DE699601C

DE699601C - Heat exchange system for two gaseous, grain

Info

Publication number: DE699601C
Application number: DE1935K0143754
Authority: DE
Original assignee: WERNER KARRER DIPL ING
Current assignee: WERNER KARRER DIPL ING
Priority date: 1935-11-11
Filing date: 1935-12-15
Publication date: 1940-12-03

Description

Wärmeaustauschanlage für zwei gasförmige, getrennt geführte, wärmeaustauschende Mittel Allgemein können bei Wärmeaustauschvorrichtungen.wärmeaufnehmende und wärmeabgebende Mittel im Gleichstrom oder im Gegenstrom geführt werden. Bei Gleichstrom kann das wärmeaufnehmende Mittel höchstens auf die Endtemperatur, bei Gegenstrom höchstens auf die Anfangstemperatur des wärmeabgebenden Mittels erwärmt werden.Heat exchange system for two gaseous, separately conducted, heat exchange systems Means In general, with heat exchange devices, heat-absorbing and heat-emitting Means are conducted in cocurrent or in countercurrent. With direct current it can heat-absorbing agents at most to the final temperature, with countercurrent at most be heated to the initial temperature of the exothermic agent.

Solange wärmeaufnehmendes und wärmeabgebendes Mittel während des. Austausches unter konstantem Druck gehalten werden, was heute in Austauschvorrichtungen allgemein üblich ist, hängt die Wahl-: Temperaturerhöhung bis zur Anfangstemperatur des wärmeabgebenden, im Gegenstrom geführten Mittels oder nur bis zur Endtemperatur des wärmeabgebenden, im Gleichstrom geführten Mittels lediglich von der Art der Führung der beiden- Mittel in der Austauschvorrichtung ab.As long as heat absorbing and exothermic agent during the. Exchanges are kept under constant pressure, what is now in exchange devices is common, the choice depends: temperature increase up to the initial temperature of the heat-emitting agent guided in countercurrent or only up to the final temperature of the heat-emitting means, guided in direct current, only of the type of Management of the two funds in the exchange device.

Wird dagegen eines der Mittel, z. B. das wärmeaufnehmende, unter konstantem Volumen in einem abgeschlossenen Raume gehalten, so wird sich, sofern' das wärmeabgebende Mittel den ganzen Raum durch-oder umströmt, eine Temperatur erreichen lassen, welche bei längerer Austauschdauer der Anfangstemperatur des wärmeabgebenden Mittels entspricht, wobei aber große Wärmemengen verloren abgeführt werden.If, on the other hand, one of the means, e.g. B. the heat-absorbing, under constant If the volume is kept in a closed space, then, insofar as' the heat emitting Means flow through or around the entire room, allow a temperature to be reached, which corresponds to the initial temperature of the heat-emitting agent in the case of a longer exchange period, but large amounts of heat are lost.

