DE1542650B1 - Anordnung zur Waermerueckgewinnung fuer Anlagen zur Herstellung von schwerem Wasser nach einem bithermischen Isotopenaustauschverfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung hat daher eine verbesserte Anordnung zur Wärmerückgewinnung für Anlagen zur Erzeugung von schwerem Wasser durch ein bi

Gases im heißen Turm bei der Temperatur Tc und B
den Zustand des Gases im kalten Turm bei der Tempe- 30 thermisches Isotopenaustauschverfahren zum Gegenratur Tf. stand, die frei von den oben angegebenen Nachteilen ist.

Zu diesem Zweck umfaßt diese Anordnung:

einerseits einen Nebenkreis für eine Hilfsflüssigkeit zur Kühlung des heißen Gases am Ausgang des heißen Turmes in einem indirekten Wärmeaustauscher und zur Abgabe der Wärme an das kalte Gas vor seinem Eintritt in den heißen Turm in einem Wärmeaustauscher mit direktem Kontakt;

andererseits einen zweiten Flüssigkeits-Nebenkreis, um in einem Wärmeaustauscher mit direktem Kontakt dem Gas vor seinem Eintritt in den kalten Turm die überschüssigen Wärmemengen zu entziehen und um diese unter Zwischen-

Im Wärmeaustauscher 6 ändert sich der Zustand des Gases von A nach E längs der Kurve Q₉, und es gibt dabei die Wärmemenge Qc-Q₁ an die Flüssigkeit des Nebenkreises 5 ab; anschließend wird im Wärmeaustauscher 8 die Wärmemenge R = Q₁-Qf an ein Kühlmittel übertragen. Im Wärmeaustauscher 7 gibt die im Wärmerückgewinnungs-Nebenkreis zirkulierende Hilfsflüssigkeit die Wärmemenge O₂-Oi? = Qc-Q₁ an das Gas ab, das sich vom Zustand B zum Zustand F wieder aufheizt und sättigt. Eine von außen herangebrachte Ergänzung der Wärme (V — Qc-Qi) bringt das Gas schließlich in den Zustand A zurück.

schaltung eines indirekten Flüssig-Flüssig-Wärmeaustauschers an einen dritten Flüssigkeits-Nebenkreis zu überführen, der ebenfalls zu dem im Gaskreis vor dem heißen Turm angeordneten Wärmeaustauscher mit direktem Kontakt führt. Eine solche Anlage wird in Fig. 4a gezeigt, und die F i g. 4b zeigt das zugehörige Diagramm.

Man verwendet als einen indirekten Wärmeaustausch Gas—Flüssigkeit (Wärmeaustauscher 6, Nebenkreis 5) in der Zone hoher Temperatur an, wo der

Man sieht, daß die Wärmerückgewinnung günstiger ist bzw. zunimmt, wenn CC abnimmt, und man sieht sofort an Hand des Diagramms, daß ein weiteres Zusammenrücken der Figur CCDD' wegen der Form der Kurve Q_g schwierig ist.

Zur Verbesserung wurde bekannt, den Nebenkreis 5 in mehrere Nebenkreise wie 5 und 5' zu unterteilen, was zu einer Polygonisierung der Geraden CD und CD' führt, wie es in dem zur Fig. 2 a gehörenden Diagramm in Fig. 2b angedeutet wird.

Außerdem wurde eine weitere Anordnung mit An- 55 Austauschkoeffizient auf Grund der starken Dampfwendung eines maximalen direkten Wärmeaustausches kondensation erhöht ist, und man stellt die Kühlung zwischen flüssigen und gasförmigen Phasen bekannt. des Gases in der zweiten Stufe durch einen Flüssig-Die Fig. 3a und das Diagramm 3b erläutern ihre keits-Nebenkreis 10 sicher, der dem Gas die überFunktionsweise. 7 und 9 sind Wärmeaustauscher mit schüssigen Wärmemengen in direktem Kontakt direktem Kontakt zwischen Kühlmittel und zu kühlen- 60 (Wärmeaustauscher 9) entzieht und diese in einem indem Medium. In dem Wärmeaustauscher 9 gibt das direkten Wärmeaustauscher 11 für zwei Flüssigkeiten, Gas eine Wärmemenge Q₀-Qf an einen Flüssigkeits- der also einen guten Wärmeübergangskoeffizienten hat, Nebenkreis 10 ab, der eine Wärmemenge Qc-Q₁ in an den Nebenkreis 12 überführt, der diese Wärmeeinem indirekten Wärmeaustauscher 11 an einen mengen im direkten Wärmeaustauscher 7 wieder an zweiten Flüssigkeits-Nebenkreis 12 liefert, der wieder- 65 das Gas abgibt. Der erste Nebenkreis 10 gibt Wärme

um diese Wärmemenge (Qc-Q₁) an das vom kalten zum heißen Turm wandernde Gas im Wärmeaustauscher 7 weitergibt, während der erste Nebenkreis 10 in einem Wärmeaustauscher 13 an das Kühlwasser R ab.
Man sieht an Hand des Diagramms der Fig. 4b,

daß auf diese Weise die folgenden Vorteile vereinigt werden.

Der indirekte Wärmeaustauscher 6 ermöglicht eine Annäherung der Temperaturen auf der heißen Seite, und er gewährleistet die erhöhte Wärmerückgewinnung;

die Wirkungsweise des indirekten Wärmeaustauschers ist auf den Temperaturbereich beschränkt, wo eine erhöhte Kondensation eine gesteigerte Wirksamkeit gewährleistet, und dies ermöglicht andererseits mit einer starken Neigung von CD' zu arbeiten, was für den Betrieb des direkten Wärmeaustauschers 7 vorteilhaft ist; die Endkühlung des Gases wird durch direkten Kontakt sichergestellt, und die entsprechende Rückgewinnung der Wärmemengen geschieht durch einen Flüssig-Flüssig-Wärmeaustauscher, der wirtschaftlicher ist als ein Gas-Flüssig-Wärmeaustauscher mit indirektem Kontakt.

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zur Wärmerückgewinnung für Anlagen zur Erzeugung von schwerem Wasser durch ein Verfahren auf der Basis eines bithermischen Isotopenaustausches zwischen einem flüssigen und einem gasförmigen Medium, von denen das eine als Austauschmittel dient, die einen kalten Turm, einen heißen Turm und einen Gasumlauf im geschlossenen Kreislauf zwischen den beiden Türmen umfaßt, gekennzeichnet durch einen Nebenkreis (5) einer Hilfsflüssigkeit zur Kühlung des heißen Gasss am Ausgang des heißen Turmes (2) in einem indirekten Wärmeaustauscher (6) und Überführung dieser Wärmemenge an das kalte Gas vor seinem Eintritt in den heißen Turm in einem Wärmeaustauscher (7) mit direktem Kontakt und einen zweiten Flüssigkeits-Nebenkreis (10), um dem Gas vor seinem Eintritt in den kalten Turm (1) die überschüssigen Wärmemengen in einen Wärmeaustauscher (9) mit direktem Kontakt zu entziehen, und um diese vermittels eines indirekten Flüssig-Flüssig-Wärmeaustauschers (11) an einen dritten Flüssigkeits-Nebenkreis (12) abzugeben, der ebenfalls zu dem im Gaskreis in Strömungsrichtung vor dem heißen Turm (2) angeordneten Wärmeaustauscher (7) mit direktem Kontakt führt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY