DE7345767U - COMBINED HEAT EXCHANGER AND MIXER - Google Patents

COMBINED HEAT EXCHANGER AND MIXER

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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
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/106Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits

Description

AG FA-G EVAERT A3AG FA-G EVAERT A3

PATeNTABTElLUNQPATENTABTElLUNQ

LEVERKUSENLEVERKUSEN

22. Februar 1977February 22, 1977

Ki/Kr/ebKi / Kr / eb

Kombinierter Wärmeaustauscher und MischerCombined heat exchanger and mixer

Die Neuerung betrifft einen kombinierten Wärmeaustauscher und Mischer, bestehend aus einem Außenrohr und einem axialen Innenrohr, an dem Mischsegmente angeordnet sind und das von einem Heizmedium durchströmt wird.The innovation concerns a combined heat exchanger and mixer, consisting of an outer tube and an axial inner tube, are arranged on the mixing segments and through which a heating medium flows.

Bei der Herstellung photographischer Materialien wird die Silber-Halogenid-Emulsion in einer Mischanlage mit photochemischen Zusätzen wie Farbkuppler, Sensibilisatoren, Stabilisatoren, versehen und anschliessend in flüssigem Zustand auf eine laufende Bahn aufgetragen. Beim Auftrag hat die Emulsion in der Regel eine Temperatur zwischen 35 und 40°. Zu diesem Zweck müssen Temperiervorrichtungen eingebaut werden. Es hat sich nun herausgestellt, daß bei der Temperierung von photographischen Emulsionen im Gegensatz zu konventionellen Wärmeaustauschern besonders kritische Anforderungen gestellt werden. Photographische Emulsionen sind in besonderem Maße gegen Überhitzung empfindlich. Die Temperierung muß daher bei möglichst kleinen Temperaturdifferenzen zwischen Emulsion und Heizmedium erfolgen. Eine weitere Gefahr der Überhitzung besteht darin, daß die an der Grenzschicht des Wärmeaustauschers entlang strömende Emulsion geliert, so daß der Wärmeübergang erheblich herabgesetzt wird. Es hat sich nun als günstig erwiesen, wenn die Mischung und Temperierung nicht wie bisher üblich in getrennten Schritten erfolgt, sondern gleichzeitig durchgeführt wird. Zu diesem Zweck wurden die bekannten statischen Mischer (siehe DT-OS 1 557 118) modifiziert und mit einem Wärmeaustauscher kombiniert.In the manufacture of photographic materials, the silver halide emulsion is mixed with photochemical Additions such as color couplers, sensitizers, stabilizers, provided and then in a liquid state on a running track applied. When applied, the emulsion usually has a temperature between 35 and 40 °. To this For this purpose, temperature control devices must be installed. It has now been found that when tempering photographic In contrast to conventional heat exchangers, emulsions are subject to particularly critical requirements. Photographic emulsions are particularly sensitive to overheating. The temperature control must therefore be as possible small temperature differences between the emulsion and the heating medium. Another danger of overheating is that the emulsion flowing along the boundary layer of the heat exchanger gels, so that the heat transfer is considerable is reduced. It has now proven to be beneficial if the mixing and temperature control are not carried out separately, as was previously the case Steps takes place, but is carried out simultaneously. The well-known static mixers were used for this purpose (see DT-OS 1 557 118) modified and with a heat exchanger combined.

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Die Neuerung ist dadurch gekennzeichnet., daß bei dem kombinierten Wärmeaustauscher und Mischer das Verhältnis Außendurchmesser C des Innenrohres 3 zur lichten Weite A des Außenrohres im Bereich von 1 : 1,9 bis 1 : 2,3 liegt.The innovation is characterized. That in the combined Heat exchanger and mixer, the ratio of the outer diameter C of the inner tube 3 to the clearance A of the Outer tube is in the range from 1: 1.9 to 1: 2.3.

Normalerweise geht man bei der Dimensionierung von der Überlegung aus, daß mit zunehmendem Innenrohrdurchmesser zwar der Wärmeaustausch zunimmt, aber jedoch die Mischwirkung zurückgeht. Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß das Verhältnis von Innenrohrdurchmesser C (Außenmaß) zur lichten Weite A des Außenrohres von 1 : 19,9 bis 1 : 2,3 variiert werden kann, ohne die optimalen Arbeitsbedingungen wesentlich zu ändern.Normally, when dimensioning, one starts from the consideration that with increasing inner pipe diameter, the Heat exchange increases, but the mixing effect decreases. It has now surprisingly been found that the The ratio of the inner pipe diameter C (outer dimension) to the inside diameter A of the outer pipe varies from 1: 19.9 to 1: 2.3 without significantly changing the optimal working conditions.

Man sollte zunächst erwarten, daß der Wärmeaustuasch bei einem in dieser Weise modifizierten statischen Mischer wegen der relativ kleinen Oberfläche des Innenrohres und wegen des radialen Temperaturgradienten längs eines Mischsegmentes ungünstig ist. In den Fällen, in denen eine Beheizung der Mischstrecke erforderlich war, wurde der statische Mischer daher bisher mit einem äußeren Heizmantel versehen. Vergleichsversuche der neuen Mischerausführung (Innenrohrbeheizung) haben ergeben, daß der Wärmeaustausch gegenüber einem statischen Mischer mit Außenmantelheizung (bei gleicher Primärleistung) um 200 % gesteigert werden kann. Eine physikalische Erklärung für diese unerwartet große Steigerung steht noch aus. Vermutlich werden an den Mischsegmenten infolge der ständigen Umschichtungen und der damit verbundenen Grenzschichtstörungen besonders hohe Wärmeübergangszahlen erreicht. Selbstverständlich kann der Mischer zusätzlich zu der Innenrohrbeheizung noch mit einem herkömmlichen äußeren Heizmantel ausgerüstet werden.One should initially expect that the heat exchange in a static mixer modified in this way is unfavorable because of the relatively small surface area of the inner tube and because of the radial temperature gradient along a mixing segment. In those cases in which the mixing section had to be heated, the static mixer was therefore previously provided with an external heating jacket. Comparative tests of the new mixer design (inner tube heating) have shown that the heat exchange compared to a static mixer with outer jacket heating (with the same primary output) can be increased by 200%. A physical explanation for this unexpectedly large increase is still pending. Presumably, particularly high heat transfer coefficients are achieved at the mixed segments as a result of the constant shifts and the associated boundary layer disturbances. Of course, the mixer can also be equipped with a conventional outer heating jacket in addition to the inner pipe heating.

A-G 1213 - 2 -A-G 1213 - 2 -

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Ein weiterer Vorteil des Mischers ist die große mechanische Stabilität des inneren Mischeinsatzes. Die Stabilität ist wichtig beim Einsatz des Mischers bei der Herstellung photographischer Emulsionen. Der Mischer muß hier häufig in verdunkelten Räumen geöffnet und gereinigt werden. Die verbesserte Stabilität verhindert ein Verbiegen der Mischsegmente und damit ein Klemmen des Mischeinsatzes beim Wiederzusammenbau nach der Reinigung. Da eine Beschädigung des Mischeinsatzes nicht mehr zu befürchten ist, kann der Durchmesser der Mischsegmente praktisch mit dem Innendurchmesser des Außenrohres übereinstimmen. In diesem Fall sind die Mischbedingungen optimal.Another advantage of the mixer is the great mechanical stability of the inner mixing insert. The stability is important when using the mixer in making photographic emulsions. The mixer often has to be in darkened rooms can be opened and cleaned. The improved stability prevents the mixing segments from bending and thus jamming of the mixing insert when reassembling after cleaning. Because damage to the mixing insert is no longer to be feared, the diameter of the mixing segments can practically match the inner diameter of the Match the outer tube. In this case the mixing conditions are optimal.

Die Verwendung des kombinierten Wärmeaustauschers und Mischers ist wegen der gleichen Verweilzeit aller Produktteilchen und der weitgehenden Homogenität durch Vermischung bei intensivem Wärmeaustausch mit dem Wärmeträger für empfindliche Photoemulsionen bis zu einer Viskosität von 200 cp erfolgreich einsetzbar.The use of the combined heat exchanger and mixer is because of the same residence time of all product particles and the extensive homogeneity through mixing with intensive heat exchange with the heat carrier for sensitive photoemulsions Can be used successfully up to a viscosity of 200 cp.

Das beschriebene Wärmeaustauscher-Mischersystem kann bei allen Temperierproblemen, bei denen es auf eine möglichst schonende thermische Behandlung des Produktes ankommt, mit Erfolg eingesetzt werden. Bei überhitzungsempfinalichen Substanzen besteht häufig auch die Forderung nach einem möglichst einheitlichen Verweilzeitspektrum. Diese Forderung wird von dem kombinierten Wärmeaustauscher-Mischer in hervorragender Weise erfüllt. Abgesehen von diesen produktspezifischen Forderungen können mit dem neuen System bei grösseren Anlagen die Energieverluste beträchtlich verringert werden.The heat exchanger mixer system described can be used for all temperature control problems in which it is as gentle as possible thermal treatment of the product arrives, can be used with success. In the case of substances that are sensitive to overheating often the requirement for a residence time spectrum that is as uniform as possible. This requirement is combined by the Heat exchanger mixer met in an excellent way. Apart from these product-specific requirements, you can with the new system, the energy losses in larger systems can be reduced considerably.

A-O 1213 - 3 -A-O 1213 - 3 -

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Nach einer besonderen Ausführungsform ist das Verhältnis von Mischsegmentdurchmesser A zu Mischsegmentlänge B 1 : 1 bis 1 : 1,5.According to a particular embodiment, the ratio of mixing segment diameter A to mixing segment length B is 1: 1 to 1: 1.5.

