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Wärmeaustauscher Im chemischen Apparatebau werden an die Wärmeaustauscher
ofthohe Anforderungen gestellt. Es müssen beispielsweise häufig aggreaive und stark
korrodierende Flüssigkeiten und Gase gekühlt, kondensiert oder beheizt werden, Für
solche Fälle sind Wärmeaustauscher, die aus Metall hergestellt sind, nicht brauchbar,
und es wurden hierfür bereits eine Reihe von Graphitwärmeaustauschern, wie beispielsweise
Röhren-Wärmeaustauscher, Rieselkühler, Doppelrohr-Wärmeaustauscher usw., entwickelt,
wobei für Kühlzwecke, insbesondere Flüssigkeiten als Kühlmittel oder als Reizmittel
Heizdampf verwendet wird.
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Es sind schon Graphitwäremaustauscher für gasförmige und/oder flüssige
Medien vorgeschlagen worden, die aus einzelnen gas-und/oder flüssigkeitsdicht zusammengefügten
Bauelementen mit
| Rillen beliebigen Querschnitts, die beim Zusammenfügen Kanäle |
| für die in Wärmeaustausch zu bringenden Medien ergeben, |
| t''M'. M<"M" ! r-m'tt 'Mt". *Qt-, ..). <t. |
| bestehen. |
| / |
| Es ist auch bereits bekannte auf der Gasseite eines Wärme- |
| austauschers zur Verbesserung des Wärmeübergangs Rippen anzu- |
ordnen, um die Wärmeaustauschoberfläche dort entsprechend zu vergrössern,
wie beispielsweise bei querberippten Metallrohren. Derartige Massnahmen sind jedoch
bei der Verwendung von gas-und flüssigkeitsdichtem Graphit als Werkstoff nur sehr
schwer durchführbar. So sind insbesondere querberippte Rohre im Strangpressverfahren
nicht ohne weiteres herstellbar. Daher verwendet man für Graphitwärmeaustauscher
häufig Platten als Bauelemente, die durch Fräsen oder Hobeln geformt sind.
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Es wurde nun ein Wärmeaustauscher aus mehreren einseitig parallel
berippten Platten zur indirekten Kühlung, Kondensation oder Heizung eines aggressiven
flüssigen oder gasförmigen Stoffes mittels Luft oder Gas bzw. Heissdampf entwickelt,
bei dem erfindungsgemäss die Platten stranggepresste Profile mit durchgehend gleichbleibendem
Querschnitt aufweisen und aus Graphit bestehen.
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Eine besonders vorteilhafte und wirksame Ausführungform der Erfindung
besteht darin, dass die Platten wechselweise verdreht mit den glatten Seiten einander
zugekehrt, mit den berippten Seiten ineinandergreifend und durch Seitenteile auf
Abstand gehalten angeordnet sind.
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Die Rippenhöhe der Graphitplatten kann hierbei 1/2 bis 2/1 der Teilung
betragen, wobei eine Rippenhöhe von 4/5 bis-
6/5 der Teilung besonders
vorteilhaft ist. Die Rippen der Graphitplatten können 1/3 bis 3/4 der Rippenhöhe,
zweckmässig 5/8 bis 5/6 ineinandergreifen. Die Länge der Graphitplatten kann das
3-bis 9-fach ihrer Breite betragen und hängt insbesondere von der zur Herstellung
der berippten Platten verwendeten Strangpressen ab.
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Es können sowohl querberippte als auch längsberippte Platten für den
erfindungsgemässen Wärmeaustauscher
| angebrachtsein. |
| "- |
| " |
| Ein aus längsberippten Graphitplatten zusammengesetzter |
| Wärmeaustauscher eignet sich zum Wärmeaustausch zweier |
flüssiger oder gasförmiger aggressiver Stoffe, insbesondere nach dem Gegen-oder
Gleichstromprinzip, bei dem beispielsweise ein Luftstrom als Kühlmittel durch die
berippten Kanäle parallel zu den von den ebenen Plattensystemen begrenzten, im Gegenstrom
oder Gleichstrom von den zu kühlenden Produkten durchflossenen Kammern strömt.
