DE68905402T2

DE68905402T2 - HEAT EXCHANGER BETWEEN A GAS AND A LIQUID WITH INCREASED THERMAL EXCHANGEABILITIES.

Info

Publication number: DE68905402T2
Application number: DE1989605402
Authority: DE
Inventors: Du Boullay Vincent Thillaye
Original assignee: ECONERGIE SA
Current assignee: ECONERGIE SA
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1989-07-07
Publication date: 1993-09-16
Anticipated expiration: 2009-07-08
Also published as: EP0354892A1; DE68905402D1; EP0354892B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Wärmeaustauscher ist aufgrund des Patents FR-A-793344 bekannt.The invention relates to a heat exchanger according to the preamble of claim 1. Such a heat exchanger is known from the patent FR-A-793344.

Der Wärmeaustausch zwischen einem Gas und einem Fluid, die durch eine Wand getrennt sind, ist auf wirtschaftliche Weise schwierig zu verwirklichen, wenn der Temperaturunterschied zwischen dem Gas und dem Fluid gering ist.Heat exchange between a gas and a fluid separated by a wall is difficult to achieve economically if the temperature difference between the gas and the fluid is small.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die gut bekannte physikalische Tatsache ausgenutzt, daß ein Draht der beste Wärmeübertrager zwischen einem Gas und einem festen Körper ist, da er fast nur aus einer Anströmfläche besteht.The present invention makes use of the well-known physical fact that a wire is the best heat exchanger between a gas and a solid body, since it consists almost only of an inflow surface.

Gegenwärtig erfolgt dieser schwierige Enthalpieaustausch zwischen einem Gas und einem festen Körper meistens mit Hilfe von Bündeln aus Flügelrohren oder einer Reihe von parallelen Platten, die auf Rohre, in denen das Fluid strömt, aufgepreßt sind.Currently, this difficult enthalpy exchange between a gas and a solid body is mostly carried out by means of bundles of vane tubes or a series of parallel plates pressed onto tubes in which the fluid flows.

Im allgemeinen erfordern die Apparate, bei denen diese Verfahren verwendet werden, eine genügend hohe Luftgeschwindigkeit zwischen diesen Platten oder Flügeln, um einen zufriedenstellenden Wärmeaustauschkoeffizienten für den Wärmeaustausch zwischen dem Gas und den Rohren zu erhalten.In general, the apparatuses using these methods require a sufficiently high air velocity between these plates or vanes to obtain a satisfactory heat exchange coefficient for the heat exchange between the gas and the tubes.

Daraus ergibt sich ein hoher Energieverbrauch und ein hoher Temperaturunterschied zwischen dem Gas und dem Fluid, was auf wirtschaftliche Weise nur schwer verbessert werden kann.This results in high energy consumption and a high temperature difference between the gas and the fluid, which is difficult to improve economically.

Aufgrund des Dokuments FR-A-79344 ist bekannt, daß ein metallisches Gewebe verwendet werden kann, das aus drahtförmigen Elementen und Rohrleitungen erhalten wird, wobei diese zwei Komponenten die Schußdrähte bzw. die Kettdrähte eines metallischen Gewebes bilden.It is known from document FR-A-79344 that a metallic fabric can be used which is obtained from wire-shaped elements and pipes, these two components constituting the weft wires and the warp wires of a metallic fabric respectively.

Diese Struktur ist für einen hohen Wärmeaustausch sehr ungünstig, und bewirkt außerdem einen größeren Druckverlust; sie ist sehr verschieden von den auf Rohre aufgeschweißten Metallgeweben gemäß der vorliegenden Erfindung. Außerdem wird in dem Patent FR-A-793344 die Verwendung der zwei auf beiden Seiten der Rohre aufgebrachten Metallgewebe nur zusätzlich und sehr pauschal erwähnt.This structure is very unfavourable for a high heat exchange and also causes a larger Pressure loss; it is very different from the metal meshes welded onto the pipes according to the present invention. Moreover, in patent FR-A-793344, the use of the two metal meshes applied to both sides of the pipes is only mentioned in addition and very generally.

