DE1501600A1 - Method and device for heat exchange - Google Patents
Method and device for heat exchangeInfo
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Description
•in/ eine> Die Erfindung bezieht sich auf/Vorfahren und/Voτrich- • in / a> The invention relates to / ancestors and / Voτrich-
tung zum Wärmeaustausch zwischen einem in einem Rohr enthaltenen und dadurch fließenden, flüssigen oder gasförmigen Medium und einem außerhalb des Rohre vorhandenen flüssigen, oder gasförmigen Medium.device for exchanging heat between one contained in a pipe and the liquid or gaseous medium flowing through it and a liquid that is present outside the pipe or gaseous medium.
Gemäß einer einfachen und allgemein bekannten Arbeitsweise zur Erzielung von Wärmeaustausch zwischen einem fließfähigen Medium, z.B. einer Flüssigkeit, die in einem Rohr enthalten ist und duroh dieses fließt, und einer Flüssigkeit oder einer Mischung aus Flüssigkeit und Dampf außerhalb des Rohres läßt man die letztere in Berührung mit der Außenseite des Rohres fließen. In der Praxis wird üblicherweise eine aufrechte Reihe von Rohren verwendet, durch welche das Wärmeaustauschmedium strömt, wobei derartige RohreAccording to a simple and generally known way of working to achieve heat exchange between a flowable Medium, e.g. a liquid that is contained in a pipe and through which it flows, and a liquid or a mixture of liquid and vapor outside the tube, the latter is left in contact with the tube Flow outside of the pipe. In practice, an upright series of pipes is usually used through which the heat exchange medium flows, such tubes
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gewöhnlich waagerecht angeordnet sind. Die äußere Flüssigkeit strömt abwärts über jedes nachfolgende Rohr, wird am Boden der Anordnung oder Reihe gesammelt und kann durch Pumpeneinrichtungen im Kreislauf wieder zurückgeführt werden, Üblicherweise sind hierbei Einrichtungen vorgesehen, durch welche Gase oder Dämpfe durch diese Reihe von Rohren abgezogen werden können.are usually arranged horizontally. The external liquid flows downwards over each subsequent pipe, becomes on Collected at the bottom of the arrangement or row and can be returned to the circuit by pump devices, devices are usually provided here, what gases or vapors can be withdrawn through this series of pipes.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Verfahrens und einer neuen Vorrichtung zur Ausführung eines derartigen Wärmeaustausches mit größerer Wirksamkeit.The object of the invention is to create a new one A method and a new apparatus for carrying out such a heat exchange with greater efficiency.
Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Wärmeübertragung vorgesehen, welche pin· Mehrzahl von im wesentlichen waagerechten Rohren in Hebeneinanderanordnung in einer gegenüber der Waagerechten geneigten Ebene, ein starres Sieboder Gitterblech oder eine Siebplatte (mesh sheet), das in unmittelbarer Hähe der Rohre und im wesentlichen in einer dazu parallelen Ebene angeordnet ist,eine Einrichtung für die Zuführung eines heizenden oder kühlenden Mediums zu den Rohren und durch dies· hinduroh, ein« Einrichtung für dte Sohaffung eines Qm- oder Dampfstroms von unterhalb des Sieb- oder Gitterbleche oder der Siebplatte zur Durchführung durch dieses hindurch, eine Einrichtung zur Extraktion von Gas oder Dampf tfetr djt ms Rohren wddea Sieb- oder Gttterbledi umfass ende Anontaung und eine Sin -richtung für die Zuführung einer Flüssigkeit zu der Anord-According to the invention, a device for heat transfer is provided which has a plurality of essentially horizontal tubes arranged one above the other in a with respect to the horizontal inclined plane, a rigid sieve or grid plate or a sieve plate (mesh sheet), which in immediate height of the tubes and is arranged essentially in a plane parallel thereto, a device for supplying a heating or cooling medium to the tubes and through this · hinduroh, a «facility for the acquisition of a Qm or steam flow from below the sieve or grid plate or the sieve plate to pass through this, a device for the extraction of gas or steam tfetr djt ms Pipes wddea sieve or Gttterbledi extensive anontaung and a Sin -richtung for the supply of a liquid to the arrangement
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nung außerhalb der Hehre und/oder zum Samceln einer Flüssigkeit aus dieser Anordnung außerhalb der Rohre «xafaßt»tion outside the hollow and / or for collecting a liquid from this arrangement outside of the pipes
Es ißt ersichtlich, daß, da die Hohr- und Siebmnordnungen in einer zur Horizontalen geneigten Ebene angeordnet sind, die Ausdrücke "unterhalb" und "über" jeweils Stellen innerhalb des spitzen Winkels und des stumpfen Kinkels, die sich durch die Anordnung gegenüber der waagerechten gegenüberliegen, darstellen. Demgemäß kann ein ia-s oder Dampfstrom von unterhalb der Anordnung tatsächlich ein waagerechter Strom durch die Anordnung sein. Für die meisten Zwecke wird es bevorzugt, daß das Sieb- oder Gitterblech· unter der Rohranordnung liegt.It can be seen that since the Hohr and Sieve orders are arranged in a plane inclined to the horizontal, the terms "below" and "above" respectively places within the acute angle and the obtuse angle, which are opposite to each other due to the arrangement opposite the horizontal, represent. Accordingly, an ia-s or steam flow from below the arrangement can actually be a horizontal stream through the arrangement. For most purposes it is preferred that the sieve or grid plate · under the Pipe arrangement lies.
Die eben bezeichnete Grund- oder Mustervorrichtung kann für eine große Vielzahl von Anwendungezwekken zur Anwendung gelangen· Im allgemeinen wird sie in Arbeitsweisen angewendet bei welchen ein flüssiges Medium außerhalb der Rohre in der Weise zugeführt wird, daß es das Sieb- oder Gitterblech herabströmt j bei aolchen Arbeitsweisen beruht die Wirkung des Siebbleches auf einer Ausbreitung der angewendeten oder zugeführten Flüssigkeit, wobei dann der Dampf- oder Gasstro· dazu dient, ein Zerstäuben oder Versprühen der Flüssigkeit von dem Siebblech auf die Rohre (wo der Wärmeaustausch bet&rk wird) herbeizuführen. Die auf diese Weise auf die Rohre überführte Flüssigkeit fließt an den Rohren abwärts und wird zweckmäßig an der tiefsten Stelle der Anordnung gesammelt· 909844/0647 The basic or pattern device just referred to can be used for a wide variety of purposes. In general, it is used in operations in which a liquid medium is supplied outside the pipes in such a way that it flows down the sieve or grid plate in such cases Working methods, the effect of the sieve plate is based on a spread of the applied or supplied liquid, with the steam or gas flow then serving to atomize or spray the liquid from the sieve plate onto the pipes (where the heat exchange takes place). The liquid transferred onto the tubes in this way flows down the tubes and is conveniently collected at the lowest point of the arrangement · 909844/0647
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Beispiele für dierartige Arbeitsweisen sind die folgenden Ausführungsformeη gemäß der Epfindung;Examples of such operations are as follows Embodiments according to the invention;
(a) Die Vorrichtung wird als Kondensator oder Verdunetungskühler verwendet· In diesem Fall läßt man das gasförmige 'oder flüssige Medium, das gekühlt werden soll, durch die Rohre fließen, wäurend eine Kühlflüssigkeit zugeführt wird, um das Siebblech herunterzufließen und vm dort auf die Hohre überführt zu werden.(a) The device is used as a condenser or evaporative cooler used · In this case the gaseous or liquid medium to be cooled is passed through the Pipes flow while a cooling liquid is supplied to flow down the sieve plate and vm there onto the pipe to be convicted.
