DE2215101A1

DE2215101A1 - Process for heating liquids and equipment for carrying out this process

Info

Publication number: DE2215101A1
Application number: DE19722215101
Authority: DE
Inventors: Jan Dipl.-Ing.; Rybar Vaclav Dipl.-Ing.; Prag. F23g 5-08 Mach
Original assignee: Hutni Druhovyroba, Generalni Reditelstvi, Prag
Priority date: 1971-04-02
Filing date: 1972-03-28
Publication date: 1972-11-02
Also published as: US3777717A; AT326802B; NO134596B; CH557991A; NO134596C; ATA268072A; FR2136125A5; DD98747A5; JPS5036892B1; CA944233A; DE2215101B2; GB1382084A

Description

■—>■■ -> ■

233-18.5ήΟΡ(ΐ8.54ΐΗ) 28. 3. 1972233-18.5ήΟΡ (ΐ8.54ΐΗ) March 28, 1972

HUTNI DRUHOVYROBA. generalni reditelstvi. Praha

(CSSR)(CSSR)

Verfahren zur Erwärmung von Flüssigkeiten und Einrichtung zur Durchführung dieses VerfahrensProcess for heating liquids and equipment for carrying out this process

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erwärmung von Flüssigkeiten, z. B. in Heizsystemen und Destillieranlagen, zur Verdampfung von Flüssigkeiten, zur thermischen Zersetzung oder Synthese von Flüssigkeiten usw. sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. The invention relates to a method for heating liquids, e.g. B. in heating systems and distillation systems, for evaporation of liquids, for thermal decomposition or synthesis of liquids, etc. as well as a facility to carry out this procedure.

Bekannte Einrichtungen zur Erwärmung von Flüssigkeiten sind beispielsweise Kessel zur Erwärmung oder Verdampfung von Wasser zu Heizzwecken, ferner irgendwelche Typen von Wärmeaustauschern, in denen Flüssigkeiten, wie Wasser, Erdöl, verschiedene Lösungen u. dgl. durch die bei der Verbrennung von gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen ge-Known devices for heating liquids are for example boilers for heating or evaporation of water for heating purposes, furthermore any types of Heat exchangers, in which liquids such as water, petroleum, various solutions and the like of gaseous or liquid fuels

233-(S 7^75)-Tp-r (8)233- (S 7 ^ 75) -Tp-r (8)

209845/0690209845/0690

wonnene Wärme erwärmt werden. Diese Kessel oder dgl. sind in der Regel mit einem relativ großen Verbrennungsraum ausgestattet, in welchem die Freisetzung der chemisch gebundenen Wärme aus den gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen bei deren Verbrennung erfolgt. Der gesamte Wärmeübergang geht in diesen Kesseln vor allem durch Konvektion der Verbrennungsgase und nur in einem geringeren Maße durch Strahlung der Flamme und Strahlung der dreiatomaren Gaskomponenten vor sich. Da bei der Verbrennung gasförmiger Brennstoffe und Verdampfung leichter flüssiger Brennstoffe die Strahlung der Flamme begrenzt und die Strahlung der dreiatomaren Komponenten der Rauchgase bei ihrer verhältnismäßig niedrigen Temperatur gleichfalls gering ist, wird ein beträchtlicher Teil der freigesetzten Wärme an die metallischen Kesselwände durch Konvektion der Verbrennungsgase abgegeben. Bei den Arbeitsbedingungen dieser Kessel erscheinen als Folgen des erwähnt en Wärmeüberganges eine verringerte spezifische Leistung (kcal/m · h), ein großes Gewicht der Einrichtung (kp), eine Erhöhung der Heizfläche (m ) und eine unerwünschte Erhöhung des Wassergehalts im Kessel (1).generated heat can be heated. These boilers or the like. Are usually equipped with a relatively large combustion chamber in which the release of the chemically bound Heat takes place from the gaseous or liquid fuels when they are burned. The entire heat transfer occurs in these boilers mainly through convection of the combustion gases and only to a lesser extent through radiation the flame and radiation of the three atomic gas components in front of you. As when burning gaseous fuels and evaporation of lighter liquid fuels limits the radiation of the flame and the radiation of the triatomic Components of the flue gases is also low at their relatively low temperature, is a Considerable part of the heat released to the metallic boiler walls by convection of the combustion gases submitted. In the working conditions of these boilers, a reduced heat transfer appears as a consequence of the aforementioned heat transfer specific power (kcal / m · h), a large weight of the device (kp), an increase in the heating surface (m) and an undesirable increase in the water content in the boiler (1).

Auch die bereits um das Jahr 1913 ausgeführten Versuche mit der Ausnutzung der Gasverbrennung in einer keramischen Schicht haben sich nicht bewährt und keine praktische Verbreitung gefunden. Seither wurden in dieser Richtung keine weiteren Experimente vorgenommen. Die Ursache des Mißerfolgs lag darin, daß die unrichtige Art, in welcher der Verbrennungsvorgang vor sich ging, nur eine solche spezifische Leistung der Einrichtung ermöglichte, die bei den heutigen klassischen Kesseln in der Energietechnik üblich ist. Dies alles sind bekannte Tatsachen, die in ver-Also the experiments carried out around 1913 with the utilization of gas combustion in a ceramic Layer have not proven themselves and have not found practical use. Since then have been moving in that direction no further experiments performed. The cause of the failure was that the wrong way in which the combustion process was going on only enabled such a specific performance of the device that is common in today's classic boilers in energy technology. These are all well-known facts that

