DE1751502A1 - Regenerator mit Rohrbuendel - Google Patents
Regenerator mit RohrbuendelInfo
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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Description
-
Regenerator mit Rohrbündel Die Erfindung bezieht --ich auf einen Regenerator, insbesondere s'-ir Anlagen zur Tieftemperaturzerlegunt; von Gasgar:iischen, mit in_ zumindest nahezu konzentrischen Lagen um seine Längsachse wendelförmig gewickelten Rohren für Turbin=en- und/oder Reimase. E:1 zind Regeneratoren bekannt, bei welchen in dem freien Zwischenraum zwischen den Rohren eine Fülikörperschüt.- tung @:leiner Körnung;, beispielsweise Steine, Stahlsand oder .@luminium-är@.na.lien, angeordnet ist. Die Schüttun; liegt dabei in im we;;entlichi.n @:r)rnoi"ener form vor, und trägt daher nicht den irn Regerieratur tiechnung. Außerdem - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wirtschaftlichen Regenerator zu schaffen, welcher nicht die Mängel der bekannten Regeneratoren aufweist.
- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in den achsparallelen freien Zwischenräumen zwischen den räumlich in festen Abständen zueinander angeordneten Rohrlagen Füllkörperpakete angeordnet sind.
- Da dabei die einzelnen Füllkörperpakete verschiedene Materialeigenschaften aufweisen und verschiedenartig ausgebildet werden können, läßt sich die Regeneratorfüllung den unterschiedlichen Bedingungen im Regenerator sowohl in Durchströmungsrichtung als auch senkrecht dazu anpassen. Beispielsweise können durch die Erfindung unterschiedliche Wärmeübertragungsaufgaben oder der mit der Temperatur und dem Ausmaß der Kondensatablage -rungen bzw. der Ablagerungen von ausgefrorenen Gasen oder Gasgemischen veränderliche Druckabfall im Regenerator berücksichtigt werden.
- Um den freien Raum zwischen den Rohren im mit Vorteil verwendeten kreiszylinderförmigen Regenerator waitestmöglich mit Füllkörperpaketen ausfüllen zu können, ist zwecknäßigerweise der Abstand der Rohrlagen grßer als der Abstand der einzelnen Rohrwindungen innerhalb einer Rohrlage. Ein geringer Abstand zwischen den-einzelnen Rohren in einer Rohrlage ergibt sich, wenn die Rohre einen Querschnitt einer Ellipse aufweisen, deren großer Durchmesser parallel zur Regeneratorachse verläuft. Die Abstände zwischen Gien Rohrlagen können durch, vorzugsweise mit den Rohren fest verbundene, Abstandshalter festgelegt sein. Die Abstandshalter können aus I-, T-Profilen oder dergleichen gebil-@ det sein. Es ist sinnvoll, die Abstandshalter zwischen zwei benachbarten Lagen in gleichen Abständen voneinander anzubringen.
- Zweckmäßigerweise sind die Füllkörperpakete in den achsparallelen freien, durch die Rohrlagen und die Abstandshalter begrenzten Zwischenräumen angeordnet. Sie können auf einfache Weise in diese Zwischenräume eingebracht werden. Es ist sinnvoll, in jedem Zwischenraum jeweils ein Füllkörperpaket anzuordnen.
- Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfindung entspricht die Höhe der einzelnen Füllkörperpakete Bruchteilen der Höhe der Rohrbündel. Die einzelnen in Durchströmungsrichtung des Regenerators aufeinanderfolgenden sowie auch in Richtung senkrecht zur Regeneratorachse benachbarten Füllkörperpakete oder -paketgrtipnen kennen verschiedene Materialeigenschaften, wie Wärmeleitvermögen oder Wärmespeichervermögen, aufweisen und verschiedenartig ausgebildet sln, wodurch den unterschiedlichen Bedingungen in den einzelnen Regeneratorzonen Rechnung getragen werden kann. Füllkörpapakete benachbarter Lagen können durch Verbindungsvorrichtungen, wie Drahtstifte oder Holzschrauben, zusammengehalten ;werden. Eine weitere äußerst günstige Ausbildung der Erfindung liegt darin, daß die Füllkörperpakete in Richtung parallel zur Regeneratorachse ein kleineres Wärmeleitvermögen aufweisen als in Richtung senkrecht zur Regeneratorachseo Auf diese Weise wird die Längswärmeleitung vom warmen zum kalten Regeneratorende vermindert und die effektive Wärmespeicherkapazität des gesamten Regenerators wesentlich erhöht.
