DE1451251B2 - Umschalt-Speicherwärmetauscher - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Umschalt-Speicher- Weise Metalle, Metallegierungen, Metallsalze, -oxide, Wärmetauscher für Gase mit einem Wärmespeicher, -karbonate, -silikate oder deren Gemische sind,
der aus Lagen von Speicherkörpern besteht, in denen Durch die erfindungsgemäße Ausführung eines unterschiedliche Füllstoffe eingeschlossen sind, deren Umschalt-Speicherwärmetauschers wird nicht nur der Schmelzpunkte über die Lauflänge des wärmeabge- 5 bekannte Vorteil der zeitliche^ Temperaturkonstanz benden Gases derart abnehmen, daß der Unterschied der austretenden Gase auch im Bereich der Hüttenzwischen der Temperatur des wärmeabgebenden technik sichergestellt, sondern durch die erfmdungs-Gases und der Schmelztemperatur in der jeweiligen gemäße Verwendung eutektischer Gemische als Füll-Lage über der Lauflänge im wesentlichen konstant stoffe ist es auch möglich, eine außerordentlich gut bleibt, wobei die Reihe der unterschiedlichen Füll- io abgestimmte Reihe wohldefinierter Schmelztempestoffe aus reinen Stoffen und aus Stoffgemischen auf- raturen der Füllstoffe zu verwirklichen und somit die gebaut ist. .'Λ zeitliche Konstanz der Speicher- und damit auch

Ein derartiger Wärmetauscher ist durch die USA.- der Gasaustrittstemperaturen zu gewährleisten, Patentschrift 2 499 043 bekannt. Dieser bekannte wobei die Leistungsdichte noch über das in der Wärmetauscher dient zur Kühlung von flüssigen oder 15 bekannten Ausführung vorhandene Maß hinaus gegasförmigen Medien; insbesondere aber ist dieser be- steigert wird.

kannte Wärmetauscher zur Sauerstoffgewinnung aus Die Füllstoffe sollen möglichst eine hohe Wärme-Luft durch Luftverflüssigung bestimmt, so daß sein leitfähigkeit und ausreichende Festigkeitseigenschaf-Einsatzbereich auf dem Gebietder Kältetechnik liegt. ten bei Betriebstemperatur aufweisen. Ferner muß Damit ist jedoch für das Gebiet der Gaserhitzung in 20 dafür gesorgt werden, daß die Füllstoffe das Material der Hüttentechnik keine Lösung gegeben. Auch wenn der Speicherkörper nicht angreifen, und schließlich die Lehre der USA.-Patentschrift 2 499 043, dem sollen die Füllstoffe möglichst billig sein. Auch anderen Temperaturbereich angepaßt, auf die Gas- ist eine gute Bildsamkeit der Füllstoffe vorerhitzung in der Hüttentechnik übertragen würde, teilhaft.

käme keine befriedigende Lösung zustande, weil 25 Die den Füllstoff aufnehmenden hohlen Speicher-

durch die als Füllstoffe nötigen Stoffgemische die körper können zweckmäßig im Gußverfahren herge-

zeitliche Konstanz der Speicher- und damit auch der stellt und zur Verbesserung des Wärmeaustausches

Gasaustrittstemperaturen verwischt würde. mit Rippen, Nadeln u. dgl. versehen sein.

Durch die deutsche Patentschrift 509 501 sind auch Die Schmelzpunkte der einzelnen Füllstoffe können

schon Speicherkörper für Umschalt-Speicherwärme- 30 je nach Wunsch durch Wahl von entsprechenden

tauscher zur Erhitzung von Gasen im Hüttenbetrieb Metallen, Metallegierungen, -salzen oder -salzge-

bekannt. Hier finden jedoch kompakte Steine als mischen eingestellt werden. Durch die Verwendung

Speicherkörper Verwendung, die eine niedrige von Metallen, beispielsweise von Mangan, Alumi-

Leistungsdichte des Wärmetauschers ergeben. nium, Gallium, Zinkj Ghrom, Nickel oder Kupfer,

Nach der französischen Patentschrift 879 136 sind 35 deren Legierungen, Halogeniden, Nitraten, Oxiden,

weiterhin Wärmespeicher bekannt, bei denen die Sulfaten, Karbonaten, Chromaten, kann jede ge-

Speichermasse eine große, bei 120 Kilokalorien je wünschte intermediäre Arbeitstemperatur eingestellt

Kubikdezimeter liegende Schmelzwärme aufweist. werden. Dabei ist durch die erfindungsgemäße Ver-

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der wendung von eutektischen Gemischen als Füllstoff