209845/0690209845/0690

schiedenen Publikationen beschrieben wurden, von denen nur beispielsweise auf das Buch des Autors M. B. Ravic "Flammenloses Oberflächenbrennen" hingewiesen sei.various publications have been described, of which only, for example, on the book by the author M. B. Ravic "Flameless Surface burning "should be noted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erwärmung, Verdampfung, thermischen Zersetzung, Synthese u. dgl. von Flüssigkeiten mittels Verbrennungswärme anzugeben, bei dem im Vergleich mit den bekannten Verfahren ein geringeres Gewicht und eine geringere Heizfläche der verwendeten Einrichtung benötigt werden und man eine erhöhte spezifische Leistung erzielt. Außerdem soll eine hierfür geeignete Einrichtung aufgezeigt werden.The invention is based on the object of providing a method for heating, evaporation, thermal decomposition, Specify synthesis and the like of liquids by means of heat of combustion, in which in comparison with the known Process a lower weight and a smaller heating surface of the device used are required and one achieved an increased specific performance. In addition, a suitable facility should be shown.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zur Erwärmung, Verdampfung durch Destillation, thermischen Zersetzung, Synthese u. dgl. von Flüssigkeiten, bei welchem in einen Reaktionsraum ein homogenes Gemisch von Brennstoff und Oxydationsmittel, insbesondere Gas und Luft mit einer niedrigeren Temperatur als deren Zündtemperatur eingeführt und dieses Gemisch durch den Reaktionsraum mit einer höheren Geschwindigkeit als der Vorwärtsgeschwindigkeit der Flammenverbreitung in diesem Gemisch geführt wird, mit dem Kennzeichen, daß das Gemisch des Brennstoffes mit dem Oxydationsmittel im Reaktionsraum durch eine gasdurchlässige Füllung einer aktiven Masse geführt wird, die imstande ist, einen Wärmezustand zu schaffen, der die gesamte an ihrer Oberfläche freigesetzte Wärmeenergie in einem Wellenlängenbereich von 0,5 bis 6 Mikrometern ausstrahlt.The invention, with which this object is achieved, is a method for heating, evaporation by Distillation, thermal decomposition, synthesis and the like of liquids in which a homogeneous Mixture of fuel and oxidizing agent, especially gas and air with a lower temperature than their ignition temperature introduced and this mixture through the reaction chamber at a higher rate than the forward speed of flame propagation in this Mixture is performed, with the indicator that the mixture of the fuel with the oxidizing agent in the reaction chamber is passed through a gas-permeable filling of an active material, which is capable of a heat state to create the total heat energy released on its surface in a wavelength range of 0.5 emits up to 6 micrometers.

Nach einem weiterbildenden Merkmal der Erfindung wird die pyrometrische Temperatur in demjenigen Teil der FüllungAccording to a further developing feature of the invention, the pyrometric temperature is in that part of the filling

209845/0690209845/0690

der aktiven Masse, in dem die Verbrennung erfolgt, auf einem Wert gehalten, bei welchem eine vollständige Wärmeübertragung durch Strahlung bereits im Reaktionsraum stattfindet. the active mass in which the combustion takes place is kept at a value at which a complete heat transfer already takes place in the reaction chamber by radiation.

Gegenstand der Erfindung ist weiter eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, enthaltend einen hohlen Umfangsmantel mit dem zu erwärmenden Medium und mit einer vorgeschalteten Mischvorrichtung für den Brennstoff mit dem Oxydationsmittel, mit dem Kennzeichen, daß sie einen mit der gasdurchlässigen aktiven Masse ausgefüllten Reaktionsraum enthält und zwischen dieser Masse und der Mischvorrichtung ein System von Verteilungsgeschlitzen oder Düsen für die Zufuhr des homogenen Gemisches vorgesehen ist.The invention also relates to a device for carrying out this method, comprising a hollow one Circumferential jacket with the medium to be heated and with a upstream mixing device for the fuel with the oxidizing agent, with the indication that it is one with the gas-permeable active material contains filled reaction space and between this mass and the mixing device a system of distribution slots or nozzles is provided for the supply of the homogeneous mixture.

Die im Reaktionsraum enthaltene aktive Masse oder deren Oberfläche muß solche Eigenschaften aufweisen, die die Bildung eines Wärmezustandes bei der Verbrennung in einer solchen Weise ermöglichen, daß die gesamte durch die Verbrennung des Brennstoffes freigesetzte Wärmeenergie unmittelbar in Strahlungsenergie umgewandelt und diese ganze Energie den Wärmeaustauschflächen in ihrem wirksamsten Bereich der kürzeren Wellenlängen übergeben wird, wodurch gleichzeitig ein Wärmeübergang durch Konvektion verhindert wird. Zu diesem Zweck wird der Reaktionsraira mit einer aktiven Masse gefüllt, die die Gestalt von Körnern aufweisen oder derart geformt sein kann, daß in ihr ein System von Kammern, Kanälen, Gittern oder Hohlräumen verschiedener Gestalt entsteht, wobei die Masse eine hohe Wärmebeständigkeit und eine hohe Emissionsfähigkeit in dem geforderten Wellenlängenbereich aufweisen soll. Am vorteilhaftesten ist die Verwendung einer aktiven Masse, die die Fähigkeit einerThe active material contained in the reaction space or its surface must have such properties that the formation a heat condition during combustion in such a Way, that all of the thermal energy released by the combustion of the fuel is immediate converted into radiant energy and all this energy to the heat exchange surfaces in their most effective area the shorter wavelengths is transferred, which at the same time prevents heat transfer by convection. For this purpose, the reaction area is provided with an active Filled mass, which have the shape of grains or can be shaped in such a way that a system of chambers, Channels, grids or cavities of various shapes are created, with the mass having a high level of heat resistance and should have a high emissivity in the required wavelength range. Is most beneficial the use of an active compound that has the ability of a

209845/0690209845/0690

selektiven Strahlung vorwiegend in dem gewählten Teil des Spektrums besitzt. Eine derartige Masse ist beispielsweise Zirkoniumsilikat, doch sind auch manche Metalle (ζ. Β» Wolfram oder Tantal) oder Metalloxyde (z. Bo Thoriumdioxyd, Zirkoniumdioxyd, Chromit) oder Metallkarbide (z„ B. Borkarbid, Siliziumkarbid) geeignet, die bei den gegebenen Temperaturen von z. B. mehr als 16OO ⁰C beständig sind, d. h. nicht weich werden und in der gegebenen Atmosphäre nicht oxydieren. Es ist selbstverständlich, d«ß die Füllung entweder aus Körnern oder anders geformten Gebilden dieser aktiven Masse oder eines anderen, mit einem Überzug der aktiven Masse versehenen Stoffes bestehen kann.possesses selective radiation predominantly in the selected part of the spectrum. Such a mass is, for example, zirconium silicate, but some metals (ζ. Β »tungsten or tantalum) or metal oxides (e.g. thorium dioxide, zirconium dioxide, chromite) or metal carbides (e.g. boron carbide, silicon carbide) are also suitable Temperatures of e.g. B. are resistant to more than 16OO ⁰ C, ie do not become soft and do not oxidize in the given atmosphere. It goes without saying that the filling can consist either of grains or other shaped structures of this active material or of another substance provided with a coating of the active material.

