührung mit beiden Strömungsmitteln stehende Oberfläche der rohrförmigen Elemente ist.

Ein besonderes Anwendungsbeispiel von Vorrichtungen dieser Art ist z.B. die Kühlung eines Strömungsmittels, das in einem Bestrahlungsring umfließt. Um das Verhalten verschiedener Stoffe bei Bestrahlungen zu untersuchen, taucht man dann einen solchen Ring in den Behälter eines Schwimmbeckenreaktors in die Nähe des Reaktorkernes hinab. Das Kühlströmungsmittel besteht unter diesen Bedingungen aus dem Wasser des Schwimmbeckens.

Um im Inneren des Ringes konstante Experimentierbedingungen aufrechtzuerhalten, besonders dann, wenn der der Strahlung ausgesetzte Stoff eine Brennstoffstange ist, die also Wärme freisetzt, ist es nötig, eine Temperaturregelung vorzusehen. Es ist in gleicher Weise nützlich, den Wärmetauscher an verschiedene Betriebsbereiche anzupassen, ohne mechanische Teile der Vorrichtung zu verändern.

Gegenstand der Erfindung ist ein Wärmetauscher mit veränderbarer Oberfläche, der diese Probleme löst, indem die Betriebsbedingungen anpassungsfähig und kontinuierlich verändert werden.

Es ist bereits ein selbstregulierender Dampfentwickler bekannt, in dem eine durch überhitztes Wasser oder Dampf erwärmte Heizfläche in einem Gefäß zur Dampferzeugung so angeordnet ist, daß bei steigendem Dampfdruck durch Sinken des Wasserspiegels ein Teil der Heizfläche außer Tätigkeit gesetzt wird oder umgekehrt bei sinkendem Dampfdruck der Wasserspiegel steigt und eine verstärkte Dampferzeugung eintritt.

Die Erfindung geht aus von diesem Wärmetauscher mit einer Einlaßkammer, einem Bündel von Wärmeaustauschrohren und einer Auslaßkammer für ein erstes Strömungsmittel, dessen Wärme ausgetauscht werden soll, wobei über das Rohrbündel eine mit dem zweiten, flüssigen Strömungsmittel mindestens teilweise gefüllte Glocke gestülpt und eine Einrichtung vorgesehen ist, um in dem oberen Bereich der Glocke ein den Stand des zweiten, flüssigen Wärmetauscher mit veränderbarer Oberfläche

Anmelder:

Commissariat ä !'Energie Atomique, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,

München 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:
Gerard Dupuy, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 18. Juli 1960 (833 190)

Strömungsmittels in der Glocke beeinflussendes Gas unter variablem Druck einführen zu können, und ist dadurch gekennzeichnet, daß Betriebsbedingungen vorgesehen sind, unter denen das zweite, flüssige Strömungsmittel in der Glocke nicht siedet, als Gas ein gegen das zweite, flüssige Strömungsmittel inerter Stoff vorgesehen ist, die Glocke in das zweite, flüssige Strömungsmittel völlig eingetaucht ist und Vorkehrungen zur Durchströmung des unteren Bereichs der Glocke mit dem zweiten, flüssigen Strömungsmittel getroffen sind.

Hierdurch wird gegenüber dem bekannten selbstregulierenden Dampferzeuger der Vorteil erreicht,

auch bei nicht dampfentwickelnden Wärmetauschern die mittlere Temperatur durch Veränderung der Austauschoberfläche verändern zu können, ohne daß überhaupt bewegliche Teile vorhanden sind, und auch hier die Unveränderlichkeit des Druckverlustes des ersten Strömungsmittels — unabhängig von der Regelung mittels des Gasdruckes, der die freie Oberfläche der Flüssigkeit bestimmt — zu erzielen.

Weitere Vorteile, Eigenschaften und Merkmale sind aus der folgenden Beschreibung erkennbar, die an Hand einer schematischen Zeichnung ein Ausführungsbeispiel ergänzend erläutert.

Die Figur ist eine vertikale Schnittansicht eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung.

Wie man aus dieser Figur erkennt, umfaßt der Wärmetauscher einen Flansch 1, der durch eine mittlere Zwischenwand 2 in zwei Bereiche eingeteilt ist, um eine Eintrittskammer 16 und eine Auslaß-

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kammer 17 für das zu kühlende Strömungsmittel zu bilden.

Zum Zuführen und zum Abführen des Strömungsmittels an den Flansch 1 dient jeweils ein Verbindungsrohr 3 bzw. 4. Im oberen Bereich des Flansches ist eine Platte 5 befestigt, und zwar mittels eines Kragenteiles 6, der an dem Flansch 1 festsitzt. Diese Platte 5 ist mit einer gewissen Anzahl öffnungen 7 oberhalb der Kammern 16 und 17 versehen. Die Anzahl ist gerade, wobei jeweils eine öffnung in der Einlaßkammer 16 einer anderen in der Auslaßkammer 17 entspricht und jeweils zwei öffnungen, durch ein enges umgebogenes Rohr 8 verbunden sind. Die gesamten Rohre bilden ein verstärktes Bündel. Von diesem ist in der Figur lediglich ein Rohr 8 dargestellt.

