DE3320150A1

DE3320150A1 - Waermeuebertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE3320150A1
Application number: DE19833320150
Authority: DE
Inventors: Vladimir Michailovi&ccaron; Bogdanov; Leonid Markovi&ccaron; Dunaevskij; Vladimir Grigor'evi&ccaron; Kiselev; Anatolij Michailovi&ccaron; Minsk Mar&ccaron;enko; Valerij Andreevi&ccaron; Morgun; Vasilij Andreevi&ccaron; Nesvit; Michail Ivanovi&ccaron; Minsk Rabeckij; Evgenij Anatol'evi&ccaron; Rudnev; Nikolaj Fedorovi&ccaron; Charkov Tverdochleb; Leonard Leonidovi&ccaron; Vasil'ev
Original assignee: INST TEPLO I MASSOOBMENA AKADE
Current assignee: INST TEPLO I MASSOOBMENA AKADE
Priority date: 1982-12-15
Filing date: 1983-06-03
Publication date: 1984-06-20
Also published as: IT1197664B; IT8348512A0; SE8303393L; FR2538088A1; JPS59109780A; SE8303393D0; BE897630A; SU1105745A1; SE459448B; FR2538088B1

Description

WÄRMEÜBERTRAGUNGSEINRICHTUNG

Die Erfindung bezieht sich auf die Wärmetechnik, insbesondere auf Wärmeübertragungseinrichtungen.

Mit dem größten Erfolg kann die Erfindung in der Streckenwirtschaft des Eisenbahntransports zur Beheizung von Bahnweichen, Kabinen von Fahrzeugen und Eisenbahnwagen auf elektrifizierten Eisenbahnen angewendet werden.

Die Erfindung kann außerdem in einer Reihe von Industriezweigeη (in der chemischen, medizinischen, mikrobiologischen Industrie) angewandt werden, wo strenge technologische Anforderungen an die Temperaturschwankungen der Heizfläche gestellt werden, sowie zur Beheizung von behelfsmäßigen Behausungen, beispielsweise von fahrbaren Häusern, die beim Bau von Förderleitungen und Erdöl- und Gasleitungen sowie zur Beheizung von Stallräumen zur Anwendung kommen·

Es ist.eine in der ÜS-Patentschrift Nr. 39Ö655O beschriebene Wärmeübertragungseinrichtung bekannt, die als Heizvorrichtung sowie als zur Wärmeableitung bei der Kühlung von Objekten,dienende Vorrichtung verwendet werden kann*

Die bekannte Wärmeübertragungseinrichtung enthält eine Verdampfungs- und eine Kondensationskammer, die iß Form von Gefäßen ausgeführt sind, wobei der Hohlraum der Verdampfungskammer, welcher eine Flüssigkeits- und eine Dampf zone besitzt, mit dem Hohlraum der Kondensationskammer über einen Stutzen zum Dampf durchtritt und einen Stutzen zum Flüssigkeitsdurchtritt in Verbindung steht. Nachfolgend werden der einfacheren Darlegung halber die genannten Stutzen jeweils als Dampfstutzen und Flüssigkeitsstutzen bezeichnet·

Bei der Wärmezuführung zur Verdampfungskammer findet die Verdampfung des flüssigen Wärmeträgers statt.

Die Dämpfe des Wärmeträgers gelangen über den Dampfstutzen in die Kondensatrionskammer, wo sie kondensieren und die latente Verdampfungswärme an das zu beheizende

Objekt abgeben. Der kondensierte Wärmeträger läuft über den Flüssigkeitsstutzen in den Verdampfer ab.

Im Zusammenhang damit, daß in der bekannten Wärmeübertragungseinrichtung die Kondensationskammer in Form eines Gefäßes ausgeführt ist, bei dem das Verhältnis der Länge zum Durchmesser nahezu Eins ist, erscheint-die Verwendung der in Rede stehenden Einrichtung zur Beheizung von ausgedehnten horizontal gelegenen Objekten unmöglich."

Bekannt ist eine Wärmeübertragungseinrichtung, die im Beitrag von E.W. Saaski, I.C. Hartl "A High performance cocurrent-flow heat pipe for heat recovery applicationes", AIAA Piper, 1980, v. 150Ö beschrieben ist. Die bekannte Wärmeübertragungseinrichtung kann zur Beheizung von ausgedehnten Objekten verwendet werden, die vertikal oder mit einem positiven Winkel zum Horizont gelegen sind.

Die bekannte Wärmeübertragungeeinrichtung enthält eine Verdampfungskammer, deren Hohlraum eine Dampf- und eine Flüssigkeitszone besitzt, und eine Kondensat ions- " kammer, die in Form einer Rohrleitung mit einer im Hohlraum entlang ihrer Längsachse angeordneten Trennwand · — ausgebildet ist, welche zum Leiten des Dampfes in den Hohlraum der Kondensationskammer und zum Rückführen der kondensierten Flüssigkeit in die Verdampfungskammer dient · .......

Der Hohlraum der Kondensationskammer ist mit der Verdampfungskammer mittels eines FlüsaigkeitsstutzenB verbunden, der unter das Niveau des flüssigen Wärmeträgers abgesenkt ist· ■--·..

Bei der bekannten Einrichtung gelangen die Dämpfe des Wärmeträgers aus der Verdampfungskammer nach oben in die Kondensationskammer, wo sie beim Strömen'entlang der Längstrennwand kondensieren. Der größere Teil, des " kondensierten Wärmetxägers kehrt · in- Sichtung vonoben nach unten in die Kondensationszone über den-Flüssigkeitsstutzen zurück.

Die bekannte Einrichtung kann zur Beheizung von recht ausgedehnten Objekten nur bei vertikaler Anordnung und bei positiven Winkeln ihrer Neigung zum Horizont verwendet werden, da in diesem Fall eine hinreichend zuverlässige Rückführung des kondensierten Wärmeträgers in die Kondensationskammer aufgrund von Gravitationskräften gewährleistet ist. Bei negativen Winkeln der Neigung der Einrichtung zum Horizont, wenn sich die Verdampfungskammer oberhalb der Kondensationskammer befindet, ist diese Einrichtung überhaupt nicht arbeitsfähig, da in diesem Fall der flüssige Wärmetrager in die Kondensationskammer überströmt, und die Kondensationskammer ist entfeuchtet.

Der Arbeitswirkungsgrad dieser Einrichtung ist bei horizontaler Anordnung nicht hoch, weil in diesem Fall erstens nur ein Teil der Innenfläche der Verdampfungskammer mit dem flüssigen Wärmeträger bedeckt ist, so daß infolgedessen die der Verdampfungskammer zugeführte Wärmeleistung^;vermindert wird, und zweitens der flüssige Wärmeträger mit einer dicken Schicht einen Teil der wärme abgebenden Oberfläche in der Kondensationskammer bedeckt, was ebenfalls zur Verminderung der übertragenden Wärmeleistung führt.

Überdies führt im Falle der horizontalen Anordnung der Einrichtung die Vergrößerung der Länge der Kondensationszone bei deren geringem Durchmesser dazu, daß sifch in dem zur Verdampfungskammer entgegengesetzten Ende der Kondensationekammer eine Stillstandszone bildet· In der Stillstandszone sammelt sich der kalte flüs sige Wärmeträger an, der am Prozeß "Verdampfung - Kondensation" nicht teilnimmt. In Verbindung damit kann die in Rad© stehende Wärmeübertragungseinrichtung nur zur Beheizung von horizontal gelegenen Objekten-kleiner länge bei einer geringen Übertragungsleistung eingesetzt werden.

Ein Nachteil der bekannten Einrichtung ist, daß die Beheizung von ausgedehnten, horizontal gelegenen Objekten unmöglich ist·

Es ist ferner eine Wärmeübertragungseinrichtung

bekannt, die in der US-Patentschrift Nr. 4050509 beschrieben ist und die zur Erwärmung des ßahnunterbaus durch Sonnenenergie verwendet werden kann.

Die bekanntre Wärmeübertragungseinrichtung · enthält eine Verdampfungskammer mit· mindestens einer Heizquelle· Der Hohlraum der Verdampfungskammer ist in eine Flüssigkeits- und eine Dampfzone unterteilt· Die Kondensat ionskammer ist unterhalb der Verdampfungskammer angeordnet und in Form einer Rohrleitung ausgebildet, in deren Hohlraum entlang ihrer Längsachse ein Rohr angeordnet ist, welches über seinen Hohlraum mit den Hohlräumen der Kondensat ions- und der Verdampfungskammer verbunden ist. Das Rohr dient zur Dampfzuführung in den Hohlraum der Kondensationskammer und Rüekführung der kondensierten Flüssigkeit in den Hohlraum der Verdampfungskammer·

Die bekannte Wärmeübertragungseinrichtung arbeitet folgendermaßen: Bei der Wärmezufuhr zur Verdampfungskammer verdampft der flüssige Wärmeträger und tritt über das Rohr in den Hohlraum der Kondensat ionskammer über. Im Hohlraum der Kondensat ionskammer findet die Kondensation von Wärmet regerdämpf en und die übertragung der latenten Verdampfungswärme zum beheizten Objekt statt. Der Prozeß der Wärmeübertragung zum beheizten Objekt geht bis zum Moment der vollständigen Verdampfung des flüssigen Wärmeträgers in der Verdampfungskammer und des Druckabfalls in dieser vonstatten· Von diesem Augenblick an hört die Wärmeübertragung zum beheizten Objekt auf, und der flüssige Wärmeträger wird nunmehr aus dem Hohlraum der Kondensat ionskammer in die Verdampfungskammer über das unter das Niveau des flüssigen Wärmeträgers abgesenkte Rohr übergeschoben· Siesex Vorgang kommt durch den*Überdruck ^onrnlchükondensie- · " renden Gasen im Hohlraum der Kondensat ionskammer zxt- ~ stände· Mit dem fortschreitenden Überschieben des flüssigen Wärmeträgers fSlltr der Brück in -der Kondensationskammer ab, während ex in der Verdampfungskammer infolge

der Verdampfung des in diese zugeführten flüssigen Wärmeträgers ansteigt. Seit dem Augenblick, da der Druck in der Verdampfungskammer den Druck in der Kondensat ionskammer übersteigt; fängt der Prozeß der Wärmeübertragung sram beheizten Objekt wieder an. Die Einrichtung ist bei vertikaler Anordnung der Kondensat ionskammer arbeitsfähig oder bei Neigungswinkeln derselben, die der Senkrechten nahekommen.

