DE726296C

DE726296C - Moist heat exchanger (condenser or cooler)

Info

Publication number: DE726296C
Application number: DEK155082D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erich Burmeister
Original assignee: Krupp Stahl AG
Current assignee: Krupp Stahl AG
Priority date: 1939-07-16
Filing date: 1939-07-16
Publication date: 1942-10-12

Description

Feuchter Wärmeaustauscher (Kondensator oder Kühler) Die Erfindung bezieht sich auf die bekannten feuchten Wärmeaustauscher (Kondensatoren oder Kühler), durch die Rieselwasser und Luft streichen. Es ist ein Wärmeaustauscher dieser Art bekanntgeworden, dessen freier Durchströmquerschnitt nach dem Luftaustritt hin innerhalb des Rieselwerks zwecks Ausscheidung von Flüssigkeitströpfchen erweitert ist. Die Querschnittserweiterung erfolgt hinter einem Teil des Strömungsweges der Luft, auf dem sie vorübergehend beschleunigt wurde. Der Querschnitt, durch den die Kühlluft in das bekannte Rieselwerk eintritt, besitzt jedoch die gleiche Größe wie der Querschnitt, durch den die feuchte Luft aus .dem Rieselw erlc austritt. Trotz der Gleichheit der O_uerschnitte an der Ein- und Austrittsstelle des Rieselwerks tritt eine geringe Geschwindigkeitszunahme der, durchströmenden Luft ein, weil .das Volumen der Kühlluft infolge der beim Durchtritt durch die Kühlhorden eintretenden Erwärmung zunimmt. Die Luftgeschwindigkeit an der Eintrittsstelle in das Rieselwerk muß daher bei zier bekannten Anlage kleiner sein als an der Austrittsstelle. Infolgedessen kann die Eintrittsgeschwindigkeit auch nicht in der Nähe der Grenze des Wassermitreißens liegen, weil sonst an der Austrittsstelle noch mehr Wasser mitgerissen würde.Moist heat exchanger (condenser or cooler) The invention refers to the well-known wet heat exchangers (condensers or coolers), brush through the trickle water and air. It is a heat exchanger of this type became known whose free flow cross-section after the air outlet within of the trickle system is expanded for the purpose of separating out liquid droplets. the The cross-section is enlarged behind part of the air flow path which it was temporarily accelerated. The cross section through which the cooling air enters the well-known trickling plant, but has the same size as the cross-section, through which the moist air from .dem Rieselw Erlc exits. Despite the equality the O_uerschnitte at the entry and exit points of the trickling plant occurs only slightly Increase in speed of the air flowing through, because .the volume of the cooling air increases as a result of the warming occurring when passing through the cooling shelves. The air speed at the point of entry into the trickling plant must therefore be ornamental known system be smaller than at the exit point. As a result, the Entry velocity also not near the limit of water entrainment because otherwise more water would be carried away at the exit point.

Demgegenüber besteht das Wesen der Erfindung darin, daß bei feuchten Wärmeaustauschern der freie Durchströmquerschnitt für die Kühlluft vom Eintritt der Luft in den Wärmeaustauscher an, d.h. von der Stelle an, wo die Luft auf das Rieselwasser trifft, bis zur Austrittsstelle aus,dem Wärmeaustau.scher zunimmt. Dann ist es ohne weiteres möglich, daß der Luftgeschwindigkeit an der Eintrittsstelle in den Wärmeaustauscher eine Größe gegeben wird, die in der Nähe der Grenze des Wassermitreißens oder darüberliegt, und daß die Luftgeschwindigkeit nach der Austrittsstelle hin auf einen Betrag verkleinert wird, bei dem mit Sicherheit kein Wasser mehr mitgerissen wird. Die Erfindung schafft also einen feuchten Wärlneaustauscher, der bei kleinen Abmessungen große Kühlleistung hat, weil er den günstigen Wärmeübergang bei den hohen Kühlluftgeschwindigkeiten am Eintritt in den Wärmeaustauscher ausnützt.In contrast, the essence of the invention is that with damp Heat exchangers the free flow cross-section for the cooling air from the inlet the air into the heat exchanger, i.e. from the point where the air reaches the Trickle water hits up to the point of exit where the heat exchange increases. Then it is easily possible that the air speed at the entry point one size in the heat exchanger is given that close the limit of water entrainment or above, and that the air velocity after the exit point is reduced to an amount at which with certainty no more water is carried away. The invention thus creates a moist heat exchanger, which has great cooling capacity with small dimensions, because it has the favorable heat transfer takes advantage of the high cooling air velocities at the inlet to the heat exchanger.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung an einem auf einem Fahrzeug untergebrachten Rieselkon.densator im Ouerschnitt dargestellt.In the drawing is an embodiment of the subject matter of Invention on a trickle condenser housed on a vehicle in cross section shown.

Von gegenüberliegenden Seitenwänden 1, 2 des Fahrzeuges gehen Luftschächte 3, .4 aus, die gegen die mittlere Längsebene 5 des Fahrzeuges geneigt sind, sich nach oben erweitern und schließlich zu einem senkrechten Abluftkanal 6 vereinigen. In diesem befindet sich ein Lfifter 7 mit gleichfalls senkrechter Achse. Die in den Seitenwänden 1, z vorgesehenen Einlaßöffnungen 8 der Luftschächte 3, q. sind durch Gitter 9 abgedeckt. Die durch die Pfeile x angedeutete Luftströmung wird durch den Lüfter 7 erzeugt, der die Luft durch die Gitter 9 und die Zwischenräume zwischen den Kondensatorrohren saugt.Air shafts go from opposite side walls 1, 2 of the vehicle 3, .4, which are inclined towards the central longitudinal plane 5 of the vehicle, themselves Expand upwards and finally combine to form a vertical exhaust air duct 6. In this there is a lifter 7 with a likewise vertical axis. In the the side walls 1, z provided inlet openings 8 of the air shafts 3, q. are covered by grid 9. The air flow indicated by the arrows x is through generates the fan 7, which the air through the grilles 9 and the spaces between the condenser tubes sucks.

Die zwischen der Deckwand io und der Bodenwand ii jedes Schachtes 3 bzw. d. parallel zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Kondensatorrohre sind zu mehreren aufeinanderfolgenden Reihen 12 zusammengefaßt. Die Reihen 12 sind senkrecht zur Neigung des Schachtes 3 bzw. .4 angeordnet. Bei gleicher Rohrzahl je Reihe ist der Abstand der Rohre am Eintritt 13 in den Kondensator kleiner als am Austritt 1q.. Die freien Durchströniquerschnitte an diesen Stellen sind so gewählt, daß die Luftgeschwindigkeit am Eintritt 13 in den Kondensator eine Größe besitzt (mehr als etwa 4 m/s), die an der Grenze des Wassermitreißens liegt. Dadurch erhält man einen sehr guten Wärmeübergang. Unter Vergrößerung des freien Durchströmquerschnittes nach dem Austritt 14 aus dem Kondensator hin nimmt die Luftgeschwindigkeit allmählich bis zu einem Betrage ab, bei dem mit Sicherheit kein Wasser mehr mitgerissen wird.The between the top wall io and the bottom wall ii of each shaft 3 or d. are parallel to the longitudinal direction of the vehicle condenser tubes combined into several successive rows 12. The rows 12 are vertical arranged to incline the shaft 3 or .4. With the same number of tubes per row the distance between the tubes at the inlet 13 into the condenser is smaller than at the outlet 1q .. The free flow cross-sections at these points are chosen so that the Air velocity at inlet 13 in the condenser has a size (more than about 4 m / s), which is at the limit of water entrainment. This is how you get one very good heat transfer. With enlargement of the free flow cross-section after the exit 14 from the condenser, the air speed gradually decreases down to an amount at which it is certain that no more water will be carried away.

In zwei Kondensatorrohrreihen 12 am Ende des Kondensators sind mehrere das Rieselwasser zuführende Spritzrohre 15 eingefügt. In der Strömungsrichtung x der Kühlluft hinter der Spritzrohrreihe 15 ist noch eine Reihe 12 von Kondensatorrohren angeordnet, die das aus den Spritzrohren 15 austretende Wasser abfangen sollen. An die Spritzrohrreihe 15 schließt eine weitere Spritzrohrreihe 16 an, die, sich unmittelbar unter .der Deckwand io des Schachtes 3 bzw. d. befindet. Auf diese Weise werden die Kondensatorrohre gleichmäßig berieselt. In der Strömungsrichtung x der Kühlluft hinter der letzten Kondensatorreille 12 sind Leitbleche 17 vorgesehen, die eine gleichmäßige Verteilung der Kühlluft durch die Rohrbündel bewirken.In two rows of condenser tubes 12 at the end of the condenser there are several the spray pipes 15 feeding the trickling water are inserted. In the direction of flow x of the cooling air behind the row 15 of spray tubes is another row 12 of condenser tubes arranged to intercept the water emerging from the spray pipes 15. The spray tube row 15 is followed by a further spray tube row 16, which directly under .the top wall io of the shaft 3 or d. is located. In this way the condenser tubes are sprinkled evenly. In the direction of flow x the Cooling air behind the last condenser groove 12 are baffles 17, which cause an even distribution of the cooling air through the tube bundle.