(b) Die Vorrichtung wird als Berieselungs- odei Beleuchtungseinrichtung oder Verdampfer verwendet. In diesem Fall läßt man ein Heizmedium durch die Rohre strömen, wührend die zu verdampfende Flüssigkeit zugeführt wird, um das Siebblech herunterzufließen und von dort auf die Rohre überführt zu werden.(b) The device is used as a sprinkler or lighting device or vaporizer used. In this case, a heating medium is allowed to flow through the tubes while the liquid to be evaporated is fed in to flow down the sieve plate and from there transferred to the pipes to become.
(c) Die Vorrichtung wird als Einrichtung zur Entfernung von Feuchtigkeit oder Dämpfen (de-humitifier or de-vapouriser) verwendet. In diesem Fall läßt man ein Kühlmedium durch die Bohre strömen, während eine geeignete Trocknungs- oder von Dampgfreimachende (de-huaidifying oder de-vapourising) Flüssigkeit, beispieleweise eine wäßrige Calciumchloridlösung, zugeführt wird, um das Siebblech herunterzufließen und von dort auf die Rohre überführt zu werden.(c) The device is used as a device for removing moisture or vapors (de-humitifier or de-vapouriser) used. In this case, a cooling medium is allowed to flow through the bore while a suitable drying or drying process is carried out Vapor-freeing (de-huaidifying or de-vapourising) Liquid, for example an aqueous calcium chloride solution, is supplied to flow down the sieve plate and from there to be transferred to the pipes.
(d) . Die Vorrichtung wird als Dampf- oder Gasabsorber verwendet* In diesem Fall läßt man ein Kühlmedium durch die Rohre (d). The device is used as a vapor or gas absorber * In this case, a cooling medium is let through the pipes
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fließen und eine Daxpf- oder Gas absorbierende Flüssigkeit (d.h. eine Flüssigkeit mit hohen Wörmeabsorptionseigenschaften) wird zugeführt, um das Siebblech hornbzufließen und von dort auf die Rohre überführt zu werden.flow and a Daxpf or gas absorbing liquid (i.e. a liquid having high heat absorption properties) is supplied to flow through the screen plate and from there to be transferred to the pipes.
einer witteren Verwendung der vo stehend beschriebenen Vorrichtung kann das von außen auf die Ivohre angewendete Medium aus einem kondensierbaren Dampf bestehen, wobei man durch die Rohre einji Kühlmedium riieHen löf.t. In diesem Fall kann der kondensierbare Dau;?f in Vermischung mit dem Gas- oder Dampfstrom , der von unterhalb des Siebbleche zugefvhrt wird, zur Anwendung gelangen. Der kondensierbare Dampf kondensiert sich, an den Rohren und fließt von dort die Rohre herab oder das Diebblech herunter, um am tiefsten Punkt der Anordnung gesaAlt zu werden·a weather-wise use of the above-described device, the medium applied from the outside to the Ivohre can consist of a condensable vapor, wherein a cooling medium is drawn through the pipes. In this The condensable Dau;? F may be mixed with the case Gas or steam flow, which is supplied from below the sieve plate, are used. The condensable Steam condenses on the pipes and flows from there down the pipes or down the thief plate to the deepest Point of arrangement to be wholesaled
Es wurde gefunden, deB bei all der^rerschiedenen Anwendungen der Vorrichtung gemäß der Erfindung wesentliche und wichtige Vorteile erzielt werden. Insbesondere wird, verglichen mit den gebräuchlichen Arbeitsweisen und Vorrichtungen eine beachtliche Zunahme im Wärmeübertragungsausmaß zwischen den beiden liedien bei gegebenen Strömun^sausmaßen oder -geschwindigkeit en und Bedingungen bewirkt, was zu einer Erhöhung der Wirksamkeit des Wärmeaustausches führt·It has been found that in all of the various applications of the device according to the invention, essential and important advantages can be achieved. In particular, compared with the usual working methods and devices causes a considerable increase in the amount of heat transfer between the two parts for given flow rates and conditions, resulting in an increase the effectiveness of the heat exchange leads