Für die Mischung bei gleichzeitiger guter Wärmeübertragung hat sich das Verhältnis von Mischsegment-Durchmesser (A) zu Mischsegment-Länge (B) zwischen 1 : 1 bis 1 : 1,5 als besonders vorteilhaft erwiesen.For mixing with good heat transfer at the same time the ratio of mixing segment diameter (A) to mixing segment length (B) between 1: 1 to 1: 1.5 has proven to be special proved beneficial.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:In the following, an embodiment of the invention is described in more detail with reference to a drawing. Show it:

Figur 1: Eine Draufsicht des modifizierten statischenFigure 1: A top view of the modified static

Mischers und
Figur 2: Eine Draufsicht des modifizierten statischen
Mixer and
Figure 2: A top view of the modified static

Mischers mit zusätzlicher Außenmantelheizung.Mixer with additional outer jacket heating.

Der kombinierte Wärmeaustauscher und statische Mischer gemäß Figur 1 besteht aus dem Außenrohr 1 und dem Mischeinsatz 2. Der Mischeinsatz 2 wird durch das Innenrohr 3 gebildet, an dem die Mischsegmente 4 angeschweißt oder angelötet sind. Die Emulsion tritt durch den Stutzen 5 in den Mischer ein, und verläßt ihn am anderen Ende 6. Das Heizmedium, in diesem Falle Wasser mit einer Temperatur von 35 bis 40° strömt in der gezeichneten Weise durch das Innenrohr 3. Das Verhältnis von Mischsegmentdurchmesser A zu Mischsegmentlänge B beträgt 1 : 1 bis 1 : 1,5. Das Verhältnis von Innenrohrdurchmesser C (Außenmaß) zu Außenrohrdurchmesser A (Innenmaß) liegt im Bereich von 1 : 1,9 bis 1 : 2,3. Die Länge des Mischers ist unkritisch. Sie hängt von den geforderten Mischeigenschaften und von dem maximal zulässigen Druckverlust ab.The combined heat exchanger and static mixer according to FIG. 1 consists of the outer tube 1 and the mixing insert 2. The mixing insert 2 is formed by the inner tube 3 to which the mixing segments 4 are welded or soldered. The emulsion enters the mixer through the nozzle 5 and leaves it at the other end 6. The heating medium, in this case water at a temperature of 35 to 40 °, flows through the inner tube 3 as shown to mixed segment length B is 1: 1 to 1: 1.5. The ratio of inner tube diameter C (outer dimension) to outer tube diameter A (inner dimension) is in the range from 1: 1.9 to 1: 2.3. The length of the mixer is not critical. It depends on the required mixing properties and the maximum permissible pressure loss.

A-G 1213 - 4 -A-G 1213 - 4 -

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Der kombinierte Mischer und Wärmeaustauscher gemäß Figur 2 ist mit einer zusätzlichen Außenmantelheizung versehen. Sie besteht aus den Rohrschlangen 7 und dem äußeren Mantel 8. Die Halterung 9 am Kopf des Mischers ist so ausgebildet, daß der Anschlußstutzen 10 für das Heizmedium im Mischer einsteckbar in das Innenrohr 3 ist. Das Temperierwasser tritt bei 10 ein, und verläßt den Mischer bei 11. Die Emulsion wird dem Mischer durch den Anschluß 5 zugeführt und tritt nach vollendeter Mischung und Temperierung durch den zentralen Stutzen 6 wieder aus, d.h. die Emulsion wird im Gegenstrom zum Temperierwasser geführt. Die beiden Anschlüsse 12 und 13 stellen die Temperierwasserzuführung- bzw. Abführung der Außenmantelheizung dar.The combined mixer and heat exchanger according to FIG. 2 is provided with an additional outer jacket heater. she consists from the coils 7 and the outer jacket 8. The bracket 9 on the head of the mixer is designed so that the Connection piece 10 for the heating medium in the mixer can be inserted into the inner tube 3. The temperature control water enters at 10, and leaves the mixer at 11. The emulsion is fed to the mixer through port 5 and enters after completion Mixing and temperature control through the central nozzle 6 are canceled again, i.e. the emulsion is countercurrent to the temperature control water guided. The two connections 12 and 13 provide the temperature control water supply or discharge of the outer jacket heating.

A-G 1213 - 5 -A-G 1213 - 5 -

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Claims (2)

gohutzansprüohe;gohutz claims; 1. Kombinierter Wärmeaustauscher und Mischer, bestehend aus einem Außenrohr und einem axialen Innenrohr, an dem Mischsegmente angeordnet sind und das von einem Heizmedium durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Außendurchmesser C des Innenrohres (3) zur lichten Weite A des Außenrohres im Bereich von 1 : 1,9 bis 1 : 2,3 liegt.1. Combined heat exchanger and mixer, consisting of an outer tube and an axial inner tube, on the mixing segments are arranged and through which a heating medium flows, characterized in that the ratio of the outer diameter C of the inner tube (3) to the inside diameter A of the outer tube is in the range from 1: 1.9 to 1: 2.3. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadtirch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Mischsegmentdurchmesser A zu Mischsegmentlänge B 1 : 1 bis 1 : 1,5 beträgt.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that dadtirch the ratio of mixing segment diameter A to mixing segment length B is 1: 1 to 1: 1.5. A-G 1213 - 6 -A-G 1213 - 6 - 7345767 23.06.777345767 06/23/77
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