Die vorliegende Erfindung hat einen Wärmeaustauscher für den Wärmeaustausch zwischen einem Gas und einem Fluid zum Ziel, der von einer oder mehreren Austausch- Einheitsplatten gebildet wird, die Gewebe aus Drähten mit hoher Wärmeleitfähigkeit umfassen, zwischen denen in Abständen im wesentlichen parallel zueinander angeordnete Metallrohre angeschweißt sind, in denen das Fluid strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheitsplatte zwei Einheiten aus mindestens zwei Geweben umfaßt, wobei das Gas vorzugsweise senkrecht zu den Geweben strömt; und die Gewebe derselben gewissen Abstand voneinander aufweisen.The present invention aims at a heat exchanger for heat exchange between a gas and a fluid, formed by one or more exchange unit plates comprising fabrics made of wires with high thermal conductivity, between which are welded, at intervals, metal tubes arranged substantially parallel to one another, in which the fluid flows, characterized in that the unit plate comprises two units made of at least two fabrics, the gas preferably flowing perpendicular to the fabrics; and the fabrics of the same are spaced apart from one another.

Um die Kontaktfläche zwischen den Fluids zu erhöhen, können die Einheiten zwei, drei oder mehr Drahtgewebe aufweisen.To increase the contact area between the fluids, the units can have two, three or more wire meshes.

Die Einheitsplatte kann so zwei Einheiten mit 2, 3 oder mehr Drahtgeweben aufweisen, zwischen denen Metallrohre in einem gewissen Abstand voneinander angeschweißt sind.The unit plate can thus have two units with 2, 3 or more wire meshes, between which metal tubes are welded at a certain distance from each other.

Dia Anzahl der pro Einheit zu verwendenden Gewebe soll aus Konstruktionsgründen und zur Optimierung eines systematischen Wärmeaustauschs auf 2 oder 3 Gewebe, vorzugsweise 2 Gewebe, begrenzt werden.The number of fabrics to be used per unit should be limited to 2 or 3 fabrics, preferably 2 fabrics, for design reasons and to optimize systematic heat exchange.

In dem Fall der Verwendung von zwei Einheiten aus mehreren Metallgeweben, und um die Unterbrechungen der Gasströmung zu vervielfachen, sollen die Gewebe derselben Einheit zwischen den Punkten, an denen sie auf die Rohre aufgeschweißt sind, einen gewissen Abstand voneinander aufweisen.In the case of using two units made of several metal meshes, and in order to multiply the interruptions in the gas flow, the meshes of the same unit should have a certain distance from each other between the points at which they are welded to the pipes.

Dieser Abstand der Gewebe kann einige Millimeter betragen, beispielsweise 3 mm.This distance between the tissues can be several millimetres be, for example 3 mm.

Als Gas wird im allgemeinen Luft gewählt, was die Verwendung von anderen Gasen, oder von Dämpfen nicht ausschließt. Das in den Rohren strömende Fluid ist eine Flüssigkeit oder ein Gas, und kann sich bei einem Flüssigkeit/Gas- oder Gas/Flüssigkeit-Übergang ergeben, wobei diese letzteren Fluids einen sehr hohen Wärmeaustauschkoeffizienten für den Wärmeaustausch mit der Innenwand des Rohrs besitzen. Die verwendeten Fluids sind insbesondere Wasser, Salzlösungen oder dergleichen, Lösungsmittel, Wärmeübertragungsflüssigkeiten, usw...Air is generally chosen as the gas, but this does not exclude the use of other gases or vapors. The fluid flowing in the pipes is a liquid or a gas, and can result from a liquid/gas or gas/liquid transition, the latter fluids having a very high heat exchange coefficient for heat exchange with the inner wall of the pipe. The fluids used are in particular water, saline solutions or the like, solvents, heat transfer fluids, etc...

Die Einheitsplatte umfaßt zwei Einheiten mit mindestens zwei Geweben aus Drähten mit hoher Wärmeleitfähigkeit, und von beliebiger Struktur und Art, beispielsweise aus Kupfer. Diese Drähte haben einen Durchmesser zwischen 0,1 und 3 Millimetern, und im allgemeinen zwischen 0,2 und 2 Millimetern. Außerdem können die Durchmesser der Kettdrähte und der Schußdrähte verschieden sein.The unit plate comprises two units with at least two fabrics made of wires with high thermal conductivity, and of any structure and type, for example made of copper. These wires have a diameter of between 0.1 and 3 millimetres, and generally between 0.2 and 2 millimetres. In addition, the diameters of the warp wires and the weft wires can be different.