Erfindung die Aufgabe zugrunde, den bekannten 4° die Bemeßbarkeit des Wärmetauschers und die Tem-

Vorteil der zeitlichen Temperaturkonstanz der aus- peraturkonstanz der wärmetauschenden Gase beson-

tretenden Gase und der hohen Leistungsdichte auch ders gut.

im Bereich der Hüttentechnik zu erzielen. Dabei soll Durch entsprechende Wahl der Füllstoffe kann die die Leistungsdichte noch über das in der bekannten Erhitzung eines Gases bis zu einer Temperatur von Ausführung vorhandene Maß hinaus gesteigert wer- 45 etwa 1000° C unter einem beliebigen Druck mit den. Hierzu ist es auch notwendig, eine möglichst gut gutem Wirkungsgrad durchgeführt werden,
abgestimmte Reihe von Schmelztemperaturen der Der beschriebene Speicherwärmetauscher ist zur Füllstoffe zu verwirklichen, was durch Verwendung Anwendung bei zahlreichen industriellen Öfen, beivon reinen Stoffen allein als Füllstoffe nicht befrie- spielsweise bei Walzwerken, Schmieden, bei Wärmedigend erfüllbar ist. Deshalb sind, wie bekannt, auch 5° behandlungs-, Stahlerzeugungs-, Schmelz- und son-Stoffgemische als Füllstoffe vorgesehen. Durch die stigen Öfen, hervorragend geeignet, insbesondere zur bei Stoffgemischen vorhandenen gleitenden Schmelz- Erwärmung der Speiseluft von Kupolöfen, Hochpunkte wird jedoch die zeitliche Temperaturkonstanz öfen und ähnlichen Schachtöfen,
der wärmetauschenden Gase verwischt, und die Er- Beispielsweise können die in die Hochtemperaturfindungsaufgabe beinhaltet deshalb auch, diesen 55 zone verlegten Speicherkörper aus wärmefestem Nachteil zu vermeiden. Stahl hergestellt und als Füllstoff eine Mischung von

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 37,25% Na₂O+16,78% Al₂O₃+45,97% SiO., verlöst, daß der Wärmetauscher zur Erhitzung eines wendet werden. Die Betriebstemperatur einer solchen Gases auf hohe Temperatur unter Ausnutzung der Füllstoffmischung beträgt 905° C. In kühleren Ar-Wärme von im Hüttenbetrieb vorkommenden heißen 60 beitszonen verwendete Speicherkörper werden z. B. Gasen vorgesehen ist, alle Füllstoffe in an sich be- aus Si-haltigem Gußeisen hergestellt und mit AIukannter Weise eine große, mindest über 80 Kilo- minium gefüllt. Die Betriebstemperatur solcher kalorien je Kubikdezimeter betragende Schmelzwärme Speicherkörper beträgt 650° C. In noch kühleren aufweisen und die Stoffgemische eutektische Ge- Zonen enthalten die in diesem Fall aus gewöhnlichem mische mit einer Temperaturtoleranz von + 25° C des 65 Gußeisen gefertigten Speicherkörper ein Gemisch von Schmelz-bzw. Erstarrungspunktes sind. 77,25% NaOH+22,75% Na₂CO₃. Die Betriebs-

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung be- temperatur eines solchen Speicherkörpers liegt bei

steht darin, daß die Füllstoffe in an sich bekannter etwa 286° C.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Umschalt-Speicherwärmetauscher für Gase mit einem Wärmespeicher, der aus Lagen von Speicherkörpern besteht, in denen unterschiedliche Füllstoffe eingeschlossen sind, deren Schmelzpunkte über die Lauflänge des wärmeabgebenden Gases derart abnehmen, daß der Unterschied zwischen der Temperatur des wärmeabgebenden Gases und der Schmelztemperatur in der jeweiligen Lage über der Lauflänge im wesentlichen konstant bleibt, wobei die Reihe der unterschiedlichen Füllstoffe aus reinen Stoffen und aus Stoffgemischen aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher zur Erhit-

zung eines Gases auf hohe Temperatur unter Ausnutzung der Wärme von im Hüttenbetrieb vorkommenden heißen Gasen vorgesehen ist, alle Füllstoffe in an sich bekannter Weise eine große, mindestens über 80 Kilokalorien je Kubikdezimeter betragende Schmelzwärme aufweisen und die Stoffgemische eutektische Gemische mit einer Temperaturtoleranz von ±25° C des Schmelzbzw. Erstarrungspunktes sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe in an sich bekannter Weise Metalle, Metallegierungen, Metallsalze, -oxide, -karbonate, -silikate oder deren Gemische sind.