DE1601184C3 - Zwischenwärmeträger-Umlaufsystem - Google Patents

Description

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elektrisch leitenden Flüssigkeit besteht und die kapil- Überganges möglich ist. Die offenen Kapillaren kön-

lare Struktur der Kondensationszone in den Be- nen z. B. aus ein oder mehreren Lagen Drahtgewebe,

schleunigungsbereich der als elektromagnetischen Rillensystemen, zu Feldern angeordneten Stiften

Pumpe ausgebildeten Kondensat-Förderpumpe usw. bestehen,

reicht. 5 Der im Bereich der Verdampfungszone gebildete

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Er- Dampf wird über die Rohrstrecke 4 der Kondensa-

findung an Hand der Zeichnung näher beschrieben. tionszone mit den wärmeabführenden Flächen der

Das erfindungsgemäße Zwischenwärmeträger-Um- Kanalwände 5 zugeleitet. Die Kondensationszone ist laufsystem umfaßt im wesentlichen die Verdamp- bei diesem Ausführungsbeispiel analog zu der Verfungszone mit der Wärmezuführung über die Kanal- io dampfungszone aufgebaut. Der Dampf kondensiert wände 2, die Kondensationszone mit der Wärmeab- an oder in den kalten Kapillaren 6 und strömt zuführung über die Kanalwände 5 und die beide Zonen nächst unter der Wirkung des durch die Wandreimiteinander verbindende Rohrstrecke 4. Als eine bung verursachten Druckgradienten und sodann weitere Verbindung zwischen der Kondensations- auch unter der Wirkung von Kapillarkräften in den und Verdampfungszone ist eine außerhalb der Rohr- 15 Wirkungsbereich der Kondensat-Förderpumpe 7, 8. strecke 4 vorgesehene Leitung 9 angeordnet. In die- Wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der ser Leitung 9 wird vermittels einer Kondensat-Förder- Erfindung als Zwischenwärmeträger eine elektrisch pumpe 7, 8 der kondensierte Zwischenwärmeträger leitende Flüssigkeit verwandt, dann ist die Kondenzur Verdampfungszone zurückgefördert. sat-Förderpumpe zweckmäßig wie dargestellt als

Im Bereich der Verdampfungszone, d. h. im Be- 20 elektromagnetische Pumpe mit den Polschuhen 7 und reich der Kanalwände 2, wird der kondensierte Zwi- dem Pumpkanal 8 ausgebildet. Der elektrische schenwärmeträger an einer oder mehreren Stellen zu- Pumpstrom fließt senkrecht zur Bildebene im Begeführt. In der Darstellung erfolgt die Flüssigkeitszu- reich der Polschuhe, wodurch die Pumpe die notwenführung 1 an der Stelle des höchsten Druckes. Dies dige Druckdifferenz zur Überwindung der Reibungsist nicht unbedingt erforderlich, da die im Bereich 25 widerstände in der Rohrstrecke 4 und in der Rückleider Verdampfungszone angeordneten offenen Kapil- tung 9 erzeugt. Dadurch sind beachtliche Leistungen laren 3 ohnedies bewirken, daß sich der zugeführte des erfindungsgemäßen Zwischenwärmeträger-Um-Zwischenwärmeträger entlang der Kanalwände 2 laufsystems möglich. Die Leistungsgrenze des Syverteilt und entsprechend verdampft. Die Kapilla- stems ist erreicht, wenn der Dampf in der Rohrren 3 verhindern zudem, daß sich zwischen den 30 strecke 4 mit Schallgeschwindigkeit (größter Mengen-Wandflächen 2 und dem zunächst in flüssiger Form strom) strömt, da eine Kondensat-Förderpumpe zugeführten Zwischenwärmeträger ein Dampffilm grundsätzlich in der Lage ist, gegen jede durch Ströbildet, was insbesondere bei Schwerelosigkeit mit der mungswiderstände bedingte Druckdifferenz Flüssigdadurch bedingten Verschlechterung des Wärme- keit zu fördern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Flüssigkeitsrückströmung zu verbessern. Im einzel- Patentansprüche: nen wurde vorgeschlagen, die beachtlichen Reibungsdruckverluste der Flüssigkeitsrückströmung in

1. Zwischenwärmeträger-Umlaufsystem mit den Kapillarrillen durch optimale Dimensionierung einer Rohrstrecke, die an einem Ende eine Ver- 5 der Kapillaren zu verringern. Im Ergebnis bringt dies dampfungs- und am anderen Ende eine Konden- aber keine entscheidende Leistungsverbesserung, da sationszone und dazwischen eine Transportzone z.B. eine Vergrößerung der Kapillarquerschnitte zur zum Transport des verdampften Zwischenwärme- Herabsetzung der Druckverluste immer auch eine trägers enthält und die im Bereich der Verdamp- Verringerung des Kapillardruckes bedingt. Zudem fungs- und Kondensationszone auf der Innen- io neigt ein derartiges System zur Instabilität, da die wandung mit einer kapillaren Struktur versehen Flüssigkeitsrückströmung in den vergrößerten Kapilist und mit einer Einrichtung zum Rücktransport laren leicht abreißen kann und ein erneutes langsades kondensierten Zwischenwärmeträgers, da- mes Anfahren des Umlaufsystems erforderlich durch gekennzeichnet, daß die Einrich- macht.