Um nun auch bei Mitteln, die unter konstantem oder annähernd konstantem Volumen eingeschlossen sind, den günstigeren Gegen-: stromwirkungen näherzukommen, besitzt. erfindungsgemäß die vorliegende- Wärmeaus= tauschvorrichtung für zwei gasförmige Mittel, mindestens einen Wärmeausstauscherteil, -der durch zwei miteinander in offener Verbindung stehende Räumeigebildet wird. Im Wärmeaustauscherteil ist das eine währenddes Austausches unter- konstantem oder annähernd konstantem " Volumen- gehaltene Mittel eingeschlossen; letzteres-wird zwangsläufig aus dem einen Raum durch den arideren Raum umgelvälzt. Der letztgenannte Raum: dient dabei als Gegenätromaustauschraum zu dem anderen strömenden Mittel. - Die Räume werden periodisch gefüllt, erwärmt und nach, der -Erwärmung entleert. _ Es ist in der: Heizungstechnik-bekannt, daß durch Dampf beheizte Wärmeaüstauscher.ihre Wärme der -Luft abgeben, die sich durch den. zu beheizenden Räum bewegt oder in den zu beheizenden Räumen umgewälzt wird. Bei solchen Heizungsanlagen wird - jedoch nicht. bezweckt; eine Drucksteigerung im beheizten Raum zu- erzielen, weshalb die Wärmeaufnahme bei dauernd konstantem Luftdruck erfolgt, und- daher auch .die. Erwärmung des gleichen Raumes über. eine beliebig lange Zeitdauer erfolgt. Demgegenüber bezweckt die vorliegende" Erfindung; - eine möglichst hohe Druckänderung .des im abgeschlossenen Raum enthaltenen Gases zu erzielen, um dieselbe beispielsweise in einer Wärmekraftanlage zur Arbeitsleistung verwerten zu können. Es ist dabei der Raum, in welchem eine Druckerhöhung erzielt werden soll, im Zeitpunkte der Wärmeaufnahme nach außen abgeschlossen, und es werden; die dem eigentlichen Austauscherraum VA zugeschalteten Räume VB periodisch gefüllt erwärmt und nach Erwärmung entleert: Wenn z: B. das wärmeaufnehmende Mittel unter konstantem oder annähernd konstantem Volumen gehalten wird, so kann mit dieser Vorrichtung erreicht werden; daß .der Gegenstromaustauschraum des durch zwei miteinander in offener Verbindung stehenden Räume gebildeten Austauscherteiles vom wärmeaufnehmenden Mittel nahezu mit der Anfangstemperatur des abgebenden Mittels verlassen wird. Der andere, gerade nicht wärmeaustauschende Teil des unter konstantem oder annähernd konstantem Volumen gehaltenen Mittels wird in diesem Falle allmählich mit heißen Teilen von nahezu der Anfangstemperatur des wärmeabgebenden Mittels erfüllt. Sofern das unter konstantem oder annähernd konstantem Volumen gehaltene Mittel in dem durch zwei miteinander in offener Verbindung stehende Räume gebildeten Austauscherteil so geführt wird, daß eine Mischung erwärmter und nichterwärmter Teile dieses Mittels vermieden wird, kann der ganze Raum, der den gerade nichtwärmeaufnehmenden Teil des Mittels enthält, in kurzer Zeit und mit geringen Wärmeverlusten .To now also with means that are under constant or nearly constant Volume are included to get closer to the more favorable countercurrent effects, owns. according to the invention the present heat exchange device for two gaseous Means, at least one heat exchanger part, -der by two with each other in open Connecting spaces is formed. In the heat exchanger part, one thing is during this Exchange of under-constant or nearly constant "volume-held means locked in; the latter is inevitably made from one room by the other Room circulated. The latter room: serves as a counter-atroma exchange room to the other flowing medium. - The rooms are periodically filled, heated and after, emptied of warming. _ It is known in: heating technology that Heat exchangers heated by steam give off their heat to the air, which passes through the. The room to be heated is moved or circulated in the room to be heated. With such heating systems - but not. aims; an increase in pressure to achieve in the heated room, which is why the heat absorption is constantly constant Air pressure takes place, and therefore also .the. Warming the same room over. one takes place for any length of time. On the other hand, the present "invention; - the highest possible pressure change .des in the closed space contained Gas to achieve the same for example in a thermal power plant for work to be able to exploit. It is the room in which a pressure increase is achieved should be closed at the time of heat absorption to the outside, and it will be; the rooms VB connected to the actual exchanger chamber VA are periodically filled warmed up and emptied after warming up: If, for example, the heat-absorbing agent is under is kept constant or approximately constant volume, so can with this device to be achieved; that .the countercurrent exchange space of the two in open connection spaces formed exchange part of the heat-absorbing Agent is left almost at the initial temperature of the dispensing agent. Of the other, just not heat-exchanging part of the under constant or approximate In this case, the medium held constant volume is gradually heated with hot Parts of almost the initial temperature of the exothermic agent met. Provided the mean held under constant or approximately constant volume in the through two interchangeable interconnected spaces formed exchange part is performed so that a mixture of heated and unheated parts of this agent can be avoided, the whole space, which is the part just not heat-absorbing of the agent contains, in a short time and with low heat loss.

