DE1943625C - Vorrichtung und Verfahren zur Kühlung einer Flüssigkeit - Google Patents

Description

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. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur KUh- einer Verlängerung der Rohrllinge; die Anordnung lung einer Flüssigkeit zur Bildung einer Aufschllim- kann in derartigen Füllen aus drei Rohren, von denen mung mit einer ersten Rohrllinge aus thermisch gut zwei den gleichen Durchmesser aufweisen, oder vorleitendem Material, welche zur Berührung mit einem zugsweise aus zwei ursprünglichen Rohren von unter-KUhlmittel und der zu kühlenden Flüssigkeit auf ent- S schiedlichem Durchmesser gebildet werden, indem gegengesetzten Seiten bestimmt und in Schallschwin- ein Rohr an seinem Ende mit dem anderen Rohr gungen versetzbar ist. verschweißt wird.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art (britische Vorrichtungen gemliß der Erfindung können auf Patentschrift 1 104 508) zum Gefrieren von Flüssig- viele verschiedene Weisen hergestellt werden. Die keiten, die z.B. para-Xylol und mindestens ein an- io festen Auflager der ersten und der zweiten Rohrlünge deres Xylol und/oder Äthylbenzol enthalten und bei können 'Endplatten, die Begrenzungen eines KUhI-denen man zur Herstellung von Ausschldmmungen, mittelbehälters (unter Einschluß einer Anzahl ühndie eine Mutterlauge und Kristalle enthalten, diese licher Systeme) bilden, oder Endwandungen eines mit einer gekühlten Fläche in Berührung bringt, wird einzelnen KUhlmittelmantels sein,
die gekühlte Fläche mit Schallschwingungen erregt, »5 Bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung um zu verhindern, daß sich feste Ablagerungen auf ist ein thermisch gut leitendes Rohr, das zur BerUhder gekühlten Fläche aufbauen. rung mit einem Kühlmittel an seiner Außenseite ver-Um eine befriedigende Intensität der Vibrationen sehen ist, fest an seinen Enden gelagert und an einem an der gekühlten Fläche zu erhalten, ist man be- dazwischenliegenden Schwingungsbauch mit einem strebt, soweit wie möglich den Verlust von Schall- ao koaxialen Innenrohr verbunden, das mit den Mitteln energie von der gekühlten Fläche zu anderen Teilen zur Erregung der Drehschwingungen versehen ist. der verwendeten Vorrichtung zu vermeiden. Dies Die Längen des sich auf jeder Seite der Verbindung wurde z. B. erzielt, indem vibrierende Teile flexibel erstreckenden thermisch gut leitenden Rohrs bilden gelagert wurden und indem ihnen die Flüssigkeit oder auf diese Weise die erste und die zweite Rohrlänge, das Kühlmittel bzw. Kältemittel durch Dehnungs- 25 Die Flüssigkeit, die gekühlt werden soll, wird sowohl ausgleicher, wie in der britischen Patentschrift durch die erste Rohrlänge als auch durch das Innen-I 104 508 beschrieben, zugeleitet wurde. Eine der- rohr geleitet. Alternativ kann ein thermisch gut leiartige Ausbildung hat jedoch mehrere Nachteile; tendes Rohr, das zwischen festen Auflagern anz. B. neigen Dehnungsausgleicher zu Brüchen. geordnet ist, an einem Schwingungsbauch mit einer Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegen- 30 koaxialen äußeren Hülse verbunden sein, die mit über Kühlvorrichtungen der eingangs bezeichneten einem weiteren festen Auflager an einem Knoten-Art eine Bauweise mit größerer Betriebssicherheit zu punkt verbunden ist, wobei das zuletzt angeführte finden. L t? Auflager und eines der Auflager des thermisch Die Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs gc- leitenden Rohres einen Kühlmittelmantel oder nannten Gattung von Kühlvorrichtungen, erfindungs- 35 -behälter begrenzen und die Länge des thermisch gemäß gelöst durch leitenden Rohres, welche sich außerhalb des Kühlzweite und dritte, im wesentlichen mit der ersten mittelmantels oder -behälters erstreckt, mit Mitteln koaxiale Rohrlängen, welche jeweils an einem ^{zu seiner} Drehschwingungserregung versehen ist.
Ende mit dem gleichen Ende der ersten Rohr- Geeignete gekühlte Flachen bestehen aus irgendlänge verbunden sind, wobei die zweite Rohr- *° einem gegen die im Verfahren angewendeten Tempelänge mit der ersten Rohrlänge einen das Kühl- ^raturen beständigen Metall mit hoher thermischer mittel oder die Flüssigkeit enthaltenden Raum Leitfähigkeit und niedriger Dampfung der Schallbegrenzt, vibration, ζ. B. Aluminium und seinen Legierungen, ... . , ' r~ , . ,.ι- vielen Kupferlegierung, insbesondere den Kupfer-Mittel zum Erregen der zwe.ten oder der dritten _Berryliu/_Legie ^S _runge* „nd Messing, vorzugsweise Rohr angem.tSchalldrehschwingungen wobeidie J J Befreiern Stahl
Mittel von der Flüssigkeit oder dem Kuhlmittel . _Q „ _d Schallvibrationen kann z. B. eine durch die zwe.te oder d.e dritte Rohrlange ge- _{ie2oelektrische} Vorrichtung oder ein Generator für trennt sind, sowie die erregte Rohrlange den J. elektrischen Strom zusammen mit einer Spule gleichen Durchmesser wie d.e erste Rohrlange . . . _R magnetostriktivem Material aufwe.st oder d.e Verbindung zwischen,der er- ^ ^. _{die Que}„_e « ^ _{entweder direkt} regten Rohrlange und der ersten Rohrlange an ^ . _{dj k ß durch e}f_{nen Geschwindigkeits}. einem Schwingungsbauch angeordnet .st, _umformer zur Verstärkung der Vibrationen, mit dem und durch an Schwingungsknoten angeordnete _zu erregenden Rohr verbunden ist. Die Quellen starre Auflager für die Rohrlängen. _{55 k}ö_nnen mit einem oder mehreren, vorzugsweise mit Die. Frequenz der Scluillvibration kann im Bereich mindestens drei radialen Abschnitten bzw. Stufen von (),5·Ι0^:ι bis 30 · 1 ()^:l und vorzugsweise im Be- eines am Rohr befestigten Rings verbunden sein,
reich von R · 1 ()^:l bis 20 · H)⁸ Schwingungen je Se- Die Verbindung des Kerns und/oder des Gekunde liegen. schwindigkeitsumformers mit einem vibrierenden Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht 60 Teil der Vorrichtung kann durch Schweißen erzielt eine Tendenz zur Reflexion der Vibration von den werden.

festen Auflagern; auf diese Weise wird die Vibration Vorzugsweise weisen die Schallvibrationen eine

in den vibrierenden Teilen der Anordnung gehalten. akustische Energie von 0,108 bis 53,8 Watt je dm²

Die Rohre selbst können sich, falls gewünscht, über der gekühlten Fläche auf. Tm allgemeinen werden

die festen Auflager hinaus erstrecken, oder" die Auf- 65 über 0,216 Watt je dm² und meistens etwa 10,8 Watt

lager können sich an den Rohrenden befinden. je dm² angewendet.

Wenn die erregte Rohrlänge den gleichen Durch- Vorzugsweise soll die zu kühlende Flüssigkeit an

messer wie die erste Rohrlänge besitzt, führt das zu der Innenseite der ersten Rohrlänge vorgesehen

sein'und soll die erste Rohrlllnge von einem Kühlmittel umgeben sein,

Die Flüche der ersten Rohrlüngo, weiche die Flüssigkeit berührt, kunn sich bei einer Temperatur im Bereich von 5 bis 50" C, vorzugsweise im Bereich von K) bis 30" C unterhalb der Temperatur der Flüssigkeit befinden, die bei ihrem Kristallisationspunkt abgeklHilt ist. Eine bevorzugte Temperalurdifferenz betrugt 15 bis 25" C. Je größer die TemperaturdilTerenz ist, um so größer ist die erforderliehe Energie der Schallvibrationen. Im Fall von Mischungen von para-Xylol und einem oder mehreren Xylolen und/oder Äthylbenzol ist die geeignete Temperalurdill'erenz um so kleiner, je größer die Konzentration von p-Xylol ist.

Vorzugsweise ist die Fläche der ersten Rohrlünge, welche die Flüssigkeit berührt, glatt.

Eine Aiisführungsform gemäß der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben, die einen Aufriß einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt.

Ein gerades Rohr 1 mit einem Innendurchmesser von 15,2 cm und einer Länge von 3,66 m mit einer Wandstärke von 0,325 cm ist an einem Ende im Rohrflansch 2 und in einem Abstand von 3,05 m vom Rohrflansch 2 in einem zweiten Rohrflansch 3 befestigt. Ein weiteres Rohr 4 mit einem Innendurchmesser von 20,3 cm umgibt das Rohr 1, wodurch ein Kühlmittelmantel gebildet wird; in dem Rohr 4 sind ein Einlaß 5 und ein Auslaß 6 gebildet.

