DE2151635C3 - Verfahren zur Herstellung der Füllmasse von Regeneratorwärmetauschern - Google Patents
Verfahren zur Herstellung der Füllmasse von RegeneratorwärmetauschernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung der Füllmasse von Regeneratorwärmetauschern für
sehr niedrige Temperaturen, wobei als Füllmasse Helium einschließende Hohlkörper Verwendung finden.
Aus der US-PS 33 04 999 ist ein solches Verfahren bekannt. Hierbei bestehen die Behältnisse aus Röhrchen,
die nach der HeliumabfüHung beidseitig abgedichtet und zu einer platten Spirale aufgewickelt sind.
Mehrere Spiralen sind danach aufeinander gestapelt.
Die Röhrchen sind ferner mit als Abstandshalter dienenden Vorsprüngen versehen.
Die Anwendung der Röhrchen, das Abdichten und Aufwickeln sowie das Anbringen der Vorsprünge
machen den Regenerator teuer. Die Wärmeübertragung zwischen einem Arbeitsgas und den Spiralen ist
wegen der kleinen wärmeübertragenden Flächen der Spiralen ungünstig.
Die Erfindung bezweckt ein einfacheres und billigeres Verfahren zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren das Kennzeichen auf, daß hohle
Kohlenstoffkörper, z. B. Kohlenstoffkugeln, verwendet werden, weiche zuerst evakuiert und danach einer
Heliumatmosphäre ausgesetzt werden, wobei die Hohlkörper durch Diffusion von Helium durch die
Kohlenstoffwände hindurch sich mit Helium füllen.
Eine günstige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die
hohlen Kohlenstoffkugeln beim Evakuieren erhitzt werden. Dies erhöht die Geschwindigkeit des Evakuierens.
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Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während der
Diffusion Helium unter Druck verwendet. Je höher der Heliumdruck ist, um so größer ist die Diffusionsgeschwinuigkeit.
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Eine weitere günstige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hat das Kennzeichen, daß
die hohlen Kohlenstoffkugeln einen Außendurchmesser von wenigstens 5 Mikron und höchstens 150 Mikron
aufweisen.
Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Wanddicke
der hohlen Kohlenstoffkugeln wenigstens 1 Mikron und höchstens 2 Mikron.
Es sei bemerkt, daß es aus der britischen Patentschrift
9 29 989 an sich bekannt ist, kugelförmige Wärmespeicherungselemente
in einem Wärmeaustauscher zu verwenden. Es handelt sich hier um mit Öffnungen versehene Hohlkugeln, die eine Anzahl Wärmespeichergranulen
enthalten. Diese Konstruktion ist kompliziert und teuer. Mindestens müssen zwei hergestellte perforierte Kugelhälften nach dem Anbringen
der Granulen zusammengesetzt werden.
Es sei ferner bemerkt, daß es aus der amerikanischen Patentschrift 32 62 277 an sich bekannt ist, Kohlenstoff
als Regeneratormaterial zu verwenden. Dabei handelt es sich aber um formlosen Kohlenstoff. Bei der
Durchströmung von Helium wird nur eine dünne Schicht von Heliumatomen an der Oberfläche dieses
Kohlenstoffes sorbiert, so daß ein solcher Regenerator bei niedrigen Temperaturen eine unzureichende Wärmekapazität
aufweist.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es
zeigt
F i g. 1 den Verlauf der auf die Volumeneinheit bezogenen spezifischen Wärmekapazität von Blei (Pb),
Gold (Au), Kupfer (Cu) bzw. Helium (He bei 4 at. Druck) im Bereich von 0 bis 40° K.
F i g. 2 einen Teil eines Schnitts durch die Regeneratorfüllmasse,
die aus hohlen und mit Helium gefüllten Kohlenstoffkugeln mit gasdurchlässigen Wänden besteht.
Wie aus F i g. 1 hervorgeht, in der die auf die Volumeneinheit bezogene spezifische Wärmekapazität
als Funktion von T (Temperatur), dargestellt ist, nimmt bei tief sinkender Temperatur die spezifische Wärmekapazität
von Blei, Gold und Kupfer stark ab. Im Bereich von 6° K, der vorliegend von praktischer Bedeutung ist,
ist die spezifische Wärmekapazität von Gold und Kupfer nahezu Null, während die spezifische Wärme
von Blei dann ungefähr 0,08 J/cm)O K beträgt.
In bemerkenswertem Gegensatz hierzu steht die Kurve der spezifischen Wärmekapazität von Helium,
die bei abnehmender Tieftemperatur ansteigt. Bei 6° K beträgt die spezifische Wärmekapazität von Helium
unter einem Druck von 4 at. ca. 0,165 J/cm30 K oder beinahe das Doppelte derjenigen von Blei.
Diese günstige Eigenschaft von Helium, nämlich eine hohe spezifische Wärmekapazität bei sehr niedrigen
Temperaturen, wird nun auf vorteilhafte Weise bei der Regeneratorfüllmasse für niedrige Temperaturanwendungen
ausgenutzt, wobei Helium mittels Diffusion in vorher evakuierten innen hohlen Kohlenstoffkugeln mit
gasdurchlässigen Wänden gespeichert wird, welche Kugeln die Regeneratorfüllmasse bilden. Bei sehr
niedrigen Temperaturen hat eine derartige Regeneratorfüllmasse eine hinreichend große Wärmekapazität.
F i g. 2 zeigt einen Teil eines Regeneratorgehäuses 1, in dem die Kohlenstoffkugeln 2 vorgesehen sind. Das
Regeneratorgehäuse 1 ist an beiden Enden mit Abdeckplatten 3 abgeschlossen, von denen nur eine
teilweise uargesielli ist. Die Abdeckplaiten sind mit
nicht dargestellten Öffnungen zum Ein- bzw. Auslassen von den Regenerator durchströmendem Medium
versehen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung der Füllmasse von Regeneratorwärmetauschern für sehr niedrige Temperaturen,
wobei als Füllmasse Helium einschließende Hohlkörper Verwendung finden, dadurch
gekennzeichnet, daß hohle Kohlenstoffkörper, z. B. Kohlenstoffhohlkugeln (2), verwendet
werden, welche zuerst evakuiert und danach einer Heliumatmosphäre ausgesetzt werden, wobei die ι ο
Hohlkörper durch Diffusion von Helium durch die Kohlenstoffwände hindurch sich mit Helium füllen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Kohlenstoffkugeln (2) beim
Evakuieren erhitzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Diffusion Helium
unter Druck verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß hohle Kohlenstoffkugeln mit
einem Außendurchmesser von wenigstens 5 Mikron und höchstens 150 Mikron verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß hohle Kohlenstoffkugeln mit
einer Wanddicke von wenigstens 1 Mikron und höchstens 2 Mikron verwendet werden.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19712151635 DE2151635C3 (de) | 1971-10-16 | Verfahren zur Herstellung der Füllmasse von Regeneratorwärmetauschern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19712151635 DE2151635C3 (de) | 1971-10-16 | Verfahren zur Herstellung der Füllmasse von Regeneratorwärmetauschern |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2151635A1 DE2151635A1 (de) | 1973-04-19 |
| DE2151635B2 DE2151635B2 (de) | 1977-05-18 |
| DE2151635C3 true DE2151635C3 (de) | 1977-12-15 |
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