Die Abmessung der Maschen des Gewebes ist das Ergebnis eines von der betreffenden Anwendung abhängigen Kompromisses zwischen einer dichten Struktur der Gewebe, um die Anströmfläche der Drähte zu erhöhen, und einer genügenden Maschenweite, um den Druckverlust beim Strömen des Gases durch die Gewebe auf einem wirtschaftlichen Niveau zu halten.The dimension of the mesh of the fabric is the result of a compromise, depending on the application in question, between a dense structure of the fabrics in order to increase the flow area of the wires and a sufficient mesh size in order to keep the pressure loss when the gas flows through the fabrics at an economical level.

Die zu den Rohren senkrechten Durchmesser sind in der Tat die besten Wärmeübertrager; sie eignen sich für die zu den Rohren parallelen Drähte. Dagegen sollen die zu den Rohren senkrechten Drähte einen genügenden Durchmesser haben, um die Übertragung der von den Drähten der Gewebe aufgenommenen oder abgegebenen Enthalpie durch Wärmeleitung zwischen diesen Drähten und den Rohren sicherzustellen.The diameters perpendicular to the tubes are in fact the best heat exchangers; they are suitable for the wires parallel to the tubes. On the other hand, the wires perpendicular to the tubes must have a sufficient diameter to ensure the transfer of the enthalpy absorbed or released by the wires of the fabrics by heat conduction between these wires and the tubes.

Bei der Darlegung der Erfindung sind die zu den Rohren senkrechten Drähte als Kettdrähte, und die zu den Rohren parallelen Drähte als Schußdrähte bezeichnet. Es ist offensichtlich, daß eine umgekehrte Anordnung gewählt werden könnte, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.In describing the invention, the wires perpendicular to the tubes are referred to as warp wires and the wires parallel to the tubes are referred to as weft wires. It is obvious that a reverse arrangement could be chosen without departing from the scope of the present invention.

Beispielsweise kann ein Draht von 0,5 mm als Kettdraht, und ein Draht von 0,25 mm als Schußdraht verwendet werden; die Verwendung anderer Verhältnisse wird jedoch nicht ausgeschlossen.For example, a wire of 0.5 mm can be used as warp wire and a wire of 0.25 mm as weft wire; however, the use of other ratios is not excluded.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Kontaktflächen zwischen den Drähten durch Walzen der Gewebe vergrößert, wobei anstelle eines punktförmigen Kontakts ein kuppenförmiger Kontakt zwischen den zwei Drähten erhalten wird. Diese vergrößerte Kontaktfläche begünstigt die Wärmeübertragung zwischen Schußdraht und Kettdraht, und ermöglicht, einen höheren Gesamtwärmeaustauschkoeffizienten der Einheitsplatte zu erhalten.According to a preferred embodiment, the contact areas between the wires are increased by rolling the fabrics, obtaining a dome-shaped contact between the two wires instead of a point-shaped contact. This increased contact area favors the heat transfer between the weft wire and the warp wire, and makes it possible to obtain a higher overall heat exchange coefficient of the unit plate.

Diese Walzung wird unter einer solchen Last verwirklicht, daß nur die Kontaktflächen zwischen den Drähten vergößert werden, und das Profil der Drähte zwischen den Kontaktflächen in keiner Weise verändert wird.This rolling is carried out under such a load that only the contact surfaces between the wires are increased and the profile of the wires between the contact surfaces is not changed in any way.

Der Durchmesser der Rohre soll in Abhängigkeit von den Merkmalen des in diesen Rohren strömenden Fluids, der Strömungsrate, und den zulässigen Druckverlusten gewählt werden, wobei sich jedoch eine Geschwindigkeit ergeben soll, bei der ein guter Wärmeaustausch zwischen dem Fluid und der Wand des Metallrohrs erhalten wird.The diameter of the pipes should be chosen depending on the characteristics of the fluid flowing in these pipes, the flow rate and the permissible pressure losses, but at a speed that ensures good heat exchange between the fluid and the wall of the metal pipe.

Die Rohre sind aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus Kupfer, und vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen angeordnet. Sie weisen vorzugsweise zwei zueinander parallele Abflachungen auf, auf die die Metallgewebe aufgeschweißt sind. Unter Schweißen wird dabei auch jedes andere Befestigungsmittel verstanden, zum Beispiel Hartlöten, Kleben, usw...The tubes are made of a material with high thermal conductivity, for example copper, and are preferably arranged at regular intervals. They preferably have two flat surfaces parallel to one another, onto which the metal mesh is welded. Welding also includes any other fastening means understood, for example brazing, gluing, etc...