Das homogene Gemisch des Brennstoffes mit dem Oxydationsmittel, dessen Temperatur niedriger als seine Zündtemperatur ist, wird an die Oberfläche der aktiven Masse geführt, durch die es mit einer höheren Geschwindigkeit hindurchtritt, als die Vorwärtsgeschwindigkeit der Flammenverbreitung im Gemisch beträgt. Die aktive Masse, die die Füllung des inneren Reaktionsraumes bildet, übernimmt denn außer der Aufgabe des Brenners gleichzeitig die Funktion eines zentralen Strahlers, und der Wärmeübergang endet dann mit einem hohen Wirkungsgrad bereits in diesem Reaktionsraum.A homogeneous mix of fuel with oxidizing agent which temperature is lower than its ignition temperature is, is carried to the surface of the active mass, through which it is at a higher speed than the forward speed of flame propagation in the mixture. The active mass that forms the filling of the inner reaction space, because in addition to the task of the burner, it also takes on the function a central radiator, and the heat transfer then ends with a high degree of efficiency in this Reaction space.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann mit einem als einzige Kammer ausgestalteten Reaktionsraum versehen werden. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung können anstelle eines Einkammer-Reaktionsraumes mehrere Arbeitselemente, d. h. partielle oder selbständige Reaktionsräume, verwendet werden, die entweder selbständig arbeiten oder zu einer Batterie gruppiert sind, die in die zu erwärmendeThe device according to the invention can be provided with a reaction space designed as a single chamber. According to a further embodiment of the invention, instead of a single-chamber reaction space, several working elements, i.e. H. partial or independent reaction spaces, can be used that either work independently or are grouped into a battery that is inserted into the

2098A5/06902098A5 / 0690

Flüssigkeit getaucht wird. Dabei bilden die das Arbeitselement begrenzenden Metallwände die einzigen Wärmeaustauschflachen. Die Fläche des lichten Querschnittes der einzelnen Arbeitselemente wird derart gewählt, daß sich einerseits eine gleichhohe pyrometrische (Arbeits!-Temperatur an der Oberfläche der Körner der aktiven Masse wie bei dem Einkammer-Reaktionsraum stabilisieren kann und andererseits eine beliebige isotherme Temperaturfläche der aktiven Masse an einer gegebenen Stelle mit der Querschnittebene des Reaktionsraumes oder des Arbeitselementes womöglich zusammenfällt. Dies bedeutet, daß dieselben Temperaturen an einer beliebigen Stelle des Reaktionsraumes in einer ebenen und keineswegs räumlichen isothermen Fläche liegen und daß diese isotherme Fläche senkrecht zur Hauptachse des Reaktionsraumes steht. Liquid is immersed. The metal walls delimiting the working element form the only heat exchange surfaces. The area of the clear cross-section of the individual working elements is chosen so that on the one hand an equally high pyrometric (working! Temperature on the surface of the grains of the active mass as in the single-chamber reaction chamber can stabilize and on the other hand any isothermal temperature surface of the active mass on one This means that the same temperatures at any point in the reaction space lie in a flat and by no means three-dimensional isothermal surface and that this isothermal surface is perpendicular to the main axis of the reaction chamber.

Die Einhaltung der ersten Bedingung gewährleistet, daß die Strahlung im wirksamsten Bereich der Wellenlängen stattfindet. Die Einhaltung der zweiten Bedingung verhindert die Bildung eines unwirksamen toten Kernes der höchsten Temperaturen in der Füllung im gegebenen Querschnitt und macht eine Vergrößerung der Höhe des Arbeitselementes unnötig. Da die Höhe des Arbeitselementes nur von der gewählten Temperatur der abziehenden Rauchgase abhängt und für einen ge gebenen Fall daher konstant ist, kann die Querschnittfläche des Arbeitselementes nur eine einzige Größe aufweisen, die diese beiden Bedingungen erfüllt und zugleich zur kleinstmöglichen Querschnittfläche unter optimalen Bedingungen wird. Der maximale Umfang der kleinstmöglichen Fläche des lichten Querschnitts stellt zugleich den bestrahlten Umfang des Arbeitselementes dar, ist jedoch durch das Ausmaß der kürzesten Seite des Querschnitts begrenzt. Compliance with the first condition ensures that the radiation takes place in the most effective range of wavelengths. Compliance with the second condition prevents the formation of an ineffective dead core of the highest temperatures in the filling in the given cross-section and makes an increase in the height of the working element unnecessary. Since the height of the working element depends only on the selected temperature of the exhaust gases and is therefore constant for a given case, the cross-sectional area of the working element can only have one size that fulfills both of these conditions and at the same time becomes the smallest possible cross-sectional area under optimal conditions. The maximum circumference of the smallest possible area of the clear cross section also represents the irradiated circumference of the working element, but is limited by the extent of the shortest side of the cross section.

209845/0690209845/0690

Durch Gruppierung der Arbeitselemente mit optimalen Flächen des lichten Querschnittes zu einer Batterie kann man ein höchst vorteilhaftes Größenverhältnis der Wärmeaustauschflächen zu dem Gesamtvolumen des Reaktionsraumes erzielen. Dies führt insbesondere bei hochkapazitiven Einheiten zu einer progressiven Miniaturisierung der Einrichtung. By grouping the working elements with optimal areas of the clear cross-section to form a battery a highly advantageous size ratio of the heat exchange surfaces to achieve the total volume of the reaction space. This is particularly useful in the case of high-capacity units towards a progressive miniaturization of the facility.

Die Arbeitselemente werden zwecks Erreichung höherer Leistungen vorzugsweise parallel zu Batterien gruppiert. Die Druckverluste bleiben jedoch konstant und werden mit steigender Leistung der Einrichtung nicht höher, da die Höhe der Aktivstoff-Füllung konstant bleibt und die Einrichtung nicht mit weiteren Wärmeaustauschflächen zur Wärmeübertragung durch Konvektion, welche die Druckverluste erhöhen würden, ausgestattet zu werden braucht.The working elements are preferably grouped in parallel to batteries in order to achieve higher performance. However, the pressure losses remain constant and do not increase with increasing performance of the device, since the The amount of active ingredient filling remains constant and the facility not with additional heat exchange surfaces for heat transfer by convection, which reduces the pressure loss would increase needs to be equipped.

Die Anordnung der Arbeitselemente gemäß dieser Ausführung der Erfindung ermöglicht es, anstatt die Gasströmung im Arbeitselement durch Überdruck hervorzurufen, die Gasströmung vorzugsweise durch Unterdruck zu erzielen. Dadurch kann in dieser alternativen Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung das System der Verteilerschlitze oder Düsen, die das Brennstoff-Luftgemisch in den Reaktionsraum einführen, beseitigt werden, wobei sich gleichzeitig die weiteren Druckverluste verringern. Die zur Steuerung und Sicherung des Brennvorganges erforderliche Geräteausstattung wird dadurch beträchtlich vereinfacht.The arrangement of the working elements according to this embodiment of the invention allows instead of the gas flow to bring about in the working element by overpressure, to achieve the gas flow preferably by negative pressure. Through this In this alternative embodiment of the device according to the invention, the system of distributor slots can be used or nozzles that feed the fuel-air mixture into the reaction space introduce, are eliminated, while at the same time reducing the further pressure losses. The one to control and securing the burning process required equipment is thereby considerably simplified.

Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt, und beide veranschaulichen einen Kessel für die zentrale Beheizung von Wohnungen; darin zeigen:Two embodiments of the device according to the invention are shown schematically in the drawing, and both illustrate a boiler for central heating of apartments; show in it:

2098A5/06D02098A5 / 06D0

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch den Kessel in einer Ausführungsform der Erfindung;1 shows a vertical section through the boiler in an embodiment of the invention;

Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch denselben Kessel in einer oberhalb des Wassereintrittes verlaufenden Ebene;2 shows a horizontal section through the same boiler in one above the water inlet Level;

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch denselben Kessel in einer zu der kürzeren Seite des Kessels parallelen Ebene;3 shows a vertical section through the same boiler in a parallel to the shorter side of the boiler Level;

Fig. k im Aufriß einen Vertikalschnitt durch die Heizbatterie bei einer alternativen Ausführungsform der Einrichtung; undFIG. K shows, in elevation, a vertical section through the heating battery in an alternative embodiment of the device; FIG. and

Fig. 5 einen horizontalen Schnitt durch diese Batterie im Grundriß.5 shows a horizontal section through this battery in plan.

Der Kessel gemäß der ersten, in Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsart der Erfindung enthält einen Innenmantel 1, dessen Grundriß die Gestalt eines länglichen Rechtecks aufweist, wobei dieser Grundriß alternativ eine abgerundete Gestalt oder die Gestalt einer länglichen Ellipse aufweisen kann. Die aktive Oberfläche des Innenmantels 1 ist durch Rippen 2 vergrößert. Der Innenmantel 1 ist mit einem Außenmantel 6 des Kessels durch Rauchkanäle 5 verbunden und am Boden mit einer Zufuhrleitung 3 für das fertige Brennstoffgemisch versehen. Diese Zufuhrleitung 3 verbindet mittels eines Systems von Schlitzen oder DUsen h einen in der Zeichnung nicht dargestellten Brennstoff- und Luft-Mischer mit dem Innenraum des Kessels, der im folgen-The boiler according to the first embodiment of the invention shown in FIGS. 1, 2 and 3 contains an inner shell 1, the plan of which has the shape of an elongated rectangle, which plan can alternatively have a rounded shape or the shape of an elongated ellipse. The active surface of the inner jacket 1 is enlarged by ribs 2. The inner shell 1 is connected to an outer shell 6 of the boiler by smoke channels 5 and is provided at the bottom with a supply line 3 for the finished fuel mixture. This supply line 3 connects by means of a system of slits or nozzles h a fuel and air mixer, not shown in the drawing with the interior of the boiler, the HEREINAFTER

209845/0690209845/0690

den "Reaktionsraum" 13 genannt wird. Die Schlitze oder Düsen h können alternativ verschiedene Formen aufweisen, wobei es wichtig ist, daß sie das Gemisch gleichmäßig im ganzen Profil des Reaktionsraumes 13 verteilen und das Strömen des Gemisches entlang der Wärmeaustauschflächen (d. h. der Wände des Reaktionsraumes 13) womöglich verhindern.the "reaction space" 13 is called. The slots or nozzles h can alternatively have different shapes, it being important that they distribute the mixture evenly over the entire profile of the reaction space 13 and possibly prevent the mixture from flowing along the heat exchange surfaces (ie the walls of the reaction space 13).

Der Raum zwischen dem Innenmantel 1 und dem Außenmantel 6 des Kessels ist mit dem zu erwärmenden Wasser 8 gefüllt, welches in den Kessel durch ein Zufuhrrohr 7 zugeführt und aus dem Kessel durch ein Abfuhrrohr 9 abgeführt wird. Der Innen- oder Reaktionsraum 13 des Kessels ist im gegebenen Beispiel mit Körnern einer Füllung 10, bestehend aus einer gasdurchlässigen aktiven Masse, z. B. Zirkoniumsilikat, gefüllt. Der Kessel ist an seiner Außenseite durch einen Rauchmantel 11 abgeschlossen und an seiner Rückseite mit einem Kamin 12 zur Abfuhr von Rauchgasen versehen.The space between the inner shell 1 and the outer shell 6 of the boiler is filled with the water 8 to be heated, which is fed into the boiler through a supply pipe 7 and discharged from the boiler through a discharge pipe 9. The inner or reaction space 13 of the boiler is in the example given with grains of a filling 10, consisting of a gas-permeable active material, for. B. zirconium silicate filled. The boiler is closed on its outside by a smoke jacket 11 and provided on its rear with a chimney 12 for the removal of smoke gases.

Das Wasser wird gemäß der vorliegenden Erfindung derart erwärmt, daß bei stabilisiertem Wärmezustand aus dem nicht dargestellten Mischer durch die Zufuhrleitung 3 ein homogenes Brennstoff-Luftgemisch durch das System von Schlitzen oder Düsen 4 in den Reaktionsraum 13 des Kessels gebracht wird, der mit Körnern der Aktivmasse 10 gefüllt ist. Die Ausmaße und Gestalt der Körner dieser Füllung 10 werden, ähnlich wie der Verbrennungsvorgang, erfindungsgemäß in Abhängigkeit vom Kesselvolumen und von der geforderten Höhe der Verbrennungszone gewählt, wie im weiteren noch erklärt wird. Dadurch wird eine Stabilisierung des dynamischen Gleichgewichtes zwischen der Strömung des Brennstoffgemisches und der Geschwindigkeit des Brennvorganges gesichert, und die Wärmezonen werden gemäß den in Fig. 3 gezeichneten Ebenen A-A, B-B, C-C und D-D unterteilt.The water is heated according to the present invention in such a way that with a stabilized heat state from the Mixer, not shown, through the supply line 3, a homogeneous fuel-air mixture through the system of slots or nozzles 4 are brought into the reaction space 13 of the vessel, which is filled with grains of the active material 10. The dimensions and shape of the grains of this filling 10, similar to the combustion process, according to the invention selected depending on the boiler volume and the required height of the combustion zone, as will be explained below will. This stabilizes the dynamic equilibrium between the flow of the fuel mixture and the speed of the burning process ensured, and the heating zones are subdivided according to the planes A-A, B-B, C-C and D-D shown in FIG.