Ein inneres Rohr 7 ist mittels eines gedrehten Flansches an einem Ende mit dem inneren Umfang des Rohrs 1 in einem Abstand von 30,5 cm von dem an seinem Ende befindlichen Rohrflansch verschweißt. Das Innenrohr ist zum Rohr 1 konzentrisch und ist mit einem Antriebsring 8 ifn Abstand von 61 cm von der Verschweißung und 30,5 cm von seinem anderen Ende entfernt versehen, wobei auf dem Ring 8 tangential acht magnetostriktive Übertrager in vier Paaren befestigt sind, die bei einer Frequenz von 2,5· K)" bis 8- H)³ Schwingungen je Sekunde bei einer elektrischen Leistungsaufnahme von 500 Watt arbeiten. Das Innenrohr 7 weist einen Innendurchmesser von 12,7 cm und eine Wandstärke von 0,635 cm auf.

An den freien Enden der Rohre 1 und 7 sind Flansche 9 und 10 vorgesehen, die eine Verbindung der Rohre mit Zu- und Ableitungen erleichtern sollen. Der Flansch 10 und der zweite Rohrflansch 3 sind an Knotenpunkten der Drehschwingung angeordnet, um zu verhindern, daß durch sie Vibrationen zu anderen Vorrichtungsteilen übertragen werden; für den Flansch 9 ist es jedoch nicht erforderlich, daß er sich an einem Knotenpunkt befindet. Die Länge des Rohres 1 zwischen dem zweiten Rohrflansch 3 und der Verbindung mit dem Rohr 7 stellt die erste Rohrlänge dar, die Länge des Rohres 1 zwischen der Verbindung mit.dem Rohr 7 und dem Rohrflansch 2 stellt die zweite Rohrlänge und das Rohr 7 die dritte Rohrlänge dar.

Die Vorrichtung wird betrieben, indem die zu kühlende Flüssigkeit durch das Innenrohr und ein Kühlmittel durch das Außenrohr geleitet wird, während die Übertrager betrieben werden, um eine Drehschwingung mit einer Frequenz von z.B. 2,67· IO³ oder 8 · H)³ Schwingungen je Sekunde unter VerWendung einer Wellenlänge von 122 bzw. 40,6 cm zu erzeugen.

Die Innenfläche des Rohrs I ist von der Verbindung mit dem gedrehten Flansch des Rohres 7 bis ;uim zweiten Rohrflansch 3 äußerst glatt. ,

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Kühlung einer Flüssigkeit ίο zur Bildung einer Aufschlämmung, mit einer

ersten Rohrlünge aus thermisch gut leitendem Material, welche zur Berührung mit einem Kühlmittel und der zu kühlenden Flüssigkeit auf entgegengesetzten Seiten bestimmt und in Schall-

schwingungen versetzbar ist, gekennzeichne t d u r c h

zweite und dritte, mit der ersten im wesentlichen koaxiale Rohrlängen, die beide an einem Ende mit dem gleichen Ende der

ao ersten Rohrlänge verbunden sind, wobei die

zweite Rohrlänge mit der ersten Rohrlänge einen das Kühlmittel oder die Flüssigkeit enthaltenden Raum begrenzt,
Mittel (Antriebsring 8) zum Erregen der

as · zweiten oder der dritten Rohrlänge mit Schalldrehschwingungen, wobei die Mittel von der Flüssigkeit oder dem Kühlmittel durch die zweite oder die dritte Rohrlänge getrennt sind, sowie die erregte Rohrlänge

den gleichen Durchmesser wie die erste

Rohrlänge aufweist oder die Verbindung zwischen der erregten Rohrlänge und der ersten Rohrlänge an einem Schwingungsbauch angeordnet ist,

und durch an Schwingungsknoten angeord

nete starre Auflager für die Rohrlängen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehschwingungen eine Frequenz im Bereich von 0,5 · H)^:l bis 30 ■ 1()^:!

Schwingungen je Sekunde aufweisen.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das thermisch gut leitende Rohr (1), das zur Berührung mit einem Kühlmittel an seiner Außenseite bestimmt ist, an seinen Enden fest gelagert und dazwischen an einem Schwingungsbauch mit einem koaxialen Innenrohr (7) verbunden ist, das mit den Mitteln zur Erregung der Drehschwingungen versehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erregung der Schalldrehschwingungen aus einem an dem Rohr (7) befestigten Ring bestehen, der mindestens drei radiale Stufen besitzt, sowie aus Schallvibrationserregern, die mit den Stufen tangential zum Rohr verbunden sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rohrlänge an ihrer die zu kühlende Fliissigkeit berührenden Fläche glatt ausgebildet ist.

6. Verfahren zur Kühlung einer Flüssigkeit zur Bildung einer Aufschlämmung in einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Schallenergie von 0,108 bis 53,8 Watt je dm² der Oberfläche der ersten Rohrlänge anwendet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen