DE415269C - Verfahren zum Waermeaustausch zwischen fluessigen oder gasfoermigen, durch eine umlaufende Wand voneinander getrennten Mitteln - Google Patents

Verfahren zum Waermeaustausch zwischen fluessigen oder gasfoermigen, durch eine umlaufende Wand voneinander getrennten Mitteln

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DE415269C
DE415269C DEH97297D DEH0097297D DE415269C DE 415269 C DE415269 C DE 415269C DE H97297 D DEH97297 D DE H97297D DE H0097297 D DEH0097297 D DE H0097297D DE 415269 C DE415269 C DE 415269C
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wall
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circumferential
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GUSTAF OLOF WOLFGANG HEIJKENSK
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GUSTAF OLOF WOLFGANG HEIJKENSK
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D11/00Heat-exchange apparatus employing moving conduits
    • F28D11/02Heat-exchange apparatus employing moving conduits the movement being rotary, e.g. performed by a drum or roller
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D19/00Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium
    • F28D19/04Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F5/00Elements specially adapted for movement
    • F28F5/04Hollow impellers, e.g. stirring vane

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  • Verfahren zum Wärmeaustausch zwischen flüssigen oder gasförmigen, durch eine umlaufende Wand voneinander getrennten Mitteln. Beim Wärmeaustausch zwischen gasförmigen oder flüssigen Mitteln ist man bisher gewöhnlich in der Weise verfahren, daß diese Mittel durch mittels Wände voneinander getrennte Kanäle geleitet werden, wobei die Wärme von dem einen Mittel an die Scheidewand übertragen wird und durch diese hindurch an das andere Mittel übergeht. Die hierbei ül:erfiihrte Wärmemenge ist bekanntlich gleich der Fläche, durch die der Wärmeaustausch vor sich geht, mal einer gewissen Wärmeübergangszahl und dem Temperaturunterschied zwischen den Mitteln. Für den Austausch einer bestimmten Wärmemenge ist also bei einem bestimmten Temperaturunterschied eine Wärmeübergangsfläche erforderlich, deren Größe zu der Wärmeübergangszahl umgekehrt proportional ist.
  • Die Größe dieser Zahl ist aber von der Geschwindigkeit sehr abhängig, mit der die Mittel an den wärmeübertragenden Flächen vorbeigehen. Ist diese Geschwindigkeit niedrig, so ist auch der Wert der Wärmeübergangszahl klein. Diese Zahl wächst jedoch, wie von Prof. N u s s e 1 nachgewiesen wurde, mit zunehmender Geschwindigkeit sehr schnell. In der Regel sind nun die Geschwindigkeiten, mit denen die Mittel an der Wärtneübergangsfläche vorbeigehen, sehr niedrig und nehmen nach den Kanalwänden zu stark ab, um sich an diesen Wänden dem Wert Null zu nähern. Dies gilt besonders für gasförmige Mittel, bei denen infolgedessen der Wärmeaustausch sehr schlecht ist, so daß große Wärmeübergangsflächen erforderlich sind.
  • Diese Umstände führen besonderes bei Einrichtungen zur Verwertung der Wärme in Abgasen von Dampfkesseln o. dgl., zum Vorwärmen von Speisewasser, Luft usw. dadurch zu großen Ungelegenheiten, daß diese Einrichtungen großen Raumbedarf haben und sehr teuer sind, weil sie so große Wärmeaustauschflächen haben müssen.
  • Durch die Erfindung ist dieser tbelstand i>eseitigt. Die Erfindung besteht darin, daß der Wärmeaustausch zwischen den beiden .Mitteln durch eine gegeniil:er dein einen oder beiden Mitteln in schnelle Bewegung versetzte Scheibe o. dgl. erfolgt, wodurch ein höherer Wert der Wärmeübergangszahl erreicht ist. Soll beispielsweise von einem gasförmigen Mittel auf ein flüssiges Mittel oder umgekehrt Wärme übertragen werden, so ist der Wärmeübergang zwischen der Wand und dem flüssigen Mittel viel besser als zwischen dem gasförmigen Mittel und der Wand. Deshalb kann in solchen Fällen die Erfindung vorteilhaft in der Weise Verwendung finden, .daß die Wand nur gegenüber dem Mittel mit niedriger Wärmeübergangszabl in schneller Bewegung ist, während gegenüber dem anderen Mittel mit größerer Wärmeübergangszahl je nach der Größe dieser Zahl nur eine langsame oder überhaupt keine Bewegung der Wand stattfindet. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, während des Betriebes von der Wärmeübergan2sfläche auf der einen Seite ebensoviel Wärme aufnehmen zu lassen, wie auf der anderen abgegeben wird.