mit Mittel von nahezu der Anfangstemperatur des wärmeabgebenden Mittels erfüllt werden, während der im Gegenstromaustauschraum wärmeaustauschende Teil dieses Mittels die mittfere-;Temperatur zwischen Anfangs- und Endtemperatur des wärmeabgebenden Mittels hat. Dabei kann das abgebende Mittel konstant mit der anfänglichen tiefen Endtemperatur entweichen.with an average close to the initial temperature of the exothermic agent are met, while the heat-exchanging part of this in the countercurrent exchange space By means of the mean; temperature between the start and end temperature of the exothermic Means has. The releasing agent can be constant with the initial depth End temperature escape.

In der Zeichnung veranschaulichen die Abb. i und 2 je ein Beispiel von Schaulinien. Diese Linien zeigen den Temperaturverlauf bei bekannten 'Aüstauschern für konstanten Druck, wobei Abb. i Gleichstrom, Abb. z Gegenstrom betrifft. Es bedeutet t1 die Anfangstemperatur und t2 die Endtemperatur des wärmeabgebenden Mittels, t,' und 12' die Anfangs- und Endtemperatur des wärmeaufnehmenden - -Mittels. Die , Unterschiede t2 - t,' bei Gleichstrom und t1 - t2 bei Gegenstrom entsprechen dem unvermeidlichen Wärmeübergangstemperaturverlust.In the drawing, Figs. I and 2 each illustrate an example of sight lines. These lines show the temperature profile in known exchange exchangers for constant pressure, Fig. I referring to direct current and Fig. Z to countercurrent. It means t1 the initial temperature and t2 the final temperature of the exothermic agent, t, 'and 12' the initial and final temperature of the heat-absorbing agent. The ' differences t2 - t' with direct current and t1 - t2 with countercurrent correspond to the unavoidable heat transfer temperature loss.

Abb. 3 veranschaulicht durch eine Schaulinie den räumlichen Temperaturverlauf über einem wärmeaufnehmenden Mittel in einem Behälter von konstantem Volumen Ir, längs welchem sich ein wärmeabgebendes Mittel in einem Teil Y, von t1 auf t2 abkühlt. Das Mittel von konstantem Volumen h wird dabei höchstens auf # erhitzt, wobei t. -die mittlere Temperatur des im Austauscher- befindlichen wärmeabgebenden Mittels bedeutet. Da das Volumen konstant ist, steigt der Druck des wärmeaufnehmenden Mittels. -Die Abb. q. zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Wärmeaustauschvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung mit der entsprechenden Schaulinie. Bei -diesem Ausführungsbeispiel ist dem Behälterteil VA ein Behälterteil VB in offener Verbindung angegliedert, welcher nicht zum Wärmeaustausch herangezogen ist. Das wärmeaufnehmende' gasförmige Mittel wird durch den Behälter VA, VB von konstantem oder annähernd konstantem Volumen getrieben, wie es Abb. q. auf Pfeilen veranschaulicht. In VA wird es durch das wärmeabgebende gasförmige Mittel; welches den Austauscherteil h, durchströmt, im Gegenstrom ungefähr auf dessen Anfangstemperatur t2 gebracht. Die Führung im Teile VB soll eine Mischung der heißen und kalten Teile verhindern und verhüten, daß die bereits durch den Behälterteil VA hindurchgeströmten heißen Teile wiederum an den Eingang von VA gelangen, solange in Vu noch kalte Teile vorhanden sind. Nach einer gewissen Zeit wird der Raum VB ganz -vom heißen Mittel von der Temperatur-t(yB) = t2 erfüllt sein, während die mittlere Temperatur des im Raum VA befindlichen Mittels beträgt und die Endtemperatur des wärmeabgebenden Mittels 1, geblieben ist. Im Behälter VA, VB, in welchem das unter konstantem oder annähernd konstantem- Volumen gehaltene Mittel eingeschlossen ist, steigt der Druck. entsprechend der mittleren Temperatur aller Teile dieses Mittels. Da diese mittlere Temperatur am Ende des Austauschvorganges um so höher sein wird, j e größer der Behälterteil VB gegenüber .dem Behälterteil VA ist, ist das Verhältnis ein Maß für die bei gegebenen Austauschbedingungen höchst mögliche Druckerhöhung. Die Größe des Innenraumes des. Behälterteiles VA ist wesentlich bedingt durch die notwendige Austauschfläche.Fig. 3 illustrates by a visual line the spatial temperature profile over a heat-absorbing agent in a container of constant volume Ir, along which a heat-emitting agent cools in a part Y, from t1 to t2. The mean of constant volume h is at most # heated, where t. - means the mean temperature of the heat-emitting agent located in the exchanger. Since the volume is constant, the pressure of the heat absorbing agent increases. - The Fig.q. shows an embodiment of a heat exchange device according to the present invention with the corresponding viewing line. In this exemplary embodiment, a container part VB is attached to the container part VA in an open connection, which is not used for heat exchange. The heat-absorbing 'gaseous medium is driven through the container VA, VB of constant or approximately constant volume, as shown in Fig. Q. illustrated on arrows. In VA it is caused by the exothermic gaseous agent; which flows through the exchanger part h, brought in countercurrent to approximately its initial temperature t2. The guidance in parts VB is intended to prevent the hot and cold parts from mixing and prevent the hot parts that have already flowed through the container part VA from reaching the inlet of VA as long as cold parts are still present in Vu. After a certain time, the room VB will be completely filled with the hot medium at the temperature t (yB) = t2, while the mean temperature of the medium in the room VA and the final temperature of the exothermic agent 1 remains. The pressure rises in the container VA, VB, in which the agent kept at a constant or approximately constant volume is enclosed. corresponding to the mean temperature of all parts of this agent. Since this mean temperature at the end of the exchange process will be higher, the larger the container part V B compared to the container part VA, the ratio is a measure of the highest possible pressure increase under given exchange conditions. The size of the interior of the container part VA is essentially determined by the necessary exchange surface.

Der Wärmeaustauseher kann beliebig gebaut sein. Ferner können beliebige Drucke und Geschwindigkeiten angewandt werden.The heat exchanger can be built in any way. Furthermore, any Pressures and speeds are applied.

Die Wärmeaustauschvörrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist auch verwendbar für Fälle, in denen das wärmeabgebende oder das wärmeaufnehmende und -abgebende Mittel unter konstantem oder annähernd kdnstantem Volumen gehalten wird.The heat exchange device of the present invention is also suitable for cases where the heat emitting or the heat absorbing and -delivery Means under constant or almost constant volume is held.

Da das Mittel, welches unter konstantem oder annähernd konstantem Volumen gehalten wird, im Zeitraum des Füllens und Entleerens des Raumes meist nicht dem Wärmeaustausch unterzogen werden soll, könnte in diesem Fall bei Verwendung nur eines Austauschers das unter konstantem oder annähernd konstantem Volumen erwärmte oder gekühlte Mittel nur mit Unterbrechungen in einem Kreislauf arbeiten. Dies kann durch Verwendung einer Wärmeaustauschvorrichtung mit mehreren Austauschern vermieden werden, indem z. B. abwechslungsweise stets einer gefüllt, einer entleert und .einer erwärmt wird, und dabei das wärmeabgebende Mittel stets nur durch den einen geführt wird, der sich gerade im Austausch befindet.Since the mean, which is under constant or approximately constant Volume is maintained, usually not during the period of filling and emptying of the room to be subjected to heat exchange, could in this case when using only one exchanger that heated under constant or almost constant volume or refrigerated agents only work intermittently in a cycle. This can avoided by using a heat exchange device with several exchangers be by z. B. alternately always one filled, one emptied and .einer is heated, and the heat-emitting agent is always passed through only one that is currently being exchanged.

