DE3131642A1

DE3131642A1 - "waermetauscher fuer zaehfluessige und pastoese medien, insbesondere maische"

Info

Publication number: DE3131642A1
Application number: DE19813131642
Authority: DE
Inventors: Emil 4802 Halle Schneck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-08-11
Filing date: 1981-08-11
Publication date: 1983-03-10
Also published as: DE3131642C2

Description

Wärmetauscher für zähflüssige und
pastöse Medien, insbesondere Maische Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für zahflüssige und pastöse Medien, insbesondere Maische.
Wärmetauscher dieser Art werden u.a. in Brennereien zum Kühlen von Maische verwendet. Die Maische ist ein zähfilissiges und pastöses Gemisch aus mit Wasser versetztem Getreide. Dieses Gemisch muß zunächst erwärmt und anschließend gekühlt werden.
Das Kühlen der Maische erfolgt mittels eines Wärmetauschers, der im wesentlichen aus spiralförmig ineinander geschachtelten Leitungssystemen besteht, welche vom Kühlmedium durchflossen werden. Das zu kühlende Medium wird durch die zwischen-den Lei-tungssystemen liegenden Hohlräume gepumpt. Der sich dabei bildende Medienstrang wird durch Berührung mit den Leitungssystemen an der Außenseite durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmedium relativ stark abgekühlt. Da keine Mischung des zu kühlenden Mediums innerhalb des Wärmetauschers erfolgt, wird das Innere des Medienstranges nur unwesentlich gekühlt.
Da der Wärmeaustausch und somit die Kühlung des Medienstranges von der Temperaturdifferenz zwischen dem zu kühlenden Medium und dem Kühlmedium abhängt, erfolgt nach Erreichten einer bestimmten Temperatur der äußeren Schicht des zu kühlenden Medienstranges kein nennenswerter Wärmeaustausch mehr.
Im Inneren wird der zu kühlende Medienstrang demzufolge nur durch einen Wärmeaustausch mit seiner Aussenschicht gekühlt, da während des gesamten Kühlvorgangs eine Berührung des Inneren des zu kühlenden Medienstranges mit den Rohrleitungssystemen nicht erfolgt. Der Kühlwirkungsgrad ist daher sehr niedrig.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der gattungsgemäßen Art mit sehr viel wirkungsvollerer Kühlung des Mediums bei konstruktiv einfachem Aufbau zu schaffen.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.
Durch diese Ausgestaltung wird der zu kühlende Medienstrang in jeder Kammer zunächst durch die Umlenkung in der Umlenkzone und dann darüber hinaus beim Verlassen der Kammer und Eintritt in den Wendekanal sowie beim Austritt aus dem Wendekanal in die nächste Kammer mehrfach stark verformt, so daß immer wieder noch wärmere Medienanteile aus dem Inneren des Stranges in die Außenbereiche gelangen. Diese laufende Durchmischung des Medienstranges gewährleistet einen außerordentlich hohen Wirkungsgrad der Kühlung. Der konstruktive Aufbau bleibt dabei denkbar einfach. Insbesondere werden anzutreibende Rührwerke od.dgl.
nicht benötigt.
Der Wirkungsgrad der Kühlung läßt sich gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel noch dadurch steigern, daß auch die Kammern für das Kühlmedium entsprechend den Kammern für das zu kühlende Medium ausgebildet werden, so. daß im ühlmediumstrang dann durch das Vermischen immer wieder noch-kältere Bereiche aus dem Inneren in die Außenschich- ten dieses Stranges gebracht werden. Dabei vereinfacht der Einsatz identischer Kammern für das Kühlmedium und das zu kühlende Medium die Fertigung des Wärmetauschers.
Weitere vorteilhafte A gestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 3 bis 5 und der nachfolgenden Beschreibung.
Anhand der beiliegenden Zeichnungen, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt ist, wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen: Fig.'l einen Vertikalschnitt eines Wärmetauschers mit fünf übereinander angeordneten kastenförmigen Kammern längs den Linien I-I nach Fig. 2, stark schematisiert, Fig. 2 Draufsichten auf die einzelnen Kammern eines Wärmetauschers nach Fig. I in Form von Funktionsskizzen.