Bei horizontaler Anordnung der Kondensationskammer nimmt jedoch ihxe Wärmeübertragungsfläche bedeutend ab, weil nur die obere Hälfte der Kondensationskammer heizend wirken kann, da die untere Hälfte stets mit dem flüssigen Wärmeträger überflutet ist. Die Folge davon ist eine Verminderung der übertragenen Wärmeleistung« üu einer Verminderung der übertragenen Wärmeleistung führt auch di© Notwendigkeit, die Geschwindigkeit des Dampfstroms im Rohr auf solche Werte herabzusetzen, bei denen der flüssige Wärmeträger aus der Kondensationskammer in die Verdampfungskammer nich im Selbstfluß ablaufen kann.

Somit ist für die bekannte Wärmeübertragungseinrichtung der Nachteil bezeichnend: Unmöglichkeit der Beheizung von ausgedehnten, horizontal gelegenen Objekten bei einer Größe der übertragenen Wärmeleistung von mehreren Kilowatt und einem verhältnismäßig großen Verhältnis der Länge der Kondensationskammer zu ihrem Durchmesser gleich 200 bis 400 und mehr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeübertragungseinrichtung zu schaffen, die die Beheizung von ausgedehnten, im wesentlichen horizontal gelegenen Objektenwegen der konstruktiven Ausführung der Verbindung der Kondensationskammer und der Verdampfungskammer ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird mittels einer Wärmeübertragungseinrichtung gelöst, die eine Verdampfungskammer mit mindestens eine* Heilquelle, deren Hohlraum in eine Flüssigkeit s zone und eine Dampf zone unterteilt

ist, und eine als Rohrleitung ausgebildete Kondensationskammer enthält, in deren Hohlraum entlang ihrer Längsachse ein Rohr angeordnet ist, das über seinen Hohlraum mit den Hohlräumen der Kondensat ions- und der

"5 Verdampfungskammer verbunden ist und zur Dampf zuführung in den Hohlraum der Kondensationskammer und Rückführung der kondensierten Flüssigkeit in den Hohlraum der Verdampfungskammer dient, bei welcher erfindungsgemäß zur Verbindung des Hohlraumes der Kondensationskammer und des Hohlraumes des Rohres mit dem Hohlraum der Verdampfungskammer zumindest zwei Stutzen - ein Dampf- und ein Flüssigkeitsstutzen - vorgesehen sind, von denen einer mit der Dampf zone der Ver dampfungskammer und der andere mit der Flüssigkeitszone der Verdampfungskammer in Verbindung steht, wobei die Kondensationskammer im wesentlichen horizontal längs des beheizten Objektes angeordnet ist# Hierdurch wird die Kondensation von Wärmeträgerdämpfen auf der gesamten Länge der Kondensationskammer und dementsprechend auch die Temperaturkonstanz auf der gesamten Oberfläche der Kondensationskammer gewährleistet. Der die Kondensationskammer passierende kondensierende Dampf strom nimmt den tfilm und die Tropfen des kondensierten Wärmeträgers mit. Aus der Kondensationskammer läuft der flüssige Wärmeträger über den Flüssigkeitsstutzen in die Verdampfungskammer ab·

Die Bewegung des Dampf ströme und des Dampf -Flüssigkeits-Stroms innerhalb der Wärmeübertragungseinrichtung hängt mit Druckverlusten für die Überwindung von örtlichen Widerständen und Widerständen über die Länge zusammen« Für die Überwindung der genannten Widerstände wird ein unbedeutender Teil der potentiellen Energie des in der Verdampfungskammer durch die Heizquellen-regenerierten Dampfes verbraucht; welche Energie wieder in die Wärmeenergie umgewandelt-wird· ' ··--■-

Der Druckverlust wird durch eine Säule des flüssigen Wärmeträgers im Flüssigkeitsstutzen kompensiert;, die durch das genannte Druckger alle gehalten wird·

Die Arbeit der WärmeübeiTtragungseinrichtung ist; auch bei einem negativen Winkel der Neigung der Kondensat ionskammer zum Horizont sichergestellt.

Uei der Entwicklung- der Konstruktion einer Wärmeübertragungseinrichtung, die unter den .Bedingungen eines gleichmäßigen und wenig veränderlichen Wärmeentzugs über die länge der Kondensationskammer funktioniert, ist die Verbindung des Hohlraumes des Rohrs mittels des Dampfstutzens mit der Dampfzone der Verdampfungskammer ufld des Hohlraumes der Kondensationskammer mittels des Flüssigkeitsstutzens mit der Flüssigkeitszone der Verdampfungskammer zweckmäßig. Der sich durch den Hohlraum des Rohrs in den Hohlraum der Kondensationskammer bewegende Dampf strom nimmt den Film und die Tropfen des •je kondensierten Wärmeträgers mit, der dann über den Flüssigkeit sstutzen in die Flüssigkeitszone der Verdampfungskammer abläuft. Der im Hohlraum des Rohrs kondensierende .Dampf gibt die latente Verdampfungstemperatur über die Wandung des Rohres, den Hohlraum und die Wand der Kondensationskammer an das beheizte Objekt ab. Der verbliebene Teil von Wärmetragerdämpfen gelangt aus dem Rohr in den Hohlraum der Kondensationskammer, wo er kondensiert und die latente Verdampfungstemperatur über die Wand der Kondensationskammer an das beheizte Objekt abgibt. Hierbei wird die Isothermie der Wand der Kondensationskammer bei einem gleichmäßigen oder wenig veränderlichen abzugebenden Wärmestrom gewährleistet. Durch Veränderung des Eohrdurchmessers und des Durchmessers der Kondensationskammer wird ein solches Verhältnis der Querschnitte dieser Elemente ausgewählt, bei dem ein minimales Druckgefälle in der Wärmeübertragungseinrichtung gesichert ist.

Mr eine Wärmeübertragungseinrichtung, deren Betriebszustand sich durch große Abweichungen des übertrage; genen Wärmestroms über die Länge der Kondensationskammer kennzeichnet; ist es zweckmäßig, den Hohlraum des Rohres mittels eines Flüssigkeitsstutzens mit der Flüs-

sigkeitszone der Verdampfungskammer und den Hohlraum der Kondensationskammer mittels eines Dampf Stutzens mit der Dampf zone der Verdampfungskammer in Verbindung zu setzen·

Da der Dampf aus der Dampfzone der Verdampfungskammer direkt in den Hohlraum der Kondensationskammer gelangt, erfolgt die Wärmeübertragung vom kondensierenden Dampf zum beheizten Objekt unmittelbar durch die Wahl der Kondensationskammer bei einem verhältnismäßig geringen thermischen Widerstand.

Somit besitzt die in Rede stehende Ausführungsvariante der Wärmeübertragungseinrichtung eine ausreichende Isothermie bei großen örtlichen Wärmeentzügen über die Länge der Kondensationskammer· Bei der Entwicklung einer zuverlässigen, mechanischen festen und technologiegerechten Konstruktion der Wärmeübertragungseinrichtung ist es zweckmäßig, den Dampfstutzen innerhalb des Flüssigkeitsstutzens unterzubrigen, in dem eine Trennwand angeordnet v/ird_f welehe den aus dem Hohlraum der Kondensationskammer ablaufenden Wärmeträger von der Dampfzone der Verdampfungskammer trennt, in deren Flüssigkeitszone die beiden Stutzen abgesenkt sind· Bei dieser Konstruktion ist die Anzahl von vakuumdichten Schweißnähten beträchtlieh verringert·

Die Unterbringung des DampfStutzens innerhalb des Flüssigkeitsstutzens ist zweckmäßig bei der Entwicklung von langen Wärmeübertragungseinrichtungen, die im Freien betrieben werden, wenn die Kondensationskammer zufällige mechanische Einwirkungen erfahren kann· Nach einer der Varianten der Konstruktion ist es zweckmäßig, die Trennwand, welche den aus dem Hohlraum der Kondensationszone ablaufenden Wärmeträger von der Dampfzone trennt, als Halbring, der den Hingepalt zwi~ sehen den Wänden des DampfStutzens und des Flüssigkeitsstutzens überdeckt, über welchen der kondensierte Wärmeträger in die Verdampfungskammer zurückkehrt, und

als Platten auszubilden, die die Längsspalte zwischen den genannten Wänden der Stutzen überdecken, wobei der Halbring und die Platten unter einem Winkel zueinander angeordnet sind. Hierbei geht die Nomenklatur der erforderlichen Materialien zurück und steigt die Technologiegerechtheit von Montagearbeiten·

Mit dem Zweck, die Betriebssicherheit zu erhöhen und den regelbaren Bereich der übertragenen Wärmebelastungen zu erweitern, enthält die Wärmeübertragungseinrichtung einen Kondensator, dessen Hohlraum eine Dampf- und eine Flüssigkeitszone besitzt und mit dem Hohlraum der Kondensationskammer sowie mittels eines Flüssigkeitsstutzens mit der Flüssigkeitszone der Verdampfungskammer in Verbindung steht» Hierbei ist der Kondensator mit einem Stutzen zur Füllung der Verdampfungskammer mit dem Wärmeträger und Entfernung von nichtkondensierenden Gasen aus der Einrichtung versehen.

Durch die Verschiebung der bedingten Trenngrenze "Flüssigkeit - Dampf" aus dem Hohlraum der Kondensationskammer in den Hohlraum des Kondensators wird eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Dampfstromes auf der gesamten Länge des Hohlraumes des Kondensators gewährleistet.

Eine der Ausführungsvarianten der Wärmeübertra-

2.3 gungseinrichtung ist die Anbringung des Kondensators unmittelbar an der Kondensationskammer, bei welcher die vom Kondensator abgeführte Wärme unmittelbar zum beheizten Objekt übertragen werden kann.

Zweckmäßig ist auch die Anbringung des Kondensators unmittelbar am Flüssigkeitsstutzen, wenn aus konstruktiven Überlegungen heraus oder aufgrund der Betriebsbedingungen des beheizten Objektes die Wärmezuführung zu diesem von einem zusätzlichen Kondensator unerwünscht ist·

Mit dem Zweck, eine höchst effektive Wärmeabführung vom Kondensator sicherzustellen, ist der letztere mit einer Außenberippung versehen·

Eine der Ausführungsvarianten der Wärmeübertragungseinrichtung besteht darin, daß in der Dampfzone des Kondensators ein zusätzliches Heizelement und am Austritt aus dem Flüssigkeitsstutzen in die Flüssigkeitszone ein Ablaßventil angebracht ist, was einen zuverlässigen Ablauf der kondensierten Flüssigkeit aus dem Hohlraum der Kondensationskaminer in den Hohlraum, der Verdampfung ska miner bei einer Verminderung der Höhe des Flüssigkeitsstutzens gewährleistet.

Zur Beschleunigung des Anlaß vor gangs und Erhöhung der Betriebssicherheit der Wärmeübertragungseinrichtung enthält diese einen aus einem kapillar-porösen Material bestehenden und mit der Flüssigkeitszone sich berührenden Einsatz, der mit dem Flüssigkeitsstutzen starr verbunden ist und den Durchtritt des Dampfes in diesen aus der Dampf zone der Verdampfungskammer absperrt. Der Einsatz aus einem kapillar-porösen Material wird zur Verhinderung von Einwürfen der Flüssigkeit während der Inbetriebsetzungen der Wärmeübertragungseinrichtung aus der Flüssigkeitszone der Verdampfungskammer über den Flüssigkeitsstutzen in die Kondensationskammer verwendet.

Eine der Varianten der Konstruktion der Wärmeübertragung seinrichtung besteht darin, daß der Einsatz mit Hilfe einer zusätzlichen Heizquelle beheizt ausgeführt ist. Die Zweckmäßigkeit der Benutzung dieser konstruktiven Lösung beruht darauf, daß erstens der Wärme- und Masse austausch bei der Verdampfung der Flüssigkeit von der Oberfläche der zusätzlichen Heizquelle aus, deren Abmessungen hierbei beträchtlich geringer werden, intensiviert werden kann und zweitens die Abmessungen der Verdampfungskammer vermindert werden und die erforderliche Höhe der Anordnung der Kondensat ionskammer über der Verdampfungskammer abnimmt·

Mit dem Ziel, die Technologiegerechtheit der Herstellung sowie die Bequemlichkeit des Transports und der Montage der Wärmeübertragungseinrichtung zu er-

hohen, dejren Kondensationskammer mehrere zehn Meter beträgt, wird die letztere und das Rohr teilbar ausgeführt.

Eine der Ausführungsvarianten der Einrichtung besteht darin, daß an der Trennstelle an der Kondensationskammer Flansche mit einer Zwischenlage angebracht sind und auf dem Rohr eine Muffe mit Gewindeverbindung angeordnet ist, was eine hermetisch dichte Verbindung der Kondensationskammer und die Verbindung des Rohrs ohne Verringerung des Querschnittes des erwähnten Eohrs und des Hohlraumes der Kondensationskaminer gewährleistet.

Unter Berücksichtigung der im Vergleich mit den kurzen Wärmerohren erhöhten Kosten der in Rede stehenden Wärmeübertragungseinrichtung und mit dem Zweck, den Prozeß der Füllung mit der Flüssigkeit zu vereinfachen, und nichtkondensierende Gase aus der Einrichtung periodisch auszulassen, ist in dieser ein an der Stelle der von nicht kondensierenden Gasen angebrachtes Ventil vorgesehen·

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung durch eine eingehende Beschreibung der angeführten Beispiele ihrer Ausführung unter Hinweisen auf beigefügte Zeichnungen erläutert, in denen es zeigen:

Fig· 1 die erfindungsgemäße Wärmeübertragungseinrichtung, Gesamtansicht im Längsschnitt;

Fig· 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1; Fig. 3 ©ine der Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtung, Gesamtansieht im Längsschnitt;

Fig· 4 eine andere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtung, Gesamtansicht im Längsschnitt j

Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V der Fig. 4; Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI der Fig_o 4;

Fig· 7 einen Schnitt nach Linie VII-VIl der Fig. 4; Fig· 8 noch eine der Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtung, Gesamt an-

sieht im Längsschnitt;

Fig· 9 noch eine der Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Wärmeübertragung seinrichtung, Gesamtansicht im Längsschnitt;

Fig. 10 noch eine der Ausführungsvarianten der erfindungsgemäisen Wärmeübertragungseinrichtung, Gesamtansicht im Längsschnitt;

Fig. 11 noch eine der Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtung, Gesamtansieht im Längsschnitt;

Fig. 12 noch eine der Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtug, Gesamtansicht im Längsschnitt;

Fig. 13 noch eine der Ausführungsvarianten der erfindung sg emäßen Wärmeübertragung se inrichtung, Gesamtansicht im Längsschnitt;

Fig. 14 noch eine der Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtung, Gesamtansicht im Längsschnitt;

Fig. 15 noch eine der Ausführungsvarianten der erf indungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtsung» Gesamtansicht im Längsschnitt j

Fig. 16 einen Schnitt nach Linie XVI-XVI der Fig. 15;

Fig. 17 einen Schnitt nach Linie XVII-XVII der Fig. 15;

Fig. 18 noch eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtung, Gesamtansicht im Längsschnitt;
Pig. 19 eine Ansicht XIX der Fig» 18i

Fig. 20 noch eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtung, Gesamtansicht im Längsschnitrtr; ■ .-

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Wärxaeübertragungseinrichtung, die beispielsweise zur Beheizung von Eisenbahnweichen bestimmt-ist,- enthält ©ine Verdampfungskammer 1 mit zwei Heizquellen 2, z.B. mit

elektrischen Heizelementen, die in den Wänden der Verdampfungskammer 1 hermetisch dicht befestigt sind. Als Heizquellen 2 können außer den elektrischen Heizelementen auch andere .Erhitzer, beispielsweise Gasflammenerhitzer, verwendet werden. ·

Der Hohlraum der Verdampfungskammer 1 besitzt eine .Flüssigkeitszone 3 und eine Dampfzone 4. Über der Verdampfungskammer 1 ist eine Kondensationskammer 5 angeordnet, die als Rohrleitung ausgebildet ist. Im Hohlraum 6 der Kondensationskammer 5 ist enthalg ihrer Längsachse ein Rohr 7 mit Hohlraum 8 angeordnet. Das Rohr 7 dient zur Dampfzuführung in den Hohlraum 6 der Kondensationskammer 5 und Rückführung der kondensierten Flüssigkeit in den Hohlraum der Verdampfungskammer 1.

Die Wärmeübertragungseinrichtung- hat

zwei Stutzens einen Dampfstutzen 9 und einen Flüssigkeitsstutzen 10 (Fig. 2), der zwischen den zwei Heizquellen 2 verläuft· In Abhängigkeit von der Form des beheizten Objektes 11 (i?ig. 1) und dem Gesamtanordnungsschema der Verdampfungskammer 1 kann der Flüssigkeit sstutzen 10 auch an den anderen Stellen der Ji'lüssigkeitszone 3 der Verdampfungskammer 1 angebracht sein. Die Dampfzone 4 der Verdampfungskammer 1 ist mit Hilfe des Dampfstutzens 9 v&b dem Hohlraum Ö des Rohrs 7 ver« Emnden· Das Stirnende des Rohres 7 ist auf der Seite des Dampfstutzens 9 durch einen Blindflansch 12 verschlossen. Der Damprstutzen 9 ist an die Seitenwand des Rohres ? angeschlossen, durch die Seitenwand der Kondensationskammer 5 hindurchgeführt und verbindet den Hohl-

^o raum 8 des Rohres 7 mit der Dampfzone 4 der Verdampfungskammer 1· Die Flüssigkeitszone 3 der Verdampfungskammer 1 ist mittels des Flüssigkeitsstutzens 10 mit dem Hohlraum 6 der Kondensationskammer 5 verbunden. Der Hohlraum 8 des Rohres 7 steht mit dem Hohlraum 6 der Rohrleitung 5 in Verbindung.(im folgenden kann mit der Bezugszahl 5 sowohl-die Kondensationskammer als auch die Rohrleitung bezeichnet sein). Das Rohr 7 ist in bezug auf die Kon-

densationskammer 5 koaxial angeordnet. Die Kondensationekammer 5 liegt im wesentlichen horizontal längs des beheizten Objektes 11. Ist das beheizte Objekt 11 eine ßahrcweiche, so wird die Kondensat ionskammer 5 zwisehen der Sackenschiene und der Zunge der ßahnweiche angeordnet und mittels speziellen Andrückvorrichtungen an den Fuß der Backenschiene angedrückt·

Die Anzahl der Heizquellen 2 wird ausgehend von der erforderlichen Wärmeleistung,die zum beheizten ^JO Objekt 11 übertragen wird, und den Abmessungen der Verdampfungskammer 1 gewählt. Die Verdampfungskammer 1 ist zum Teil mit einem flüssigen Wärmeträger 13 0?ig» 2) gefüllt· An der Kondensationskammer 5 ist im Bereich des Anschlusses des Flüssigkeitsstutzens 10 an dieselöl ^ be ein Stutzen 14 (Fig. 1) zum Füllen der Wärmeübertragungseinrichtung mit dem Wärmeträger 13 und Entfernen aus ihr von nichtkondensierenden Gasen angebracht. Dieser Stutzen soll an der Stelle angebracht sein, wo die Ansammlung von nichtkondensierenden Gasen am wahrscheinlichsten ist·

Alle Varianten der Wärmeübertragungseinrichtung, die in Fig· 1-2 dargestellt sind, arbeiten folgendermaßen·

Ήach Einschalten der Heizquellen 2 findet eine Erwärmung des flüssigen Wärmeträgers 13 i*i der Flüssigkeit szone 3 der Verdampfung skimmer 1 statt. Der flüssige Wärmeträger 13 verdampft (in Richtung des Rfeils "a") und seine Dämpfe strömen (in Richtung des Pfeils "b") in die Dampfzone 4 der Verdampfungskammer 1 und weiter über den Dampf stutzen 9 in den Hohlraum 8 des Rohres 7· Der Dampf strom, der teilweise kondensiert, bewegt sich im Hohlraum 8 des Rohres 7 und gelangt in die Kondensationskammer 5· Im Hohlraum 6 der Rohrleitung 5 findet die Kondensation des gesamten Dampfstrooc me ε statt· Da die Wärmeübertragung von dem im Hohlraum 8 des Rohres 7 kondensierenden Dampfes zum beheizten Objekt 11 über den einen hohen thermischen Widerstand

aufweisenden Spalt zwischen der Außenwand des Rohres 7 und der Innenwand der Kondensationskammer 5 vor sich gehe, der Haupt dampf strom aber im Hohlraum 6 der Rohrleitung 6 kondensiert, so besitze die Kondensationskammer 5 eine hohe Isothermie· Die (in Richtung des Heils "c" erfolgende) Rückführung des kondensierten nfärme^ragers 13 aus dem Hohlraum 6 der Rohrleitung 5 geschieht durch Gravitationskräfte üoer den jflüssigkeitsstutzen 10 in die flüssige Zone 3 der Verdampfungskammer 1.

Der den Hohlraum 8 des Rohres 7 und den Hohlraum 6 der Rohrleitung 5 passierende kondensierende Dampfstrom wirkt mit dem Film und den Tropfen des in den genannten Hohlräumen kondensierten Wärme"crägers zusammen und transportiert ihn zum Jflüssigkeitsstutzen 10· Bei der Arbeit der Wärmeüö ertragung se inrichOung bes^elrc zwischen der Dampf zone 4 der Verdampfungskammer 1 und dem Hohlraum 6 der Rohrleitung 5 ein Druckgefälle, das gleich den Gesamtdruckverlusten für die Reibung und die örtlichen Widerstände beim Transport des Dampfes und des Dampf -Flüssigkeits-Gemisches innerhalb der Einrichtung ist· Durch das genannte Druckgefälle stellt sich bei der Arbeit der Einrichtung im Flüssigkeitsstutzen 10 ein© Wärmeträgersäule ein, deren Hohe dem Verhältnis der Gesamtdruckverluste zum spezifischen Gewicht des Wärmeträgers in der Verdampfungskammer 1 gleich ist.

Somit werden die Höhe der Säule des Wärmeträgers 13 im Flüssigkeitsstutzen 10 und dementsprechend auch die Höhe des Flüssigkeitsstutzens 10 selbst in Abhängigkeit vom Druckgefälle im Inneren der Wärmeübertragungseinrich-

30. tung bestimmt·

ι Für den Transport des Dampfes und des Dampf -Flüssigkeit ß-Gemisches im Inneren der Wärmeübertragungseinrichtung wird ein gewisser Teil der potentiellen Energie des in der Verdampfungskammer 1 erzeugten Dampfes aufgewandt, welche Energie wieder in die 7/ärmeenergie umgewandelt wird, die ebenfalls zum beheizten Objekt 11 übertragen wird.

Aus der Behandlung der Wärme- und hydrodynamischen Prozesse der Arbeit der Wärmeübertragungseinrichtung folgt, daß diese in einem weiten Änderungsbereich der (positiven und negativen) Neigungswinkel der Kondeneationskammer 5 i& bezug auf den Horizont arbeitsfähig ist. Bei einer entsprechenden Wahl der Höhe des Flüssigkeitsstutzens 10, der Querschnittsflachen der Hohlräume 8 und 6 des Rohres 7 bzw. der Rohrleitung 5 und deren Verhältnisse zueinander gewährleistet die Wärmeübertragungseinrichtung die übertragung von Wärmeströmen von mehreren Kilowatt zu den horizontal gelegenen beheizten Objekten 11 mit mehrere zehn Meter betragener Länge.

Der Ablauf des Wärmeträgers 13 aus dem Flüssigkeitsstutzen 10 erfolgt in die Flüssigkeitszone 3 der Ver- dampfungskammer 1, beispielsweise zwischen den Heizquellen 2.

Da bei der Wärmeübertragungseinrichtung die Länge der Kondensationskammer 5 die Längenmaße der Verdampfungskammer 1 beträchtlich übersteigt, so wird die Arbeitsfähigkeit der Einrichtung, die in vielem von der Vollständigkeit der Entfernung von nicht kondensier enden Gasen aus ihren Innenräumen abhängt, in hohem Maße durch die Anordnungsstelle des Stutzens 14 bestimmt, über welchen die nicht kondensierenden Gase entfernt werden» Die in Fig. 1 und Z dargestellte Einrichtung ist zur Übertragung der Wärme zum beheizten Objekt 11 bei der über die Länge der Kondensationskamn.er 5 gleichmäßig verteilten zu übertragenden Wärmeleistung.

In Fig. 3 ist eine Wärmeübertragungseinrichtung dargestellt, die zur übertragung der Wärme zum beheizten Objekt 11 (in Fig.'bedingt nicht abgebildet) bei großen Änderungen der über die Länge der Kondensationskaffimer 15 übertragenen Wärmeleistung bestimmt- ist· ~ *- -

Die Kondensationskammer 15 ist als Rohrleittang ausgebildet, in deren Hohlraum 16 ein Rohr 17 angeordnet · ist, das einen Hohlraum 18 besitzt, welcher mit dem Hohlraum 16 der Kondensationskammer 15 in Verbindung steht.

Die Verdampfungskammer der in Fig. 3 dargestellten Wärmeübertragungseinrichtung ist ähnlich der Verdampfungskammer nach Fig. 1 und mit den obenangeführten Bezugszeichen gekennzeichnet.

Der Hohlraum 18 des Rohres 17 ist mit der Flüssigkeitszone 3 äer Verdampfungskammer 1 mit Hilfe eines Flüssigkeitsstutzens 19 in Verbindung gebracht. Der Hohlraum 16 der Kondensationskammer 15 steht mit der Dampfzone 4 der Verdampfungskammer 1 mit Hilfe eines Dampf-Stutzens 20 in Verbindung, der über die Seitenwand der Kondensationskammer 15 an ihren Hohlraum 16 angeschlossen ist.

Aufgrund von in der Kondensationskammer 15 ablaufenden inneren Prozessen ist die Anordnung des Rohres 17 an der unteren Seitenlinie der Kondensationekammer 15 (in der Zeichnung nicht gezeigt) zweckmäßig.

Die Arbeitsweise der in Fig. 3 dargestellten Wärmeübertragungseinrichtung ist folgende.

Die Dämpfe des Wärmeträger 13, die sich in der Verdampfungskammer 1 bildenj deren Arbeit vorstehend beschrieben wurde, gelangen über den Dampfstutzen 20 in den Hohlraum 16 der Kondensationskammer 15. Die Wärmeübertragung von den kondensierenden Dämpfen des Wärmeträgers 13 zum beheizten Objekt 11 erfolgt im Spalt zwischen der Außenwand des Rohres 17 und der Innenwand der Kondensationskammer 15 bei einem unbedeutenden thermischen Widerstand. Der Film des kondensierten Wärmeträgers 13 wird durch den Dampf strom im Hohlraum 16 transportiert, woraus der kondensierte Wärmeträger 13 in den Hohlraum 18 des Rohres 17 überströmt und weiter über den Flüssigkeitsstutzen 19 in die Flüssigkeitszone 3 der Verdampfungskammer 1 abläuft.

Bei großen Wärmeströmen, die von der Kondensationskammer 15 zum beheizten Objekt 11 übertragen werden, steigt beträchtlich der Verbrauch an kondensiertem Wärmeträger, welcher aus dem Hohlraum 16 der Rohrleitung in den Hohlraum 18 des Rohres 17 überströmt· Eine zuverläs-

sige und störungsfreie Arbeit der Wärmeübertragungseinrichtung wird in diesem Fall durch die Anordnung des Rohres 17 sun der unteren Seitenlinie der Kondensationskammer 15 sichergestellt, bei welcher die Bildung einer Stillstandszone des kondensierten Wärmetragers 13 vermieden wird.

Eine in Fig. 4 dargestellte Wärmeübertragungseinrichtung ist zur Beheizung von Objekten bestimmt, bei denen aufgrund der Betriebsbedingungen mechanische Ein-Wirkungen auf die Elemente der Einrichtung (Schläge, Vibrationen u.dgl.) stattfinden.

Die Verdampfungskammer 1 der in Fig. 4 dargestellten Wärmeübertragungsßinrichtung ist der Verdampfungskammer 1 nach Fig. 1 ähnlich und mit den obenangeführten Bezugzeichen gekennzeichnet.

Die Kondensationskammer 21 ist als Rohrleitung ausgebildet, in deren Hohlraum 22 ein Rohr 23 angeordnet ist, das über seinen Hohlraum 24 mit dem Hohlraum 22 der Kondensationskammer 21 oder, was bedingt dasselbe ist, der Rohrleitung 21 in Verbindung steht·

Die Einrichtung enthält einen Dampfstutzen 25 und einen Flüssigkeitsstutzen 26, wobei sich der Dampfstutzen 25 innerhalb des Flüssigkeitsstutzens 26 befindet, in dem eine Trennwand 27 angeordnet ist, die den aus dem Hohlraum 22 der Rohrleitung 21 ablaufenden Wärmeträger 13 von der Dampfzone 4 der Verdampfungskammer 1 trennt, in deren Flüssigkeitszone 3 die beiden Stutzen 25 und 26 abgesenkt sind.

