DE193008C

DE193008C -

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Publication number: DE193008C
Application number: DENDAT193008D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Λ*193008 -KLASSE Ug. GRUPPE

in PARIS.

Vielrohriger Wärmeaustauschapparat. Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Dezember 1906 ab.

Bei den bisher in der Fabrikation flüssiger Luft hauptsächlich angewendeten Wärmeaustauschapparaten ändert sich der Temperaturunterschied zwischen dem eintretenden und dem austretenden Gase nicht mit der Durchflußgeschwindigkeit. Die ausgetauschte Wärmemenge wächst proportional mit der Durchflußgeschwindigkeit, woraus hervorgeht, daß mit letzterer der Transmissionskoeffizient

ίο steigt. Die metallischen Trennungswandungen vermögen ■ zufolge ihrer großen Leitungsfähigkeit so viel Wärnie durchzulassen, wie erforderlich ist, und es wird die Transmission lediglich durch die Zahl der in der Zeiteinheit auf die Wandungen treffenden Gasmoleküle begrenzt. Verdoppelt oder verdreifacht sich also die Geschwindigkeit, so verdoppelt und verdreifacht sich auch die Zahl dieser Moleküle und damit die Menge übertragener Wärme. Die Zahl der in der Zeiteinheit auf die Wandungen treffenden Moleküle muß im Verhältnis zur Gesamtmolekülezahl so groß wie möglich gemacht werden, was grundsätzlich durch das Vielrohrsystem erreicht wird, welches mittels vieler enger Rohre eine im Verhältnis zum Durchflußquerschnitt große Transmissionsfläche schafft. Diese engen Rohre dürfen aber nicht zu lang sein, um erhebliche Verluste zu vermeiden; man wählt daher viele Rohre von verhältnismäßig geringer Länge, d. h. bei geraden Apparaten sog. Rohrenbündel.

Für die Herstellung flüssiger Luft und für die Sauerstoffextraktion ist z. B. das Röhrenbündel in einem luftdicliten Mantel angeordnet. Die komprimierte Luft geht durch die Rohre des Bündels und die entspannte Luft . oder deren Elemente ziehen außen um die Rohre des Bündels in entgegengesetzter Richtung zu der Bewegungsrichtung der komprimierten Luft.

Hier setzt der Erfindungsgedanke ein, welcher durch die Fig. 1 bis 5 der Zeichnung erläutert ist.

Bei einem derartigen Röhrenbündel ist es schwierig, das Fluidum gleichmäßig zu verteilen. Der geringe Durchmesser der Rohrwandungen und eventuelle Abweichungen der Rohre untereinander sowie die Eintrittsgeschwindigkeit verursachen komplizierte Wirbelbildungen, wodurch eine Bevorzugung gewisser Rohre und damit eine ungleiche Verteilung entsteht. Im Räume außerhalb der Rohre treten ähnliche Erscheinungen mit ähnlicher Wirkung auf. Die Ungleichmäßigkeit hat einen unvollkommenen Apparateffekt zur Folge, da die ungleiche Verteilung des Stromes innerhalb der Rohre nicht durch einen entsprechenden Verlauf des außen um die Rohre geführten Stromes kompensiert wird. Um die Ungleichmäßigkeit zu beseitigen, bedarf es zunächst sorgfältig untereinander gleich ausgewalzter Rohre; ferner wird der nachteilige Einfluß der Eintrittsgeschwindigkeit z. B. durch die in den Eintrittsraum eingebauten Metalltücher aufgehoben.

So vollkommen diese Hilfsmittel sind, so genügen sie doch nicht, da sie lediglich die

(2. Auflage, ausgegeben am 30. Dezember

Strömung innerhalb der Rohre verbessern. Vorliegende Erfindung ergänzt dieselben derart, daß ein außerordentlich günstiger Effekt selbst bei ungünstiger Rohranordnung gesichert ist.

Das Wesentliche besteht darin, an jeden Punkt aller Rohre — von außen — den gesamten Gegenstrom heranzuführen. Die Ungleichmäßigkeit wird dadurch völlig .aufgehoben.

Gemäß der Zeichnung (Fig. 2) werden die Rohre durch hintereinander stehende kreisförmige Platten vom gleichen Durchmesser, wie ihn der Mantel besitzt, gesteckt. Von diesen Platten sind nach der Sehne A-B Segmente A₁C₁B abgeschnitten, um die Durchtrittsöffnung für den Gegenstrom zu bilden. Würden nun diese Segmentabschnitte um 180 ° gegeneinander versetzt sein, so würde die den Gegenstrom bildende Luft eine Art Sinusbewegung machen. Diese Anordnung begünstigt jedoch immer gewisse Rohre auf Kosten der übrigen, und zwar sind es immer dieselben Rohre, welche vom Gegenstrom begünstigt bzw. nicht begünstigt werden.

Um diesen Übelstand zu vermeiden, sollen die Abschnitte nach der Erfindung nicht um 180° versetzt werden, sondern um ■ einen Winkel, welcher einen grundsätzlich anderen Richtungswechsel herbeiführt, z. B. einen Winkel von 120^ö, so daß der Gegenstrom auf seinem Wege eine Art Spirale beschreibt, welche alle Rohre gleichmäßig trifft und die Wirkung des Apparates zu einer vollkommenen macht. ■ . Die Fig. 2 stellt einen schematischen senkrechten Schnitt eines nach obigen Grundsätzen konstruierten Wärmeaustauschapparates dar. Die heiße Luft oder das heiße Gas tritt bei A ein, kühlt sich in dem -Röhrenbündel B ab, zieht durch den Sammler D und tritt bei C aus. Die kalte Luft oder das kalte Gas treten bei E ein, durchziehen in Schraubenlinien den Apparat und verlassen diesen bei F. G ist ein Abschlußhahn für den Sammler D. In den Fig. 3, 4 und 5 sind drei gemäß der Erfindung angeordnete Platten - dargestellt, welche den Verlauf des Gegenstromes deutlich veranschaulichen.

Claims

Patent-An Spruch:

Vielrohriger Wärmeaustauschapparat mit gleich weit voneinander entfernten, einseitig abgeschnittenen, den Kühlraum durchschießenden Platten, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte um einen solchen Winkel (z. B. 120°) versetzt sind, daß der Gegenstrom gezwungen wird, im Innern des Apparatmantels eine Art Schraubenlinie zu beschreiben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.