209845/0690209845/0690

Die Gesamthöhe der Füllung 10 befindet sich gemäß dieser Figur im Abschnitt zwischen den Ebenen A-A bis D-D. Der Teil der Füllung 10 zwischen den Ebenen A-A und B-B bleibt kühl. In dem Teil der Füllung zwischen den Ebenen B-B bis C-C kommt es zur vollkommenen Verbrennung des Heizgemisches, wobei die Temperatur der Füllung 10 um mehrere hundert Grad Celsius höher als die Temperatur der Gase zwischen den Körnern der Füllung 10 ist. Die Metallflächen des Innenmantels 1 und der Rippen 2 behindern in keiner Weise den Brennvorgang in dieser Schicht. An der Verbrennung beteiligt sich etwa die Hälfte des Volumens der Füllung 10,The total height of the filling 10 is according to this Figure in the section between levels A-A to D-D. The part of the filling 10 between the planes A-A and B-B stays cool. In the part of the filling between levels B-B to C-C, the complete combustion occurs Heating mixture, the temperature of the filling 10 being several hundred degrees Celsius higher than the temperature of the gases between the grains of the filling 10 is. The metal surfaces of the inner jacket 1 and the ribs 2 do not interfere in any way the burning process in this layer. About half of the volume of the filling 10 takes part in the combustion,

3
was jedoch ausreicht, denn in 1 dm de 30 000 bis 100 000 kcal/h freigesetzt.3
which is sufficient, however, because in 1 dm de 30,000 to 100,000 kcal / h are released.

3
was jedoch ausreicht, denn in 1 dm der Füllung 10 werden3
which is sufficient, however, because there will be 10 in 1 dm of the filling

Bei dieser Konzentration der freigesetzten Wärme, wo sich die pyrometrieehe Temperatur der Füllung 10 merklich der theoretischen Verbrennungstemperatur des verwendeten Brennstoffes selbst bei hoher Wärmeabfuhr nähert, kommt es zu den bekannten komplizierten Veränderungen im Inneren der atomaren Struktur der Körner der Füllung 10, deren Ergebnis eine kontinuierliche Umwandlung der freigesetzten Wärme in Strahlungsenergie ist, die vorwiegend im infraroten Teil des Spektrums liegt und je nach der erreichten, sich bis in ihren sichtbaren Teil erstreckenden Temperatur hauptsächlich im Wellenlängenbereich zwischen 6 und 0,5 Mikrometern liegt.At this concentration of heat released, where the pyrometric temperature of the filling 10 is noticeable the theoretical combustion temperature of the used Fuel even with high heat dissipation approaches, it comes to the well-known complicated changes inside the atomic structure of the grains of the filling 10, the result of which is a continuous conversion of the heat released in radiation energy, which is predominantly in the infrared part of the spectrum and, depending on the level reached, can be in their visible part extending temperature mainly in the wavelength range between 6 and 0.5 micrometers lies.

Durch geeignete Korrelation zwischen der Führung des Verbrennungsprozesses, den erreichten Temperaturen und der Beschaffenheit der aktiven Masse wird die Arbeitsbreite des Spektrumteils, der für den erfindungsgemäßen Wärmeübergang entscheidende Bedeutung hat, auf die* oben angeführten Wellenlängen beschränkt. By means of a suitable correlation between the management of the combustion process, the temperatures reached and the The nature of the active material is the working width of the spectrum part that is required for the heat transfer according to the invention is of crucial importance, limited to the * above wavelengths.

209845/0690209845/0690

Die Strahlungsenergie fällt in diesem Abschnitt auf
den Innenmantel 1 und auf die Rippen 2 des Kessels und wandelt sich verlustlos in Wärme um, die an das zu erwärmende Wasser 8 abgegeben wird. In der Ebene C-C in Fig. 3 beginnt die Gastemperatur die Temperatur der Körner der Füllung 10 zu übersteigen, und von dieser Ebene C-C bis zur Ebene D-D kommt es zur Wärmeübergabe durch Strahlung und Konvektion der Verbrennungsgase an die relativ große Oberfläche der Körner der Füllung 10. Dadurch wird dieser Teil der Füllung 10 erwärmt, und durch Strahlung im Bereich von größeren Wellenlängen, d. h. etwa von 6 bis 15 Mikrometern, wird die Wärme an den Innenmantel 1 des Kessels abgegeben. Die Gastemperatur am Ende der Füllung 10, in der Ebene D-D, stabilisiert sich bei voller Wärmebelastung des Kessels je nach der Gesamthöhe der Füllung zwischen 200 bis 3Ö0 ⁰C,
und die Gase mit dieser Temperatur entweichen dann durch
den Rauchkanal 5 in den Raum zwischen dem Außenmantel 6 und dem Rauchmantel 11 des Kessels, worauf sie durch den Abfuhrkamin 12 bei einer Temperatur unter 200 C in den Schornstein geführt werden, nachdem sie vorher noch einen Teil
ihrer Wärme an das zu erwärmende Wasser 8 mittels des Außenmantels 6 und einen weiteren Teil der Wärme durch den Rauchkanal 11 an den den Kessel enthaltenden Raum abgegeben haben. Aufgrund der Ergebnisse nach dem weiter angegebenen Beispiel kann der Rauchkanal 11 weggelassen werden, ohne daß dadurch der praktische Wirkungsgrad und die Wirtschaftlichkeit des Kesselbetriebes beeinflußt würden.The radiation energy is noticeable in this section
the inner jacket 1 and on the ribs 2 of the boiler and is converted into heat without loss, which is given off to the water 8 to be heated. In the plane CC in Fig. 3, the gas temperature begins to exceed the temperature of the grains of the filling 10, and from this plane CC to the plane DD there is a transfer of heat through radiation and convection of the combustion gases to the relatively large surface of the grains of the filling 10 As a result, this part of the filling 10 is heated, and the heat is given off to the inner jacket 1 of the boiler by radiation in the range of longer wavelengths, ie from about 6 to 15 micrometers. The gas temperature at the end of the filling 10, in the plane DD, stabilizes at full heat load of the boiler depending on the total height of the filling between 200 to 30 ⁰ C,
and the gases at this temperature then escape through
the smoke channel 5 in the space between the outer jacket 6 and the smoke jacket 11 of the boiler, whereupon they are led through the discharge chimney 12 at a temperature below 200 C into the chimney, after having previously had a part
have given their heat to the water to be heated 8 by means of the outer jacket 6 and a further part of the heat through the smoke duct 11 to the space containing the boiler. On the basis of the results according to the example given further, the smoke channel 11 can be omitted without the practical efficiency and economy of the boiler operation being affected.

Die unter den beschriebenen Bedingungen erfolgende Wärmeübertragung ermöglicht eine Verringerung der Heizflächen auf weniger als 10 ήο im Vergleich mit bekannten Konstruktionen und dadurch auch eine Verringerung der Masse des erfin-The heat transfer taking place under the conditions described enables the heating surfaces to be reduced to less than 10 o in comparison with known constructions and thus also a reduction in the mass of the invention.