Der Abstand zwischen den Rohren ist von dem Durchmesser der Kettdrähte und dem zwischen Gas und Fluid zulässigen Temperaturunterschied abhängig. Im allgemeinen sind die Rohre im wesentlichen parallel zueinander im Abstand von 1 bis 10 cm angeordnet, wobei der Durchmesser der Kettdrähte in Abhängigkeit von diesem Abstand gewählt wird.The distance between the tubes depends on the diameter of the warp wires and the permissible temperature difference between gas and fluid. In general, the tubes are arranged essentially parallel to each other at a distance of 1 to 10 cm, with the diameter of the warp wires being selected depending on this distance.

Die im allgemeinen kreisförmigen Rohre werden nach irgendeinem bekannten Verfahren teilweise abgeflacht, so daß sie zwei zueinander parallele Abflachungen aufweisen, die dazu bestimmt sind, eine wirksame Verbindung zwischen den Geweben und den Rohren sicherzustellen, und zwar sowohl hinsichtlich einer genügenden Festigkeit der Platte, als auch hinsichtlich einer guten Übertragung der von den Drähten der Gewebe aufgenommenen oder abgegebenen Enthalpie auf die Rohre.The tubes, which are generally circular, are partially flattened by any known method so as to have two parallel flattenings designed to ensure an effective connection between the fabrics and the tubes, both in terms of sufficient strength of the plate and in terms of good transmission of the enthalpy absorbed or released by the wires of the fabrics to the tubes.

Die Einheitsplatten können sehr verschiedene Abmessungen haben, und weisen im allgemeinen einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt auf.The unit plates can have very different dimensions and generally have a rectangular or square cross-section.

Die Wärmeaustauscher des beanspruchten Typs weisen eine einzige Platte auf, oder sind durch Zusammenbau von Einheitsplatten gebildet, wobei deren Anzahl sogar größer als 10 sein kann, je nach der Größe des Temperaturgradienten, der bei einem systematischen Wärmeaustausch nach dem Gegenstromverfahren zwischen dem Gas und dem in den Rohren strömenden Fluid sichergestellt werden soll.The heat exchangers of the claimed type comprise a single plate or are formed by assembling unitary plates, the number of which may even be greater than 10, depending on the magnitude of the temperature gradient to be ensured in a systematic countercurrent heat exchange between the gas and the fluid flowing in the tubes.

Außerdem kann die Struktur der Gewebe der aufeinanderfolgenden Platten verschieden sein, um den Wärmeübergang beim Strömen des Gases durch den Wärmeaustauscher anzupassen.In addition, the structure of the fabrics of the successive plates can be different in order to adapt the heat transfer as the gas flows through the heat exchanger.

Senkrecht zu den Rohren angeordnete Abstandsstücke zwischen den Platten gewährleisten, zusammen mit den Rohren, die Steifigkeit der Gesamtheit der Platten und einen gleichmäßigen Abstand zwischen zwei Platten.Spacers arranged perpendicular to the tubes between the panels ensure, together with the tubes, the rigidity of the entire panel assembly and a uniform distance between two panels.

Dieser Abstand ist im allgemeinen konstant, aber eine eventuelle Veränderung dieses Abstand ist nicht ausgeschlossen.This distance is generally constant, but A possible change in this distance cannot be ruled out.

An den Enden der Rohre angebrachte Sammelrohre, oder Verbindungen zwischen den Enden der Rohre von aufeinanderfolgenden Platten gewährleisten die Strömung des Fluids; diese Sammelrohre sind eventuell mit Trennwänden versehen, um die Strömung des Fluids an die Enthalpiemenge anzupassen, das das Gas aufnehmen oder abgeben kann. Diese Trennwände ermöglichen jedes Mal, wenn dies erforderlich und realisierbar ist, einen systematischen Wärmaustausch zwischen Gas und Fluid.Collecting pipes placed at the ends of the tubes, or connections between the ends of the tubes of successive plates, ensure the flow of the fluid; these collecting pipes may be provided with partitions to adapt the flow of the fluid to the amount of enthalpy that the gas can absorb or release. These partitions allow a systematic exchange of heat between gas and fluid whenever this is necessary and feasible.

Die Gasströmung wird vorzugsweise senkrcht zu den Platten durch Kanäle zugeführt, die im allgemeinen den gleichen Querschnitt wie der Wärmeaustauscher haben; die gleiche Anordnung wird im Ausgang des Wärmeaustauschers gewählt.The gas flow is preferably supplied perpendicular to the plates through channels which generally have the same cross-section as the heat exchanger; the same arrangement is chosen at the outlet of the heat exchanger.

