DE1922647C - Wärmeaustauscher zur Kühlung heißer inerter Gase in einem Metallbad unter Er zeugung von Dampf - Google Patents

Description

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Dio Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher zur höhen in den beiden Kammern ausgenutzt worden Kühlung heißer inorter Gase in einem Metallbad kann. , ,. ... _Vnmmarn .„ „.

unter Erzougung von Dampf in zwei gasseltig hinter- Vorzugsweise sind die boiden Kammern tn einem

einundcrgeschalteten, je ein Metallbad mit Würmö- gemeinsamen Kessel angeordnet, aer eme unter-

austauschorflUchcn (Vorwärmer, Verdampfer, Über- S toilung durch eine Trennwand erfuhrt, in die das

hitzer) aufnehmenden Kammern. Ende der Tauchrohre eingesetzt ist. Die die Übcr-

Es ist bekannt, flüssiges Metall als Zwischenträger hitzerrohre aufnehmende Kammer kann hierbei durch

zwischen einem Hcizmcdlum und einem Arbeits- eine besondere Auskleidung isoliert sein,

medium, z. B. Wasser bzw. Wasserdampf, zu verwen- Den beiden Kummern kann eine dritte Kammer

den. FiIt die Erzeugung von Dampf ist ferner die io mit einem Metall mit niedrigerem Schmelzpunkt als

Übertragung des Wlirmeinhalts eines heißen, inerten das Metall in den beiden ersten Kammern nachge- Gascs, z. B. eines Gases zur KernreaktorkUhlung, auf schaltet sein. In diosem Metallbad mit niedrigerer

ein flüssiges Metall in zwei gusseitig hintereinander- Schmelztemperatur kann eine Vorwärmung des bpeise-

gcschaltetcn, je ein Metallbad mit Wärmeaustauscher- wassers erfolgen. , ,

llächcn, wie Vorwürmer, Verdampfer, Überhitzer auf- 15 In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines

nehmenden Kammern bekannt. Hierbei erfolgt für Wärmeaustauschers nach der Erfindung dargestellt,

einen guten Wärmeübergang zwischen den Medien Der Wärmeaustauscher nach der Erfindung wird

ein Umwälzen des Metalls in den einzelnen Kammern aus einem in vorliegendem Falle liegenden Kessel 1

unter Anwendung des Mammutpumpenprinzipes gebildet, dessen einer Endabschnitt eine innere Isolxr-

(Mischlufthcbcr). 20 schicht 2 trägt, die zusammen mit einer Trennwand 3

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eine Kammer 1 begrenzt. In diese ragt^ ein Zufüh-

Wärmeaustuuschcr der eingangs genannten Art im rungsrohr 4 für das in Richtung des Pfeiles A zu-

Ilinblick auf eine Vereinfachung des Aufbaus und strömende, etwa 800 bis 900° C heiße Gas, das das

seinen Wirkungsgrad zu verbessern sowie ein Mit- wärmeabgebende Medium darstellt. Das Rohr 4 ragt

reißen von Metallparlikeln bei Austritt des gekühlten 25 mit seinem unteren Ende 4a bis in Nähe des Bodens 5

Gases aus dem Austauscher zu vermeiden. bzw. der dort befindlichen Auskleidung, wobei der

Zur Lösung dieser Aufgabe wird crfindungsgeniäß untere Abschnitt des Rohres 4 von Überhitzerrohren 6

bei einem Wärmeaustauscher der genannten Art vor- umgeben ist, die wie auch der genannte Rohrabschnitt

gesehen, daß die Zuführung der Gase in das Metall- derart angeordnet sind, daß bei einem betriebsüblichen

bad der einzelnen Kammern von oben, die Ableitung 30 Stand des Spiegels 7 des Metallbadcs 8 die genannten

des (iases über dem Metallbadspiegel in jeder Teile unterhalb des Badspiegels gelegen sind. Über

Kammer erfolgt, das wärmeaufnehmende Medium im Sammler 9, 10 sind die Überhitzerrohre 6 mit cnt-

(iegenstrom zu den Gasen durch die Kammern strömt sprechenden Zu- und Ableitungen 11,12 für den Satt-

und die Austauscherflächen so ausgelegt sind, daß die dampf bzw. den Heißdampf verbunden.

