DE2139766A1 - - Google Patents
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Description
Anwaltsakte: 37 262/Na-th Attorney's file: 37 262 / Na-th
Diplom-Physiker^ 139766Physicist ^ 139766
Patent- undPatent and
Qebrauchsmusterhilfsanmeldung N.V. Bronswerk Apparatenbouw v/h Möring & Steenaart Stationsweg 22, Nijkerk, Holland Utility model auxiliary registration NV Bronswerk Apparatenbouw v / h Möring & Steenaart Stationsweg 22, Nijkerk, Holland
4300 Essen, den ö.August I97I Theaterplatz 3 4300 Essen, August 1st, 1997I Theaterplatz 3
Wärmetauschverfahren und für seine Durchführung geeigneter Wärmetauscher.Heat exchange process and heat exchangers suitable for its implementation.
Gegenstand der Erfindung ist ein Wärmetauschverfahren, bei welchem ein Medium durch Wärmetauscherrohre hindurchgeleitet wird, während ein zweites Medium diese Rohre umspült, wobei das eine Medium als Kühlmedium dem anderen Wärme entzieht.The invention relates to a heat exchange process in which a medium is passed through heat exchanger tubes, while a second medium washes these tubes, one Medium as a cooling medium removes heat from the other.
Bei einem derartigen bekannten Verfahren wird im allgemeinen in erster Linie als Kühlmedium ein Gas, und zwar die Außenluft, verwendet, um das andere Medium durch die Wandung der Wärmetauscher- In such a known method, a gas, namely the outside air, is generally used as the cooling medium in order to circulate the other medium through the wall of the heat exchanger.
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rohre hindurch abzukühlen und/oder, wenn es sich um ein konderisierbares Gas handelt, durch Wärmeentzug zu kondensieren.to cool down the pipes and / or if it is a ponderable Gas acts to condense by extracting heat.
Hierbei hängt die Kühlleistung weitgehend von der Temperatur des Kühlgases, d.h. der Temperatur der Aufienluft, ab. Wenn daher die geforderte Endtemperatur des zu kühlenden Mediums nur gering von der Temperatur der Außenluft abweicht, so muß der verwendete Wärmetauscher besonders große Abmessungen aufweisen, was jedoch äußerst unwirtschaftlich ist und in vielen Fällen garnicht ausführbar ist.The cooling performance depends largely on the temperature of the cooling gas, i.e. the temperature of the outside air. if therefore the required final temperature of the medium to be cooled deviates only slightly from the temperature of the outside air, so must the heat exchanger used have particularly large dimensions, but this is extremely uneconomical and in many Cases is not feasible at all.
Daher wird in diesen Fällen im allgemeinen Wasser als Kühlmedium verwendet. Dadurch steigen jedoch die Betriebskosten der Anlage erheblich und aus Gründen des Umweltschutzes ist die dabei auftretende Wasserverunreinigung nicht immer vertretbar. Therefore, in these cases, water is generally used as the cooling medium. However, this increases the operating costs of the system and for reasons of environmental protection, the water pollution that occurs is not always justifiable.
Aufgrund dieser Nachteile der vorgenannten Verfahren wurde auch bereits vorgeschlagen, Kühlluft zu verwenden, welche zunächst durch eine mit Wasser angefeuchtete Schicht eines Füllstoffes hindurchgeleitet wurde, wodurch die Lufttemperatur bis auf einige Grade über der Temperatur der feuchten Masse gesenkt werden konnte. Wenn auch tatsächlich auf diese Weise eine gewisse Verbesserung erzielbar ist, so konnte die etwas verringerte Abmessung des Wärmetauschers im allgemeinen die Kosten und den extra benötigten Platz nicht aufwiegen, welcher bei diesen Anordnungen erforderlich ist, um die Temperatur der Kühlluft etwas zu senken.Because of these disadvantages of the aforementioned method, it has also already been proposed to use cooling air, which initially passed through a layer of filler moistened with water, thereby increasing the air temperature could be lowered to a few degrees above the temperature of the wet mass. If indeed in this way If some improvement is achievable, the somewhat reduced size of the heat exchanger could generally be the Costs and the extra space required, which is required in these arrangements to keep the temperature of the To lower the cooling air a little.
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Infolgedessen wurden bisher fast ausschließlich atmosphärische Luft oder Wasser allein als Kühlmedium verwendet.As a result, so far have been almost exclusively atmospheric Air or water used alone as the cooling medium.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen und ein Verfahren angeben, welches unter Ausschaltung der den bisher bekannten Verfahren anhaftenden Nachteile eine äußerst wirksame Kühlung erreicht und welches insbesondere die Verwendung eines relativ sehr kleinen Wärmetauschers ermöglicht.The invention aims to provide a remedy here and to provide a method which, while eliminating the previously known Method adhering disadvantages achieved an extremely effective cooling and which in particular the use of a relatively very small heat exchanger.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung im wesentlichen vor, bei einem Wärmetauschverfahren der eingangs genannten Art ein mit Wasser übersättigtes Gas als Kühlmedium zu verwenden.To solve this problem, the invention essentially proposes, in a heat exchange method of the type mentioned at the beginning to use a gas supersaturated with water as a cooling medium.
Dabei wird insbesondere vorgeschlagen, mit Wasser übersättigte Luft als Kühlmedium zu verwenden und dieses Kühlmedium die Wärmetauscherrohre umspülen zu lassen.It is proposed in particular to use air that is oversaturated with water as the cooling medium, and this cooling medium is the To allow the heat exchanger pipes to flow around.
Ein mit Wasser übersättigtes Gas, insbesondere mit Wasser übersättigte Luft, enthält wesentlich mehr Wasser als im Gas, insbesondere in Luft, bei einer relativen Feuchtigkeit von 100$ bei gleicher Temperatur an Wasserdampf enthalten ist. Dieser Wasserüberschuß bildet einen Nebel, welcher derart fein verteilt ist, daß er dem Gas- bezw. Luftstrom vollkommen folgt. Außerdem wird durch die Übersättigung mit Wasser die Eingangstemperatur des Kühlgases nicht nur gesenkt, sondern diese niedrigere Kühlgastemperatur kann auch über eine längere Zeitspanne hinweg beibehalten werden. Außerdem wurde überraschenderweise festgestellt, daß der Wärmeübertragerkoeffident zwischen dem mit Wasser übersättigten Kühlgas, im allgemeinen mit WasserA gas that is supersaturated with water, especially one that is supersaturated with water Air, in particular, contains considerably more water than gas in air, at a relative humidity of $ 100 at the same temperature, of water vapor is contained. This Excess water forms a mist, which is so finely distributed that it is the gas or. Airflow follows perfectly. In addition, the inlet temperature increases due to the supersaturation with water of the cooling gas is not only lowered, but this lower cooling gas temperature can also be used over a longer period of time be maintained across the board. In addition, it was surprisingly found that the heat exchanger coefficient between the cooling gas oversaturated with water, generally with water
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übersättigter Kühlluft, und den Wärmetauscherrohron infolge des Vorhandenseins dieses bereits erwähnten Wassernebels beträchtlich erhöht wird. Der Grund für diese Erscheinung ließt wahrscheinlich in einer Verdampfung dieses Wassernebels beim Entlangströmen des übersättigten Kühlgases an den Wärmetauscher· rohren, wobei eine derartige Wirbelung in der unmittelbaren Nachbarschaft der Wärmetauscherrohre die Grenzschichten aufbricht und dadurch deren Gegenwirkung a\if den Wärmeübertragerkoeffizienten aufhebt.oversaturated cooling air, and the heat exchanger tube due to the presence of this already mentioned water mist considerably is increased. The reason for this appearance reads probably in an evaporation of this water mist when the supersaturated cooling gas flows along to the heat exchanger tubes, such a turbulence breaking up the boundary layers in the immediate vicinity of the heat exchanger tubes and thereby their counteraction a \ if the heat exchanger coefficient cancels.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich beim Aufbau eines Wärmetauschers dessen Abmessung beträchtlich verringern, was sich in den Anlagekosten und dem Platzbedarf sehr stark niederschlägt, während außerdem noch eine niedrigere Endtemperatur des zu kühlenden Mediums erzielbar ist. Außerdem wird in Anbetracht der geringen Abmessungen eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers die bei den bisher üblichen luftgekühlten Wärmetauschern auftretende Gefriergefahr stark herabgesetzt.The method according to the invention can be used in the construction of a heat exchanger whose dimensions can be reduced considerably, which has a very strong impact on the system costs and the space required is reflected, while a lower final temperature of the medium to be cooled can also be achieved. In addition, in Considering the small dimensions of an inventive Heat exchanger, the risk of freezing occurring with the previously customary air-cooled heat exchangers is greatly reduced.
Ein für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter Wärmetauscher mit Wärmetauscherrohren ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß er eine ein Gas, vorzugsweise Luft, mit Wasser übersättigende und das so erzeugte Kühlmedium den Wärmetauscherrohren zuführende Einrichtung aufweist. Dabei sind nach einer Besonderheit der Erfindung die Wärmetauscherrohre in einem Gestell angeordnet, und an dessen Unterseite ein trichterförmiger Behälter mit einer Einströmöffnung für das Kühlmedium am unteren Ende angeschlossen ist, während in dieseA heat exchanger with heat exchanger tubes suitable for carrying out the method according to the invention is in particular characterized in that it is a gas, preferably air, supersaturating with water and the cooling medium thus generated having the heat exchanger tubes feeding device. Here, according to a special feature of the invention, the heat exchanger tubes arranged in a frame, and on its underside a funnel-shaped container with an inflow opening for the Cooling medium is connected at the lower end while in this
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Einströmöffnung die Aus Laßöffnung der ein Gas mit Wasser übersättigenden Einrichtung einmündet, wobei diese Einrichtung an ihrer Unterseite wenigestens eine Entwässerungsöffnung aufweist. Vorzugsweise ist in der ein Gas mit Wasser übersättigenden Einrichtung ein Ventil zur Steuerung des Wasserzuflusses vorgesehen.Inflow opening the outlet opening of a gas with water oversaturating device opens, this device has at least one drainage opening on its underside. Preferably, a gas is supersaturating with water in the A valve for controlling the water flow is provided.
Eine genauere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiel» eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers anhand der beiliegenden Zeichnung; es zeigen:A more detailed explanation of the invention emerges from the following description of a preferred exemplary embodiment of a heat exchanger according to the invention on the basis of FIG accompanying drawing; show it:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers; undFIG. 1 shows a longitudinal section through an exemplary embodiment of a heat exchanger according to the invention; and
Figur 2 einen Schnitt durch Fig. 1 längs der Linie II-II.FIG. 2 shows a section through FIG. 1 along the line II-II.
Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers besitzt mehrere Wärmetauscherrohre 1 mit üblichen Radialkühlrippen 2, die in einem Gestell 3 angeordnet sind. Dieses Gestell 3 besitzt eine Binlaßverteilerkammer 4 und eine darunterliegende Auslaßkammer 5 auf der einen Seite und eine Wendekammer 6 an der gegenüberliegenden Seite. Das zu kühlende und/oder zu kondensierende Medium strömt durch den Einlaß 1J in die Einlaßverteilerkammer 4 und von dort durch die obere Reihe der Wärmetauscherrohre 1, woraufhin in der Wandekammer 6 die Strömungsrichtung umgekehrt wird und das zu kühlende Medium durch die untere Reihe der Wärmetauscherrohre 1 hirelurchatrömt. Das abgekühlte und/oder kondensierte Medium The exemplary embodiment of a heat exchanger according to the invention shown in the figures has a plurality of heat exchanger tubes 1 with conventional radial cooling fins 2, which are arranged in a frame 3. This frame 3 has a Binlaßverteilerkammer 4 and an underlying outlet chamber 5 a t the one side and a reversing chamber 6 on the opposite side. To be cooled and / or condensed medium flows through the inlet 1 J in the intake manifold chamber 4 and from there through the top row of heat exchanger tubes 1, whereupon in the Wandekammer 6 the flow direction is reversed and the medium to be cooled by the lower row of heat exchanger tubes 1 hirelurch flow. The cooled and / or condensed medium
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erreicht dann die Auslaßkammer 5 und verläßt den Wärmetauscher über die Auslaßleitung 8.then reaches the outlet chamber 5 and leaves the heat exchanger via the outlet line 8.
Das Gestell 3 ruht auf Pfosten 9 und ist mit seiner Unterseite an einen trichterförmigen Behälter 10 angeschlossen, welcher am unteren Ende eine Öffnung 11 aufweist, in welche die Auslässe von zwei Zerstäubern 12 zur Übersättigung von Luft mit zerstäubtem Wasser einmündet. Diese Zerstäuber 12 sind nebeneinander angeordnet und können beispielsweise in der in der deutschen Patentschrift 1 I9I O89 beschriebenen Weise ausgebildet sein.The frame 3 rests on post 9 and is with its underside connected to a funnel-shaped container 10 which has an opening 11 at the lower end into which the outlets of two atomizers 12 for supersaturation of air with atomized Water flows in. These atomizers 12 are arranged side by side and can, for example, in the German Patent 191089 described manner formed be.
Die Zerstäuber 12 werden jeweils von einen Elektromotor lh über einen Riementrieb 13'angetrieben. Bei Einschalten dieser Zerstäuber wird durch Einlaßöffnungen I5 beiderseits eines jeden Zerstäubers 12 Außenluft in die Zerstäuber eingesaugt und dort mit Wasser übersättigt. Hierzu wird Wasser unter Druck durch Sprühdüsen 16 in die Einlaßöffnungen 15 der Zerstäuber 12 eingespritzt. Dieses Wasser wird infolge der Spezialausbildung der Gebläseräder und weitere Anordnungen im Gebläsegehäuse zu einem feinen Nebel zerstäubt. Dieser Nebel wird durch den Luftstrom, welcher die Zerstäuber 12 verlässt, mitgerissen. Den Sprühdüsen 16 wird das benötigte Wasser über eine Leitung 17 zugeleitet, in welcher ein Steuerventil oder ein Steuerschieber 18 angeordnet ist. Das vom Luftstrom nicht mitgeführte Wasser kann aus den Zerstäubern 12 über die Entwässerungsleitungen I9 abgelassen werden. The atomizers 12 are each driven by an electric motor 1h via a belt drive 13 ′. When this atomizer is switched on, outside air is sucked into the atomizer through inlet openings 15 on both sides of each atomizer 12 and there is oversaturated with water. For this purpose, water is injected under pressure through spray nozzles 16 into the inlet openings 15 of the atomizers 12. This water is atomized into a fine mist as a result of the special design of the fan wheels and other arrangements in the fan housing. This mist is entrained by the air flow leaving the atomizers 12. The required water is fed to the spray nozzles 16 via a line 17 in which a control valve or a control slide 18 is arranged. The water not carried along by the air flow can be drained from the atomizers 12 via the drainage lines 19 .
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Selbstverständlich ist es auch möglich, andere Einrichtungen zur Übersättigung von Luft mit Wasser zu verwenden. So ist beispielsweise die Verwendung von mit Zentrifugalkraft arbeitenden Zerstäuberspritzen, von Druckzerstäubereinrichtungen oder von elektrischen Verdampfungseinrichtungen ohne weiteres möglich.Of course, it is also possible to use other devices for supersaturation of air with water. So is for example the use of centrifugal force Atomizing sprayers, pressure atomizing devices or electrical vaporizing devices without further ado possible.
Die mit Wasser übersättigte Luft strömt von den Auslassen der Zerstäuber 12 durch den Behälter 10 hindurch an den Wärmetaus eherrohren 1 entlang und entzieht dem die Wärmetauscherrohre durchströmenden und zu kühlenden Medium Wärme.The air oversaturated with water flows from the outlets of the atomizer 12 through the container 10 along the heat exchanger tubes 1 and withdraws the heat exchanger tubes the medium to be cooled is heat.
Die Temperatur der Außenluft, welche mit Wasser gesättigt ist, ist gleich der Temperatur einer feuchten Thermometerkugel, welche sie für eine sehr lange Zeitspanne beibehält, obwohl sie durch die Wärmetauscherrohre 1 Wanne absorbiert, da der Wassernebel insgesamt oder teilweise verdampft. Das Vorhandensein des Wassernebels in der Kühlluft ergibt weiterhin einen Anstieg des Wärmeübertragerkoeffizienten, wie bereits eingangs erläutert wurde.The temperature of the outside air, which is saturated with water, is equal to the temperature of a wet thermometer ball, which it maintains for a very long period of time, though they absorbed by the heat exchanger tubes 1, since the tub All or part of the water mist evaporates. The presence of the water mist in the cooling air still gives one Increase in the heat exchanger coefficient, as already explained at the beginning.