Die Arbeit der Wärmeüberlagungseinrichtung, die in Fig. 4 dargestellt ist, ist ähnlich der vorbeschriebenen Arbeit der Wärmeübertragungseinrichtung nach Fig· 1, 2, 3. Es wird nunmehr auf einige Besonderheiten der Hydrodynamik und der Prozesse des Massentransports eingegangen, die in der auf Fig. 4 dargesteilten Wärmeübertragungseinrichtung ablaufen·

Die Trennwand 27 trennt den aus dem Hohlraum 22 der Rohrleitung 21 ablaufenden Wärmeträger 13 von der

Dampfzone 4 der Verdampfungskammer 1. Dadurch, daß der Dampfstutzen 25 und der Flüssigkeitsstutzen 26 in die Flüssigkeitszone 3 der Verdampfungskammer 1 abgesenkt sind, wird verhindert, daß die Dämpfe des Wärmeträgers 13 unmittelbar aus der Dampfzone 4 in den Flüssigkeitsstutzen 26 gelangen. Die Prozesse des Transport des Wärmeträgers aus dem Dampf stutzen 25 in den Hohlraum 24 des Rohres 23 und des kondensierten Wärmeträgers aus dem Hohlraum 22 der Bohrleitung 21 in den Flüssigkeitsstutzen 26 gehen bei geringen Strömungswiderständen vonstatten. Dies wird dadurch erreicht, daß die Querschnitte des DampfStutzens 25 und des Flüssigkeitsstutzens 26 den Querschnitten jeweils des Hohlraumes 24 des Rohres 23 und des Hohlraumes 22 der Rohrleitung

•-J5 21 gleich sind und außerdem die besagten Elemente durch stufenlose Bögen mit hinreichend großen Biegeradien verbunden sind«

Bei der in Fig· 4 dargestellten Wärmeübertragungseinrichtung ist die Trennwand 27 als Halbring 28 (Fig.5), der <jen Ringspalt 29 zwischen den Wänden 30 und 31 jeweils des Dampfstutzens 25 und des Flüssigkeitεstutzens 26 überdeckt, über welchen der flüssige Wärmeträger 13 in die Verdampfungskammer 1 zurückkehrt, und als Platten 32 (Fig. 6, 7) ausgebildet, die die Längsspalte 33

2-5 zwischen den genannten Wänden 30 und 31 der Stutzen 25 und 26 überdecKen, wobei der Halbring und die Platten unter einem Winkel zueinander angeordnet sind.

Durch Vorhandensein der Trennwand 27 wird die direkte Kontakt der in den Dampfstutzen 25 eintretenden Wärmeträgerdämpfe mit dem flüssigen Wärmeträger verhindert, welcher im Flüssigkeitsstutzen 26 abläuft. Der - kondensierte Wärmeträger 13 fließt im Flüssigkeitsstutzen 26 bis zum Halbring 28, der seinen Ablauf durch den Ringspalt 29 in die Dampfzone 4 der Verdampfungskammer 1 verhindert. Vom Halbring 28 läuft der flüssige Wärmeträger in den Längsspalt 33 zwischen den Wänden 30 und 31 ab und gelangt in die Flüssigkeitszone 3 der Ver-

*· 24- -

dampfungskammer 1. Die Platten 32 verhindern den direkten Kontakt der Wärmetragerdämpfe mit dem flüssigen Wärmeträger im Längsspalt 33.

Eine in Fig. 8 dargestellte Wärmeübertragungseinrichtung ist zur Beheizung von Objekten bestimmt, aufgrund deren Betriebsbedingungen eine hohe Isothermie erforderlich ist.

Die Wärmeübertragungseinrichtung enthält eine in Porm einer Rohrleitung ausgebildete Kondensationskammer 34, in deren Hohlraum 35 ein Rohr 36 angeordnet ist. Der Hohlraum 37 des Rohres 36 steht mit dem Hohlraum 35 der Kondensationskammer y\ in Verbindung·

Die Wärmeübertragungseinrichtung enthält ferner einen Kondensator 38» dessen Hohlraum eine Dampfsone 39 und eine Flüssigkeitszone 40 besitzt und mittels eines Übergangsstücks 41 mit dem Hohlraum 35 der Kondensat ionskammer 34 in Verbindung gebracht ist· Mittels eines Flüssigkeitsstutzens 42 steht der Hohlraum des Kondensators 38 ^it der Flüssigkeitszone 3 der Verdampf ungskammer 1 in Verbindung, die ihrer Konstruktion nach der Verdampfungskammer 1 in Fig. 1 ähnlich und mit den obenangeführten Bezugszeichen gekennzeichnet ist·

Der Kondensator 38 ist mit einem Stutzen 14 zum Füllen der Einrichtung mit dem Wärmeträger 13 und Entfernen von nicht kondensierenden Gasen aus der Wärmeübertragung se inrichtung versehen·

Die Arbeit der in Fig. 8 dargestellten Wärmeübertragungseinrichtung ist ähnlich der im vorstehenden be- schriebenen Arbeit der Einrichtung, die in Fig· 4, 5, 6, 7 dargestellt ist. Beim Vorhandensein des Kondensators 38 lauft der kondensierte Wärmeträger aus dem Hohlraum 35 über das Übergangsstück 41 in den Kondensator-38 und weiter über den Flüssigköitsstutzen" 42 in die Flüssigkeitszone 3 der Verdampfungskammer 1 ab*

In den Hohlraum des Kondensators 38 strömt eine gewisse Menge der Wärmetragerdämpfe aus dem Hohlraum

der Kondensationskaiamer y\ über. Somit kann man durch !Regelung der Wärmeabfuhr von der Oberfläche des Kondensators 38 die bedingte Trenngrenze "Flüssigkeit-Dampf" aus dem Hohlraum 35 in den Hohlraum des Kondensators 3ö verlegen und demnach die Isothermie der Kondensationskammer 34 bei großer Ausdehnung der horizontal gelegenen beheizten Objekte 11 erhöhen.

Bei langandauernder Arbeit der Wärmeübertragungseinrichtung ist das Auftreten in ihren Innenräumen von nichtkondensierenden Gasen möglich, die sich negativ auf die Arbeit der Einrichtung auswirken. Da die nichtkondensierenden Gase eine Tendenz haben, sich in der Segel in dem in Strömungsrichtung des Dampfes am weitesten entfernten Teil der Kondensationskammer y\ anzu-

yj£j sammeln, so erfüllt der Kondensator 38, falls er in der WärmeübertraOungseinrichtung vorgesehen ist, die Funktion eines Sammelgefäßes für die nichtkondensierenden Gase bei der Arbeit der Wärmeübertragungseinrichtung. Dadurch steigt die Isothermie der Kondensationskammer

34. Durch den Umstand, daß am Kondensator 38 der Stutzen "14 angebracht ist, welcher zum Füllen der Verdampfungskammer 1 mit dem Wärmeträger benutzt wird, wird es möglich, die Herstellungstechnologie der Wärmeübertragungseinrichtung zu verbessern, ihre Zuverlässigkeit und Betriebsdauer zu erhöhen, weil die vollständigste Entfernung der nichtkondensierenden Gase erzielt wird.

In einer der Ausführungsvarianten der Wärmeübertragungseinrichtung, die in Fig. 9 dargestellt ist und zur Beheizung von ausgedehnten Objekten bei auf ihrer Oberfläche vorhandenen Vertiefungen beliebiger Form verwendet werden kann, ist ein Kondensator 43 unmittelbar am Gehäuse der Kondensationskammer 44 angebracht.

Die Kondensationskammer 44 ist als Rohrleitung ausgebildet, in deren Hohlraum 45 ein Rohr 46 angeordnet ist, dessen Hohlraum 47 mit dem Hohlraum 45 der Kondensationskammer 44 in Verbindung steht.

Die Verdampfungskammer 1 der in Fig· 9 dargestellten Wärmeübertragungseinrichtung ist ähnlich der Ver- . dampfung skammer 1 nach Fig· 1 und mit den obenangeführten Bezugszeichen gekennzeichnet.

Mit Hilfe eines Flüssigkeitsstutzens 48 ist der Kondensator 43 über seinen Hohlraum mit der Flüssigkeitskammer 3 der Verdampfungskammer 1 in Verbindung gebracht· Der Hohlraum 47 des Rohres 46 steht über einen Dampfstutzen 49 mit der Dampfzone 4 der Verdampfungskammer 1

/jQ in Verbindung. Am Kondensator 43 ist ein Stutzen 14 angebracht.

Die Arbeit der in Fig. 9 dargestellten Wärmeübertragungseinrichtung wurde im vorstehenden beschrieben. Der in der Kondensationskammer 44 kondensierte Wärmeträger wird aus dem Hohlraum 45 unmittelbar in den Kondensator 43 und weiter in die Jj'lüssigkeitszone 3 äer Verdampfungskammer 1 transportiert. Die Temperaturregelung der Oberfläche der Kondensationskammer 44 wird durch Änderung der Abfuhr der Wärmeenergie von der Oberfläche des Kondensators 43 gewährleistet, wobei diese Wärmeenergie auch zum beheizten Objekt 11 übertragen werden kann.

Die in den figuren 10 und 11 dargestellten Varianten der Wärmeübertragungseinrichtung sind zur Beheizung von Objekten bestimmt, welche die Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur auf einer großen Länge erfordern, wobei die Variante in ü'ig. 11 bei erheblichen Abweichungen vom Mittelwert der über die Länge der Kondensationskammer 44 abgenommenen Wärmeleistung angewendet werden kann.

•jo Der Kondensator 50 ist unmittelbar an einem !flüssigkeit sstutzen b1 (i'ig· 10) angebracht, der mit dem Hohlraum 52 der Kondensationskammer 53 in Verbindung steht. Der Hohlraum des Kondensators 50 ist in eine Dampfsone 54 und eine iflüssigkeitszone 55 unterteilt. Die Konden-

sationskammer 53 ist als Rohrleitung ausgebildet, in deren Hohlraum 52 ein Rohr 56 angeordnet ist·

Die Verdampfungskammer 1 der in Fig. 10 und 11 dargestellten War meub ert r agungse inr ichtilngen ist der Ver-

.- 27 -

dampfungskater 1 nach Fig. 1 ähnlich und mit den obenangeführten Bezugszeichen gekennzeichnet.

Der Hohlraum 57 des Bohres 56 steht mit der Dampfzone 4 der Verdampfungskammer 1 (Fig. 10) in Verbindung« Der Flüssigkeitsstutzen 51 verbindet den Hohlraum 52 mit dem Hohlraum des Kondensators 50 und der Flüssigkeitszone 3 der Verdampfungskammer.1.

Der Hohlraum 52 kann durch einen Dampfstutzen 59 mit der Dampfzone 4 der Verdampfungskammer 1 (Fig. 11)

ΊΟ in Verbindung stehen. Hierbei ist der Kondensator 50 an einem flüssigkeitsstutzen 60 angebracht, welcher den

Hohlraum 57 des Rohres 56 niit der Flüssigkeitszone 3 der Verdampfungskammer 1 verbindet.