Metallbadtemperalur der gasseitig ersten Kammer die 35 Die zweite von der Kammer 1 durch die Wand 3

höchste ist. getrennte Kammer II des Kessels 1 kann ohne eine

Die Erfindung stellt eine Abkehr von der Wirkungs- Auskleidung belassen sein und weist die Tauchrohre

weise bisher bekannter Wärmeaustauscher mit flüssi- 13,14 auf, die über eine gemeinsame Tauchleitung 15

gern Metall als Auslauschcrmedium insofern dar, als verbunden sind, die in der Trennwand 3 endet, so daß

vorgesehen wird, daß das flüssige Metall nicht in 40 das oberhalb des Metallbadcs 8 befindliche Gas durch

Umlauf versetzt wird und damit die Wärmeübcrtra- die Leitung IS zu den Tauchronren 13,14 gelangen

gung durch einen Whrmeira.isport aUngi, vielmehr kann. Deren unteres Ende 13a, 14a ist wiederum

ui.i· iliKsi«_··.- M>:!ull ruin und der Wärmeübergang kurz oberhalb des Bodens 15 der Kammer II gelegen,

durch Wärmeleitung innerhalb des flüssigen Metalls wobei der untere Abschnitt der Rohre 13, 14 von

vor sich geht. Hierdurch kommen alle Mittel zum 45 Verdampferrohren 16 umgeben ist. Das untere Ende

Transport des flüssigen Metalls einschließlich der Iso- 13a, 14a der Rohre 13,14 und die Rohre 16 sind

!ation dieser Transportmittel in Fortfall. derart angeordnet, daß diese Teile bei Betrieb des

Gegenüber der Möglichkeit, gasseitig vor das Me- Austauschers unterhalb des Spiegels 17 des Metall-

liillbad einen Wärmeaustauscher zu schalten, bietet badcs 18 in der Kammer II liegen,

der eifiiidungsgemäl.'.e Austauscher den Vorteil, daß, 50 In die Kammer II ragt der Austrittsstutzen 19 für

/.. IJ. bei der Anwendung von Spaltgas als wärme- das etwa auf 330 bis 400° C abgekühlte, gegenüber

abgebendes Medium, eine starke Verschmutzung des dem Metall in den Kammern I, II inerte Gas.

Austauschers vermieden wird. Hei Einleiten eines Dem Stutzen 19 kann eine Leitung mit einem

.solchen (iases in ein flüssiges Metallbad schwimmen Speisewasservorwärmer nachgesclialtet sein, wie auch

die Sclimul/teilchcn auf der Metallbadoberlläche auf, 55 ferner ein Venlilator oder Kompressor in dieser Lei-

ohne den Wärmeaustausch im Innern des Badcs zu tung vorgesehen sein kann, der den notwendigen

beeinträchtigen. Druck des Gases erzeugt, das durch die Wärmequelle,

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die in welcher das inerte Gas wiederum auf 800 bis 900° C

Kammern über eine Bodenverbindungslcitung mit erhitzt wird, und durch die Mctallbäder 8, 18 des

Regulierventil miteinander verbunden. Das bei einer 6u Wärmeaustauschers hindiirchgedrückt wird.

Temperatur des Metalloides zwischen 500 bis 700" C Die Sammler 20,21 der Verdampferrohre 16 stehen

aus dem Had der ersten Kammer mitgerissene Metall mit der Zu- bzw. Ableitung 22,23 in Verbindung,

gelaunt durch Tauchrohrc in das Metallbad der Die beiden Kammern I, II sind über eine an den

zweiu-n Kammer. Ein Ausgleich der Mctallmcngcn Böden 5, IS der beiden Kammern vorgesehene Ver-

iii ilen beiden Kammern kanu über die liodciiverbin- 65 bindungsleitung 24 miteinander verbunden, in die ein

dmipleiiung und d;is Rcgulieiventil erfolgen, wobei ■ Regulierventil 25 geschaltet ist. Bei unterschiedlichem

für deli Transport des flüssigen Metalls in der Ver- Stand der Badspiegel 7, 17 ergibt sich eine dem biiiiliiiigsleiliiiig dci Unler.schied der Uadspiegel-- Höhenunterschied ΛIi entsprechende Druckdifferenz,

durch die flüssiges Metall aus der Kammer II In die Kammer I geleitet werden kann» wodurch die von dem Gas in Richtung der Pfeile B mitgerissene Metallmenge, die in die Kammer Il gelangt, wieder ausgeglichen werden kann.

Dem hier durgestellten Wärmeaustauscher mit einem Bleibad oder einem Bad aus einer Bleiverbindunj; kann ein weiterer Wärmeaustauscher nachgcsc.iallet werden, dessen Metall eine geringere Schmelztemperatur als Blei hat, z. B. Zinn.

A.s inertes Gas zum Betriebe des Wärmeaustauscher, kann vorzugsweise Spalt- oder Synthesegas oder Helium verwandt werden, die direkt oder indirekt in einem Kernreaktor oder Spaltofen erhitzt worden sind.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Wärmeaustauscher zur Kühlung heißer inerter Gase in einem Metallbad unter Erzeugung von Dampf in zwei gasseitig hintereinandergeschalteten, je ein Metallbad mit Wärmeaustauscherflachen (Vorwärmer, Verdampfer, Überhitzer)

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ersten Kammern nachgeschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen