DE76857C

DE76857C - Wärmeaustauschapparat

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Publication number: DE76857C
Application number: DENDAT76857D
Authority: DE
Original assignee: AKTIENGESELLSCHAFT MASCHINENFABRIK GREVENBROICH in Grevenbroich, Rheinprovinz
Anticipated expiration: 1913-05-24

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Wärmeaustauschapparat.

Für den Austausch der Wärme zwischen zwei Flüssigkeiten oder zwei Gasen oder Gas und Flüssigkeit ist der Gegenstrom bei langem Weg die unerläfslichste Bedingung.

Es erscheinen die sogenannten Platten oder Kammerapparate am geeignetsten, um diesem Bedürfnifs zu genügen.

Nach Ansicht der Erfinderin entsprechen die bisher für obengenannten Zweck bestimmten Apparate, wie· sie z. B. in den Patentschriften Nr. 14910, 18140, 23330, 31794, 42342, 49137 und 54082 beschrieben sind, nicht den an einen solchen Apparat als unerläfslich zu stellenden Forderungen, besonders wenn es sich darum handelt, in den Plattenapparaten mit Flüssigkeiten zu kühlen.

Die einzelnen Apparate, welche dem angestrebten Zweck am vollkommensten entsprechen, sind diejenigen Kammerapparate, welche mit sogenannten Schaltplatten ausgestattet sind, z. B. die in der Patentschrift Nr. 58504 beschriebene.

Dieselben verlieren aber in dem Maafse ihren Werth, als bei denselben, die Zahl der Schaltplatten im Verhältnifs zur Zahl der anderen Platten steigt. Auch bietet die Herstellung der dünnen Platten mit Dichtungsrahmen bei gröfseren Apparaten, z. B. für Kühlung von Trinkwässern bei Sterilisirprocessen, Schwierigkeiten.

Zweck vorliegender Erfindung ist nun, bei Plattenapparaten zur Kühlung von Flüssigkeiten folgende schädlich wirkende Umstände zu beseitigen.

. Schädlich wirken:

ι. das innere Leitungsvermögen der Platten in der Hauptbewegungsrichtung der Flüssigkeiten, weil durch ersteres der bereits abgekühlten Flüssigkeit von den wärmeren Theilen der Platte Wärme wieder zugeführt wird; ·

2. ein verschiedenes Temperaturgefälle, mit welchem eine Platte an verschiedenen Stellen arbeitet, weil dadurch das Leitungsvermögen oder die innere Leitung der Platte vergröfsert wird;

3. verschiedenes Temperaturgefälle, mit welchem zwei benachbarte Platten gleicher Heizfläche arbeiten, weil die Leistung der Platte mit höherem Temperaturgefälle dasjenige der anderen Platte ganz oder theilweise vernichtet.

Folgende Beispiele stellen in Zahlen dar, wie beispielsweise der in der Patentschrift Nr. 31794 beschriebene Apparat arbeitet, wenn gleiche Mengen Flüssigkeit auf einander wirken sollen und die Leistung der einzelnen Platten derart ist, dafs in jeder Kammer ein Temperaturunterschied von io° erzeugt wird. In den Tabellen sind die Wege der Flüssigkeiten (in Tabelle I theilweise durch Pfeile angedeutet) nach den für sie eingeschriebenen Temperaturen zu verfolgen, so dafs also in Tabelle I bis IH der Weg der kalten Flüssigkeit durch die Temperaturzahlen 10, 20, 20, 30, 30, 40, 40, 50, 50, 60 und der Weg der warmen Flüssigkeit in Tabelle I durch die Temperaturzahlen 65, 55, 55, 45, 45, 35, 35, ²5> ²S, ^l5 dargestellt wird.

ι. Temperaturgefälle

2. kältere Flüssigkeit.......

3. wärmere Flüssigkeit...... 15°

4. wärmere Flüssigkeit 25

2	10°	5	35 I	5	3°	5	35 1	5 2	5	55	50	5 ;
I		I	λ		I	30
I	²5	I	45		45		55
				Y
20°	20			40	65
40

5. kältere Flüssigkeit 20° 20 40 40 60

6. Temperaturgefälle... 5 5 5 25 5 5 5 25 5.

In Tabelle II wird der Weg der warmen Flüssigkeit durch die Temperaturzahlen 70, 60, 60, 50, 50, 40, 40, 30, 30, 20 dargestellt.

1. Temperaturgefälle 10 30 10 10 10 30 10 10 10

2. kältere Flüssigkeit

3. wärmere Flüssigkeit 20

4. wärmere Flüssigkeit 30

5. kältere Flüssigkeit

6. Temperaturgefälle 10

IO	40	30	40	30	60	5°	60
	3D		SO		50		70

20	20	40	40

50

60

II

10 30
III.

IO	SO	30	50	3°	7°	50	70	50	90
	40		60		60		80		80

20	20	40	40	60

20

20 20 20.

1. Temperaturgefälle 20 40 20 20 20 40 20 20 20 40

2. kältere Flüssigkeit

3. wärmere Flüssigkeit 30

4. wärmere Flüssigkeit 40

5. kältere Flüssigkeit

6. Temperaturgefälle 20

Diese Uebelstände werden nach vorliegender Erfindung durch folgende Anordnungen behoben:

1. Zur Beschränkung der inneren Leitung der Platte werden die die Oberfläche vergröfsernden Rippen oder Wellungen quer zu der Richtung gelegt, welche die Verbindung zwischen den kältesten und den wärmsten Theilen der Platte bezeichnet, wobei die Flüssigkeit am zweckmäfsigsten im Zickzackweg die Rippen entlang geführt wird, oder die Rippen oder Wellungen werden in ihrer Längsrichtung unterbrochen, um durch den so erhaltenen kleineren Plattenquerschnitt die Längstransmission einzuschränken,

2. Wird die einen langen Weg darbietende Platte mit Einrichtungen versehen, durch welche die Flüssigkeit auf möglichst kurzem Weg schnell wieder in die Nähe des Eintrittskanales zurückgeführt wird, um nach Uebertritt durch geeignete Kanäle in der nächsten diesbezüglichen Kammer nicht nur parallel, sondern auch in gleicher Richtung mit der Bewegung der Flüssigkeit in der ersten Kammer zu strömen und so ein Arbeiten ein und der-70

III

60

40 20 20 20 40

selben Platte mit verschiedenem Temperaturgefälle zu vermeiden.

3. Werden an Stelle starker Gufsplatten zwischen diese, und zwar an den Stellen mit höherem Temperaturgefälle, dünne Blechplatten eingeschaltet, um durch die kleinere Fläche in Verbindung mit dem höheren Temperaturgefälle die gleiche Leistung in der Nachbarplatte zu erzielen und nebenbei mit kleineren Flächen die gleiche Leistung zu erzielen, wie mit einer gröfseren, an gleicher Stelle etwa befindlichen Fläche.

Das beste Verhältnifs zwischen der Flä'chengröfse zweier benachbarter Platten ist hierbei wie Temperaturgefälle zur Leistung einer Platte in Graden plus Temperaturgefälle.

Zur Erläuterung des Gesagten dienen die nach Punkt 2. sich ergebenden, mit den obigen correspondirenden Schemata, bei denen der Weg nach der kalten Flüssigkeit nach den Temperaturzahlen 10, 20, 20, 30, 30, 40, 40, 50, 50 zu verfolgen ist, während in Tabelle I* der Weg der warmen Flüssigkeit nach den Temperaturzahlen 65, 55, 55, 45, 45, 35, 35, 25, 25, 15 zu verfolgen ist.

1. Temperaturgefälle

2. kältere Flüssigkeit

3. wärmere Flüssigkeit 15

4. wärmere Flüssigkeit 25

5. kältere Flüssigkeit

6. Temperaturgefälle

IO	²5	20	35	30	45	.	40	55
	.		•		.	55		t
■		!		I		I	65
	35		45
		30		40	50
20

50

60

5 '5 5 '5 5 ^[5 5

5 : 5 + 10.

Π.

ι. Temperaturgefälle ίο 20 ίο 2Ο ίο 20 ίο 20 ίο

2. kältere Flüssigkeit ίο 20 30 40 50

3. wärmere Flüssigkeit 20

4. wärmere Flüssigkeit 30

5. kältere Flüssigkeit 20 30 40 50 60

6. Temperaturgefälle....... 10 20 10 20 10 20 10 20 10

IO	SO	20	40	30	SO	40	60
	40		SO		60		70

20	SO	40

10:10+ 10.

1. Temperaturgefälle 20 30 20 30 20 30 20

2. kältere Flüssigkeit 10 20 30 40

3. wärmere Flüssigkeit 30 40 50 60 70

4. wärmere Flüssigkeit 40 50 ' 60 70 80

5. kältere Flüssigkeit. 20 30 40 50

6. Temperaturgefälle....... 20 30 20 30 20 30 20 30

20 : 20

III*

10.

Auf der Zeichnung sind die bei vorliegenden Apparaten in Verbindung mit glatten Blechplatten zur Verwendung kommenden Gufsplatten dargestellt.

Fig., ι zeigt eine viereckige Gufsplatte a mit sich anschliefsender Blechplatte b in axonometrischer Ansicht. Fig. 2 zeigt die Platte α von der anderen Seite, während die Fig. 3 bis 6 zwei solcher mit Blechplatten b abwechselnd an einander gereihter Gufsplatten α und Fig. 7 eine der Platten α im Schnitt nach den in Fig. 2 eingezeichneten Linien darstellen.