tung zum Rücktransport des kondensierten Zwi- 15 Andere bekannte Vorschläge zur Leistungssteigeschenwärmeträgers aus einer außerhalb der rung eines Zwischenwärmeträger-Umlaufsystems ge-Rohrstrecke (4) angeordneten Leitung (9) be- hen dahin, die Benetzung der kapillarbildenden steht, die die Kondensationszone mit der Ver- Oberfläche mit dem Zwischenwärmeträger zu verbesdampfungszone verbindet und in der eine Kon- sern. Zwar konnte mit geeigneten Oberflächenbedensat-Förderpumpe (7, 8) angeordnet ist. ao Schichtungen bzw. Werkstoffkombinationen die Lei-

2. Zwischenwärmeträger-Umlaufsystem nach stung des bekannten Systems gesteigert werden, doch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der galt dies immer nur für einen bestimmten Betriebs-Zwischenwärmeträger aus einer elektrisch leiten- temperaturbereich, dessen konstante Einhaltung in den Flüssigkeit besteht und die kapillare Struktur der Praxis Schwierigkeiten bereitet. Auch wurde vorder Kondensationszone in den Beschleunigungs- 25 geschlagen, die Leistung eines bekannten Umlaufsybereich der als elektromagnetischen Pumpe (7, 8) stems durch Verringerung der Reibungsdruckverluste ausgebildeten Kondensat-Förderpumpe reicht. der Dampfströmung in der Transportstrecke zu verbessern. Wesentliche Vorteile lassen sich aber auch hierdurch nicht erzielen, da der Druckgradient in der

-- 30 Dampfströmung etwa nur halb so groß ist wie der

Druckgradient in der Flüssigkeitsrückströmung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die

Die Erfindung betrifft ein Zwischenwärmeträger- Leistung eines Zwischenwärmeträger-Umlaufsystems Umlaufsystem mit einer Rohrstrecke, die an einem des vorgenannten Typs zu verbessern.
Ende eine Verdampfungs- und am anderen Ende 35 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geeine Kondensationszone und dazwischen eine Trans- löst, daß die Einrichtung zum Rücktransport des portzone zum Transport des verdampften Zwischen- kondensierten Zwischenwärmeträgers aus einer wärmeträgers enthält und die im Bereich der Ver- außerhalb der Rohrstrecke angeordneten Leitung bedampfungs- und Kondensationszone auf der Innen- steht, die die Kondensationszone mit der Verdampwandung mit einer kapillaren Struktur versehen ist 40 f ungszone verbindet und in der eine Kondensat-För- und mit einer Einrichtung zum Rücktransport des derpumpe angeordnet ist.
kondensierten Zwischenwärmeträgers. Bei einem erfindungsgemäßen Zwischenwärmeträ-

Ein bekanntes Umlaufsystem des vorgenannten ger-Umlaufsystem wird der praktisch konstante Ka-Typs beruht darauf, daß in einem geschlossenen pillardruck, der bei den bekannten Systemen die Rohr aus hochtemperaturbeständigem Werkstoff eine 45 Grenze der Leistungssteigerung darstellt, umgangen, durch Wärmezufuhr verdampfte Flüssigkeit (Ver- Der Rücktransport des kondensierten Zwischenwärdampfungszone) an einer kühleren Stelle (Kondensa- meträgers wird bei dem erfindungsgemäßen System tionszone) ihre Kondensationswärme an die Umge- vermittels einer Pumpe und Rückleitung vorgenombung abgibt und daß die Rückleitung der konden- men, so daß weitgehend eine beliebige Steigerung des sierten Flüssigkeit von der Kondensationszone zur 5° Zwischenwärmeträgerstromes möglich ist. Die Lei-Verdampfungszone durch Kapillareffekt in feinen stungsgrenze bei einem erfindungsgemäßen -System Rillen erfolgt, die entweder in die Rohrinnenwand ist im wesentlichen bei einem vorhandenen Quereingefräst oder durch einige Lagen feinen Drahtge- schnitt der Rohrstrecke zwischen Verdampfungswebes an der Rohrinnenwand gegeben sind. und Kondensationszone nur durch die Stoff eigen-

Im stationären Betrieb stellt sich in der Rohr- 55 schäften des Zwischenwärmeträgers, d. h. durch die strecke des bekannten Zwischenwärmeträger-Um- Grenze der Schallgeschwindigkeit des strömenden laufsystems, das auch als sogenanntes Wärmerohr Wärmeträgers, gegeben. Falls es aus konstruktiven bezeichnet wird, ein Gleichgewicht zwischen den Gründen erforderlich ist, kann bei einem erfindungs-Reibungsdruckabfällen in der Dampfströmung (freier gemäßen System wegen der erzielbaren großen Wär-Rohrquerschnitt) und in der kapillaren Flüssigkeits- 60 mestromdichte der Querschnitt der Rohrstrecke zwirückströmung einerseits und der Kapillardruckdiffe- sehen der Verdampfungs- und Kondensationszone renz der Verdampfungs- und Kondensationszone an- sehr klein gewählt werden. Auch ist es nunmehr dererseits ein. Da die Kapillardruckdifferenz prak- möglich, die vorgenannte Rohrstrecke beliebig lang tisch eine Konstante bildet, ist wiederholt versucht zu wählen, ohne daß die Gefahr besteht, daß die worden, die Leistungsfähigkeit, d. h. die Wärmestrom- 65 Rückströmung des kondensierten Zwischenwärmedichte des bekannten Zwischenwärmeträger-Umlauf- trägers abreißt.

systems durch Verringerung der Reibungsdruckver- Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung

luste der Dampfströmung und/oder der kapillaren sieht vor, daß der Zwischenwärmeträger aus einer