209845/0690209845/0690

dungsgemäßen Kessels auf weniger als 1O $ im Vergleich mit bekannten Kesseln. Die Verbrennung verläuft dabei vollkommen bei einem Luftüberschuß von etwa 3 $·proper boiler to less than $ 10 compared with known boilers. The combustion takes place completely with an excess of air of about $ 3

Fig. k und 5 veranschaulichen eine abgeänderte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher der Reaktionsraum aus mehreren Arbeitselementen in der Form einer Batterie besteht.FIGS. K and 5 illustrate a modified embodiment of the device according to the invention, in which the reaction space consists of several working elements in the form of a battery.

Die Heizbatterie in der dargestellten Ausführung besteht aus vier Arbeitselementen 21 von quadratischem Querschnitt, und jede ihrer vier Wände ist mit dem zur Erwärmung bestimmten Wasser 22 umgeben, das in dem durch die Arbeitselemente 21 und den Außenmantel 23 begrenzten Raum fließt. Jedes Arbeitselement 21 enthält eine Füllung 2k der oben beschriebenen Art, die im Unterteil des Arbeitselementes 21 auf einem Rost 25 ruht. In der Richtung des Pfeiles 27 wird ein Heizgas zugeführt, welches mit der in der Richtung der Pfeile 28 zugeführten Luft in einem Mischring 29 gemischt und von hier in eine Speisekammer 26 geleitet wird. Die Verbrennungsprodukte werden durch einen gemeinsamen Stutzen 30 in einen nicht dargestellten Exhaustor abgesaugt. In der Kammer 26 mündet eine Zündöffnung 31· Das kühle Wasser 22 wird durch ein Rohr 32 zugeführt und das erwärmte Wasser durch ein Rohr 33 abgeführt.The heating battery in the embodiment shown consists of four working elements 21 of square cross-section, and each of its four walls is surrounded by the water 22 intended for heating, which flows in the space delimited by the working elements 21 and the outer jacket 23. Each working element 21 contains a filling 2k of the type described above, which rests on a grate 25 in the lower part of the working element 21. In the direction of the arrow 27, a heating gas is supplied, which is mixed with the air supplied in the direction of the arrows 28 in a mixing ring 29 and passed from here into a pantry 26. The combustion products are sucked off through a common connector 30 into an exhaustor (not shown). An ignition opening 31 opens into the chamber 26. The cool water 22 is supplied through a pipe 32 and the heated water is discharged through a pipe 33.

Das Wasser wird in der dargestellten Heizbatterie bei einem betriebstechnisch stabilisierten Zustand in der Weise erwärmt, daß der nicht dargestellte Exhaustor durch den Stutzen 30 die Verbrennungsgase absaugt und im ganzen System einen Unterdruckzustand hervorruft. Infolgedessen tritt in den Stutzen der Kammer 26 nicht vorgewärmte Verbrennungs-The water is in the heating battery shown in an operationally stabilized state in the way heated so that the exhaustor, not shown, sucks the combustion gases through the nozzle 30 and in the whole system creates a vacuum condition. As a result occurs in the nozzle of the chamber 26 not preheated combustion

209845/0690209845/0690

luft 28 ein und mischt sich mit dem kühlen gasförmigen Brennstoff 27. Das Brenngemisch wird in dem Mischring 29 homogenisiert und strömt durch die Kammer 26 und durch die Rostöffnungen 25 in alle Arbeitselemente 21 in der Weise, daß der Gasstrom zwischen den Körnern der Füllung 2k mit einer größeren Geschwindigkeit fortschreitet, als die frontale Geschwindigkeit der Flammenverbreitung beträgt. Die Bedingungen einer derartigen Verbrennung sind bereits bekannt und werden in der einschlägigen Literatur als "Kontakt-kinetisches Brennverfahren" bezeichnet.air 28 and mixes with the cool gaseous fuel 27. The fuel mixture is homogenized in the mixing ring 29 and flows through the chamber 26 and through the grate openings 25 in all working elements 21 in such a way that the gas flow between the grains of the filling 2k with advances at a rate greater than the frontal rate of flame propagation. The conditions for such a combustion are already known and are referred to in the relevant literature as the "contact kinetic combustion process".

Diese Geschwindigkeitsverhältnisse rufen einen Zustand hervor, bei dem die Körner derjenigen Schicht der Füllung 2k, die unmittelbar auf dem Rost 25 liegt, kühl bleiben und dadurch sowohl den Rost 25 gegen Überhitzung als auch das Brenngemisch gegen Zündung in der Kammer 26 schützen. In der unteren Hälfte der Füllung 2k jedes der vier Arbeitselemente 21 kommt es zu intensiver und vollkommener Verbrennung des Brenngemisches unter sehr hohen Temperaturen an der Oberfläche der Körner der Füllung 2k, welche sämtliche durch die Verbrennung freigesetzte Wärme durch Strahlung auf die wärmeaustauschenden Umfangswände der Arbeitselemente 21 überführen, worauf diese sie an das Wasser abgeben.These speed conditions cause a state in which the grains of that layer of the filling 2k which lies directly on the grate 25 remain cool and thereby protect both the grate 25 against overheating and the combustion mixture against ignition in the chamber 26. In the lower half of the filling 2k of each of the four working elements 21 there is intensive and complete combustion of the fuel mixture at very high temperatures on the surface of the grains of the filling 2k, which causes all of the heat released by the combustion to be radiated onto the heat-exchanging peripheral walls of the working elements 21 transfer, whereupon they give them to the water.

Um die Bildung eines unwirksamen und toten Kernes von hohen Temperaturen in der Füllung 2k zu vermeiden, welcher Kern die freigewordene Wärme nicht unmittelbar an die Wärraeaustauschwände abgeben könnte und sie in die höheren Schichten der Füllung überführen müßte, wodurch in einer unerwünschten Weise die Höhe der Füllung 2k und zugleich auch die Höhe der Arbeitselemente vergrößert würde, muß imIn order to avoid the formation of an ineffective and dead core of high temperatures in the filling 2k , which core could not transfer the released heat directly to the heat exchange walls and would have to transfer it to the higher layers of the filling, thereby reducing the height of the filling in an undesirable way 2k and at the same time the height of the working elements would have to be increased in the

209845/089Q209845 / 089Q

gegebenen Fall der lichte quadratische Querschnitt der Arbeitselemente 21 mit einer Seitenlänge von etwa 50 - 60 mm _; eingehalten werden, der einer Korngröße der Füllung 2k von etwa 10 - 15 mm entspricht. Unter diesen Bedingungen wird die Höhe der Füllung 2k in Abhängigkeit von der Art des verwendeten gasförmigen Brennstoffes etwa 200 bis 280 mm betragen. Die Wärmeleistung jedes Arbeitselementes 21 wird unter diesen Bedingungen rund 12 000 kcal/h betragen. Dabei werden die Verbrennungsgase entsprechend den oben erwähnten Grenzen der Schichthöhe der Füllung 2k in dem gemeinsamen Austrittsstutzen 30 eine Temperatur von ungefähr 180 bis 300 °C aufweisen.given case, the clear square cross-section of the working elements 21 with a side length of about 50-60 mm _; must be adhered to, which corresponds to a grain size of the filling 2k of about 10-15 mm. Under these conditions, the height of the filling 2k will be about 200 to 280 mm, depending on the type of gaseous fuel used. The heat output of each working element 21 will be around 12,000 kcal / h under these conditions. In this case, the combustion gases will have a temperature of approximately 180 to 300 ° C. in accordance with the above-mentioned limits of the layer height of the filling 2k in the common outlet connection 30.