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Außerdem wird durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine wesentlich vollständigere "Befeuchtung oder Benetzung" der Rohranordnung bei einem gegebenen Strömungausma?-odereinfi· ge3ebenen Strömungsgeschwindigkeit der äußeren Flüssigkeit erzielt, wodurch nicht nur die Wärmeübertragung unterstützt sondern auch "Srockenstellen" auf den Rohren vermieden werden. Dies verringert 'wiederum die Kenge an auf den Rohren abgesetzten oder abgeschiedenen Ablagerungen (Krusten, Kesselstein), was zu einer Zunahme der Rohr— lebene- oder -gebrauchsAauer und zu einer Erniedrigung der Instandhaltungskosten führt·In addition, by the device according to the invention a much more complete "humidification or Wetting "of the pipe arrangement is achieved for a given extent of flow or an even flow velocity of the external liquid, which not only supports the heat transfer but also prevents" dry spots "on the pipes. This in turn reduces the extent of the flow Deposits deposited or separated on the pipes (Crusts, scale), which leads to an increase in the life or use of the pipe and to a reduction in the Maintenance costs leads
Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung gemäß der Erfindung beruht darauf, daß bei · iner gegebenen "Benetzung oder Befeuthtung" der Rohranorndung oder Rohrreihe ein wesentlich geringeres Strömungsausmaß der äuß?ren Flüssigkeit genügt wodx^ch der Energieaufwand herabgesetzt wirft.A further advantage of the device according to the invention is based on the fact that given a given "wetting or Humidification "of the pipe arrangement or row of pipes, a significantly lower flow rate of the external liquid is sufficient wodx ^ ch throws the energy expenditure reduced.
Eine besondere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert| die Zeichnung erläutert in schematiecher Sarstellung eine Ausführungsforn der Vorrichtung geu.aH der Erfindung, die ftv den Gebrauch als Verdunstungskühler vorgesehen ist.A particular embodiment of the device according to of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing the drawing explained in schematiecher Sarstellung an embodiment of the device geu.aH of the invention, the ftv's use as an evaporative cooler is provided.
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Die in der Zeichnung dargestellte lorrichtung umfaßt •in« Kammer 1, innerhalb welcher eine Reihe von untereinander verbundenen, geneigten, waagerechten Rohren 2 angeordnet jflBi, die gegebenenfalls mit ladialrippen ausgestattet sind· Unterhalb jeder Reihe von Rohren 2 ist ein Siebblech oder Gitterblech 3 angeordnet. Dieses besteht zweckmäßig aus einem Metallblech oder einer Kunststoffplatte, z.B. einem blatt- oder bahnenförmigen Material eines sog. "expandierten oder ausgedehnten11 Metalls oder einem analog ausgebildeten Blatt au« »ine» synthetischen Kunststoff· Vorzugsweise soll di· Sieb- oder Gitterplatte ein« solche Orientierung aufweisen, daß die Oberflächen der Stränge eich zu der Waagerechten neigen, wobei die längeren Achsen die Öffnungen im wesentlichen parallel eu den Achsen der Rohre sind. Am oberen Ende der Anordnung oder R&he der Rohre 2 sind Flüesigkeitsverteiler-tröge 4 vorgesehen, von wo die Flüssigkeit auf Platten 5, z,B. aus Metall oder Kunststoff, fallen kann, die so angeordnet sind, diß die von ihnen abfließende Flüssigkeit quf die jeweiligen Siebplatten fällt. Am unteren Ende der Reihen von Rohren 2 und der Siebplatten 3 ist ein Flmssigkeitseammelbehälter 6 angeordnet. Sine Bohr leitung 7 tuad eine Pumpe 8 verbinden diesen Behälter mit den Textiler* trögen 4· Eine weitere Rohrleitung 9 ist für die Zuführung von Flüssigkeit zu dem Gefäß 6 vorgesehen.The device shown in the drawing comprises • in «chamber 1, within which a series of interconnected, inclined, horizontal tubes 2 are arranged, which are optionally equipped with ladial ribs. This suitably consists of a metal sheet or a plastic plate, for example a so-called a sheet or web-shaped material. "Expanded or extended 11 metal or an analogously formed sheet au""ine" synthetic plastic · Preferably, to di · sieve or grid plate a "such Orientation have that the surfaces of the strands are inclined to the horizontal, with the longer axes of the openings being essentially parallel to the axes of the tubes Liquid can fall onto plates 5, for example made of metal or plastic, which are arranged in such a way that the liquid flowing off from them falls onto the respective sieve plates Its drilling line 7 tuad a pump 8 connect this container with the textile * trough 4 · Another pipe Line 9 is provided for the supply of liquid to the vessel 6.
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In einer Wand der Kammer 1 unterhalb der Reih· 2 und den Siebplatten 3 ist ein Lufteinlaß 1C vorgesehen und am oberen Ende der Kamner 1 ist ein Austrittsgebläee (exhaust •fan) 11 angebracht. über der Kammer oberhalb der Heihen 2 und der Siebplatten 3 ist eine Dunst- oder Feuchtigkeitssamme!einrichtung 12 angeordnet· Ein Ablauf 13 ist am Boden der Kammer* vorgesehen.In a wall of the chamber 1 a of the show bus lined lb · 2 and the perforated plates 3, an air inlet and 1C provided at the upper end of a Kamner 1 Austrittsgebläee (• exhaust fan) 11 is attached. A vapor or moisture collection device 12 is arranged above the chamber above the heaters 2 and the sieve plates 3. A drain 13 is provided at the bottom of the chamber *.
Das Verfahren zum Betrieb der eben beschriebenen Vorrichtung gemäß der Erfindung ale Verdunstungskühler oder -kondensator ist, wie folgt:The method for operating the device just described according to the invention ale evaporative cooler or -Capacitor is as follows:
Der zu kondensierende Dampf gelangt in die Reihen von geneigten, waagerechten Rohren am oberen Ende und das Kondensat verlaßt die Rohre am unteren Ende· Sie Kühlung wird durch Verdampfung von Wasser bewirkt, das aus den Verteilertrögen 4 über die Beschi/fokungeplatten 5» die über den Rand der Siebplatten 3 greifen, fließt und diese Platten 3 herabläuft· Von diesen wird das Wasser jedoch unter der Wirkung des Gebläses Il gehoben, dae durch den Einlaß 10 und durch die Siebplatten 3 luft in die Kammer 1 zieht. Das so von dem Gitter oder üieb abgetriebene Wasser trifft auf die * Oberflächen der Rohre auf und seine anschließende Verdampfung davon kühlt die Dämpfe in den Rohren. Das Übergehen von zerstäubtem oder versprühtem Material aus der Kammer wird durch die Anbringung des Dunstabscueiders oder -entferners 12 ver-The steam to be condensed enters the rows of inclined, horizontal pipes at the top and the condensate leaves the pipes at the lower end. Cooling is effected by the evaporation of water from the distribution troughs 4 over the loading / focus plates 5 »over the edge the sieve plates 3 grip, flows and these plates 3 run down · From these, however, the water is under the effect of the blower Il lifted, dae through the inlet 10 and through the sieve plates 3 pulls air into the chamber 1. That so from the grille or water expelled from it hits the * Surfaces of the pipes and its subsequent evaporation therefrom cools the vapors in the pipes. The passing of atomized or sprayed material from the chamber is sprayed by attaching the vapor separator or remover 12.
