DE2634204B2

DE2634204B2 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE2634204B2
Application number: DE19762634204
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing.(Grad.) 3000 Hannover Goldmann; Reimar Dipl.-Ing. 3167 Burgdorf Musall
Original assignee: Kali Chemie AG
Current assignee: Kali Chemie AG
Priority date: 1976-07-30
Filing date: 1976-07-30
Publication date: 1978-11-02
Also published as: DE2634204C3; DE2634204A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit innerhalb seines Gehäuses angeordneten, von einer außen um das Gehäuse angebrachten Induktionsspule induktiv beheizten Heizelementen.

Ein Wärmetauscher dieser Art ist durch die DE-AS 10 54 191 bekanntgeworden. Er dient zur Erwärmung von Schwerölen. Als Heizelemente dienen ein magnetisch erregbarer stabförmiger Kern, der beidendig fest mit den Stirnwänden des zylindrischen Gehäuses verbunden ist, und zwei konzentrisch darum angeordnete, sich nahezu über die gesamte Länge des Gehäuses erstreckende, mit jeweils einem Ende abwechselnd mit der einen bzw. der anderen Stirnwand des Gehäuses fest verbundene Metallrohre. Der Gehäusemantel besteht aus wenig magnetischem oder unmagnetischem Material. Das Schweröl durchströmt die durch die Gehäusewand, die Rohre und den Kern gebildeten koaxialen Ringkammern wegen der abwechselnd einseitigen Verbindung der Rohre mit den Stirnwänden nacheinander gegenläufig in Längsrichtung, den Wärmetauscher insgesamt jedoch durch entsprechend vorgesehene Einbzw. Auslässe radial von außen nach innen. Ein derartiger Wärmetauscher ist wegen der für seinen Aufbau verwendeten Materialien nicht zur Erhitzung stark korrosiver Stoffe auf hohe Temperaturen geeignet. Unter stark korrosiven Stoffen sind dabei Stoffe wie Halogene und Halogenwasserstoffe und unterhohen Temperaturen Temperaturen bis ca. 1500° C zu verstehen. Bei den Halogenen ist dabei zusätzlich zu berücksichtigen, daß sie an zu heißen Wänden zu unerwünschter Dissoziation in Radikale neigen. Um eine für eine vorgegebene Reaktion ausreichend große Wärmemenge zu übertragen, muß daher eine genügend große Wärmeübertragungsfläche zur Verfügung gestellt werden können. Eine Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche bei dem bekannten Wärmetauscher würde aber zu nicht tragbaren Druckverlusten führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der genannnten Art so auszubilden, daß er zur Erhitzung stark korrosiver Stoffe auf hohe Temperaturen geeignet ist und eine ausreichende Lebensdauer aufweist und sich außerdem ohne allzu großen Druckverlust betreiben läßt

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß vom magnetischen Feld der

Induktiosspule durchsetzte Heizelemente aus elektrisch gut ieitendem Material mit Abstand jeweils in korrosionsfesten elektrisch nicht leitenden Schutzmänteln aus Quarz oder Aluminiumoxid diffusionsdicht eingekapselt sind und die Schutzmäntel von elektrisch

ίο nicht leitenden korrosionsfesten zusätzlichen Körpern umgeben sind und mit diesen in Strahlungsaustausch stehen.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher hat den Vorteil, daß seine Heizelemente hinsichtlich ihrer elektrischen und heizwirksamen Eigenschaften und die Schutzmäntel und die zusätzlichen Körper hinsichtlich ihrer antikorrosiven Eigenschaften optimal wählbar sind. Mit Hilfe der zusätzlichen Körper läßt sich die Wärmeaustauschfläche hinreichend groß gestalten, ohne daß der Druckverlust untragbar hoch würde. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher zeichnet sich insgesamt durch kompakte Bauweise und kleines Volumen aus.
Ein Wärmetauscher aus im Sinne der Erfindung korrosionsfestem Material ist zwar schon durch die DE-PS 11 11311 bekanntgeworden. Dort ist ein als Gehäuse und gleichzeitig auch als Heizelement dienender einstückiger Graphitkörper mit Kanälen versehen, durch die das zu erhitzende Medium strömt.