Der in der Fig. 1 dargestellte Wärmetauscher ist aus übereinander liegenden kastenförmigen Kammern 1 bis 5 zusammengesetzt. Die Kamintern 1 bis 5 sind durch gemeinsame Zwischenböden 6 voneinander getrennt. Jede der Kammern 1 bis 5 ist mit einer in Längsachsrichtung verlaufen58enkre00and 7 versehen. Die Trennwand 7 ist in ihrer Länge so ausgebildet, daß an einer Seitenwand der Kammern 1 bis 5 ein Durchbruch 8 entsteht. Die Durchbrüche 8 der Kammern 1, 3 und 5 liegen in einer senkrechten Ebene übereinander, ebenso die Durchbrüche 8 der Kammern 2 und 4. Wie aus der Fig. 2 zu ersehen, liegen die Durchbrüche 8 der Kammern 1 bis 5 von Kammer zu Kammer wechselnd an der rechten bzw. der linken Seite des Wärmetauschers.
In jede der Kammern 1 bis 5 ist an der Innenseiteder Seitenwand wo der Durchbruch 8 der Trennwand 7 vorgesehen ist, ein gebogenes Leitblech 9 angeordnet. Der Zwischenboden 6 jeder-der Kammern 1 bis 5 ist in den zugehörigen Ecken einer Längsseite mit Offnungen 12,13 versehen. Die Form der öffnungen 12,13 ist durch die rechtwinklig zueinander stehenden Längs- und Querseiten der Kammern 1 bis 5 und durch die Form der gebogenen Leitbleche 9 bestimmt.
In der dem Leitblech 9 zugeordneten Ecke jeder Kammer.1 bis 5 entsteht dadurch ein Wendekanal 14, dessen Querschnitt der Form der öffnungen 12,13 entspricht.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, sind die Kammern 1 und 3 sowie 3 und 5, und ebenfalls die Kammern 2 und 4 durch je einen Wendekanal 14 miteinander verbunden. Die Wendekanäle 14 liegen bei der Darstellung nach Fig. 1 senkrecht untereinander, sind jedoch aus Darstellungsgründen versetzt zueinander -gezeichnet.
In den Fig. 1 und 2 ist der Strömungsverlauf des zu kühlenden, zähflüssigen und pastösen Mediums, z.B. Maische durch vollinige Pfeile, der Strömungsverlauf des Kühimediums durch strichpunktierte Pfeile dargestellt.
Die zu kühlende Maische wird durch eine nichtdargestellte- Pumpe durch die öffnung 13 in die Kammer 1 gepumpt, durchströmt eine Einlaufzone 15, die durch den Durchbruch 8 gebildete Umlenkzone 16, die Rücklaufzone 17 und gelangt dann durch die öffnung 13 des Zwischenbodens 6 in den Wendekanal 14 der Kammer 2. Durch die im Zwischenboden 6 angeordnete Uffnung 13 der Kammer 3 gelangt die zu kühlende Maische in die Einlaufzone 15, danach in die Umlenkzone 16 und in den Rücklaufzone 17 der Kammer 3. Durch die öffnung 13 strömt sie dann weiter in den Wendekanal 14 der Kammer 4 und tritt durch die im Zwischenboden 6 der Kammer 5 sich befindende Offnung 13 in die Kammer 5 ein.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, ist die Gestaltung der Kammern 1 und 5 sowie der Strömungsverlauf gleich. Im Gegensatz zum dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem die zu kühlende Maische nach dem Durchströmen der Kammer 5 zur weiteren Verarbeitung in einem entsprechenden Behälter gesammelt wird, kann der Wärmetauscher zur Erzielung der. gewünschten Kühlleistung aus einer Vielzahl von Kammern zusammengesetzt werden.
Wie insbesondere aus der Fig. 1 zu erkennen ist, wird die zu kühlende Maische zwischen der Rücklaufzone 17 und der Einlaufzone 15 der übernächsten Kammer zweimal um je 90" umgelenkt, wodurch ein Mischvorgang erreicht wird, so daß insgesamt eine gleichmäßige Temperatur gewährleistet ist. ba die Kühlleistung des Wärmetauschers wesentlich von der Temperaturdifferenz zwischen dem zu-kühlenden Medium und dem Kuhlmedium abhängt, ist die Leistung eines solchen Wärmetauschers hoch.
Das Kühlmedium fließt durch den Wendekanal 14 der Kammer 5 und durch die öffnung 12 des Zwischenbodens 6 in die Kammer 4 ein, durchströmt deren Einlaufzone 15, deren Umlenkzone 16, deren.Rücklaufzone 17 und gelangt dann in den Wendekanal 14 der Kammer 3. Durch die im Zwischenboden 6 der Kammer 3 angeordnete oeffnung 12 fließt Kühlmedium in die Kammer 2 ein, durchläuft deren Einlaufzone 15, deren Umlenkzone 16, deren Rücklaufzone 37 und gelangt dann in den Wendekanal 14 der Kammer 1, durch den das Kühlmedium dann den Wärmetauscher herläuft.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel arbeitet der Wärmetauscher nach dem Gegenstromprinzip, d.h., die Strömungsrichtung des-zu kühlenden Mediums ist entgegengesetzt der Strömungsrichtung des Kühlmediums. Es ist denkbar, daß beide Medien in gleicher Richtung den Wärmetauscher durchströmen.
Bezugszeichen 1 Kammer 2 Kammer 3 Kammer 4 Kammer 5 Kammer 6 Zwischenboden 7 Trennwand 8 Durchbruch 9 Leitblech 10 Wendekanal 11 Wendekanal 12 öffnung 13 öffnung 14 Wendekanal 15 Einlaufzone 16 Umlenkzone 17 Rücklaufzone