Wie bereits erwähnt, wird die pyrometrische Temperatur in demjenigen Teil des Reaktionsraumes, in welchem die Verbrennung erfolgt, auf einem Wert gehalten, bei dem eine voll· ständige Wärmeübertragung durch Strahlung bereits im Reaktionsraum eintritt. Ein Überschreiten dieses Wertes würde eine Erhöhung der Temperatur der abziehenden Gase und die Einschaltung von Konvektionsflachen bedeuten, was einem Übergang auf die bestehenden Systeme gleichkäme. Beim Unterschreiten dieses Wertes wird die Leistung verringert, die Ausstrahlung bleibt jedoch aufrechterhalten.As already mentioned, the pyrometric temperature is in that part of the reaction space in which the combustion takes place, held at a value at which a complete heat transfer by radiation is already in the reaction space entry. Exceeding this value would increase the temperature of the withdrawing gases and the The inclusion of convection surfaces mean something to one Transition to the existing systems would be the same. If this value is not reached, the performance is reduced, the broadcast remains, however.

Die kleinste und gleichzeitig optimale Größe der Querschnittfläche des Arbeitselementes bei der Ausführung gemäß Fig. k und 5 wird erreicht, wenn die isotherme Fläche der Füllung 2k eine ebene und nicht eine räumliche Fläche bildet und mit einer zur Achse des Reaktionsraumes senkrechten Ebene zusammenfällt.The smallest and at the same time optimal size of the cross-sectional area of the working element in the embodiment according to FIGS. K and 5 is achieved when the isothermal surface of the filling 2k forms a flat and not a spatial surface and coincides with a plane perpendicular to the axis of the reaction chamber.

Die einzelnen Arbeitselemente 21 stellen die kleinsteThe individual working elements 21 represent the smallest

209845/0690209845/0690

Einrichtungseinheit dar und werden für größere Leistungen zweckmäßig zu Batterien zusammengeschlossen. In der dargest eilten Ausführung wird also das Hervorrufen der Gasströmung im Arbeitselement 21 statt durch Überdruck durch einen Unterdruck im ganzen System ersetzt, wobei der Mischring 29 und die Speisekammer 26 gemeinsam sind. Die Schlitze oder Düsen für die Zufuhr des Brenngemisches in den Reaktionsraum, die in der Ausführung gemäß Fig. 1-3 verwendet werden, sind in der Ausführung gemäß Fig. k und 5 durch den Rost 25 ersetzt.Furnishing unit and are conveniently combined to form batteries for higher outputs. In the illustrated embodiment, the generation of the gas flow in the working element 21 is replaced by a negative pressure in the entire system instead of by overpressure, the mixing ring 29 and the pantry 26 being common. . 1-3 are used, the slots or nozzles for the supply of the fuel mixture into the reaction space, which in the embodiment of FIGS, are in the embodiment of FIGS. 5 and k is replaced by the grate 25th

Bei beiden Ausführungen gilt jedoch der Grundsatz, daß zur Erreichung optimaler Verhältnisse die kleinste Entfernung des Umfangsmantels des Reaktionsraumes von einer durch die längere Symmetrieachse des Querschnittprofils hindurchtretenden Ebene derjenigen Länge gleich sein muß, bei der die Temperatur in der Symmetrieachse des Reaktionsraumes die Temperatur an einer beliebigen Stelle des Querschnittes des Reaktionsraumes oder des Arbeitselementes noch nicht überschreitet.In both versions, however, the principle applies that the smallest distance is used to achieve optimal conditions of the circumferential jacket of the reaction chamber from one through passing through the longer axis of symmetry of the cross-sectional profile The plane must be the same length at which the temperature in the axis of symmetry of the reaction space the temperature at any point of the cross-section of the reaction space or of the working element is not yet exceeds.

In den beschriebenen Beispielen wurde die Verwendung eines gasförmigen Brennstoffes vorausgesetzt. Ebenso können jedoch beliebige flüssige Brennstoffe verwendet werden, die durch Abdampfen in einen gasförmigen Zustand gebracht werden können oder in einer fein verteilten Suspension leicht zündbar sind.In the examples described, the use of a gaseous fuel was assumed. Likewise can however, any liquid fuel can be used which is converted into a gaseous state by evaporation can or are easily ignitable in a finely divided suspension.

example

Bei einem Prototyp des erfindungsgemäßen Kessels, der gemäß der Ausführung nach Fig. 1-3 gebaut und zur Erwär-In a prototype of the boiler according to the invention, which is built according to the embodiment according to Fig. 1-3 and for heating

209845/0690209845/0690

mung von Wasser für eine Zentralheizung bestimmt war, wurden die folgenden Parameter erzielt:If water for central heating was selected, the following parameters were achieved:

durch den Brennstoff zugeführte Wärmemenge amount of heat supplied by the fuel

Gesamtmenge der an das Wasser abgegebenen WärmeTotal amount of heat given off to the water

Innere Heizfläche (strahlung) Äußere Heizfläche (Konvektion)Inner heating surface (radiation) Outer heating surface (convection)

an die innere Heizfläche abgegebene WärmemengeAmount of heat given off to the inner heating surface

spezifische Belastung der inneren Heizflächespecific load on the inner heating surface

durch die äußere Heizfläche übergebene WärmemengeAmount of heat transferred through the outer heating surface

spezifische Belastung der äußeren Heizflächespecific load on the outer heating surface

Gewicht des eigentlichen Kessels (ohne Zubehör) Weight of the actual boiler (without accessories)

Gewicht der Füllung (Zirkoniumsilikat)Filling weight (zirconium silicate)

Waeservolumen im Kessel (in Litern)Waeservolume in the boiler (in liters)

Wirkungsgrad des Kessels (Brennstoff-Wasser)Boiler efficiency (fuel-water)