Die Sammelrohre, oder Bleche, falls Verbindungen zwischen den Enden der Rohre von aufeinanderfolgenden Platten vorgesehen sind, dienen als Kanäle auf zwei der vier Seiten des Wärmeaustauschers; die Sammelrohre haben direkten Kontakt mit den Geweben am Ende der Rohre.The headers, or sheets if joints are provided between the ends of the tubes of successive plates, serve as channels on two of the four sides of the heat exchanger; the headers are in direct contact with the fabrics at the end of the tubes.

In dem Fall von Verbindungen zwischen den Enden der Rohre von aufeinanderfolgenden Platten ist ein flexibles Abstandsstück zwischen dem Blech und den Metallgeweben angebracht, um die differentielle Ausdehnung der Platten zu ermöglichen.In the case of connections between the ends of the tubes of successive panels, a flexible spacer is placed between the sheet and the metal meshes to allow the differential expansion of the panels.

Auf den zwei anderen Seiten des Wärmeaustauschers bilden Bleche, die ebenfalls mit einem flexiblen Abstandsstück angebracht sind, das an den Rändern der Metallgewebe anliegt, die zwei anderen Seiten des Kanals des Wärmeaustauschers.On the other two sides of the heat exchanger, sheets, also attached with a flexible spacer that rests against the edges of the metal mesh, form the other two sides of the heat exchanger channel.

Aus Gründen des Schutzes vor eventueller Korrosion kann eine geeignete Beschichtung oder Oberfluachenbehandlung bei den Bauteilen des von Einheitensplatten und den Sammelrohren gebildeten Wärmeaustauschers vorgenommen werden.For protection against possible corrosion, a suitable coating or surface treatment can be applied to the components of the heat exchanger formed by unit plates and manifolds. become.

Beispielsweise kann eine elektrolytische Abscheidung eines Metalls, oder einer Schutzschicht auf der Basis eines Überzugs oder eines Anstrichs durch Galvanostegie oder Elektrophorese vorgesehen werden.For example, an electrolytic deposition of a metal, or a protective layer based on a coating or paint can be provided by galvanostegy or electrophoresis.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform im Falle der Kühltürme sind die Metallgewebe-Wärmeaustauscher des beanspruchten Typs sternförmig angeordnet. Die Platten der Wärmeaustauscher sind vertikal angeordnet, und die Wärmeaustauscher sind sternförmig um einen zentralen Luftansaugkanal herum zusammengebaut.According to a preferred embodiment in the case of cooling towers, the metal mesh heat exchangers of the type claimed are arranged in a star shape. The plates of the heat exchangers are arranged vertically and the heat exchangers are assembled in a star shape around a central air intake duct.

Bei den industriellen Kühltürmen können die abzuführenden Wärmeleistungen in der Tat mehrere zehn Megawatt erreichen, was die Verwirklichung von großen frontalen Flächen erfordert.In industrial cooling towers, the heat output to be dissipated can in fact reach several tens of megawatts, which requires the realization of large frontal surfaces.

Die oben beschriebenen Wärmeaustauscher sind paarweise um einen zentralen Kanal herum angeordnet, in dem die zwischen den zwei Flächen der Zacken des Sterns sich bildenden Luftströmungen vereinigt werden.The heat exchangers described above are arranged in pairs around a central channel in which the air currents that form between the two surfaces of the star's points are combined.

In dem Fall der Kühltürme erzeugen ein oder mehrere Ventilatoren, die in dem Kanal über dem Stern angebracht sind, den Unterdruck, der erforderlich ist, um die Luftströmung durch die Metallgewebe-Wärmeaustauscher des beanspruchten Typs hervorzurufen.In the case of cooling towers, one or more fans installed in the duct above the star generate the negative pressure required to induce the air flow through the metal mesh heat exchangers of the type in question.

Dazu ist die untere Fläche des Sterns, sowie der obere Teil jedes um den Kanal herum angeordneten Zackens vollständig geschlossen. Die Drehzahl des oder der Ventilatoren muß einstellbar sein, um den Stromverbrauch entsprechend den klimatischen Bedingungen begrenzen zu können.For this purpose, the lower surface of the star as well as the upper part of each tooth arranged around the channel are completely closed. The speed of the fan(s) must be adjustable in order to be able to limit the power consumption according to the climatic conditions.

Wenn die Temperatur des zu kühlenden Fluids wesentlich höher als die Temperatur der Luft ist, kann ein Kamin von genügender Höhe in der Verlängerung des Kanals einen natürlichen Zug erzeugen, der den Druckverlust beim Strömen der Luft durch geeignete Drahtgewebe überwinden kann. Bei dieser Anordnung wird die Installation von Ventilatoren, der Stromverbrauch, und die Lärmbelästung durch Ventilatoren vermieden.If the temperature of the fluid to be cooled is significantly higher than the temperature of the air, a chimney of sufficient height in the extension of the duct can create a natural draught that can overcome the pressure loss when the air flows through suitable wire mesh. This arrangement eliminates the need for fans, electricity consumption and noise pollution. avoided by fans.

Die umgekehrte Anordnung mit unterem Kamin ermöglicht, die Enthalpie der Luft über ein zu erwärmendes Fluid aufzunehmen.The reverse arrangement with a lower chimney allows the enthalpy of the air to be absorbed via a fluid to be heated.

Die beschriebene Erfindung, die ermöglicht, das hohe Wärmeübertragungsvermögen der Drähte auszunutzen, weist zahlreiche Vorteile auf.The invention described, which makes it possible to exploit the high heat transfer capacity of the wires, has numerous advantages.

Der wichtigste Vorteil ist sicherlich die Aufrechterhaltung eines hohen Wärmeaustauschkoeffizienten, und zwar selbst bei niedriger frontaler Geschwindigkeit des Gases senkrecht zu den Metallgeweben.The most important advantage is certainly the maintenance of a high heat exchange coefficient, even at low frontal velocity of the gas perpendicular to the metal fabrics.

Dieses Merkmal ermöglicht, die Geschwindigkeit des Gases auf einen Wert zu begrenzen, der ausreicht, um den Enthalpiefluß nach dem Gas (Fall der Kühltürme), oder von dem Gas (Fall der Gaskühler) beim Strömen des Gases in dem Metallgewebe-Wärmeaustauscher sicherzustellen.This feature allows to limit the velocity of the gas to a value sufficient to ensure the enthalpy flow to the gas (in the case of cooling towers) or from the gas (in the case of gas coolers) when the gas flows in the metal mesh heat exchanger.

Daraus ergibt sich die Möglichkeit einer starken Verringerung der frontalen Geschwindigkeit der Luft, wodurch sehr hohe Einsparungen bei der von den Ventilatoren verbrauchten Energie erzielt werden können.This makes it possible to significantly reduce the frontal speed of the air, thus achieving very high savings in the energy consumed by the fans.

Der Energieverbrauch bei einer bestimmten Gasströmung ist in der Tat proportional zu der dritten Potenz der Geschwindigkeit des Gases. Wenn die Struktur der Gewebe den gleichen Druckverlust ergibt wie Flügelrohr- oder Platten-Wärmeaustauscher, hat die Verringerung der Geschwindigkeit des Gases, beispielsweise von 3 m/sec auf 1 m/sec, eine Verminderung des Energieverbrauchs in dem Verhältnis 1³/3³ = 1/27 zur Folge.The energy consumption for a given gas flow is in fact proportional to the cube of the gas velocity. If the structure of the fabrics gives the same pressure loss as a vane tube or plate heat exchanger, reducing the gas velocity, for example from 3 m/sec to 1 m/sec, results in a reduction in energy consumption in the ratio 1³/3³ = 1/27.

Wenn ein geringer Temperaturunterschied zwischen dem Gas und dem in den Rohren strömenden Fluid erforderlich ist, wie beispielsweise bei den Trocknungsverfahren, die den Gegenstand des belgischen Patents 902120 und des französischen Patents 8604883 bilden, ermöglichen die Metallgewebe-Wärmeaustauscher außerdem, diesen geringen Unterschied auf wirtschaftliche Weise zu erhalten, da selbst bei niedriger Geschwindigkeit des Gases der Temperaturunterschied zwischen dem Gas und dem Fluid sehr gering sein kann.Moreover, when a small temperature difference is required between the gas and the fluid flowing in the tubes, as for example in the drying processes which are the subject of Belgian patent 902120 and French patent 8604883, the metal mesh heat exchangers make it possible to obtain this small difference in an economical way, since even at low gas speed the Temperature difference between the gas and the fluid can be very small.

Infolge ihrere Konzeption sind die Metallgewebe- Wärmeaustauscher wesentlich kompakter und leichter als die in der Industrie gewöhnlich verwendeten Fügelrohr- Wärmeaustauscher, und die sternförmige Anordnung ermöglicht, die erforderlich Bodenfläche wesentlich zu verringern.Due to their design, the metal mesh heat exchangers are much more compact and lighter than the wing tube heat exchangers commonly used in industry, and the star-shaped arrangement makes it possible to significantly reduce the required floor area.

Insbesondere bei gewissen Verfahren der chemischen Industrie, die die Kondensation eines Gases umfassen, ist es infolge des geringen Temperaturunterschieds zwischen der Luft und dem gekühlten Fluid möglich, die Enthalpie- Abgabe in die Atmosphäre über einen Kühlturm mit Metallgeweben von dem beanspruchten Typ, und die Kondensation des Gases mit eventueller Kühlung der erhaltenen Flüssigkeit voneinander zu trennen, wenn zwischen dem Kühlturm und dem Kondensator/Kühler des chemischen Produkts eine Zwischen-Wärmeübertragungsflüssigkeit verwendet wird. Diese Flüssigkeit kann Wasser sein, dem zum Schutz vor dem Gefrieren eventuell Glykol zugegeben wurde.In particular, in certain chemical industry processes involving the condensation of a gas, it is possible, due to the small temperature difference between the air and the cooled fluid, to separate the release of enthalpy into the atmosphere via a cooling tower with metal meshes of the type claimed, and the condensation of the gas with possible cooling of the resulting liquid, if an intermediate heat transfer fluid is used between the cooling tower and the condenser/cooler of the chemical product. This fluid may be water, to which glycol may have been added to prevent freezing.

Die vorliegende Erfindung wird mit Hilfe der Figuren 1 und 2 besser verständlich werden.The present invention will be better understood with the help of Figures 1 and 2.

Die Figur 1 gibt eine Einheitsplatte wieder, die von 2 Einheiten aus 2 Metallgeweben gebildet wird, zwischen denen im wesentlichen parallel zueinander angeordnete Metallrohre in einem gewissen Abstand voneinander angeschweißt sind, in denen das Fluid strömt.Figure 1 shows a unit plate formed by 2 units of 2 metal fabrics, between which metal tubes arranged essentially parallel to each other are welded at a certain distance from each other, in which the fluid flows.

Die Figur 2 ist ein Grundriß einer Einheit aus 24 Wärmeaustauschern, die in den 12 Zacken eines Sterns paarweise angeordnet sind.Figure 2 is a plan view of a unit consisting of 24 heat exchangers arranged in pairs in the 12 points of a star.

Gemäß der Figur 1 weist die Einheitsplatte 1 die Einheiten 2 und 3 auf, von denen jede von 2 Metallgeweben 4, 5 bzw. 6, 7 gebildet wird, die an den Punkten 8, 9 bzw. 10, 11 an die Rohre 12 bzw. 13 angeschweißt sind.According to Figure 1, the unit plate 1 comprises the units 2 and 3, each of which is formed by 2 metal meshes 4, 5 and 6, 7 respectively, which are welded to the tubes 12 and 13 at points 8, 9 and 10, 11 respectively.

Die zwei Einheiten 2 und 3 sind in regelmäßigen Abständen mit den angrenzenden Rohren 12 und 13 verschweißt.The two units 2 and 3 are welded at regular intervals to the adjacent pipes 12 and 13.

Die verwendeten Metallgewebe werden aus Drähten gewebt, wozu beispielsweise Kupferdrähte mit einem Durchmesser von 0,3 mm als Schußdrähte, und von 0,6 mm als Kettdrähte verwendet werden.The metal fabrics used are woven from wires, for example copper wires with a diameter of 0.3 mm are used as weft wires and 0.6 mm as warp wires.

Die Rohre von 5 mm Durchmesser sind parallel zueinander in einem Abstand von beispielsweise 3 cm angeordnet.The tubes of 5 mm diameter are arranged parallel to each other at a distance of, for example, 3 cm.

Die Metallrohre 12 und 13 weisen an den Schweißpunkten 8, 9 und 10, 11 Abflachungen auf.The metal tubes 12 and 13 have flattened areas at the welding points 8, 9 and 10, 11.

Die Abflachungen werden durch ein irgendein geeignetes bekanntes Verfahren erhalten, wie beispielsweise eine teilweise Abflachung des Rohrs, oder direkt bei der Herstellung durch eine Profildüse.The flats are obtained by any suitable known method, such as partial flattening of the tube, or directly during manufacture by means of a profile die.

Die Abflachungen, die bei dem in der Figur 1 wiedergegebenen Beispiel verwendet wurden, haben eine Breite von ungefähr 3 mm.The flats used in the example shown in Figure 1 have a width of approximately 3 mm.

Die Gewebe sind durch einen Zwischenraum von einigen Millimetern voneinander getrennt.The tissues are separated from each other by a gap of a few millimeters.

Gemäß der Figur 2 bildet eine Gesamtheit 14 aus 24 Wärmeaustauschern, die vertikal angeordnet sind, und wie das Wärmeaustauscher-Paar 15, 16 in der Sternzacke 17 in 12 ähnlichen Sternzacken zusammengefaßt sind, den Stern 18 um den kreisförmigen Kanal 19 herum, und unter dem kreisförmigen Kanal 19.According to Figure 2, a set 14 of 24 heat exchangers arranged vertically and, like the pair of heat exchangers 15, 16 in the star point 17, are grouped together in 12 similar star points, forming the star 18 around the circular channel 19 and under the circular channel 19.

Der in dem Kanal 19 zentrisch angeordnete Ventilator 20 mit vertikaler Achse erzeugt in dem Stern 18 den Unterdruck, der für die Ansaugung der Luft durch die Wärmeaustauscher hindurch erforderlich ist.The fan 20 with a vertical axis, arranged centrally in the channel 19, generates the negative pressure in the star 18 that is required for the intake of air through the heat exchangers.

Der Strömungsweg der Luft wurde für den Wärmeaustauscher 15 durch die Pfeile 21 und 22 gekennzeichnet.The flow path of the air for the heat exchanger 15 was marked by the arrows 21 and 22.

Die in der Figur 2 schematisch dargestellten Wärmeaustauscher können von einem beliebigen Typ sein. Beispielsweise können sie aus Einheitsplatten 1 der Figur 1 bestehen, die so zusammengebaut sind, daß eine versetzte Anordnung der Metallrohre der aufeinanderfolgenden Platten erhalten wird. Der verwendete Einheits-Wärmeaustauscher kann 1 bis mehr als 10 Einheitsplatten aufweisen.The heat exchangers shown schematically in Figure 2 may be of any type. For example, they may consist of unit plates 1 of Figure 1, assembled in such a way that a staggered arrangement of the metal tubes of the successive plates. The unit heat exchanger used can have 1 to more than 10 unit plates.

Solche Ausführungsformen ermöglichen, hohe Wärmeaustauschkoeffizienten zu erhalten.Such embodiments make it possible to obtain high heat exchange coefficients.

Claims

1. Heat exchanger for heat exchange between a gas and a fluid, comprising one or more exchange unit plates comprising fabrics made of wires with high thermal conductivity, and between which are welded at spaced intervals substantially parallel metal tubes in which the fluid flows, characterized in that the unit plate comprises two units made of at least two fabrics; and the fabrics of the same unit are spaced apart from one another by a certain distance between the welding points on the tubes.

2. Heat exchanger for heat exchange between a gas and a fluid, according to claim 1, characterized in that the unit plate comprises two units with 2 or 3 fabrics.

3. Heat exchanger for heat exchange between a gas and a fluid, according to claims 1 and 2, characterized in that the fabric wires with high thermal conductivity are made of copper and have a diameter between 0.1 and 3 mm.

4. Heat exchanger for heat exchange between a gas and a fluid, according to claims 1 to 3, characterized in that the wires of the fabrics perpendicular to the tubes have a larger diameter than the wires parallel to the tubes.

5. Heat exchanger for heat exchange between a gas and a fluid, according to claims 1 to 4, characterized in that the contact surfaces between the wires are enlarged by rolling the fabrics.

6. Heat exchanger for heat exchange between a gas and a fluid, according to claims 1 to 5, characterized in that the metal tubes are arranged at even intervals and have two mutually parallel flats onto which the wire mesh is welded.

7. Unit, consisting of heat exchangers for heat exchange between a gas and a fluid according to claims 1 to 6, characterized in that the heat exchangers used as cooling towers are arranged in a star shape in the vertical direction around an air intake duct and below an air intake duct.