Um nun nicht den ganzen Austauscher in mehrfacher Ausführung verwenden zu müssen, können der Austauscherteil V, (Abb. q.), den das unter konstantem Druck gehaltene Mittel durchströmt, und der' Gegenstromaustauschraum VA (Abb: q.), der das unter konstantem oder annähernd konstantem Volumen gehaltene Mittel enthält,-oder, wenn beide Mittel unter konstantem oder annähernd konstantem Volumen gehalten werden, die beiden Gegenstromaüstauschräume VA für mehrere Räume VB verwendet werden, indem der Teil VA oder, wenn beide Mittel unter konstantem oder annähernd konstantem Volumen gehalten werden, die Räume VA abwechslungsweise je denjenigen Räumen VB in offener Verbindung zugeschaltet werden, welche gerade austauschbereit sind. -Die Wärmeaustauschanlage nach der Erfindung eignet sich vorzugsweise für Wärmekraftanlagen mit einem gasförmigen Arbeitsmittel, bei welchem della Arbeitsmittel vor der Kraftmaschine Wärme bei konstantem Volumen zugeführt und dem Arbeitsmittel nach Arbeitsleistung bei konstantem Druck Wärme entzogen wird, die mindestens zum Teil die Wärmezufuhr bei konstantem Volumen deckt.So as not to use the whole exchanger in multiple versions to have to be able to use the exchanger part V, (Fig. q.), which is under constant pressure held medium flows through, and the 'countercurrent exchange chamber VA (Fig: q.), the contains the agent kept at a constant or approximately constant volume, -or, if both means are kept under constant or almost constant volume, the two countercurrent construction rooms VA can be used for several rooms VB by the part VA or, if both means under constant or approximately constant volume are kept, the rooms VA alternately each those rooms VB in open Connection are switched on, which are currently ready to be exchanged. -The heat exchange system according to the invention is preferably suitable for thermal power plants with a gaseous Work equipment, in which della work equipment in front of the engine heat at constant Volume supplied and the working fluid after work at constant pressure Heat is withdrawn, at least in part the heat supply at constant volume covers.

Claims

PATENT CLAIMS: '-, i. Heat exchange system. for two gaseous, separately conducted, heat-exchanging means, characterized in that they at least has a heat exchanger part which is in open communication with each other through two standing spaces (11A, ve) - is formed in which one during the exchange agents held at constant or approximately constant volume included is and inevitably from one room (VB) through the other room (VA), which is called Countercurrent exchange space to the other flowing means (V,) is used, is circulated and that the spaces (VB) are periodically filled, heated and emptied after heating. See heat exchange system according to claim i, characterized in that the under constant or approximately constant volume in the means withdrawn from the heat exchange Space (VB) of the heat exchanger is passed through built-in guide walls, so that a mixture of heated and not yet heated parts or less heated Share the exothermic agent, or if the exothermic agent is under constant or approximately constant volume is kept, by cooled and still non-cooled or less cooled parts of the exothermic agent Possibility is avoided. 3. Heat exchange system according to claim i, in which only the one means kept below a constant or approximately constant volume and the other medium flows under constant pressure, characterized in that that the means are supplied to several exchangers alternately one after the other in this way that filling, the exchange of heat, can be shifted at any time or the emptying of the exchanger part, for the under constant or approximately constant volume means going on while that under constant volume Pressure flowing means just only the countercurrent exchange space of that exchanger part brushed from the outside in which the heat exchange is to take place. q .. heat exchange system according to claim i, characterized in that a countercurrent exchange space (VA) with several rooms (VB) - to keep the filling when the time is shifted and emptying no-heat exchanging, under constant or nearly constant Volume held agent interacts by the countercurrent oustaalschraurn (VA) is alternately connected to the room (VB) that is currently located is in the exchange period.