DE561285C - Waermeaustauschvorrichtung fuer Mittel von fluessigen und dampf- bzw. gasfoermigen Aggregatzustaenden - Google Patents

Waermeaustauschvorrichtung fuer Mittel von fluessigen und dampf- bzw. gasfoermigen Aggregatzustaenden

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DE561285C
DE561285C DED53420D DED0053420D DE561285C DE 561285 C DE561285 C DE 561285C DE D53420 D DED53420 D DE D53420D DE D0053420 D DED0053420 D DE D0053420D DE 561285 C DE561285 C DE 561285C
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28CHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00Other direct-contact heat-exchange apparatus
    • F28C3/06Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Description

  • Wärmeaustauschvorrichtung für Mittel von flüssigen und dampf- bzw. gasförmigen Aggregatzuständen Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wärmeaustauschvorrichtung für Mittel von flüssigen und dampfförmigen oder gasförmigen Aggregatzuständen, die unmittelbar vermittels wirbelnder Bewegung des dein Wärmeaustauschraum in getrennten Strömen unter Druck zugeführten dampf- oder gasförmigen Mittels aufeinanderwirken. Dabei wird zunächst das flüssige Mittel durch das dampf-oder gasförmige Mittel in den staubförmigen Zustand übergeführt, um entweder die zerstäubte Flüssigkeit zu verdampfen oder zu vergasen oder das gas- oder dampfförmige Mittel zu verflüssigen.
  • W ärmeaustauschverfahren und Vorrichtungen, in denen flüssige und dampf- oder gasförmige Mittel in unmittelbare Berührung miteinander gebracht werden, sind bekannt. Es ist auch bereits vorgeschlagen, überhitzten Dampf unmittelbar in das Wasser eines Behälters oder Kessels einzuleiten, um durch unmittelbaren Wärmeaustausch Sattdampf zu erzeugen, und es ist auch bereits bekannt, einen Wärmeaustausch zwischen dampfförmigen und flüssigen Mitteln in der Weise vorzunehmen, daß ein Heizdampfstrom durch eingebaute Filter mit großer Oberfläche geleitet wird, die ständig durch eingespritztes Wasser angefeuchtet werden, zum Zweck, die Wassermengen zunächst auf sehr großer Oberfläche fein zu verteilen und sie danach zu verdampfen und dabei in Sattdampf oder gar überhitzten Dampf umzuwandeln unter gleichzeitiger Kühlung des Heißdampfes. Endlich ist es auch bereits bekannt geworden, einen Wärmeaustausch zwischen zwei Mitteln vorzunehmen in der Weise, daß das dampf-oder gasförmige Mittel in eine drehende Bewegung versetzt wird, die an einer äußeren Führungswand eines zylindrischen Gefäßes spiralförmig fortschreitet, wobei das zweite flüssige Mittel mit dem gasförmigen Mittel in unmittelbare Berührung gebracht wird und dabei eine Zerreißung oder Zerstäubung des flüssigen Mittels in feinste Teile erfolgt.
  • Die vorliegende Erfindung besteht darin,, daß in einem Wärmeaustauschraum, dessen Form und Begrenzung beliebig ist, Ausströmdüsen für das dampf- oder gasförmige Mittel rings um eine Mittelachse so angeordnet sind, daß die verlängerten Achsen benachbarter Düsen sich einander überschneiden, und daß in Richtung der erwähnten Mittelachse eine Absaugevorrichtung vorgesehen ist, die im Betriebe zusammen mit den Ausströmdüsen in der Weise wirkt, daß im Wärmeaustauschraum ein freier trombenartiger Wirbel entsteht, der mit den Wänden des Austauschraumes nicht in Berührung kommt, wobei das flüssige, zu zerstäubende Mittel in diesen Wirbel irgendwie, vo,teilhafterweise aber axial, eingeführt wird. Die Flüssigkeit wird infolge der an sich bekannten außerordentlichen Zerreißwirkung eines Barartigen Wirbels in allerfeinste Teile, in sogenannten Flüssigkeitsstaub, aufgelöst, wodurch eine bisher nicht erreichte Vergrößerung der Oberfläche der Flüssigkeit entsteht, so daß ein fast augenblicklicher Austausch der Wärme stattfindet, in der Weise, daß von dem höheren Wärmeniveau des gas- bzw. dampfförmigen Mittels Wärme in das aufgelöste Flüssigkeitsmittel übergeht und dieses entsprechend der vorhandenen Wärmemenge ganz oder teilweise ebenfalls in Gas bzw. Dampf verwandelt. Die Erfindung betrifft hiernach eine Einrichtung, durch welche das an sich für andere Zwecke bekannte Tornadowirbelprinzip zum Wärmeaustausch zweier Mittel von verschiedenem Aggregatzustand, und zwar eines Mittels von flüssigem Aggregatzustand mit einem Mittel von gas- oder dampfförmigem Aggregatzustand, in unmittelbarer Einwirkung aufeinander ausgenutzt wird.
  • Dieses Verfahren kann für eine Reihe von technischen Gebieten zur besonderen Anwendung kommen i. es kann angewendet werden ganz allgemein zur Dampferzeugung, um aus der Flüssigkeit Sattdampf zu erzeugen, ohne daß die Flüssigkeit unmittelbar durch Heizgase zur Verdampfung gebracht wird; a. es kann dazu dienen, um Heizdampf zu kühlen unter gleichzeitiger Erzeugung von Sattdampf oder Heißdampf geringerer Temperatur; 3. zur Vernebelung und- Vergasung von allen flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere schweren Heiz- und Treibölen bei Feuerungs- und Kraftanlagen; 4. in der chemischen Industrie bei vielen Vernebelungs- und Mischprozessen, z. B. bei der Schwefelsäureherstellung zur innigen Mischung von Salpetersäure, schwefliger Säure und Wasserdampf in der Bleikammer (sogenannter Verdampfapparate), desgleichen bei der Blausäureherstellung aus den Cyansalzen und ferner 'bei der Veinebelung von Fetten und Ölen; 5. zur unmittelbaren Mischkondensation bzw. Niederschlagung von Dämpfen oder Gasen; 6. bei allen Kochprozessen, bei denen unmittelbare Einwirkung der Heizdämpfe in Frage kommt; 7. zur Bildung von Heißwasser oder Heizflüssigkeiten zu Heizungs- und Temperierungszwecken (z. B. bei Fernheizwerken, Abdampfheizungen usw. als Dampfwarmwasserumformer) ; B. bei Dampferzeugungsanlagen zur Wasservorwärmung.
  • Im nachfolgenden soll die Erfindung in ihrer Anwendung zur Erzeugung von Dampf beschrieben werden. Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt.
  • Abb. i zeigt schematisch eine Wärmeaustauschvorrichtung als Dampf erzeugungsanlage, Abb. z schematisch eine Entstehungsform des künstlich erzeugten Wirbels bei Anwendung von vier Düsen, Abb.3 desgleichen bei sechs Düsen.
  • Es wird hochüberhitzter Dampf von gewünschter Betriebsspannung in entsprechenden Düsen a zur Expansion gebracht in einem geschlossenen Raum b von beliebiger Gestaltung. Die Düsen werden zweckmäßig so angeordnet, daß die ausströmenden Dämpfe sich gegenseitig so beeinflussen, daß ein Wirbel entsteht, wie er beispielsweise von F u 11 e r bereits seit längerem zur Zerstäubung von festen Brennstoffen angewendet wird, als sogennanten Tornadowirbel (s. Abb. a und 3). Die Expansion, d. h. die Druck- und Temperatursenkung des Dampfes, wird dabei in solchen Grenzen gehalten, daß eine Strömungsgeschwindigkeit von hinreichender Größe entsteht, um die gewünschte Wirbelenergie erzeugen zu können. Sie wird beispielsweise bei einem Druck des überhitzten Dampfes von 5o at und 450'C Temperatur bei einer Entspannung auf ¢7 at und einer Senkung der Temperatur auf 40o° nach dem Mollierschen i-s-Diagramm mit etwa aoo m/Sek. schon bei weitem hinreichend sein. Diesem Wirbel wird das fast auf Siedetemperatur vorgewärmte Speisewasser oder allgemein die zu verdampfende bzw. zu vergasende Flüssigkeit unter etwas höherem Druck als demjenigen, der imDampferzeugungsraumherrscht, durch eine geeignete Leitung c zugeführt. Die eingeführte Flüssigkeit wird sofort in dem Tornadowirbel zu allerfeinstem Wasserstaub zerrissen, wobei fast augenblicklich infolge der ungewöhnlich vergrößerten Oberfläche der zerstäubten Flüssigkeit ein Wärmeaustausch stattfindet, in der Weise, daß der überhitzte Dampf auf Sattdampf herabgekühlt und die zerstäubte Flüssigkeit in Sattdampf verwandelt wird. Die Menge der Verdampfung hängt natürlich von dem zu diesem Zwecke zur Verfügung stehenden Wärmeüberschuß des Dampfes ab. Die ausgeschiedenen Kesselsteinteilchen oder sonstige Verunreinigungen der Flüssigkeiten schlagen sich hierbei an der Wand des Wärmeaustauschraumes nieder, wo sie keine wärmetechnischen Nachteile hervorrufen und in einer richtig durchkonstruierten Vorrichtung bequem entfernt werden können.
  • Der Vorgang der Verdampfung oder Vernebelung kann auch stufenweise durchgeführt werden, wobei beliebig viele Vorrichtungen in Serie oder parallel, oder teils parallel, teils in Serie. geschaltet sein können. Dabei läßt sich eine Regelung des Vernebelungs- bzw. Verdampfungsgrades leicht erreichen. Die Gesamtmenge des entstandenen Sattdampfes wird nunmehr von einer Kreiselpumpe bzw. einem Kreiselverdichter d abgesaugt und auf einen etwas höheren Druck gebracht und darauf einem Überhitzen e zugeführt. Von diesem Überhitzen wird der Dampf einer Sammelstelle f und von da teils den Düsena, teils den Verbrauchsstellen zugeleitet.
  • Durch die Einrichtung werden folgende Vorteile erzielt: i. Es ist nur ein einziger Verdampfungsraum nötig von denkbar einfachster Ausbildung. Ferner ist nur eine einzige Einspritzdüse für die Flüssigkeit erforderlich.
  • 2. Der Raum kann sehr gering in der Ausdehnung gehalten werden.
  • 3. Alle Schwierigkeiten, die bei der Erzeugung von Dampf mittels Feuergasen entstehen, sind vermieden.
  • Die Reinhaltung kann jederzeit ohne größere Betriebsstörung vorgenommen werden und ist denkbar einfach.
  • 5. Es sind nirgends Kesselräume erforderlich, sondern die Dampferzeugung erfolgt in beliebig gelagertem geschlossenem Raum, und die Überhitzung geht in engen Röhren mit hoher Dampfgeschwindigkeit und bei geringen Wandstärken vor sich.
  • 6. Die Ausdehnungen der ganzen Anlage werden auf ein denkbar geringes Maß verkleinert. , 7. Irgendwelche Bauschwierigkeiten und Teile, die zu Betriebsstörungen Veranlassung geben können, fallen fort. .

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Wärmeaustauschvorrichtung für Mittel von flüssiger. und dampf- bzw. gasförmigen Aggregatzuständen, die unmittelbar vermittels -wirbelnder Bewegung des dampf- oder gasförmigen Mittels, das dem Wärmeaustauschraum in getrennten Strömen unter Druck zugeführt wird, aufeinander einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß frei in den Raum hineinragende Ausströmdüsen für das dampf- oder gasförmige Mittel, von denen die verlängerten Achsen benachbarter Düsen sich einander überschneiden, rings um eine Mittelachse und in Richtung dieser Achse eine Absaugevorrichtung derart angeordnet sind, daß ein freier trombenartiger Wirbel entsteht, in den das flüssige Mittel eingeführt wird.
  2. 2. Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Düsengruppen für das dampf- oder gasförmige Mittel parallel oder hintereinander- oder parallel und hintereinandergeschaltet sind.
DED53420D 1927-07-10 1927-07-10 Waermeaustauschvorrichtung fuer Mittel von fluessigen und dampf- bzw. gasfoermigen Aggregatzustaenden Expired DE561285C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2428797A1 (fr) * 1978-06-16 1980-01-11 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Procede pour charger ou decharger un accumulateur de chaleur

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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