Gemäß der Erfindung ist dieses Bündel mit einer dichten Glocke 9, die z. B. aus Metall hergestellt ist, überdeckt, welche am oberen Bereich mit einem Rohr 10 von geeignetem Durchmesser versehen ist. Sie weist außerdem Blendenöffnungen 11 auf, die gleichmäßig über den Umfang der Glocke verteilt und am unteren Bereich angeordnet sind.

Die Anzahl dieser öffnungen ist beliebig. In der Figur sind lediglich zwei zu erkennen.

An der Glocke 9 ist eine Leitung 12 befestigt, mit der das äußere flüssige Strömungsmittel 13 in den Innenraum hineingebracht werden kann. Die ständige Erneuerung der Flüssigkeit im Innenraum der Haube ist durch eine Umwälzpumpe 14 in Verbindung mit der Leitung 12 und den Blenden 11 gewährleistet, d. h. das Bündel gebogener Rohre 8 ist beständig von einer Flüssigkeit umspült, die im wesentlichen die gleiche Temperatur hat wie die Temperatur der äußeren Flüssigkeit.

In dem hier betrachteten erfindungsgemäßen Beispiel ist der Wärmetauscher in die Flüssigkeit des Reaktorbehälters eines Schwimmbeckenreaktors eingetaucht, dessen Flüssigkeit das äußere Strömungsmittel bildet.

Ebenso .ist hier eine Austauschvorrichtung beschrieben, die mit dünnen, gebogenen Rohren versehen ist. Die Erfindung läßt sich natürlich auch bei irgendwelchen anderen Wärmetauschern anwenden, etwa mit geraden Rohren.

Der Strömungssinn des Strömungsmittels in den Rohren 8 ist mit dem Pfeil 15 bezeichnet, um in der Fjgur den Eintrittsbereich des Strömungsmittels und den Austrittsbereich bei dem Flansch 1 zu kennzeichnen.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Der Umlauf des zu kühlenden Strömungsmittels er-■fplgt quer durch das Bündel der dünnen gebogenen Rohre 8, und die Glocke 9 wird mittels der Leitung mit der Flüssigkeit des Schwimmbeckens gefüllt, in das der Wärmetauscher eingetaucht ist. Man drückt dann in den Inneraum der Glocke über die Leitung 10 irgendein Gas. Der Gasdruck wird derart geregelt, daß das Niveau des Wassers in dem Wärmetauscher sich bei einer gewissen Höhe einstellt, die dann den ausgenutzten Bereich der Rohre 8 bestimmt, in dem ein merklicher Wärmeaustausch zwischen dem inneren Strömungsmittel und dem dieses außen umströmende Wasser vor sich geht, d. h. man kann ohne Bewegung mechanischer Teile die Austauschoberfläche der Vorrichtung verändern. Die Temperaturregelung läßt sich auf die Steuerung des Druckes des zugeführten Gases zurückführen, die natürlich in passender Entfernung wegen der Radioaktivität des Strömungsmittels ausgeführt werden kann.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher mit einer Einlaßkammer, einem Bündel von Wärmeaustauschrohren und einer Auslaßkammer für ein erstes Strömungsmittel, dessen Wärme ausgetauscht werden soll, wobei über das Rohrbündel eine mit dem zweiten, flüssigen Strömungsmittel mindestens teilweise gefüllte Glocke gestülpt und eine Einrichtung vorgesehen ist, um in dem oberen Bereich der Glocke ein den Stand des zweiten, flüssigen Strömungsmittels in der Glocke beeinflussendes Gas unter variablem Druck einführen zu können, dadurch gekennzeichnet, daß Betriebsbedingungen vorgesehen sind, unter denen das zweite, flüssige Strömungsmittel in der Glocke (9) nicht siedet, als Gas ein gegen das zweite, flüssige Strömungsmittel inerter Stoff vorgesehen ist, die Glocke in das zweite, flüssige Strömungsmittel völlig eingetaucht ist und Vorkehrungen zur Durchströmung des unteren Bereichs der Glocke (9) mit dem zweiten, flüssigen Strömungsmittel getroffen sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen des zweiten, flüssigen Strömungsmittels in die Glocke (9) eine Pumpe (14) aufweist, die in das außerhalb der Glocke (9) befindliche zweite, flüssige Strömungsmittel eingetaucht ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Strömungsmittel die Flüssigkeit im Reaktorgefäß eines Schwimmbeckenkernreaktors vorgesehen ist, in das die Glocke (9) eingetaucht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 31795.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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