Am Kondensator 50 (Fig. 10 und 11) ist ein Stutzen 14 zum Füllen der Einrichtung mit dem Wärmeträger 13 und Entfernen von nichtkondensierenden Gasen angebracht.

Die Arbeit der in Fig. 10 und 11 dargestellten Wärmeübertragungseinrichtung wurde vorstehend bei der Beschreibung der Arbeitsweise der Einrichtungen angeführt, die in Fig· 1 bzw· 3 dargestellt sind. Es sei hinzugefügt, daß durch die Anbringung des Kondensators 50 unmittelbar am Flüssigkeitsstutzen 60 die Isothermie der Kondensationskammer 53 (Pig· 11) beträchtlich steigt. Dies wird durch Erhöhung der Geschwindigkeit der Zirkulation der dampfförmigen und der flüssigen Phase des Wärmetragers im Hohlraum 52 der Kondensationskammer 53 und im Hohlraum 57 des Rohres 56 durch Verschiebung der bedingten Trenngrenze "Dampf-Flüssigkeit·* _aus dem Hohlraum 57 des Rohres 56 in den Hohlraum des Kondensators 50 bei der Abführung eines gewissen Teils der Wärmeleistung von der Oberfläche des Kondensators 50 sichergestellt· Hierbei vermindert sich die Wahrscheinlichkeit der Bildung einer Stillstandszone des flüssigen Wärmeträgers an der Stelle dessen Übertritts aus dem Hohlraum 52 der Kondensationskammer 53 in den Hohlraum 57 des Rohres·

In einer weiteren Ausführungsvariante der Wärmeübertragungseinrichtung (Fig. 12) ist der Kondensator 61 mit einer Außenberippung 62 versehen und unmittelbar an einem F lüssigke its stutzen 63 angebracht· Am Kondensator 61 ist ein Stutzen 14 zum Füllen der Einrichtung mit dem Wärmeträger 13 und Entfernen von nichtkondensierenden Gasen aus der Einrichtung angebracht.

Die Kondensationskammer 53 und die Verdampfungskammer 1 der in Fig. 12 dargestellten Wärmeübertragungseinrichtung sind jeweils der in Fig. 10 dargestellten Kondensationskammer 53 und der in Fig. 1 dargestellten Verdampfungskammer 1 ähnlich und in ähnlicher Weise bezeichnet ·

Die Arbeit der in Fig. 12 dargestellten Wärmeübertragung seinrichtung wurde im vorstehenden angeführt·

Ist der Kondensator 62 mit der Außenberippung 62 versehen, so läßt sich durch Vergrößerung der Wärmeaustauschf lache die vom Kondensator 61 abgeführte Wärmeleistung vergrößern und der mögliche Eegelungsbereich der Wärmet rager zirkulation in der Wärmeübertragungseinrichtung erweitern. Dadurch steigt beträchtlich die Isothermie der Kondensationskammer 53 bei großen Schwankungen der über die länge der Kondensationskammer 53 abgeführten Wärmeleistung·

Bei den in den Figuren 8-12 dargestellten Varianten der Wärmeübertragungseinrichtung wird der Kondensator zur Abführung einer gewissen Wärmemenge und Veränderung der wärmetechnischen Daten der Kondensationskammer verwendet· Eine Verminderung der erförderlichen Höhe der Anordnung der Kondensationskammer über der Verdampfungskammer kann aber dadurch erreicht werden, daß ein Heizelement 64, beispielsweise ein elektrisches Heizelement, in einem Kondensator 65 in dessen Dampfzone 66 (Fig» 13) untergebracht wird. Der Hohlraum des Kondensators 65 ist in eine Dampfzone 66 und eine Flüssigkeitszone 67 unterteilt·

Die Kondensationskammer 53 und die Verdampfungskammer 1 der in Fig. 13 dargestellten Wärmeübertragungs-

einrichtung sind jeweils der in Fig. 10 dargestellten Kondensationskammer 53 und der in Fig. 1 dargestellten Verdampfungskammer 1 ähnlich und in ähnlicher V/eise be~ zeichnet·

Am Austritt des Wärmeträgers aus einem Flüssigkeitsstutzen 68 in die Flüssigkeitszone 3 ist ein Ablaßven~ til 69 angeordnet. Der Hohlraum 57 des Rohres 56 steht über einen Dampf stutzen 70 mit der Dampf zone 4 der Verdampfungskammer 1 in Verbindung,

Die Arbeit der in Fig. 13 dargestellten Wärmeübertragung seinrichtung wurde im vorstehenden beschrieben, der Kondensator 65 mit dem Heizelement 64 arbeitet aber folgenderweise.

Der kondensierte Wärmeträger 13 lauft aus dem Hohlraum 52 der Kondensationskammer 53 über den Flüssigkeitsstutzen 68 in den Kondensator 65 ab. Da das Ablaßventil 69 solcherweise eingeregelt ist, daß es sich bei einer Höhe der Flüssigkeitszone 67 öffnet, die dem Eintauchen des Heizelementes 64 in die Flüssigkeit entspricht, so findet im Kondensator 65 ein periodisches Überfluten des Heizelementes 64 mit dem Wärmeträger 13 statt. Bei Inbetriebsetzung des Heizelementes 64 im Augenblick seiner Überflutung mit dem Wärmeträger 13 kommt es zu einem intensiven Aufsieden des Wärmeträgers 13· Der Druck im Hohlraum des Kondensators 65 steigt an, und der Wärmeträger 13 beginnt, sich in den Flüssigkeitsstutzen 68 auf und ab zu bewegen, indem er das Ablaßventil 69 öffnet. Da der Widerstand des Flüssigkeitsstutzens 68 zwischen dem Kondensator 65 und der Flüs- sigkeitszone 3 kleiner gewählt ist als der Widerstand des Flüssigkeitsstutzens 68 zwischen dem Kondensator 65 und dem Hohlraum 52 der Kondensationskammer 53, so wird der größere Teil des Wärmeträgers 13 in die Verdampfungskammer 1 übergeschoben.

Des weiteren wiederholt sich der Arbeitszyklus der Einrichtung: das Ablaßventil 69 schließt sich erneut, der Wärmeträger 13 sammelt sich im Flüssigkeitsstutzen

und in der Flüssigkeitszone 67 des Kondensators 65 bis zum Augenblick der Berührung des Wärmeträgers 13 mit dem heißen Heizelement 64 und der Druckerhöhung im Hohlraum des Kondensators 65 an.

Somit wird die Wärmeenergie des Heizelementes 64 für das Umpumpen des kondensierten Wärmeträgers 13 aus dem Hohlraum 52 der Kondensat iönskammer 53 in die Flüssigkeitszone 3 der Verdampfungskammer 1 verbraucht· Der Hauptanteil des im Kondensator 65 verdampften Y/ärmeträgers gelangt in Form des Dampfes in den Hohlraum 52 der Kondensationskammer 53» wo er kondensiert und die latente Verdampfungswärme zum beheizten Objekt 11 überträgt· Das Heizelement 64 arbeitet gemeinsam mit dem Ablaßventil 69 als Pumpe unter der Bedingung, daß der Strömungswiderstand des Flüssigkeitsstutzens 68 über dem Kondensator 65 den Strömungswiederstand des Flüssigkeitsstutzens 68 unter dem Kondensator 65 (Fig. 13) übersteigt. Hierdurch wird eine Erhöhung der Betriebszuverlässigkeit der Wärmeübertragungseinrichtung und die Gewährleistung der Isothermie der Kondensationskammer 53 bei der Verminderung der erforderlichen Anordnungshöhe der Kondensationskammer 53 über der Verdampfungskammer 1 erreicht·

Eine in Fig. 14.dargestellte Wärmeübertragungseinrichtung ist zur Übertragung der Wärme zu beheizten Objekten bestimmt, aufgrund deren Arbeitsbedingungen eine häufige Änderung der übertragenen Leistung erforderlich ist. Dies wird dadurch gewährleistet, daß die Einrichtung einen aus einem kapillar-porösen Material bestehenden Einsatz 71 enthält, der sich mit der Flüssigkeitszone 3 der im vorstehenden beschriebenen und bezeichneten Verdampfungskammer 1 berührt. Der Einsatz 71 ist mit einem Flüssigkeitsstutzen 72 starr verbunden und sperrt den Dampf durchtritt in diesen aus der Dampfzone 4 der Verdampfungskammer 1 ab.

Die Kondensationskammer 73 ist als Rohrleitung ausgebildet, an welcher im Anschlußbereich des Flüssig-

■ - 31

keitsstutzens 12. ein Stutzen 14 zum Füllen der Einrichtung mit dem Wärmeträger und zum Entfernen des nicht-.. Kondensierenden Gases aus der Einrichtung angebracht ist. Die Arbeit der in Fig. 14 dargestellten Wärmeübertragung seinrichtung wurde im vorstehenden beschrieben.

Der kondensierte Wärmeträger 13 gelangt aus der Kondensationskammer 73 in den Flüssigkeitsstutzen 72 und läuft, nachdem er den aus einem kapillar-porösen Material bestehenden Einsatz 71 passiert hat, in die Flüssigkeitszone 3 der Verdampfungskammer 1 ab.

Wenn aufgrund der Arbeitsbedingungen des beheizten Objektes 11 die Notwendigkeit entsteht, die zugeführte Wärmeleistung stark zu verändern, beispielsweise zu vergrößern, so erfolgt bei der Vergrößerung der Leistung

^5 der Heizquellen 2 ein Aufsieden des Wärmeträgers 13 in der Flüssigkeitszone 3 der Verdampfungskammer 1 und ein Druckanstieg der Dämpfe in der Dampf zone 4. Der Einsatz 71 verhindert in diesem Fall den Einwurf des Wärmeträgers 13 aus der Flüssigkeitszone 3 in die Kondensationskammer 73 über den Flüssigkeitsstutzen 72 infolge des entstandenen Druckgefälles.

Der Einsatz 71 gestattet es auch, eine beschleunigte Ingangsetzung der Wärmeübertragungseinrichtung aus dem kalten Zustand vorzunehmen, indem er den Einwurf des flüssigen Wärmeträgers in die Kondensationskammer verhindert·

Die kennzeichnende Besonderheit einer in den Figuren 15» 16 und 17 dargestellten Wärmeübertragungseinrichtung besteht in der Verminderung der Anordnungshöhe der Kondensationskammer über der Verdampfungskammer und in der Ernöhung der Betriebszuverlässigkeit der Einrichtung bei Inbetriebsetzungen und Übergangszuständen, Dies wird dadurch erreicht, daß der Einsatz 74 aus einem kapillar-porösen Material durch eine zusätzliche Heizquelle 75 beheizt ausgeführt ist. Als zusätzliche Heizquelle können elektrische Heizelemente und Gasflammen-Srhitzer verwendet werden.

Die Kondensationskammer 53 und die Verdampfungskammer 1 der in Fig. 15 dargestellten Wärmeübertragungseinrichtung sind jeweils der in Fig. 12 dargestellten Kondensationskainmer 53 und der in Fig. 1 dargestellten Verdampfungskammer 1 ähnlich und in ähnlicher Weise bezeichnet .

Die zusätzliche Heizquelle 75 ist in den Wänden der Verdampfungskammer 1 hermetisch befestigt; und in die Flüssigkeitszone 3 der Verdampfungskammer 1 (Fig. 15» ^, ^?) teilweise eingetaucht. Der Einsatz 74 aus einem kapillar-porösen Material ist in Form einer der zusätzlichen Heizquelle 75 überziehenden Hülle ausgeführt. Ein Flüssigkeitsstutzen 76 ist ins Innere des Einsatzes 74 (Fig. 15, 16) eingeführt, welcher an ihm starr befestigt

<15 ist.

Die Dampfzone 4 der Verdampfungskammer 1 (Fig. 15) steht über den Dampf stutzen 58 mit dem Hohlraum ¥1 cLes Rohres 56 in Verbindung. An der Kondensationskammer 55 ist ein Stutzen 14 zum Füllen der Einrichtung mit dem Wärmeträger und Entfernen von nicht kondensier enden Gasen aus derselben angebracht.

Die Arbeit der in Fig. 15» 16 und 17 dargestellten Einrichtung wurde im vorstehenden beschrieben. Es wird nunmehr ausführlicher auf die Besonderheit von inneren Prozessen eingegangen, welche in der Einrichtung ablaufen, die mit dem beheizten Einsatz 74 aus einem kapillar-porösen Material ausgerüstet ist.

Ist der Einsatz 74 beheizt ausgeführt (Fig. 15), so arbeitet er erstens als Einrichtung, die den Durchtritt der Dämpfe des Wärmeträgers 13 aus der Dampf zone 4 unmittelbar in den Flüssigkeitsstutzen 76 sowie den Einwurf des Wärmeträgers 13 aus der Flüssigkeitszone 3 in den Hohlraum der Kondensationskammer 53 bei Inbetriebsetzungen der Wärmeübertragungseinrichtung absperrt. Zweitens arbeitet der Einsatz 74 als Pumpe, die den Wärmeträger aus dem Flüssigkeitsstutzen 76 in die Flüssigkeitszone 3 infolge der Wirkung der KapillLarkräfte des Ein-

satzes 74 umpumpt. Es sei bemerkt, daß je kleiner der Durchmesser der Poren des Materials des Einsatzes 74 ist, um so größer ist der Kappilardruck und ein um so größeres Druckgefälle zwischen dem ij'lüssigkeits stutz en 76 und dem Hohlraum der Verdampfungskammer 1 kann aufgrund der Wirkung der Kapillar kräfte des Materials des Einsatzes 74 überwunden werden. Wenn also der Einsatz 74 beheizt ausgeführt ist (Fig. 15), so muß man zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Einrichtung, die im vorstehenden beschrieben wurde, noch hinzufügen, daß Wärme- und Masseaustauschprozesse bei der Verdampfung des Wärmeträgers von der Oberfläche der zusätzlichen Heizquelle 75 aus beträchtlich intensiviert werden. In diesem Fall werden die Abmessungen der Verdampfungskammer 1 durch Benutzung einer hochleistungsfähigen und in Kleinbauweise ausgeführten zusätzlichen Heizquelle 75 verringere· Geringer wird auch die Wahrscheinlichkeit einer Verbrennung der zusätzlichen Heizquelle 75» da sie erstens infolge des Zulaufs der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsstutzen 76 in den Einsatz 74 (Fig. 16) benetzt wird und zweitens der Einsatz 74 infolge der Wirkung von Kapillarkräften die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitszone 3 einsaugt, da er in diese abgesenkt ist (Fig, 16 und 17).

Die Verwendung des mit Hilfe der zusätzlichen Heizquelle 75 beheizten Einsatzes 74 (Fig. 15), welcher aus einem kapillar-porösen Material besteht, vermindert beträchtlich die Höhe der Anordnung der Kondensationskammer 53 über der Verdampfungskammer 1, erhöht die Be- -criebszuverlässigkeit der Wärmeübertragungseinrichtung, verbessert ihre Daten hinsichtlich des Gewichts und der Abmessungen*

Eine in Fig. 18 dargestellte Wärmeübertragungseinrichtung ist zur Beheizung von Objekten mit einer Länge von mehreren zehn Metern bestimmt, falls es nicht möglich ist, die Einrich-cuOg in der unmittelbaren Nähe des beheizten Objektes herzustellen. In diesem Fall ist es

zweckmäßig, die Kondensationskammer 77 und das Rohr '/8 teilbar auszuiühren. Die Kondensationskammer 77 besteht aus einer Rohrleitung 79 und einer Rohrleitung 80, während das Rohr 78 aus einem Rohr 81 und einem Rohr 82 gefertigt ist. Die Rohrleitungen 79 und 80 sind durch eine hermetisch dichte Verbindung 83 und die Rohre 81 und 82 mittels einer Verbindung 84 untereinander verbunden sind, in welcher keine Dichtheit erforderlich ist.

Der Hohlraum 85 der Rohrleitung 79 ist durch den ^q Flüssigkeitsstutzen 26 mit der Dampfzone 4 der Verdampfungskammer 1 in Verbindung gesetzt, die der in Fig. 4 angeführten und vorstehend gekennzeichneten Verdampfungskammer ähnlich ist. Der Hohlraum 86 des Rohres 81 ist mittels eines DampfStutzens 25 ia Verbindung gebracht, welcher dem in Fig· 4, 5» 6, 7 angeführten Dampfstutzen 25 ähnlich ist.

Die Arbeit der in Fig. 18 dargestellten Wärmeübertragungseinrichtung wurde im vorstehenden bei der Beschreibung der in Fig. 1, 2 und 4 bis 7 angeführten Ein-2Q richtung geschildert.

Die hermetisch dichte Verbindung 83 verhindert den Leckverlust des Wärmeträgers 13 aus den Innenräumen der Wärmeübertragungseinrichtung sowie das Gelangen der Außenluft ins Innere der Einrichtung.

pe In Fig. 19 ist die Konstruktion der Trennstelle an der Kondensationskammer 77» die in Fig. 18 angeführt ist, dargestellt.

An der Kondensationskammer 77 sind auf ihren Rohrleitungen 79 und 80 Flansche 87 mit Zwischenlage 88 an- ~_Q gebracht, während auf ihren Rohren 81 und 82 eine Muffe mit Gewindeverbindung 89 angeordnet ist. Die Verbindung der Rohre 81 und 82 kann auch nach anderen Verfahren, beispielsweise mit Hilfe der Reibung, hergestellt sein·

Die Arbeit der in Fig. 19 dargestellten Einrichtung „c wurde im vorstehenden als eine der in Fig. 18 dargestellten Einrichtung ähnliche Arbeit beschrieben.

■- 35·-"

Die in Fig· 20 dargestellte War meübert ragung seinrichtung ist für den Dauerbetrieb bestimmt. Dazu ist in ihr· an der Stelle der Ansammlung von nicht kondensierenden Gasen ein Ventil 90 zum periodischen Auslassen dieser Gase aus der Einrichtung vorgesehen.

Die Kondensationskammer 53 und die Verdampfungskammer 1 der in Fig. 20 dargestellten Wärmeübertragungseinrichtung sind jeweils der in Fig. 10 dargestellten Kondensat ionskammer 53 und der in Fig. 1 dargestellten Verdämpfung skammer 1 ähnlich und in ähnlicher Weise bezeichnet·

Das Ventil 90 ist am Kondensator 91 angebracht. Die Arbeit der in Fig. 20 dargestellten Wärmeübertragungseinrichtung wurde im vorstehenden beschrieben.

Beim lang andauernden Betrieb der Wärmeübertragungseinrichtung ist die Bildung und Ansammlung von nicht kondensierenden Gasen in ihr möglich. Bei nicht arbeitender Einrichtung sind die nichtkondensierenden Gase in der dampfförmigen Riase des Wärmeträgers im Inneren der Einrichtung gleichmäßig verteilt.

Im Zusammenhang damit, daß in der arbeitenden V/ärmeübertragungseinrichtung eine kontinuierliche Bewegung der dampfförmigen Phase aus der Verdampfungskammer 1 in die Kondensationskammer 53 vor sich geht, so werden die nichtkondensierenden Gase in den in Strömungsrichtung des Dampfes am weitesten entfernten Teile der Kondensationskammer 53 transportiert, d.h. in den Kondensator 91· Durch öffnen des Ventils 90 in der arbeitenden Wärmeübertraguugseiorichtung läßt man die nichtkondensierenden Gase aus der Einrichtung aus·

Notwendigenfalls nimmt man eine üfachfüllung der Wärmeübertragungseinrichtung mit dem Wärmeträger 13 über das Ventil 90.

Anhand von Beispielen wird die Erfindung weiter erläutert.

Beispiel 1

Die Wärmeübertragungseinrichtung wird zur Beheizung einer"Eisenbahnweiche verwendet, deren Länge 6 m beträgt.