  • Auf der Zeichnung sind verschiedene Vorrichtungen zur Durchführut,g des Verfahrens nach der Erfindung veranschaulicht. Abb. i ist ein Längsschnitt, Abb. 2 ein Schnitt nach A-B der Abb. i durch eine Ausführungsform. Abb. 3 und .t zeigen eine zweite Ausführung in Längs- und Querschnitt. Eine dritte Vorrichtung ist in den Abb. 5 und 6 veranschaulicht, wobei Abb. 5 ein Querschnitt nach E-F der Abb.6 ist und Abb.6 zur Hälfte eine Draufsicht und zur anderen Hälfte einen Schnitt nach C-D der Abb. 5 darstellt. Abb. 7 und 8 zeigen eine vierte Ausführungsform im Längsschnitt bzw. Querschnitt nach G-H der Abb.7. Abb. 9 gibt eine Einzelheit der Vorrichtung nach Abb. 7 und 8 in anderer Ausführung wieder.
  • Die in Abh. i und 2 veranschaulichte Ausführungsform dient zur Übertragung von Wärme aus Abgasen an Luft. Auf einer Welle 2, die durch irgendeine Antriebskraft in Umdrehung versetzt wird, ist eine Anzahl dünner Scheiben 3, beispielsweise aus Blech, befestigt, so daß sie sich finit der Welle drehen. Mittels Scheidewände ¢ wird durch jeden zweiten der zwischen den Scheiben 3 liegenden Räume kalte Luft geleitet, während durch die übrigen Räume 6 zwischen denselben Scheiben beispielsweise warme Abgase ziehen. Diese Abgase geben dann durch die sich schnell drehende Scheiben 3 hindurch Wärme an die kalte Luft ab. An den Übergangsstellen 7 zwischen den Wänden ¢ und den Scheiben 3 sind Dichtungen vorgesehen. Diese Dichtungen können in bekannter Weise so angeordnet sein, @daß etwa entstehendes, durch die Fliehkraft fortgeschleudertes Kondensat durch die Dichtungen abgeleitet werden kann. Mittels an den Scheiben 3 angeordneter Schaufeln oder Flügel 8 und gegebenenfalls mittels Leitschaufeln 9 kann .die Luft in die für den Durchtritt durch die Vorrichtung erforderliche Bewegung versetzt werden, wobei jedoch die gegenseitige Bewegurig zwischen Luft und Scheiben 3 beibehalten wird. In diesem Fall sind besondere Gebläse überflüssig. Um das Eindringen von Gas und dessen Mischung finit der Luft zu vermeiden, wird das Gas zweckmäßig unter niedrigerem Druck gehalten als die Luft. Ist dann an irgendeiner Stelle eine Undichtigkeit vorhanden, so kann nur etwas Luft in die Gase übertreten, während die Hauptluftmenge selbst nicht verunreinigt werden kann.
  • Die Ausführungsform nach Abb. 3 und q. unterscheidet sich von der soeben beschriebenen Ausführung dadurch, daß eine oder mehrere drehbar gelagerte Scheiben so angeordnet sind, daß beide Seiten eines Teiles jeder Scheibe mit dem einen 1Zittel in Berührung ist, während der übrige Teil der Scheibe auf beiden Seiten mit dem anderen Mittel in Berührung steht. Hierbei ist jeder der Zwischenräume zwischen den Scheiben 3 durch eine Zwischenwand ioin zwei Kammern s und6 unterteilt. Werden nun beispielsweise warme Gase durch die Kammer 5 und kalte Luft durch die Kammer 6 geleitet, so erwärmen sich die Scheiben 3 beim Hindurchtreten durch die warmen Gase in der Kammer 5 und geben ihre Wärme an die Luft in der Kammer 6 ab. Durch die schnelle Drehung der Scheiben 3 wird ein ausgezeichneter Wärmeaustausch zwischen dem Mittel der Kammer 5 und demjenigen der Kammer 6 erreicht, und zwar infolge der hohen Wärmeübergangszahl wegen der schnellen Bewegung der Scheiben gegenüber den Gasen und der Luft.