Die WUrmeabsorption durch die übersättigte Luft während des Entlangströmens an den Warmetauseherrohren ί lässt sich sehr einfach steuern, indem mit Hilfe des Steuerschiebers 18 die pro Zeiteinheit zugeführte Wassermenge und damit das Ausmaß der Übersättigung der Kühlluft mit Wasser eingestellt wird. Dadurch laßt sich der erfindungsgemäße Wärmetauscher ohne Schwierigkeiten der jeweils herrschenden Belastung anpassen.The heat absorption by the supersaturated air during the Flowing along the heat exchanger pipes ί can be very simply control by using the control slide 18 the amount of water supplied per unit of time and thus the extent of the Supersaturation of the cooling air with water is set. As a result, the heat exchanger according to the invention can be operated without difficulty adapt to the prevailing load.
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Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen, TheaierplnfzAndrejewski, Honke & Gesthuysen, patent attorneys, 4300 Essen, Theaierplnfz
'? 1 3 9 7 6 β '? 1 3 9 7 6 β
Außerdem kann der Wärmetauscher duroh Veränderung der Luftzufulir zu den Zerstäubern 12 beispielsweise unter Verwendung von Ventilen oder Schiebern, durch steuerung dor Wirbelunr oder durch Einstellung der Drehzahl des (Jebläserades .steuern.In addition, the heat exchanger can change the air supply to the atomizers 12 using, for example of valves or slide valves, by controlling the vortex or by setting the speed of the (blower .control.
Außerdem kann man naturgemäß auch die Zufuhr des zu kühlenden Mediums zum Einlaß '] durch Verwendung einer Nebenleitunf: mit einstellbarem Durchlaß steuern.In addition, one can naturally also the supply of the medium to be cooled to the inlet '] by using a Nebenleitunf: control with adjustable passage.
Ein kleiner Teil dn von der Kühlluft mitgerissenen Wassers kann auf dem Wege von den Zerstäubern 12 zu den Wärme 1 ausoherrohren 1 sowie während des Entlangströmens an diesen Wärmetauscherrohren auch nach unten tropfen, wobei derartiges Wasser in dem trichterförmigen Behälter 10 aufgefangen wird und den Zerstäubern 12 erneut zuströmt, wo es dann durch die Entwässerungsrohre 19 abfließen kann. Falls erforderlich, kann das durch diese Rohre I9 abfließende V/asser auch wenigstens teilweise wieder erneut den Zerstäubern zugeleitet werden. Auoh kann wenigstens ein Teil der Kühlluft nach Passieren der Wärmetauscherrohre 1 aufgefangen und erneut den Wärmetauschern zugeleitet werden.A small part of the water carried away by the cooling air can exhaust on the way from the atomizers 12 to the heat 1 1 as well as during the flow along these heat exchanger tubes also drip down, taking such water is collected in the funnel-shaped container 10 and flows back to the atomizers 12, where it then flows through the drainage pipes 19 can drain. If necessary, it can Water flowing off through these pipes 19 also at least partially be fed back to the atomizers. Auoh can at least part of the cooling air after passing through the heat exchanger tubes 1 collected and fed back to the heat exchangers.
Wenn auch vorstehend ein bevorzugtos Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert wurde, so kann selbstverständlich die Erfindung auf verschiedenste Weise abgewandelt werden. So ist es beispielsweise möglich, nur einen einzigen Zerstäuber 12 oder mehr als »wei Zerstäuber einzusetzen, während die Wärmetauscherrohre, welche bei dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel wagerecht verlaufen, auch senkrechtEven if a preferred embodiment of the invention has been explained above, the invention can of course be modified in the most varied of ways. For example , it is possible to use only a single atomizer 12 or more than »white atomizers, while the heat exchanger tubes, which in the illustrated and described embodiment run horizontally, also vertically
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schräg angeordnet werden können. Außerdem kann die mit Wasser übersättigte Luft auch durch die V/arme tauscher rohre 1 hindurchgeleitet werden statt sie zu umspülen, in welchem Fall vorzugsweise diese Wärmetauscherrohre mit Innenrippen versehen werden. Naturgemäß muß in diesem Fall das zu kühlende Medium die Wärmetauscherrohre 1 umspülen.can be arranged obliquely. In addition, the air, which is oversaturated with water, can also be passed through the V / poor exchanger pipes 1 instead of washing around them, in which case preferably these heat exchanger tubes are provided with internal fins. In this case, of course, the medium to be cooled must be the heat exchanger tubes 1 wash around.
Ansprüche;Expectations;
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OD | Request for examination | ||
| OHN | Withdrawal |