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ringert· Das Wasser strömt langsam die geneigte Reihe von Rohren herunter und sammelt sich schließlich in dem Gefäß <5t von wo 4s den Verteilertrögen 4 mittels der rumpe 9 im Kreislauf zurückgeführt wird.Zusätzliches Wasser wird dem Gefäß 6 über die Leitung 9 zugeführt, um Wasserverluste aufgrund von Sprüh- oder Zerbtäubuncsverlusten, Verdampfungsverlust und Ablaufverlust zu ersetzen. Für die Entfernung des letzteren iat einAblauf 13 an Boden der Kammer vorgesehen.The water slowly flows down the inclined row of pipes and finally collects in the vessel <5 t from where 4s is returned to the distribution troughs 4 by means of the pump 9. Additional water is fed to the vessel 6 via the line 9 To replace water losses due to spray or pest loss, evaporation loss and drainage loss. A drain 13 is provided at the bottom of the chamber for the removal of the latter.
Zur Erläuterung des Gebrauchs der Vorrichtung gemäß der Erfindung werden die nachstehenden Einzelheiten unter Bezug auf die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung angegeben: BohreTo explain the use of the device according to the invention, the following details are referred to indicated on the device shown in the drawing: drilling
Bohrabstand: Nr. Bohrreihen: Material: Siebplatte streckmetall:Drilling distance: No. of drilling rows: Material: Mesh plate expanded metal:
Neigung der Bohrreihen: (un/1 de** Streckmetalls)Inclination of the drilling rows: (un / 1 de ** expanded metal) Wassergeschwindigkeit im BohrinnernWater speed inside the drilling
15,87 mm (5/8 inch)15.87 mm (5/8 inch)
Außeneeitedurohaesser von Rippen 19,05 mm (3Λ inch;Outside Euro hats of ribs 19.05 mm (3Λ inch;
19 Bippen J· 2,54 em (Je 1 inch) 31,75 mm (1 1/* inch) 2 Marinemessing (admiralty brass)19 ribs J 2.54 em (1 inch each) 31.75 mm (1 1 / * inch) 2 marine brass (admiralty brass)
1,587 mm (1/16 inch) Strangbreite 3,175 mm (1/8 ine·) öffnungsweit·1.587 mm (1/16 inch) strand width 3.175 mm (1/8 ine) opening width 30° gegen die Waagerechte30 ° from the horizontal
1,22 m/oek. (4 ft./sec.)1.22 m / oek. (4 ft./sec.)
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Wasserfluß außerhalb derWater flow outside the
Rohre: 1180 kg/Std. je 0,3 m RohrlängePipes: 1180 kg / hour each 0.3 m pipe length
je Reihe (2600 lb/hr. per ft. length of tubes per row)per row (2600 lb / hr. per ft. length of tubes per row)
Luftgeschwindigkeit an derAir speed at the
Vorderfläche: 2,28 m/sek. (7,5 ft/sec.)Front surface: 2.28 m / sec. (7.5 ft / sec.)
Bei ein r mittleren Heiuwast-orteniperjitur innerhalb der Rohre von etwa 460C (3150F) und einer Luftzuführung bei einem Naßwärmegrad von etwa 18,30O (650P) überstieg der Gesamt-Wärmeübertragungskoeffizient, bezogen auf den Kernbereich der Bohre und den wirksamen Temperaturunterschied zwischen dem Naßwärmegrad der Luft und der Wassertemperatur innerhalb der Hohre50,4 kcal/Std. 0,09 m2.°P (200 Btu/hr. f t.2 °ϊ5.With a mean Heiuwast orteniperjitur within the pipes of about 46 0 C (315 0 F) and an air supply with a wet heat level of about 18.3 0 O (65 0 P) exceeded the total heat transfer coefficient, based on the core area of the drill and the effective temperature difference between the wet heat level of the air and the water temperature within the range 50.4 kcal / hour. 0.09 m 2. ° P (200 Btu / hr. F t. 2 ° ϊ5.
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Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
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- 1965-04-23 GB GB1728165A patent/GB1138533A/en not_active Expired
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