Die Haupt abmessungen der Wärmeübertragungseinrichtung sind folgende:

Länge der Kondensat i ο nskanimer, m 4,5

Außendurchmesser der Kondensat ions-

kammer, m ..· 0,016

Höhe der Anordnung der Kondensationskamiuer über der Flüssigkeitszone der

Verdampfungskammer, m 0,6

Abmessungen der Verdampfungskammer in

der Draufsicht, m² 0,24x0,33

Leistung der elektrischen Heizquellen in der Wärmeübertragungseinrichtung, W ... 2000

Wärmeträger Azeton

Menge des flüssigen Wärmeträgers in der

^jC Wärmeübertragungseinrichtung, Liter 2,5

An der Bahnweiche wurden zwei Wärmeübertragungseinrichtungen montiert. Hierbei wurden die Kondensationskammern im Raum zwischen der Backenschiene und der Zunge angeordnet und an die Backenschiene angedrückt· Die mit Wärmeisolierung, und Hydroisolation versehene Verdampfungskammer wurde in einer speziellen Vertiefung im Schienenzwischenraum zwischen den Schwellen des Bahnkörpers auf der Seite des Eintritts auf die Weiche angeordnet·

Die Prüfungen wurden bei einer Temperatur der Umgebungsluft von -5°G ?°C bei einer Intensität des

Schneefalls von 100 mm Schnee pro Tag durchgeführt« Die Windgeschwindigkeit veränderte sich im Intervall von 5 bis 10 m/s·

- Vor dem Einschalten der Wärmeübertragungseinrichtung war die Weiche mit einer Schneeschicht von 50 bis 100 mm Dicke bedeckt.

25-30 min nach der Zuführung der elektrischen Spannung zu den Heizquellen setzte das Tauen des Schnees zwisehen der Backenschiene und der Zunge in der unmittelbaren Nähe von der Kondensationskammer ein· Nach Ablauf einer Stunde und 10 min wurde der Raum zwischen der Zunge und der Backenschiene auf 4,5 m Länge vollkommen von

Schnee frei· Auf der genannten Länge war der Schnee auf der Backenschiene selbst und auf metallischen Teilen in der Nähe der Backenschiene aufgetaut.

Die Temperatur des Schienenkopfes betrug +5 - +12⁰G, während die Temperatur der Oberfläche der Kondensationskammer zwischen 90 und 92°C lag, wobei immerzu ein aktives Tauen des Schnees und die Verdampfung der dabei erzeugten Feuchtigkeit zu verzeichnen war.

Bei der arbeitenden Wärmeübertragungseinrichtung wurden alle Umschaltungen an der Weiche ohne Anwendung der zusätzlichen Arbeit des Bedienungspersonals für die Schneebeseitigung ausgeführt. Nach Aufhören des Schneefalls wurden die Wärmeübertragungseinrichtungen ausgeschaltet·
Beispiel 2

Die Wärmeübertragungseinrichtung zur Beheizung von Räumen, beispielsweise von Tierzuchtfarmen, hat folgende E aupt abme ssung en:

länge der Kondensationskammer, m 10,5

Außendurchmesser der Kondensationskammer, m 0,034

Anzahl von Trennstellen an der Kondensationskammer, St 2

Typ der Trennstellen: Flansche mit dem

Durchmesser öO mm

mit Zwischenlage aus Teflon. . Höhe der Anordnung der Kondensationskammer über der Flüssigkeitszone der Verdampfungskammer, m 0,2

Durchmesser der Verdampfungskammer, m .... 0,25

Höhe der Verdampfungskammer, m 0,17

Wärmträger Azeton

Menge des flüssigen Wärmeträgers, 1 4,5

Leistung der elektrischen Heizquellen in der Wärmeübertragungseinrichtung, W ... 2000.

Die Wärmeübertragungseinrichtung wurde längs der Wand eines beheizten Baumes montiert·

Nach 11 Minuten nach dex Inbetriebsetzung der Warmeubertragungseinrichtung betrug die Temperatur der Oberfläche der Kondensationskammer dO°C und stieg weiter während einer Stunde und 20 min mit einer Abweichung von der Durchschnittstemperatur der Oberfläche von höchstens + 0,8⁰G. Nach einer Stunde und 30 min nach der Inbetriebsetzung der Wärmeübertragungseinrichtung betrug die Temperatur der oberfläche der .kondensat ionskammer 156⁰C, wobei die Temperaturabweichungen über die Länge der Kondensationskammer + 0,6⁰C nicht überstiegen, während die Temperatur innerhalb des Raumes 20 bis 22⁰C betrug·

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Claims

ν. FÖN ER EB Β*Ί Ν* GHAUS FlNCK

PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95Ο16Ο, D-8OOO MÜNCHEN 95

Institut teplo- i massoobmena
imeni A.V. Lykova Akademii Nauk
Belorusskoj SSR

DEAC-31080.5 3. Juni 1983

iVÄRMEÜßERTIlÄfiUNGSiJ IJNRIOHTUWG PATENTANSPRÜCHE

n.j V/ärmeübertragungseinrichtung, die eine Verdampfung skaminer (1) mit mindestens einer Heizquelle (2), deren Hohlraum in eine Flüssigkeitszone (3) und eine Dampfzone (4) unterteilt ist, und eine als Rohrleitung ausgebildete Kondensat ionskaiumer ($) enthält, in deren Hohlraum (6) entlang ihrer Längsachse ein Rohr (7) angeordnet ist, das über seinen Hohlraum (8) mit den Hohlräumen der Kondensationskammer (5) und der Verdampfungskammer (1) verbunden ist und zur Dampfzuführung in den Hohlraum (6) der Kondensat ionskammer (5) und Rückführung der kondensierten Flüssigkeit ±_n (j_en Hohlraum der Verdampfungskammer (1) dient, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung des Hohlraumes (6) der Kondensationskammer (5) und des Hohlraumes (8) des Rohres (7) mit dem Hohlraum der Verdampfungskammer (1) zumindest zwei Stutzen - ein Dampfstutzen (9) und ein Flüssigkeitsstutzen (10) - vorgesehen sind, von denen einer mit der Dampfzone (4) der Verdampfungskammer (1) und der andere mit der Flüssigkeitszone (3) der Verdampfungskammer (1) in Verbindung steht, wobei die Kondensationskammer (5) im wesentlichen

horizontal lan^s des beheizten Objektes (11) angeordnet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (ö) des Rohres (7) mittels des Dampfstutzens (9) mit der Dampfzone (4) der Verdampfungskammer (1) und der Hohlraum

(6) der Kondensationskammer (5) mittels des Flüssigkeitsstutzens (10) mit der Flüssigkeitszone (3) der Ver~ dämpfungskammer (1) in Verbindung steht.
3- einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (16) des Rohres (17) mittels eines Flüssigkeitsstutzens (19) mit der Flüssigkeitszone (3) der Verdampfungskammer (1) und der Hohlraum (16) der Kondensationskammer (15) mittels eines Dampfstutzens (20) mit der Darapfzone (4) der Verdampfungskammer (1) in Verbindung steht.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dampfstutzen (25) innerhalb eines Flüssigkeitsstutzens (26) untergebracht ist, in dem eine Trennwand (27) angeordnet ist, die den aus dem Hohlraum (22) einer Kondensationskammer (21) ablaufenden Wärmeträger (13) von der Dampfzone (4) der Verdampfungskammer (1) trennt, in deren Flüssigkeitszone (3) die beiden Stutzen (25» 26) abgesenkt sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (27)» die den aus dem Hohlraum (2d) der Kondensationskammer (21) ablaufenden Wärmeträger (13) von der Dampfzone (4) trennt, als Halbring (28), der den Ringspalt (29) zwischen den Wänden (30, 3Ό jeweils des Dampf stutzens (.23) und des Flüssigkeitsstutzens (26) überdeckt, über welchen der kondensierte Wärmeträger (13) in die Verdampfungskammer (1) zurückkehrt, und als Platten (32) ausgebildet ist, die die Längsspalte (33) zwischen den genannten Wänden (30, 31) der Stutzen (25, 26) überdecken, wobei der Halbring und die Platten unter einem Winkel zueinander angeordnet sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch

g ekennzeichnet, daß sie einen Kondensator ' (3ö) enthält, dessen Hohlraum eine Dampfzone (39) und eine Flüssigkeitszone (40) besitzt und mit dem Hohlraum (35) der Kondensationskammer (34) und mittels eines Flüssigkeitsstutzens (42) mit der Flüssigkeitzone (3) der Verdampfungskammer (1) in Verbindung steht, welcher Kondensator mit einem Stutzen (14) zur Füllung der Verdampfungskammer (1) mit dem Wärmeträger (13) ^und i^ntfernung von nichtkondensierenden Gasen aus der JSinrichtung versehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (43) unmittelbar an der Kondensationskammer (44) angebracht ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch g ekennzeichnet, daß der Kondensator (50) unmittelbar an dem Flüssigkeitsstutzen (51) angebracht ist.
9· Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (61) mit einer Außenberippung (62) versehen ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dampfzone (66) des Kondensators (65) ein Heizelement (64) und am Austritt aus dem Flüssigkeitsstutzen (6d) in die Flüssigkeitszone (3) ein Ablaßventil (69) angebracht ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen aus einem kapillar-porösen Material bestehenden und mit der Flüssigkeitszone (3) der Verdampfungskammer (1) sich berührenden Einsatz (71) enthält, der mit dem Flüssigkeit sstut ζ en (72) starr verbunden ist und den Durchtritt des Dampfes in diesen aus der Dampfzone (4) der Verdampfungskammer (1) absperrt.
12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (74) durch eine zusätzliche Heizquelle (75) beheizt ausgeführt ist.
13· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationskammer (77) und das Rohr (7o) teilbar ausgeführt sind.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dad urch gekennzeichnet, daß an der Trennstelle an der Kondensationskammer (.7'?) Flansche (ö7) mit einer Zwischenlage (da) angebracht sind, auf dem Rohr (7ö) aber eine Muffe mit Gewindeverbindung (Ö9) angeordnet ist.

15· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch 2 ekennzeichnet, daß in ihr an der Stelle der Ansammlung von nichtkondensierenden Gasen ein Ventil (90) zum periodischen Auslassen dieser Gase aus der Einrichtung vorgesehen ist.