Die geneigten Bodenwände i i der Schächte 3 bzw. 4, auf denen das Rieselwasser herunterläuft, bilden vor dem Eintritt 13 der Kühlluft in den Kondensator Sammelrinnen 18, die über Leitungen i9 mit einem unterhalb der Schächte 3, q. befindlichen Sammelbehälter 2o in Verbindung stehen.The inclined bottom walls i i of the shafts 3 and 4, on which the Trickle water runs down, form before entry 13 of the cooling air into the condenser Collecting channels 18, which are connected via lines i9 with a below the shafts 3, q. located Collecting container 2o are in communication.

Anstatt einer in .der Luftströmungsrichtung x hinter den Spritzrohren 15 angeordneten Kondensatorrohrreihe 1-2 können auch mehr solcher Reihen oder keine vorgesehen sein. Ferner kann die Luft statt durch Üffnungen 8 in den Seitenwänden 1, 2 des Fahrzeuges von unten oder oben her angesaugt werden. Kühlluft und Rieselwasser brauchen sich auch nicht im Gegenstrom zueinander zu bewegen ; die Kühlluft kann z. B. im Querstrom zu dem rieselnden Wasser durch den Kühler oder Kondensator streichen. Fs ist ferner möglich, die Kondensatorrohrabstände in der Reihe gleich groß zu halten und dafür die Zahl der Rohre in jeder Reihe veränderlich zu machen. Am Eintritt in den Kondensator müßten dann weniger Rohre in der Reihe sein als am Austritt aus dem Kondensator.Instead of one in the direction of air flow x behind the spray pipes 15 arranged condenser tube row 1-2 can also have more such rows or none be provided. Furthermore, the air can instead of through openings 8 in the side walls 1, 2 of the vehicle can be sucked in from below or above. Cooling air and trickle water also do not need to move in countercurrent to one another; the cooling air can z. B. in cross-flow to the trickling water through the cooler or condenser. It is also possible to keep the condenser tube spacings in the row the same and for this to make the number of tubes in each row variable. At the entrance there would then have to be fewer tubes in series in the condenser than at the outlet the capacitor.

Statt bei Kondensatoren ist die Erfindung, wie schon oben gesagt wurde, auch bei Rieselkühlern anwendbar. Dann müssen statt der Kondensatorrohre Einbauten (Horden) mit Rieselkörpern (z. B. Raschig-Ringen) vorgesehen werden. Entscheidend ist nur, daß in den Horden, durch welche die Kühlluft zunächst streicht, in gleicher Weise wie zwischen den Rohren von Kondensatoren Luftgeschwindigkeiten herrschen, die an die Grenze des Mitreißens von Wasser herangehen oder darüberliegen, und daß hinter der letzten Horde, aus der die Kühlluft austritt. diese eine Geschwindigkeit hat, bei der mit Sicherheit kein Wasser mehr mitgerissen wird.Instead of capacitors, the invention, as already said above, is can also be used with trickle coolers. Then, instead of the condenser tubes, built-in components have to be installed (Hordes) with trickles (e.g. Raschig rings) are provided. Decisive is only that in the hordes through which the cooling air first passes, in the same way The way in which air velocities prevail between the tubes of condensers, which approach or exceed the limit of the water being carried away, and that behind the last shelf from which the cooling air exits. this one speed has, with which no more water is carried away with certainty.

Bei den üblichen Rieselkühlern bzw. Kondensatoren muß man mit der Luftgeschwindigkeit wesentlich unter der Grenze des Wassermitreißens bleiben, weil bei ihnen sonst Wasser nach außen mitgerissen würde. Dies könnte schon geschehen, wenn irgendwelche geringfügigen Störungen in der Gleichmäßigkeit der Belüftung oder ein Ansteigen der Lüfterdrehzahl über die Solldrehzahl eintritt. Eine solche Drehzahlsteigerung ist z. B. im Falle eines bei Turbinenlokomotiven gebräuchlichen Antriebes des Lüfters durch eine sich selbsttätig regelnde Dampfturbine leicht möglich. Durch die Erfindung ist nun -die Steigerung der Luftgeschwindigkeit am Eintritt in den Kühler bis zur Grenze des Wassermitreißens ermöglicht, ohne daß der Nachteil der bekannten Kühler eintritt, @daß Wasser nach außen mitgerissen wird.With the usual trickle coolers or condensers you have to use the Air velocity will remain well below the water entrainment limit because otherwise water would be carried away with them. This could already happen if there are any minor disturbances in the evenness of ventilation or the fan speed increases above the target speed. Such a speed increase is z. B. in the case of a common fan drive in turbine locomotives easily possible with a self-regulating steam turbine. By The invention is now -the increase of the air speed at the entrance to the Allows cooler to the limit of water entrainment without the disadvantage of known cooler occurs, @ that water is carried away to the outside.

