DE1275554B

DE1275554B - Device for increasing the heat transfer between a gaseous or liquid and a solid medium

Info

Publication number: DE1275554B
Application number: DES95260A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Pol Karl-Heinz Dipl-Ing; Dr Rer Nat Karl-Rudo Dipl-Phys
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-08-22
Filing date: 1958-08-22
Publication date: 1968-08-22

Description

Einrichtung zur Erhöhung des Wärmeüberganges zwischen einem gasförmigen oder flüssigen und einem festen Medium Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erhöhung des Wärmeüberganges zwischen einem gasförmigen oder flüssigen und einem festen Medium.Device for increasing the heat transfer between a gaseous or liquid and a solid medium The invention relates to a device to increase the heat transfer between a gaseous or liquid and a solid medium.

Sie geht aus von der bekannten Drehströmung, wie sie zur Abscheidung staubförmiger Partikeln aus einem gasförmigen Medium verwendet wird. Diese Strömung setzt sich aus einer äußeren wendelförmig verlaufenden Potentialumlaufströmung und einer inneren Rotationsströmung zusammen. Dabei wird in einem rotationssymmetrischen Hohlraum im wandnahen Bereich eine Potantialumlaufströmung derart angeregt und aufrechterhalten, daß sie zusätzlich zur Umlaufbewegung auch noch eine Axialbewegung ausführt. über einer Grundfläche des Hohlraumes, einem sogenannten festen rauben Grund, strömen die Medien nach Ausbildung einer Wirbelsenke auf spiralförmigen Bahnen zur Achse des rotationssymmetrischen Hohlraumes. Von dieser Wirbelsenke aus bildet sich im Innern der Potentialumlaufströmung eine koaxial und gleichsinnig umlaufende Rotationsströmung aus, jedoch mit entgegengesetzter axialer Fortschreitungsrichtung. An der anderen Stirnseite des rotationssymmetrischen Hohlraumes geht nach Ausbildung einer Wirbelquelle ein Teil der Rotationsströmung wieder in die Potentialumlaufströmung über.It is based on the well-known rotary flow as it is used for separation dusty particles from a gaseous medium is used. This current consists of an outer helical potential circulation flow and an inner rotational flow together. It is in a rotationally symmetrical Cavity in the area close to the wall stimulates and maintains a potential circulation flow in such a way that it also executes an axial movement in addition to the orbital movement. above a base of the cavity, a so-called solid rough ground, flow the media after the formation of a vertebral depression on spiral paths to the axis of the rotationally symmetrical cavity. From this vertebral depression forms in the Inside the potential circulating flow a coaxial and co-rotating rotating flow off, but with the opposite axial direction of advance. On the other The end face of the rotationally symmetrical cavity is after the formation of a vortex source part of the rotational flow is converted back into the potential circulation flow.

Gemäß der Erfindung wird diese Drehströmung zur Erhöhung des Wärmeüberganges zwischen einem gasförmigen oder flüssigen und einem festen Medium in der Weise nutzbar gemacht, daß in dem rotationssymmetrischen, mit zwei Stirnflächen abgeschlossenen übertragungsraum, in welchem sich die Drehströmung ausbildet, die eine Stirnfläche durch das wärmeabgebende feste Medium und die andere Stirnfläche durch das wärmeaufnehmende feste Medium gebildet werden. Die Drehströmung selbst kann dabei durch Relativbewegungen von Wandungsteilen des Übertragungsraumes zueinander angeregt werden, insbesondere durch Rotation einer der beiden Stirnflächen.According to the invention, this rotary flow is used to increase the heat transfer between a gaseous or liquid and a solid medium usable in this way made that in the rotationally symmetrical, closed with two end faces transmission space in which the rotary flow is formed, the one end face through the heat-emitting solid medium and the other end face through the heat-absorbing medium solid medium are formed. The rotary flow itself can be caused by relative movements are excited to each other by wall parts of the transmission space, in particular by rotating one of the two end faces.

Zur Erzielung der Umlaufbewegung durch rotierende Wandungsteile können durchbrochene oder zumindest an ihrer Oberfläche Unebenheiten aufweisende Scheiben, Zylinder, Trommeln, Kegel oder andere rotationssymmetrische Körper herangezogen werden. Diese können im ganzen oder zumindest an ihren wirksamen Oberflächen die Form von Gittern, Drahtnetzen od. dgl., also Rauhigkeiten, aufweisen. Die rotationssymmetrischen oder Rotationskörper können von Fall zu Fall mit oder ohne zusätzliche Mittel zur Erzielung einer künstlichen axialen Strömungskomponente versehen sein. Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung der Drehströmung ist durch schrägtangentiales Einblasen eines Kühlmediums in den die Wärmeübertragung begrenzenden Hohlraum gegeben.To achieve the orbital movement by rotating wall parts can perforated panes or at least uneven panes on their surface, Cylinders, drums, cones or other rotationally symmetrical bodies are used will. These can in the whole or at least on their effective surfaces In the form of grids, wire nets or the like, that is to say roughness. The rotationally symmetrical or bodies of revolution can be used on a case-by-case basis with or without additional funds Achieving an artificial axial flow component be provided. Another The rotary flow can be generated by inclined-tangential injection given a cooling medium in the heat transfer limiting cavity.

An Hand der Zeichnung soll das Prinzip der Erfindung näher erläutert werden.The principle of the invention is to be explained in more detail with reference to the drawing will.

F i g. 1 dient der Erklärung der bekannten Drehströmung, während F i g. 2 die Drehströmung zwischen zwei festen rauben Gründen zeigt; in F i g. 3 ist ebenfalls eine Drehströmung zwischen zwei festen rauben Gründen dargestellt, jedoch mit umgekehrt verlaufender Strömungsrichtung.F i g. 1 serves to explain the known rotary flow, while F i g. Figure 2 shows the rotary flow between two solid rough grounds; in Fig. 3 is also shown a rotary flow between two solid rough grounds, however with reverse flow direction.