Gesamtwirkungsgrad des Kessels (Wasser und an die Umgebung abgegebene Wärme)Overall boiler efficiency (water and heat given off to the environment)

200 kcal/h200 kcal / h

200 kcal/h 0,197 m² 0,135 m² 200 kcal / h 0.197 m ² 0.135 m ²

600 kcal/h 500 kcal/m²»h600 kcal / h 500 kcal / m ² »h

600600 kcal/hkcal / h 450450 kcal/m *hkcal / m * h 1212th ,00, 00 kpkp 22 ,20, 20 kpkp 22 ,00, 00 11

91*80'%91 * 80 '%

93,8093.80

Im Hinblick auf die geringen Ausmaße, das geringe Gewicht der Einrichtung, den hohen Wirkungsgrad und die vollkommene Verbrennung sowie den raschen Anlauf auf VoIleistung (etwa binnen 60 Sekunden) eignet sich die Erfindung zur Miniaturisierung von großen Heizaggregaten, für die Beheizung von Häuserblöcken und Siedlungen, wo die Einrichtung infolge ihres geringen Gewichtes vorzugsweise auch auf den Dächern der betreffenden Objekte angebracht werden kann. Es wird ein hoher In view of the small dimensions, the low weight of the device, the high degree of efficiency and complete combustion as well as the rapid start-up to full output (about within 60 seconds), the invention is suitable for the miniaturization of large heating units, for heating blocks of houses and settlements, where, due to its low weight, the device can preferably also be installed on the roofs of the objects in question. It will be a high one

209845/0690209845/0690

Wirkungsgrad der Einrichtung erzielt, und die durch das Anfallen aggressiver Kondensate aus den Schornsteinen verursachten Probleme werden beseitigt.Efficiency of the facility achieved, and that by incurring Problems caused by aggressive condensate from the chimneys are eliminated.

Die Anwendung der Erfindung kommt ferner in Betracht z. B. bei der Beheizung von Zuggarnituren, provisorischen Arbeitsstätten bei Bauten u. dgl. mit leicht tragbaren Heizquellen, ferner bei für Industrie und Energetik bestimmten Kesseln nach einer konstruktiven Anpassung auf unter Druck arbeitende Wärmeaustauschflächen, für fahrbare verpackte Kraftwerke (Baukastenzentralen), thermochemische Einrichtungen in der Erdölindustrie, thermochemische Einrichtungen zur Erwärmung von Flüssigkeiten und zu deren Verdampfung in der organischen sowie anorganischen chemischen Industrie, in der Kraftfahrzeugindustrie zwecks Einführung der Dampftraktion auf Wasserdampfbasis oder mittels anderer Flüssigkeiten, kombiniert mit einer Miniaturturbine, und zwar vor allem im Hinblick auf die außerordentlichen Erfordernisse einer vollkommenen Verbrennung und des Umweltschutzes. The application of the invention also comes into consideration z. B. in the heating of train sets, provisional Workplaces in buildings and the like with easily portable heating sources, also in those intended for industry and energy Boilers after a structural adaptation to heat exchange surfaces working under pressure, for mobile packaged Power plants (modular centers), thermochemical facilities in the petroleum industry, thermochemical devices for heating liquids and for their evaporation in the organic and inorganic chemical industry, in the automotive industry for the purpose of introduction the steam traction based on water vapor or by means of other liquids, combined with a miniature turbine, especially with a view to the extraordinary requirements of perfect combustion and environmental protection.

Edelbrennstoffe werden in der zur Erwärmung von Wasser für Heizzwecke bestimmten erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem bis um 10 und mehr Prozent höheren Wirkungsgrad als bei den besten bekannten Kesseln klassischer Konzeption verbrannt.Noble fuels are used in the heating of water device according to the invention intended for heating purposes with an efficiency that is up to 10 and more percent higher than that of the best known boilers of the classic design burned.

209845/0690209845/0690

Claims

I 1 y method for heating, evaporation by distillation, thermal decomposition, synthesis and the like of liquids, in which a homogeneous Mixture of fuel and oxidizing agent, especially gas and air, at a lower temperature than theirs Ignition temperature introduced and this mixture through the reaction space at a speed higher than the forward speed the flame propagation is carried out in this mixture, characterized in that the mixture of the fuel with the oxidizing agent is passed in the reaction chamber through a gas-permeable filling of an active material, which is capable of a heat state to create the total thermal energy released on its surface in a wavelength range of Emits 0.5 to 6 micrometers.

2. The method according to claim 1, characterized in that the pyrometric temperature in that part of the Reaction space in which the combustion takes place is kept at a value at which a complete heat transfer already takes place in the reaction chamber by radiation.

3. The method according to claim 1, characterized in that the gas-permeable active · mass of zirconium silicate consists.

k. Method according to claim 1, characterized in that

209845/0690

that the gas permeable active material consists of metals, metal oxides, or - consists carbides -from at temperatures more than 16oo C are stable, that is do not soften and do not oxidize in the given atmosphere.

5. The method according to claim 1, characterized in that the gas-permeable active mass consists of a substance which has the ability of selective radiation predominantly in the selected part of the spectrum.

6. Device for carrying out the method according to claim 1 to 5 »containing a hollow circumferential jacket with the medium to be heated and with an upstream mixing device for the fuel with the oxidizing agent, characterized in that the device is filled with a gas-permeable active material (1O) Contains reaction space (13) and a system of distribution slots or nozzles (4) for the supply of the homogeneous mixture is provided between this mass (1O) and the mixing device.

7 * Device for carrying out the process according to claims 1 to 5 »characterized in that the reaction space is divided into several working elements (21) filled with the gas-permeable active material (24), which are immersed in the liquid (22) to be heated, their metal walls form the only heat exchange surfaces.

8. Device according to claim 6 or 7 t , characterized in that the smallest distance of the circumferential jacket

2098*5/06902098 * 5/0690

of the reaction space (13) or of the working element (21) from a plane passing through the longer axis of symmetry of the cross-sectional profile is equal to that length,
at which the temperature in the axis of symmetry of the reaction chamber is the temperature at any point of the
Cross-section of the reaction space (13) or of the working element (21) does not yet exceed.

9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that any isothermal temperature surface of the active material (1O or 2k) at a given point with the cross-sectional plane of the reaction space (13)
or the working element (21) coincides

10. Device according to claim 7 _t, characterized in that the individual working elements (21) are the smallest
Form a unit of work and are grouped into batteries for greater performance.

11. Device according to one of claims 6 to 10, characterized in that in the case of a gas flow caused by negative pressure through the device, the distribution slots or nozzles (k) are replaced by a grate (25) .

209845/0690209845/0690

, 2' ·♦, 2 '· ♦

Blank page