Darüber hinaus wird infolge der Tatsache, daß sich an .der Grenze des-Wassermitreißens der Widerstand für die Luftströmung erheblich vergrößert, an den Stellen, wo der Kühler im Eintrittsteil der Luft z. B. wegen nicht ganz gleichmäßiger Belüftung anfängt, zuviel Wasser mitzureißen, durch Erhöhung des Widerstandes die Luftmenge wieder herabgesetzt. Es wird somit die Gefahr, daß das Wasser auch durch den Austritt der Luft aus dem Kühler bzw: Kondensator mitgerissen wird, behoben. Der Kühler regelt sich gewissermaßen selbsttätig. Dies ist besonders wichtig bei Fahrzeugen, die die Luft aus der Umgebung ansaugen, weil, dann beispielsweise bei Seitenwind die eine Kühlerhälfte mehr Luft erhalten kann als die andere. Die Luftzufuhr regelt sich erfindungsgemäß selbsttätig wie folgt: Auf der Windseite erhöht sich zunächst die Luftmenge. Die Eintrittsseite fängt an, zuviel Wasser mitzureißen. Infolgedessen erhöht sich der Widerstand, den die mit Wassertröpfchen angereicherte Luft der Förderung bietet. Dies hat wiederum zur Folge, daß die Luftmenge entsprechend kleiner wird, so daß sich diese selbsttätig in zulässigen Grenzen hält.In addition, as a result of the fact that at .the border the drag of the water increases the resistance to the flow of air considerably the places where the cooler in the inlet part of the air z. B. because of not quite even Aeration begins to draw in too much water by increasing the resistance Air volume reduced again. There is thus the risk that the water will also get through the escape of air from the cooler or: condenser is entrained, fixed. The cooler regulates itself to a certain extent automatically. This is especially important with Vehicles that suck in air from the environment because, for example, at Cross wind one half of the cooler can get more air than the other. The air supply regulates itself automatically according to the invention as follows: it increases on the windward side first the amount of air. The inlet side begins to carry away too much water. As a result, the resistance that the enriched with water droplets increases Air of promotion offers. This in turn has the consequence that the amount of air correspondingly becomes smaller, so that this automatically keeps within permissible limits.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Moist heat exchanger (cooler or condenser), sweep through the cooling water and air and its free flow cross-section after the air outlet inside. of the trickle system for the purpose of separating out liquid droplets is expanded, characterized in that the free flow area already from the entry (i3) into the heat exchanger, d. H. from the point where the air hits the trickle water, increases, with the air speed at this entry point (i3) has a size near or above the limit of water entrainment, and after the exit point (i4) eats reduced to an amount at which certainly no more water will be carried away.

2. Heat exchanger according to claim i, characterized in that in the flow direction (x) of the cooling air behind the last spray pipes (i5) supplying the trickle water are one or more Rows (i2) of condenser tubes or layers with trickle bodies are arranged.

3. trickle condenser according to claim i and 2, the condenser tubes of which in several successive rows are arranged, characterized in that @ the same Number of tubes at the inlet (13) and outlet (i4) from the condenser is the distance of the Tubes of each row (i2) increases in the direction of the cooling air flow (x).

4. trickle condenser according to claims i and 2, characterized in that with the same spacing of the condenser tubes in row (i2) the number of tubes in each row in the direction of the cooling air flow . (x) increases.

5. trickle condenser according to claim i to 4, characterized in that that parallel to the capacitor rows in an inclined shaft (3, 4) in Rows (i2) are perpendicular to the slope of the shaft, a row of spray pipes (i5) arranged is, to which another row of spray tubes (i6) connects, which is below the upper Shaft wall (io) is located.

6. trickle condenser according to claim i to 5, characterized in that in the flow direction (x) .der cooling air immediately behind the last row of condenser tubes (12) baffles (17) are arranged, which cause an even distribution of the cooling air as it passes through the condenser tubes .