- Die Füllkörperpakete können aus Drahtgewebe bestehen, welches zur Verminderung der Wärmeleitung in Richtung parallel zur Regeneratorachse eine kleinere Anzahl von Drähten aufweist als in Richtung senkrecht zur Regeneratorachse. Sie können aber auch aus parallel zur Durchströmungsrichtung angeordneten Folien aus gut wärmeleitenden Materialien bestehen, welche zur Verminderung der Längswärmeleitung eine Vielzahl von, vorzugsweise in Reihen und gegeneinander versetzt angeordneten, in Richtung senkrecht zur Regeneratorachse verlaufenden Langlöchern aufweisen. Ein günstiges Verhältnis von Langlochlänge zum Abstand zwischen den Langlöchern in einer Reihe beträgt dabei 4 : 30, vorzugsweise 8 : 15. Um ein ausreichendes und gleichmäßiges Durchströmen der Folienpakete zu gewährleisten, weisen die Folien, vorzugsweise in Reihen und versetzt gegeneinander angeordnete, Buckel auf. Zum gleichen Zweck können die Folien aber auch, vorzugsweise in einem Winkel gegen die Regeneratorachse angestellte, Riffeln aufweisen, wobei die RiffAln benachbarter geriffelter Folien einander kreuzen. Es ist auch sinnvoll, wenn in den Füllkörperpaketen ebene Folien und Folien mit Buckeln bzw. Riffeln einander abwechseln.
- Für die vAchiedenartige Ausbildung in Durchströmungsrichtung aufeinanderfolgender sowie auch in Richtung senkrecht s zur Regeneratorachse benachbarter Füllkörperpakete oder -paketgruppen ergeben sich viele Möglichkeiten. Bei Füllkörperpaketen aus Drahtgewebe können beispielsweise die Drahtdicken oder Maschenweiten variiert werden. Es ist ebenfalls möglich, den ein-
zelnen Füllkörperpaketen aus Drahtgewebe durch verschieden starke er Zusammenpressung unterschiedliche Raumfüllung zu geben. Werden - Für die Herstellung der Füllkörperpakete ergeben sich mehrere sehr einfache Möglichkeiten. Beispielweise kann eine durch den Abstand zwischen den beiden Rohrlagen bestimmte Anzahl von Drahtgewebe- oder Folienstreifen, deren Länge etwa der mittleren Länge des Kreisbogenabschnitts zwischen zwei benachbarten Abstandshaltern und deren Höhe der gewünschten Höhe des Füllkörperpakets entspricht, zu einem Paket aufeinandergedrückt werden, welches in der Weise in deri vertikalen, durch die beiden Rohrlagen und Abstand2halter gebildeten freien Zwischenraum eingeschoben oder eingeklopft wird, ciafi die einzelnen Streifen parallel zur Durchströmungsrichtung des Regenerators angeordnet sind, Man kann.' die Füllkörperpakete in ähnlicher Weise herstellen, wenn anstelle der einzelnen Streifen ein längerer zusammenhängender Streifen aus Drahtgewebe oder ein bzw. mehrere parallel zueinander angeordnete längere Streifen aus Folienmaterial mehrfach gefaltet und zu einem Paket zusammengedrückt werden.
- Eine andere sehr einfache Möglichkeit zur Herstellung der Füllkörperpakete ergibt sich dadurch, daß ein längerer Drahtgewebestreifen oder ein bzw. mehrere parallel zueinander angeordnete längere Folienstreifen auf einen Kern aufgewickelt und nach Entfernen des Kerns zu einem Paket zusammengedrückt werden, dessen Querschnitt dem durch die beiden Rohrlagen und Abstandshalter gebildeten Querschnitt entspricht. Dazu kann bei gegebenem Kernquerschnitt der erforderliche Wickelquerschnitt auf einfache Weise rechnerisch ermittelt werden. Die gewickelten Füllkörperpakete werden, zweckmäßigerweise bei der Herstellung des Rohrbündels, in der Weise in die achsparallelen freien Zwischenräume des Regenerators eingeschoben oder eingeklopft, daß die Wicklungsflächen parallel zur Durchströmungsrichtung des Regenerators angeordnet sind.