Auf der einen Seite trägt die Platte a, Fig. 1 und 3, die abwechselnd verkürzten, quer zur Platte laufenden Wellungen oder Rippen a¹, wodurch ein langer Schlangenweg über die Platte geschaffen wird; aufserdem ist an der Platte α die längs derselben laufende Rippe a'² vorgesehen, durch welche ein besonderer Kanal a^s gebildet wird, der im oberen Plattentheil durch die Durchbrechung c^l mit dem Zuführungskanal c, im unteren Plattentheil mit dem Schlangenweg der Platte in ,Verbindung steht, so dafs die durch c eingeführte Flüssigkeit in dem Kanal a³ schnell in den unteren Theil der Platte gelangt, um hierauf den Schlangenweg entlang in die Höhe zu steigen; hier tritt die Flüssigkeit durch die Durchbrechung d^l in den Kanal d, aus welchem sie durch die Durchbrechung c² in den hinter der Scheidewand gelegenen Theil von Kanal c gelangt, um hierauf durch die in der Blechplatte b vorgesehene Durchbrechung c* in den Kanal c der nächsten Gufsplatte überzutreten und, erst schnell nach unten gehend, wieder, wie in der vorhergehenden Platte, den Schlangenweg entlang in die Höhe zu steigen.

Die andere Flüssigkeit wird durch den Kanal e, Fig. 2 und 6, zugeführt, tritt durch die Durchbrechung e¹ in den Kanal f über, aus welchem sie durch die Durchbrechung f¹ in den auf der anderen Seite der Platte a, Fig. 2, durch die Rippen α¹, gebildeten Schlangenweg eintritt, denselben entlang nach unten geht, um hierauf in dem von der Rippe α², und der Plattenseitenwand gebildeten Kanal α³,, also auf kürzestem Wege, in die Höhe zu steigen; dann tritt die so in die Nähe des Eintrittskanales zurückgebrachte Flüssigkeit durch die Durchbrechung e² in den hinter der Scheidewand liegenden Theil des Kanales e, um hierauf durch die in der Blechplatte b vorgesehene Durchbrechung e* in den Kanal e der nächsten Platte und durch dessen Durchbrechung e¹ in den Kanal / derselben Platte überzutreten, von welchem aus sie durch die Durchbrechung f¹ auf den Schlangenweg gelangt und, wie in der vorhergehenden Platte, diesen entlang nach abwärts geführt wird.

Die beiden Flüssigkeiten strömen also hierbei in den ihnen angewiesenen Kammern in waagrechter Richtung immer in gleichem Sinne neben einander, während sie in lothrechter Richtung im entgegengesetzten Sinne, d. h. die eine von unten nach oben, die andere-von oben nach unten gehend, also in reinem Gegen-, strom an einander vorübergeführt werden. Nur hierdurch wird erreicht, dafs alle Kammern mit gleichem Temperaturgefälle arbeiten und ein günstiger Wärmeaustausch zwischen den beiden Flüssigkeiten stattfindet.

Durch Unterbrechungen der Leitungsrippen kann man die Wirkungsfläche der Platten nach Wunsch verändern.

Es kann bei den Apparaten zum rationellen Wärmeaustausch das obengenannte System der Schaltplatten nach Patent Nr. 58504 zur Anwendung kommen, um durch Einsetzung von Schaltplatten mit geeigneten Durchbrechungen eine Theilung der Kammerfolge in Kammergruppen oder Systeme herbeizuführen.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Ein Wärmeaustauschapparat, gekennzeichnet durch wechselweise Anordnung von Gufsplatten (a) und Platten mit geringerer Wirkungsfiäche, event.. dünnen Blechplatten (b), wobei die Platten (a) mit

Wellungen oder Rippen (a¹ und ei¹,), einem Leitungskanal (a³ und a³,) und mit Durchgangskanälen (efund de) und die Platten (b) mit Durchbrechungen (e* und c*) versehen sind, durch welche Einrichtung ein langer Weg für Flüssigkeit (oder Gas) über die Platte unter Zurückführung in die Nähe des Ausgangspunktes auf der Platte, sowie ein Uebertritt für die Flüssigkeit oder Gas von Platte (a) zu Platte (a) geschaffen und trotz des Üebertriftes von Platte zu Platte vollständiger Gegenstrom und größtmöglichste Regelmäfsigkeit im Temperaturgefälle unter möglichster Vermeidung der inneren Leitung in den Platten erzielt wird.
Bei dem unter ι. gekennzeichneten Apparat Anordnung von Schaltplatten nach Patent Nr. 58504 zur Theilung des Apparates und der Flüssigkeitswege in mehrere Gruppen. Die Anordnung der Wellen oder Rippen (a¹ und α^Ί/) auf den Wärmeaustauschplatten quer zu der Richtung, welche die Verbindung der kältesten und der wärmsten Plattentheile bezeichnet, mit oder ohne Unterbrechung der Erhöhungen in ihrer Längsrichtung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.