  • Bei der in Abb. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform ist ebenfalls eine sich drehende Welle 2 mit Scheiben 3 aus Blech o. dgl. vorhanden. Das warme Mittel, beispielsweise Abgase einer Dampfkesselfeuerung o. dgl., tritt durch die Öffnung 12 ein und durch die Öffnung 13 aus. Das ztt erwärmende Mittel, beispielsweise Luft, tritt bei der Üffaung 1d. ein, um nach Vorübergehen an den anderen Seiten der Scheiben 3 aus der Öffnung 15 wieder auszutreten. Die verschiedenen Kanäle für Gas und Luft sind hier dadurch gebildet, daß in den Blechen 16, 17 Ausschnitte gemacht sind, die so zueinander liegen, daß einem Ausschnitt in dem einen Blech ein nicht ausgeschnittener Teil in dem anderen Blech entspricht. Auf diese Weise werden bei dem Zusammensetzen der in der erforderlichen Weise gebogenen Bleche die äußeren Begrenzungsflächen der Räume zwischen den Scheiben 3 gebildet. An den Seiten sind auch hier Wände4 vorgesehen. Durch eine Wand 18 werden die obere und die untere Begrenzungsfläche der Kanäle gebildet.
  • Bei der @-orrichtung nach Abb. 7 und 8 ist unbedingte Dichtheit zwischen den beiden .Mitteln gewährleistet. Auf einer stillstehenden Welle 2o sind radiale Scheiben 2i mittels Stifte 22 o. dgl. befestigt. Um diese Scheiben dreht sich ein Gehäuse 23 in dem von den Wänden 24 für das eine Mittel gebildeten Kanal. Dieses Gehäuse ist mittels Zapfen 25 in Lagern 26, 27 gelagert und wird von außen her mittels einer Riemenscheibe 28 in Umdrehung versetzt. Für manche Fälle ist die Anordnung von Lagerklötzen 29 aus Pockholz o.dgl. zum Halten des umlaufenden Gehäuses 23 zweckmäßig. Diese Lagerklötze müssen dann so angeordnet werden, daß sie zwischen sich einen ausreichenden Durchlaßquerschnitt für das im Innern durch das Gehäuse 23 hindurchgeleitete Mittel freilassen. Eine solche Anordnung ist von Vorteil, wenn dieses Mittel eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, ist. Das Mittel wird durch eine Leitung 30 zugeführt und geht in Richtung der Pfeile über die Kanten der Scheiben 21 hinweg, um schließlich durch die Leitung 31 wieder auszutreten. Damit dieses Mittel nicht an der Drehung teilnimmt, sind an den Seiten der Scheiben 21 Rippen 32 vorgesehen (Abb. 7 uhd 8).
  • Diese Ausführungsfortn ist besonders für die Übertragung von Wärme von einem gasförmigen Mittel auf ein flüssiges Mittel geeignet, wobei das flüssige Mittel zweckmäßig durch das Gehäuse 23 hindurchgeleitet wird. Dieses Gehäuse kann in vielen Fällen auch mittels Außenlager gehalten werden, wobei die Lager zweckmäßig zwischen die einzelnen Kammern gelegt werden.
  • Mitunter kann die Anbringung von Schaufeln o. @dgl. an den sich drehenden Teilen zur Einwirkung auf die Mittel zweckmäßig sein.
  • Um bei den Ausführungen nach Abb. i und 2 und Abb. 5 und 6 Undichtigkeiten zu vermeiden, wird zweckmäßig eine Labyrinthdichtung zwischen den Außenkanten der umlaufenden Scheiben und den Außenkanten der die Kanäle trennenden Wände vorgesehen.
  • Die Ausführung nach Abb.9 unterscheidet sich von der Abb. 7 und 8 dargestellten Ausführung dadurch, daß die Scheiben 2i auf der Welle 2o achsial verschiebbar sind. Hierdurch ist die selbsttätige Einstellung der Schei.-ben in den verschiedenen Kammern des Gehäuses 23 in der richtigen Lage gewährleistet, wenn sich das Gehäuse unter der Einwirkung der Drücke der beiden Mittel in achsialer Richtung ausdehnt. Wie Abb. 9 zeigt, sind die Scheibenei auf Naben4o befestigt, die mittels Nut und Feder auf der Welle 2o achsial verschiebbar sind. Die Verschiebung wird durch die auf der Welle 2o drehbaren Stützlager 41 für das Gehäuse 23 bewirkt, wenn die Lager beispielsweise infolge einer Ausdehnung des Gehäuses achsial verschoben werden.
  • Mitunter ist von Wichtigkeit, daß in einer bestimmten Richtung kein Übertritt von Teilen des einen Mittels in das andere Mittel erfolgen kann. Zu diesem Zweck wird das eine Mittel unter höherem Druck gehalten als das andere. Um zu verhindern, daß zwischen dem umlaufenden Teil und dem Mittel eine Schicht des letzteren an der Drehung teilnimmt, kann der umlaufende Teil korrugiert werden, beispielsweise spiralförmig oder radial ausgeführt sein, wodurch eine derartige Schicht von ihm stets ferngehalten und ein guter Wärmeübergang erzielt wird.
  • Die beschriebene Erfindung ist u. a. für die Kondensierung von Dämpfen sehr geeignet, wobei ein wesentlich besserer Wärmeübergang von dem zu kondensierenden Dampf auf das Kühlmittel erreicht wird als bei den bisher gebräuchlichen Kondensatoren.

Claims (7)

  1. PATENT-ANsPRÜcHE: i. Verfahren zum Wärmeaustausch zwischen flüssigen oder gasförmigen, durch eine umlaufende Wand voneinander getrennten Mitteln, dadurch gekennzeichnet, daß beide Mittel derart an,der Wand vorbeigeführt «erden, daß sie an deren umlaufender Bewegung nicht teilnehmen können, wobei die Wand eine hohe Geschwindigkeit gegenüber den beiden Mitteln erhält.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine drehbar gelagerte Wand, je eine zu beiden Seiten dieser Wand befindliche Kammer (oder Kanal) für die Mittel und Vorrichtungen zur Verhinderung der Teilnahme der beiden Mittel an der umlaufenden Bewegung der Wand.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse der Wand quer zur Strömungsrichtung der beiden Mittel gegenüber der Wand liegt. ..
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 mit einem die Wand bildenden, eine oder mehrere miteinander verbundene Kammern einschließenden, drehbar gelagerten Gehäuse, dessen Außenfläche mit dein einen Mittel in Berührung steht, während das andere -Mittel durch das Gehäuse hindurchgeht, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Kammer eine stillstehende Scheibe liegt, um das die Kammer durchziehende Mittel von innen zwischen eine umlaufende Kammerwand und diese Scheibe, über deren Kante hinweg und wieder zwischen der Scheibe und einer arideren umlaufenden Kammerwand nach innen zu leiten, wobei die Scheiben Leitschaufeln tragen, welche die Teilnahme des durch das Gehäuse geleiteten Mittels an dessen Drehung verhindern.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine oder mehrere drehbar gelagerte umlaufende Scheiben, die so angeordnet sind, daß ihre beiden Seitenflächen zu einem Teil mit dem einen Mittel, zu dem übrigen Teil mit dem anderen Mittel in Berührung stehen.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung von Undichtigkeiten in einer Richtung das eine Mittel einen höheren Druck hat als das andere.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stillstehenden Scheiben derart angeordnet sind, daß sie eine selbsttätige achsiale Bewegung ausführen können, um eine Einstellung in den verschiedenen Kammern des Gehäuses in richtiger Lage zu ermöglichen, wenn das mehrere Kammern enthaltende Gehäuse unter der Einwirkung des Druckes der beiden Mittel eine achsiale Ausdehnung erfährt. B. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch am Umfange der umlaufenden Scheibe angeordnete Rinnen zum Ableiten von etwa kondensiertem Gas.
DEH97297D 1923-05-19 Verfahren zum Waermeaustausch zwischen fluessigen oder gasfoermigen, durch eine umlaufende Wand voneinander getrennten Mitteln Expired DE415269C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3007685A (en) * 1953-03-13 1961-11-07 Parsons C A & Co Ltd Heat exchangers

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3007685A (en) * 1953-03-13 1961-11-07 Parsons C A & Co Ltd Heat exchangers

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