- Eine sehr praktische und einfache Vorrichtung zur Herstellung von gewickelten Füllkörperpaketen verschiedenster Querschnittsformen kann durch zwei parallel zueinander angeordnete Halbzylinderschalen gebildet sein, welche eine Vorrichtung zur gegenseitigen Fixierung besitzen und um ihre Symmetrielängsachse drehbar gelagert sind. Die Vorrichtung zur Fixierung der Halbzylinderschalen und zur Lagerung kann so gestaltet sein, daß an dAn einander zugekehrten Innenseiten der Halbzglinderschalen Gewindebolzen angeordnet sind, die durch mindestens dne eine Antriebswelle aufnehmende Gewindekupplung miteinander in Verbindung stehen, Die Gewindekupplung weist zweckmäßigerweise ein Rechts- und ein Linksgewinde auf, und durch ihre Drehung kann der Abstand zwischen den beiden, einen Wickelkern bildenden Hälbzylinderschalen und damit die Größe der Querschnittsfläche des Wicklerkerns variiert werden. Durch Drehung der Antriebswelle kann ein Gewebe- oder Folienstreifen auf einfache Weise auf den Wickelkern aufgewickelt werden.
- Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäßen Füllkörperpakete auch in den vertikalen freien Zwischenräumen zwischen der äußeren Rohrlage eines Regenerators und dem Regeneratormantel, welcher auf diese Weise die Funktion einer äußersten Rohrlage übernimmt, sowie in dem von der inneren Rohrlage eingeschlossenen vertikalen freien Raum angeordnet werden können.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben.
- Es zeigen: Fig. 1 einen Regenerator mit drei Rohrbündeln und zwischen diesen angeordneten verschiedenen Füllkörperpaketen im Querschnitt, Fig. 2 einen erfindungsgemäßen.Drahtgewegestre-ifen, welcher in einer Webrichtung eine größere Anzahl von Drähten aufweist als in der anderen, im Aufriß, Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Folienstreifen mit Langlöchern im Aufriß, Fig. 4 einen Folienstreifen gemäß Fig. 3, welcher zusätzlich mit Buckeln versehen ist, Fig. 5 einen Folienstreifen gemäß Fig. 3, welcher zusätzlich mit Riffeln versehen ist, Fig. 6 in perspektivischer Dar,tellung einen zylindrischen Wickelkern, auf welchen gerade ein erfindungsgemäs-, ser Drahtgewebestreifen aufgewickelt wird, und Fig. 7 im Auf- und Grundriß eine andere erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung gewickelter Füllkörperpakete,bei welcher die Größe der Querschnittsfläche des Wickelkerns variierbar ist.
- Gemäß Fig. 1 sind in einem Regenerator 1 einer Luftzerlegurg anlage drei gewickelte Rohrlagen 2, 3,4 für Turbinen- und/oder
Reingase konzentrisch zueinander angeordnet. Der Abstand der Rohr- aus lagen 2, 3, 4- zueinander ist durch U-Profilen bestehende Abstands- In Fig. 1 ist auch angedeutet, in welcher Weise die Füllkörper- Pakete 6 gefertigt sein können. Ein Füllkörperpaket 6a besteht aus einzelnen aufeinandergelegten und zusammengedrückten Draht- gewebe- oder Folienstreifen, und ein Füllkörperpaket bb besteht aus einem längeren gefalteten und zusammengedrückten Drahtgewe- bestreifen oder einem bzw. mehreren parallel zueinander angeordne- ten längeren gefalteten und zusammengedrückten Folienstreifen. Dagegen sind bei einem Füllkörperpaket 6c ein längerer Drahtge- webestreifen oder ein bzw. mehrere parallel zueinander angeordne- te längere folienstreifen um eine zur RegeneräDrachse parallele Wickelachse gewickelt. Es ist zweckmässig, ein Füllkörperpaket 6c ebenfalls als gewickeltes Paket herzustellen. Die Figuren 2 bis 5 veranschaulichen vorteilhafte Aus- führungen von zur Herstellung der Füllkörperpakete 6 verwendbaren Streifen, wobei jeweils die spätere Durchströmungsrichtung der b`ü11;.#örperpakete 6 durch entgegengesetzt gerichtete paralUe Pfei- le angedeutet ist. FiE. 2 zeigt einen Drahtgewebestreifen, welchdr zur Verminderung der-Längswärmeleitung in Richtung senkrecht zur D@.rr@:h:@ trömun; @richtun g eine größere Anzahl von Drähten aufweist al:@in 1)urc-h:,trörriurrf@,NriehturiE;. Figo @ zeig _,t einen ebenen Foli.En- reil'err, welcher zur- Verminderung der Längswärmeleitung reit iri ßichtunf; :,erikrecht zur Dur-(sh:;trt3rnungar,ichtun,; verlaufenden Lartg- i.-)rshern vcr;,f:hen l.:@t. Der L@'c@1iE.n::,treiferr gemäß f.