DE1205565B

DE1205565B - Verfahren zum Herbeifuehren eines Waerme-austausches ueber Trennflaechen zwischen Stroemungsmedien einerseits und koernigen oder staubfoermigen Materialien andererseits

Info

Publication number: DE1205565B
Application number: DEL41204A
Authority: DE
Inventors: Noeel Goulounes
Original assignee: Lambert Freres & Cie
Current assignee: Lambert Freres & Cie
Priority date: 1961-02-14
Filing date: 1962-02-13
Publication date: 1965-11-25

Description

Verfahren zum Herbeiführen eines Wärmeaustausches über Trennflächen zwischen Strömungsmedien einerseits und körnigen oder staubförmigen Materialien andererseits Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herbeiführen eines Wärmeaustausches über Trennflächen zwischen Strömungsmedien einerseits und körnigen oder staubförmigen Materialien andererseits, wobei diese Materialien durch Einblasen eines Gases im Wirbelzustand gehalten werden.
Die Maßnahme, staubförmige oder körnige Materialien durch Verwirbelung während des Wärmeaustausches in der Schwebe zu halten, um ein kontinuierliches Arbeiten zu ermöglichen, ist bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird davon ausgegangen, daß die Intensität des Wärmeaustausches eine Funktion der Häufigkeit der Erneuerung der mit der Trennfläche zwischen einem Strömungsmedium und dem zu behandelnden (zu erhitzenden oder zu kühlenden) Material in Berührung befindlichen Materialteilchen ist. Bei diesem Verfahren wird also ein Strom verwirbelter Materialteilchen durch die Vorrichtung bzw. an den Wärmeaustauschflächen vorbeigeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wärmeaustausch bei einem solchen Verfahren wesentlich zu erhöhen. Dabei fußt die Erfindung auf der Erkenntnis, daß die Häufigkeit der Erneuerung der mit den Trennflächen zur Berührung gebrachten Materialteilchen nicht die alleinige Größe ist, die für die Intensität des Wärmeaustausches bestimmend ist. Ein optimaler Wärmeaustausch setzt eine hohe Dichte der aus den zu behandelnden Teilchen bestehenden Masse voraus.
Es stehen einander also zwei Forderungen gegenüber, nämlich die der optimalen Dichte des Materials im Interesse einer Intensivierung des Wärmeaustausches und eine Verwirbelung der Teilchen auf Kosten der Dichte im Interesse der Möglichkeit eines kontinuierlichen Betriebes bei dem Wärmeaustausch. Diese Forderungen sind anscheinend unvereinbar.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe einer Intensivierung des Wärmeaustausches ohne Verzicht auf die Möglichkeit eines kontinuierlichen Betriebes wird nun dadurch gelöst, daß das körnige oder staubförmige Material nur intermittierend durch ein pulsierend geliefertes Verwirbelungsgas aufgewirbelt wird, jedoch zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen in den nichtaufgewirbelten Zustand zurückkehrt.
Es ist zwar ein Verfahren bekannt, bei dem man sich eines pulsierenden Gasstromes zu Wärmeaustauschzwecken bedient. Dieses Verfahren dient jedoch zur Erzielung eines Wärmeaustausches zwischen zwei strömungsfähigen Medien. Zweck dieses bekannten Verfahrens ist es, ein zu erhitzendes Gas während der Erhitzung unter gleichem Volumen zu halten, da die spezifische Wärme eines Gases bei konstantem Volumen wesentlich geringer ist als bei konstantem Druck. Die Durchführung des bekannten Verfahrens setzt also zwingend voraus, daß das Erhitzen des zu behandelnden Gases chargenweise erfolgt. Nur unter dieser Voraussetzung kann eine Gasmenge unter konstantem Volumen gehalten werden. Die Probleme bei einem Wärmeaustausch, an dem ein pulverförmiges oder körniges Material beteiligt ist, treten bei dem bekannten Verfahren gar nicht auf. Die Intensivierung des Wärmeaustausches zwischen einem strömungsfähigen Medium und einem pulverförmigen oder körnigen Material erfolgt nach der Erfindung nicht unter Verzicht auf einen kontinuierlichen Betrieb, wie dies bei dem bekannten Verfahren der Fall ist. Es kommt hinzu, daß außerdem die bekannten Wirkungen einer Verwirbelung des zu behandelnden Materials durch die Maßnahme nach der Erfindung nicht beeinträchtigt werden, denn während der Zeitspannen, innerhalb welchen das zu behandelnde Material verwirbelt ist, gelangen ebenfalls Teilchen des Materials zur Berührung mit den Wärmeaustauschflächen, und diese Wirkung wird noch beim übergang zwischen dem verwirbelten und dem unverwirbelten Zustand intensiviert. Überdies tritt in den Zeiträumen des unverwirbeltenZustandes der Materialteilchen ein Wärmeaustausch zwischen unterschiedlich erwärmten Materialteilchen auf.