F i g. 1 zeigt zunächst eine auf etwa wendelförmigen Bahnen umlaufende Potentialumlaufströmung 1, die in bekannter Weise mit Hilfe einer schrägtangentialen Einströmung 2 angeregt und nach Anströmen eines festen rauben Grundes 6 unter Ausbildung einer Wirbelsenke 3 in eine zur Potentialumlaufströmung koaxial und gleichsinnig umlaufende Rotationsströmung 4 übergeführt wird. Die Rotationsströmung 4 läuft über eine Wirbelquelle 5 in die Potentialumlaufströmung 1 zurück.F i g. 1 initially shows a potential circulating flow 1 circulating on approximately helical paths, which is excited in a known manner with the help of an inclined tangential inflow 2 and, after flowing against a solid, rough ground 6, forming a vortex 3, is converted into a rotating flow 4 circulating coaxially and in the same direction as the potential circulating flow. The rotational flow 4 runs back into the potential circulation flow 1 via a vortex source 5.

Dabei wird unter einer Potentialumlaufströmung eine Strömung verstanden, in der die Teilchen keiner inneren Reibung ausgesetzt sind und sich infolgedessen nicht um ihre eigene Achse drehen. In der Rotationsströmung drehen sich die Teilchen um ihre eigene Achse. Die Potentialumlaufströmung stellt eine Zone hohen, die Rotationsströmung eine Zone niedrigen Druckes dar. Eine derartig zusammengesetzte Strömung wird als Drehströmung bezeichnet. F i g. 2, in der für gleiche Teile dieselben Bezugszeichen wie in F i g. 1 verwendet sind, zeigt die Ausbildung der Drehströmung zwischen zwei festen Gründen 7 und B. Die dargestellte Strömung mit der abwärts verlaufenden Potentialumlaufströmung 1 und der aufwärts gerichteten Rotationsströmung 4 bildet sich in der gezeigten Form aus, wenn sich der muhe Grund im inneren Bereich der Fläche 7 befindet.A potential circulation flow is understood to mean a flow in which the particles are not exposed to any internal friction and consequently do not rotate around their own axis. In the rotational flow, the particles rotate around their own axis. The potential circulation flow represents a zone of high pressure, the rotary flow a zone of low pressure. Such a composite flow is referred to as a rotary flow. F i g. 2, in which the same reference numerals as in FIG. 1, shows the formation of the rotary flow between two solid grounds 7 and B. The illustrated flow with the downwardly running potential circulation flow 1 and the upwardly directed rotational flow 4 forms in the form shown when the calm ground is in the inner area of the surface 7 is located.

In F i g. 3 ist der Fall dargestellt, daß sich im inneren Teil des :auhen Grundes 9 ein glatter Grund befindet. Im Gegensatz zu der Darstellung in F i g. 2 liegt hier die Aufwärtsströmung 11 außen. Die Abwärtsströmung 12 befindet sich innen. Die Strömung verläuft in der dargestellten Form, wenn der untere feste Grund 9 auch im äußeren Bereich rauh ausgebildet ist. Dabei kann die Umlaufbewegung des Mediums durch eine Rotation des rauhen Grundes angeregt werden, der in diesem Fall von der Oberfläche des wärmeabgebenden Mediums gebildet wird. Es bildet sich dabei über der rotierenden Oberfläche eine Wirbelquelle 13 aus, die den abwärts gerichteten Rotationsströmungsast 12 in die aufwärts steigende Potentialumlaufströmung 11 umlenkt. Der zweite rauhe Grund, der durch das wärmeaufnehmende Medium gebildet werden kann, ist durch die Fläche 10 dargestellt, die feststehen oder mit einer Relativgeschwindigkeit zum rauhen Grund 9 umlaufen kann.In Fig. 3 the case is shown that in the inner part of the: auhen ground 9 is a smooth ground. In contrast to the representation in FIG. 2 here the upward flow 11 is on the outside. The downward flow 12 is inside. The flow runs in the form shown when the lower solid base 9 is also made rough in the outer area. The orbital movement of the medium can be stimulated by a rotation of the rough ground, which in this case is formed by the surface of the heat-emitting medium. A vortex source 13 is formed over the rotating surface, which deflects the downwardly directed rotational flow branch 12 into the upwardly rising potential circulation flow 11. The second rough base, which can be formed by the heat-absorbing medium, is represented by the surface 10, which is stationary or can rotate at a speed relative to the rough base 9.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die wärmeabgebende und gegebenenfalls auch die wärmeaufnehmende Stirnfläche des Übertragungsraumes nach innen gewölbt ausgebildet sind.It has proven to be advantageous if the heat-emitting and possibly also the heat-absorbing end face of the transfer space are curved inside.

Claims

Claims: 1. Device for increasing the heat transfer between a gaseous or liquid and a solid medium consisting of a rotationally symmetrical, there is a completed transmission space with two end faces, in which one Rotary flow from a helical potential circulation flow near the wall Area of the cylinder jacket and a helical and co-rotating one There is a rotational flow close to the axis, characterized by the fact that the one end face through the heat-emitting solid medium and the other end face through the heat-absorbing medium solid medium are formed.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the end faces of the transmission space are provided with roughness.

3. Establishment according to claims 1 and 2, characterized in that the end faces of the transmission space are curved inwards.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized by rotating one of the two end faces.

5. Device according to the claims 1 to 3, characterized by relative movements of wall parts of the transmission space to each other. Considered publications: Communications of the VGB, 1952, H.21, P.235, A b b. 3.