#'ig. JE weist zu- -;ft@:1_ich i3uc:k(:l tarrci der 11'ülieri2treif'c:n t@@etn@.if@ F .Lt_;a !, vrc:i:rt zii:,ät:"li(sh irr ein(:rn Winkel gegen die @i@.trerierritc@rar.c:hr;@:rlrrj@;E@;.;te@l- tr: I@i f'!'@.laz a«f'. - I Figo 7 zeigt eine andere Vorrichtung zur Herstellung gewickelter Füllkörperpakete 6e, bei welcher die Größe des Wickelkernquerschnitts veränderbar ist. Zwei parallel zueinander angeordnete Halbzylinderschalen 9a, 9b weisen an ihren einander zugekehrten Innenflächen Gewindebolzen 10a, 10b, bzw. 11a, llb auf, welche durch Gewindekupplungen 12 bzw. 13 miteinander in Verbindung stehen. Die Gewindekupplungen 12, 13 weisen jeweils ein Rechts- und ein Linksgewinde auf, so daß bei ihrer gleichzeitigen Drehung der Abstand der beiden Halbzylinderschalen 9a, yb und damit die Größe des Wickelkernquerschnitts verändert werden kann. Die Gewindekupplungen 12, 13 weisen in ihrer Mitte jeweils eine Bohrung auf, deren Achse zu den Achsen der Halbzylinderschalen ya, gb parallel ist. In die beiden fluchtend zueinander angeordneten Bohrungen wird eine Antriebswelle llt eingeschoben und i mittels Arretierschrauben 15, 16 mit den Gewindekupplungen 1'-,?, 13 fest verbunden. Damit cfie Arretierschrauben 15, 16 auch noch, beispielsweise mittels eines Steckschlüssels, angezogen werden können, wenn die Halbzylinderschalen einander berühren, d. h. wenn der Kerncluerschnitt ein Kreisquerschnitt ist und somit seine minimale Größe hat, weisen die Zylinderschalen 9a bzw. 9b Aussparungen 17a, 18a, bzw. 17b, 18b, auf.
- Durch Drehung der Antriebswelle 14 und damit der gesamten Vorrichtung gemäß Fig. 7 können Drahtgewebe- oder Folienstreifen einfach aufgewickelt werden. Nach Erreichen des gewünschten Wickelquemhnitts wird die Vorrichtung entfernt und der Wickel zu einem Füllkörperpaket &c zusammengedrückt, welches in den Regenerator eingelegt oder eingeklopft wird.
Claims (3)
-
Patentansprüche 1. Regenerator, insbesondere für Anlagen zur Tieftemperatur-, zerlegung von Gasgemischen,/in Gasgemischen,/in zumindest nahezu konzentrischen - 2. Regenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Rohrlagen (2, 3, 4) größer als der Abstand der einzelnen Rohrwindungen innerhalb einer Rohrlage (2 bzw. 3 bzw. 4) ist.
- 3. Regenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Rohrlagen (2, 3, 4) durch Abstandshalter (5) festgelegt sind. m 4. Reganerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (6) mit den Rohren (2, 3, 4) in fester Verbindung stehen. 5. Regenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2, 3, 4) einen Querschnitt einer Ellipse aufweisen, deren großer Durchmesser zumindest nahezu in Richtung der Regeneratorachse verläuft.
6. Regenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- achsparallelen zeichnet, daß die .Füllkörperpakete (6) in den @@ freiem durch die Rohrlagen' (2, 3, 4) und die Abstandshalter (5) be- grenzten Zwischenräumen angeordnet sind. 7. Regerierator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, daß die ;enkre,cht zur Regeneratorachse liegenden ruerschnitte der durch die Rohrlagen (2, 3, 4) und die Ab- cfandshalter (5) begrenzten Zwischenräume jeweils durch ein Pullki-irperpaKet (6) ausgefüllt sind. '.. Itegenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Höhe der einzelnen ltüllkörperiialcete (6) Bruch- teilen cer Höhe der Röhrbündel (2, 3, 4) entspricht. >. Regerierator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an- eiri:@.ri@lcr ,@.n;:@:n@sendc: I@`üll!#örperpar"ete (6) durch Vc:rbindungs- vorrichtiiniT;en zusammengehalten sind.
Priority Applications (1)
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DE19681751502 DE1751502A1 (de) | 1968-06-10 | 1968-06-10 | Regenerator mit Rohrbuendel |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0284342A1 (de) * | 1987-03-26 | 1988-09-28 | Copermill Limited | Regenerative Wärmetauscher |
-
1968
- 1968-06-10 DE DE19681751502 patent/DE1751502A1/de active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0284342A1 (de) * | 1987-03-26 | 1988-09-28 | Copermill Limited | Regenerative Wärmetauscher |
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