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können bei einem Wärmeaustauscher mit Einrichtungen zum Erzeugen einer Wirbelschicht der zu behandelnden Materialteilchen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung Einrichtungen zum Verändern der Frequenz und bzw. oder der Dauer der Zeitabschnitte der Verwirbelung und der Ruhe der Teilchen vorgesehen sein. Diese MaOnahme gestattet es, den unterschiedlichen Anforderungen an den Wärmeaustausch bei der Behandlung unterschiedlicher Materialien gerecht zu werden.
In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung beispielsweise dargestellt.
F i g. 1 ist eine Schemazeichnung der Anlage; F i g. 2 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Änderungen der Geschwindigkeit, mit der das Verwirbelungsgas eingeblasen wird, als Funktion der Zeit.
Das zu behandelnde Material 2 ist an einem Ende eines Behälters 1 durch einen Trichter 3 und über einen Verteiler 4 zuführbar (F i g. 1). Der Austritt des behandelten Materials hat die Form eines überlaufes 5, der in der Nähe des oberen Endes des Behälters an dem dem Trichter 3 gegenüberliegenden Ende angeordnet ist.
Die Wärmeaustauschfläche, z. B. eine Erhitzerfläche, ist in der Form einer Heizschlange 6 dargestellt, die in der Materialschicht vorgesehen und von dem Heizmedium durchströmt ist. Die Enden der Heizschlange sind durch eine Behälterwand durchgeführt, und ihre äußeren Stutzen 7 und 8 sind an einen Vorlauf bzw. einen Rücklauf des Heizmediums anschließbar.
Das Einblasen des Verwirbelungsgases erfolgt bei 9 am Boden des Behälters unterhalb einer Verteilerplatte 10, die Zickzackkanäle 11 aufweist. Dieses Einblasen erfolgt durch ein Ventil 12, das bei 13 das Verwirbelungsgas aufnimmt. Das Ventil 12 ist durch eine Zeitschalteinrichtung 15, die das Einblasen unter den gewünschten Bedingungen gewährleistet, über die in unterbrochenen Linien dargestellte Leitung 14 gesteuert.
Die graphische Darstellung in F i g. 2 zeigt schematisch die Geschwindigkeit v des eingelassenen Verwirbelungsgases als Funktion der Zeit t. Bei dem dargestellten Beispiel erfolgt das Zuführen in periodischen Stößen, und die Periode umfaßt jeweils eine Einblasezeit 16 von verhältnismäßig kurzer Dauer und eine längere Ruhezeit 17. Die Dauer der ganzen Periode, die auf Einblasezeit und Ruhezeit besteht, ist je nach dem Anwendungsfall in weiten Grenzen, z. B. zwischen wenigen Sekunden und einer ganzen Minute oder noch mehr, veränderbar.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herbeiführen eines Wärmeaustausches über eine Trennfläche zwischen Strömungsmedien einerseits und körnigen oder staubförmigen Materialien andererseits, wobei diese Materialien durch Einblasen eines Gases im Wirbelzustand gehalten werden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das körnige oder staubförmige Material nur intermittierend durch ein pulsierend geliefertes Verwirbelungsgas aufgewirbelt wird, jedoch zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen in den nicht fließfähigen Zustand zurückkehrt.
2. Wärmeaustauscher mit Trennwänden zwischen einem Strömungsmedium einerseits und einem körnigen oder staubförmigen Material andererseits und mit Einrichtungen zum Erzeugen einer Wirbelschicht der zu behandelnden Materialteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 Einrichtungen zur Veränderung der Frequenz und bzw. oder Dauer der Zeitabschnitte der Verwirbelung und der Ruhe der Materialteilchen vorgesehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 900 578, 837 244.