Claims

Patentanspriiche ,f A {) Wärmetauscher für zähflüssige und pastöse Medien, insbesondere Maische, gekennzeichnet durch eine Vielzahl übereinander angeordneter kastenförmiger Kammern (1 bis 5) mit jeweils gemeinsamen Zwischenböden (6), wobei zumindest die Kammern (1,3,5)für das zähflüssige und pastöse Medium jeweils durch eine senkrechte Trennwand (7) in eine Einlaufzone (15) und eine Rücklaufzone (17) unterteilt sind, die durch eine Umlenkzone (16) leitend miteinander verbunden sind und sich in Strömungsrichtung jeweils an die Rücklaufzonen (17) an den angrenzenden Kammern (2,4) für das Kühlmedium vorbeiführende Wendekanäle'(l4) anschließen, die in der-Einlaufzone (15) der jeweils übernächsten Kammer münden.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Klammern (2,4) für das Kühlmedium durch eine senkrechte Trennwand (7) in eine Einlaufzone (15) und eine Rücklaufzone (17) unterteilt sind, die durch eine Umlenkzone (16) leitend miteinander verbunden sind, und daß sich in Strömungsrichtung jeweils an die Rücklaufzonen (17) an den angrenzenden Kammern für das zähflüssige und pastöse Medium vorbeiführende Wendekanäle (14) anschließen, die in der Einlaufzone (15) der jeweils übernächsten Kammer münden.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Trennwand (7) jeder Kammer (1 bis 5) in der Umder lenkzone (16) abständig von der Einlauf- und Rücklaufzone (15 bzw.

17) gegenüberliegenden Kammerwand endet.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kammern (1 bis 5) gebogene Leitbleche (9) angeordnet sind, die die Umlenkzone (16) außenseitig begrenzen und die mit den zugeordneten Kammerwänden die Wendekanäle (14) bilden.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung des zähflüssigen und pastösen Mediums entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Kühlmediums ist.