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Ein aus querberippten Graphitplatten zusammengesetzter Wärmeaustauscher
gemäss der vorliegenden Anmeldung ist insbesondere zum Wärmeaustausch zweier flüssiger
oder gasförmiger aggressiver Stoffe nach dem Kreuzstromprinzip geeignet, bei dem
beispielsweise Luft als Kühlmittel durch die berippten Kanäle strömt, während das
zu kühlende Medium quer hierzu (900)"von der Seite aus durch die mit ebenen Plattenpaare
begrenzten Kammern strömt.
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Anhand der Abbildungen 1 und 2 wird der Erfindungsgegenstand der vorliegenden
Anmeldung im folgenden ausführlich beschrieben. eben.
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Abb. 1 stellt beispielsweise einen Querschnitt durch einen längsberippten
Wärmeaustauscher gemäss der vorliegenden Erfindung dar. Dieser Wärmeaustauscher
besteht aus längsberippten Graphitplattenpaaren, wobei die einzelnen berippten Graphitplatten
mit 1 bezeichnet sind. Die Graphitplattenpaare sind mit Seitenteilen 2 aus Graphit
fest zusammengekittet. Durch die berippten Kanäle 3 strömt beispielsweise ein Luftstrom
| als Kühlmittel mit senkrechter Richtung zur Zeichnungsebene, |
| ende |
| während das zu kühlende oder zu kondensier gasförmige |
oder flüssige Medium ebenfalls in senkrechter Richtung zur Zeichnungsebene entweder
im Gegen-oder im Gleichstrom zum Kühlmittel durch die unberippten Kammern 4 strömt.
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In der Abb. 2 ist in Ergänzung zu Abb. 1 ein Teilstück eines Graphitplattenpaares
vergrössert dargestellt, aus der die Rippenhöhe, der Eingriff der Rippen und die
Teilung deutlich hervorgehen.
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Als Bauelemente für diese Ausführungsform gemäss der Abb, 1 dienen
längsberippte Graphitplatten, die 150-250 cm lang und 20-40 cm breit sein können
und mit den üblichen Strangpressen hergestellt werden.
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Am oberen und unteren Ende des Graphitplattensystems sind, in der
Abb. 1 nicht gezeigte Sammelkammern (Kollektoren) üblicher Bauweise für die Zu-und
Ableitung des Kühlmittels und des zu kühlenden oder'zu kondensierenden Stoffes angekittet,'die
so beschaffen'sein können, dass entweder der zu kühlende oder zu kondensierende
Stoff gleichzeitig durch die beiden Kammern 4 geführt wird oder hintereinander diese
Kammern
| durchströmt, wobei bei letzterer Maßnahme eine doppelte Kühl- |
| wirkung erzielt wird. |
| In'derbb. 1'lst ein Gräphi'twärmeaüstauscher mit nur 3 be- |
| rippten Graphitplattenpaaren dargestellt. Die Kapazität |
eines solchen Wärmeaustauschers kann aber ohne weiteres durch den
Zusammenbau von weiteren berippten Graphitplatten beliebig vergrössert werden, während
als Minimum 2 Graphitplattenpaare, die dann nur einen Produkt-bzw. Flüssigkeitskanal
umschliessen, in Betracht kommen.
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In der Abb. 3 ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines
querberippten Graphitwärmeaustauschers gemäss der vorliegenden Erfindung im Querschnitt
dargestellt, der nach dem Kreuzstromprinzip arbeitet.
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Er besteht aus 4 querberippten Graphitplattenpaaren, die auf die
gleiche Art und Weise wie in Abb. 1 zusammengekittet sind. Im Gegensatz zu dem in
Abb. 1 dargestellten längsberippten Wärmeaustauscher werden hier die mit den üblichen
Strangpressen herstellbaren längsberippten Graphitpla~tten, die etwa 150-250 cm
lang und 20-40 cm breit sind, beispielsweise in 3 gleich lange Platten zerschnitten
und um 900 versetzt wieder zusammengekittet, so dass man schliesslich lange rechteckige
querberippte Platten erhält, die für einen Wärmeaustauscher, der nach dem Kreuzstromprinzip
arbeitet, geeignet sind. Aus der Abb. 3 sind die Kittstellen 6 der jeweils 3 aneinander
gekitteten Platten ersichtlich.
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An das ebenfalls durch, wie in Abb. 1 dargestellt, hier nicht gezeigte
Graphitseitenteil 2 zusammengehaltene Graphitplattensystem sind an den beiden Seiten
Sammelkammern (Kollektoren) 5, durch die die Zu-und Ableitung der Wärme auszutauschenden
Medien erfolgt, angekittet. In der Abb. 3 sind die Sammelkammern 5 üblicher Bauweise
beispielsweise so beschaffen, dass das zu kühlende oder zu kondensierende Produkt
die durch die Planseiten der Graphitplatten begrenzten Kammern 4 nacheinander (Hintereinanderschaltung)
quer (900) zum durch die be-
| ripptena.mmern* senkrecht Ezur Zeichnungsebene strömenden Luft- |
| strom durchströmt « Es können aber auch Sammelkammern ange- |
bracht sein, die so beschaffen sind, dass keine Hintereinander-,
sondern eine Parallelschaltung der Kammern 4 vorliegt.
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Es können auch bei dieser Ausführungsform beliebig viele (und nicht
nur wie in Abb. 3 gezeigt, vier) Graphitplattenpaare zusammengebaut werden.
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Die beiden erfindungsgemässen Graphitwärmeaustauscher der Abb. 1 und
3 unterscheiden sich noch im einzelnen durch eine
| "geschlossene"bzw."halboffene"Bauweise. Bei der"ge- |
schlossenen"Ausführungsform, wie sie in Abb. 1 dargestellt ist, begrenzen den Wärmeaustauscher
zwei plane, unberippte Seiten der Graphitplatten, während bei der"halboffenen Bauweise"gemäss
Abb. 3 der Wärmeaustauscher durch 2 berippte Graphitseiten begrenzt wird. Es hängt
ausschliesslich von dem Verwendungszweck des Wärmeaustauschers ab, welche Bauweise
im einzelnen zu bevorzugen ist und wird von Fall zu Fall verschieden sein./ Ein
besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Graphitwärmeaustauschers nach der halboffenen
Bauweise besteht darin, dass diese Wärmeaustauscher beispielsweise direkt in einen,
z. B. mit einem Zentrifugalventilator betriebenen Luftkanal eingebaut werden können,
wobei der Einbau zweckmässig so erfolgt,. dass die Sammelkammern ausserhalb des
Kanals liegen und somit äusserst leicht zugänglich sind.
Die Graphitwärmeaustauscher gemäss der vorliegenden Erfindung weisen eine Reihe
von erheblichen Vorteilen gegenüber den bekannten Graphitwär-meaustauschern auf.
| Ein grosser Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht darin, |
| dass die. wesentlichsten Bauelemente, nämlich die berippten |
| Grap1i1<t'pSragprs's'v'erfahrenmit'Strangpressen |
| üblicher. Bauart billig und ohne Schwierigkeiten hergestellt |
| werden können und je nach Anzahl der verwendeten Graphit- |
plattenpaare Wärmeaustauscher beliebiger Grösse und Kapazität hergestellt
werden können und somit den verschiedensten Wünschen und Anforderungen entsprochen
werden kann. Insbesondere eignen sich die erfindungsgemässen Graphitwärmeaustauscher
zur Kühlung oder Kondensierung von aggressiven Gasen oder Flüssigkeiten mittels
eines Kaltluftstromes. Es kann daher in vielen Fällen auf Kühlwasser oder sonstige
Kühlflüssigkeiten verzichtet werden, was beispielsweise eine vollkommene Unabhängigkeit
von der Wasserversorgung bewirkt.
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Durch die Berippung der Graphitplatten wird die Wärmeaustauschoberfläche
auf der Gasseite erheblich vergrössert und übertrifft daher bei weitem den, Wärmeaustauscheffekt
von beispielsweise gerillten Graphitplatten-Wärmeaustauschern.
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Durch die erhebliche Vergrösserung der Wärmeaustauschoberfläche wird
der im Vergleich zu Flüssigkeiten verhältnismässig schlechte Wärmeübergang von Gasen
vorteilhaft ausgeglichen.
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Der erfindungsgemässe Graphitwärmeaustauscher ist ausserdem sehr vielseitig
anwendbar und ist beispielsweise für Gleich-, Gegen-oder Kreuzstromführung geeignet
und somit jedem Verwendungszweck anpassbar.
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Er kann nicht nur zur Kühlung und Kondensierung von flüssigen oder
gasförmigen Produkten, sondern in speziellen Fällen mit Vorteil auch zur Beheizung
solcher Produkte verwendet werden, für welche Zwecke anstelle von Kaltluft Heissdampf
durch die : berippten Kammern geleitet wird.