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B e s c h r e i b u n g Nr. 2
| Betr : Trookeneie-DnrohfInBMihler |
| Zum Kühlen von Flüssigkeiten, Gasen, |
| Dämpfen und Gemischen derselben im Durchfluß kann mit |
| Vorteil Trockeneis benutzt werden, weil dessen tief- |
liegende Verdampfungstemperatur auch bei kurzzeitiger Berührung zwischen Kühlgut
und Wärmeaustausohfläohe
| dem Kühlgut verhältnismäßig grosso Wärmemengen zu |
entziehen ermöglicht.
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Es sind Geräte zur Durohflnßkühlung von Flüssigkeiten bekannt, bei
denen Trockeneis zur Anwendung kommt. So hat man z. B. eine Rohrschlange, durch
welche die zu kühlende Flüssigkeit hindurchfliesst, in ein doppelwandiges Glassgefäß
mit Spiegelflächen (Dewargefäß) eingesetzt und die Rohrsohlange mit Trockenes gekühlt.
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Diese und ähnliche Vorrichtungen haben aber den Mangel, daß sie keine
unmittelbare Berührung zwischen Trockeneis und Wärmeasurtauschfläche zustandekommen
lassen, wenn grosse Unterschiede zwischen Verdampfungstemperatur des Trockeneises
und der mittleren Kühltemperatur des Kühlgutes bestehen. Bs tritt dann eine dem
Leidenfrostsohen Phänomen sehr ähnliche Erscheinung auf, indem sich an den Berührungsflächen
eine Dampfschicht ununterbrochen neu bildet, auf welcher das Trockeneis mit kleinem
Abstande
von den Metallflächen schwimmt. Infolgedessen sind praktisch alle Wärmeaustauschflächen
nur mit Gas in Berührung und der Wärmeübergang erfolgt trotz grossen Temperaturunterschiedes
verhältnismäßig langsam. Durch daa Tanzen dea Trookeneisblookes auf den von dem
flüssigen Kühlgut durchströmten Wärmeaustauschern entsteht ausserdem ein knatterndes
Geräusch, daß belästigend wirkt und zur raschen Zerstörung des Gerätes beiträgt.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Trockeneis-DurchflußkühlermiteinerRohrschlangealsTrägerfürdas
Trockeneis, der auch bei bleibend großem Temperaturunterschied zwischen Trockeneis
und Auflagefläche das Leidenfrost'sche Phänomen nicht auftreten läßt, und welcher
bei verhältnismäßig kleiner Wärmeaustauschfläche eine rasche Kühlung gewährleistet.
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Auf der Zeichnung ist ein Durchflußkühler gemäß der Anmeldung als
Beispiel dargestellt. Abb. 1 und 2 sind senkrechte Schnitte, Abb. 3 ist eine Einzelheit
des Kühlsohlangenträgers und Abb. 4 ein Arbeiteschema des Apparates, der hier für
kleine, flüssige Kühlgutmengen leicht beweglich gedacht ist. mit a wird das isolierte
Gehäuse bezeichnet, das den Trockeneisraum b umsohliesst, der durch den Deckele
dicht abgedeckt werden kann. Eine Kühlschlange d, an deren Enden sich die Schlauchtülle
e befinden, ist mit dem Deokelstück f herausnehmbar in den Trockeneisraum b eingebaut.
Die Kühlschlange geht in einigen Windungen waagrecht über den Boden und senkrecht
über
einen Teil der Seitenwand. Ihre Windungen sind über ihre ganze Länge auf ein gelochtes
Blech g aus gut wärmeleitendem Metall aufgelötet. Dieses Blech g dient als Träger
der Kühlschlange d und ist so gelocht, daß jedesLochaufdasGeräteinnerezuwieeinTrompetenmundstück
aufgewulstet erscheint. Abb. 3 läßt die Form der Löcher erkennen. Die Ho. ie der
Lochaufwulstungen entspricht etwa der Stärke der Kühlschlange.
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Die Arbeitsweise des Flüssigkeitskühlers ist aus Abb. 4 zu ersehen.
Nach Füllung des Gerätes mit Trockeneis wird die zu kühlende Flüssigkeit durch Einblasen
von Luft in die Flasche zum Heberfliessen gebracht. Durch den Bahn h kann die Durohflußmenge
und damit die Temperatur geregelt werden. Die gekühlte Flüssigkeit fließt in die
tieferstehende zweite Flasche ein. Man kann die Standorte der beiden Flaschen wechseln,
und so die Flüssigkeit zum Naohkühlen oder nochmaligem Kühlen wiederholt hin-und
herfliessen lassen.
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Die Ausbildung des Trägecbleohes h hat die Wirkung, daß die Erscheinung
des Leidenfrostlochen Phänomens nicht mehr auftreten kann und eine Kälteübertragung
durch unmittelbare Berührung zwischen Trockeneis und stark vergrösserter Wärmeaustausohfläohe
stattfindet. Bald nach Beginn der Kühlung setzt sich der Trockeneleblock in die
Aufwulstungen der Trägerblechlöcher ein und umfaßt die Schlange. An den äussersten
Rändern der Lochaufwulstungen hat das Metall
des Trägerbleches die
tiefste Temperatur und die Wärmeübertragung vom Kühlgut zu diesen Rändern läßt ein
beträchtliches Temperaturgefälle entstehen, Dadurch wird erreicht, daß der Trockeneisblock
ruht, weil er zum grössten Teil auf tiefgekühlten Flächen aufliegt. An den wärmeren
Flächen der Rohre höhle sich der Eiablook etwas aus, und wird im wesentlichen durch
Wärmestrahlung in dem gleichen Maße verdampft wie an den ausgewulsteten Lochrändern
durch Wärmeleitung. Dadurch kann der Eisblook an den wärmeren Flächen höchstens
einen kleinen, gleichbleibenden Abstand haben.
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Natürlich kann der Trockeneis - Durchflußkühler auch jede andere
Form und Größe haben. So kann die Kühlschlange z. B. wie ein Käfig oder Korb gestaltet
sein, in welchem das Trockeneis aufgenommen wird. Das flüssige Kühlgut kann durch
Gefälle oder durch Pumpen oder andere Fördermittel, und das gas-oder dampfförmige
mit Ventilatoren oder Kompressoren bewegt werden. Der Kühler läßt sich auch mit
Filtern, Mischern, Duftanlagern, Ganabeorbern usw. unmittelbar verbinden. Er kann
zum Entwässern von Öl, Alkoholen und anderen Flüssigkeiten benutzt werden und auch
dazu dienen, Gase und Dämpfe, auch mit Flüssigkeiten gemischte, tief zu kühlen oder
zu verflüssigen.