Ein derartiger Wärmetauscher ist für die Praxis viel zu teuer und zu empfindlich. Demgegenüber läßt sich der erfindungsgemäße Wärmetauscher aus vergleichsweise billigen marktgängigen Halbzeugen herstellen, dessen Einzelteile im Schadensfall ohne allzu große Kosten ersetzt werden können.

Bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher können die Heizelemente und die zusätzlichen Körper die Form von Stangen, Kugeln oder Rohren haben, sie können stehend, hängend oder liegend innerhalb des Wärmetauschergehäuses angeordnet sein. Sie können untereinander durch Einbauten in Form von Schikanen, Verteilerböden od. dgl. gehalten sein, so daß sie als gestellartige Einsätze in das Wärmetauschergehäuse eingebracht werden können, ohne daß hierfür besondere Einrichtungen, insbesondere keine Durchbrüche durch das Wärmetauschergehäuse erforderlich sind.

Es versteht sich, daß auch das Wärmetauschergehäuse, sei es durch entsprechende Werkstoffwahl oder Innenbeschichtung, korrosions- und temperaturbeständige Eigenschaften aufweist. Sofern die zu erwärmenden Stoffe unter den im Wärmetauscher herrschenden Bedingungen reaktionsfähig sind, kann der Wärmetauscher auch gleichzeitig als Reaktor dienen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 11-11 in Fig. 1.
Um ein Gehäuse 1 aus korrosionsfestem, hochtemperaturbeständigen Material, beispielsweise Quarz oder diffusionsdichtem Aluminiumoxid, mit einer Eintrittsöffnung 2 und einer Austrittsöffnung 3 ist außen eine Induktionsspule 6 zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes angeordnet. Das Gehäuse 1 kann

eine beliebige, insbesondere die dargestellte zylindrische Gestalt haben.

Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein Heizelement 4 in Form eines Rohres aus elektrisch gut leitendem

Material, ζ. B. Metall, angeordnet und von einem korrosionsfesten Schutzmantelrohr 7 aus elektrisch schlecht oder nicht leitendem Material, z. B. Quarz oder Aluminiumoxid, diffusionsdicht eingekapselt. Um das Schutzmantelrohr 7 sind zusätzliche Körper 8 aus elektrisch schlecht oder nicht leitendem Material angeordnet Das Ganze ruht auf einem Einbauteil 9 in Form eines Verteilerbodens. Das von der Induktionsspule 6 erzeugte elektromagnetische Wechselfeld erwärmt das Heizelement 4, das seinerseiis mit dem Schutzmantelrohr 7 und den zusätzlichen Körpern 8 im Strahlungsaustausch steht und diese erwärmt. Dadurch wird eine große Wärmeaustauschfläche für die zu erhitzenden, den Wärmetauscher von unten nach oben durchströmenden korrosiven Stoffe erzielt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher mit innerhalb seines Gehäuses angeordneten, von einer außen um das Gehäuse angebrachten Induktionsspule induktiv beheizten Heizelementen, dadurch gekennzeichnet, daß vom magnetischen Feld der Induktionsspule (6) durchsetzte Heizelemente (4) aus elektrisch gut leitendem Material mit Abstand jeweils in korrosionsfesten elektrisch nicht leitenden Schutzmänteln (7) aus Quarz oder Aluminiumoxid diffusionsdicht eingekapselt sind, und die Schutzmantel (7) von elektrisch nicht leitenden korrosionsfesten zusätzlichen Körpern (8) umgeben sind, und mit diesen in Strahlungsaustausch stehen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (8) die Form von Stangen, Kugeln oder Rohren haben.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (4) und die Körper (8) von Einbauten in Form von Schikanen, Verteilerböden (9) od. dgl. gehalten werden.