DE809816C - Verfahren zum Waermeaustausch von zu kuehlenden Gasen mit einem Kuehlmittel - Google Patents

Verfahren zum Waermeaustausch von zu kuehlenden Gasen mit einem Kuehlmittel

Info

Publication number
DE809816C
DE809816C DEP31439D DEP0031439D DE809816C DE 809816 C DE809816 C DE 809816C DE P31439 D DEP31439 D DE P31439D DE P0031439 D DEP0031439 D DE P0031439D DE 809816 C DE809816 C DE 809816C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tubes
rings
distances
gases
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DEP31439D
Other languages
English (en)
Inventor
Arie Pieter Van Der Molen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIEDERLAENDISCHE STAAT
Original Assignee
NIEDERLAENDISCHE STAAT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NIEDERLAENDISCHE STAAT filed Critical NIEDERLAENDISCHE STAAT
Application granted granted Critical
Publication of DE809816C publication Critical patent/DE809816C/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F28D7/02Heat-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 helically coiled
    • F28D7/026Heat-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 helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled and formed by bent members, e.g. plates, the coils having a cylindrical configuration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  • Verfahren zum Wärmeaustausch von zu kühlenden Gasen mit einem Kühlmittel Zur Erzielung eines möglichst großen thermischen Nutzeffekts werden Wärmeaustauscher vorzugsweise als Gegenstromapparate ausgeführt. Will man derartige Wärmeaustauscher gleichzeitig als Kondensationskühler verwenden, so stößt man auf Schwierigkeiten. Wenn die .Kühler derartig ausgeführt werden, daß das Gas und das sich bildende Kondensat in derselben Richtung, strömen, so ist die Trennung der beiden schwierig und eine Rektifizierung unmöglich.
  • Führt man das Gas im Gegenstrom zu dem Kondensat, so muß die Gasgeschwindigkeit unter derjenigen des Kondensats bleiben, wobei dasselbe entlang der Kühlkörper mitgerissen wird, oder, wenn man den Wärmeaustauscher mit einem Bündel zusammengedrehter Kühlrohre versieht (vgl. Verfahrungstechnik 1940, S. i bis 6), von denen das Kondensat abtropft, muß die Geschwindigkeit niedrig bleiben, wobei das Kondensat zerstäubt und gleichfalls mitgerissen wird.
  • Eine hohe Gasgeschwindigkeit ist jedoch erwünscht, damit die Wärme der Kühlkörperwand gut auf das Gas übertragen wird. Die bezüglich der Kühlung und der Kondensation aufzustellenden Forderungen scheinen also unvereinbar miteinander zu sein, und man muß einen Kompromiß schließen.
  • Bei der Kühlung nitroser Gase, wobei zugleich der Kontakt zwischen Gas und Kondensat möglichst gering zu halten ist, um die Salpetersäurekonzentration im Kondensat zu erniedrigen, hat man daher vorgeschlagen, auf das Gegenstromprinzip zu verzichten und die Gase senkrecht entlang der Kühlrohre zu führen. ,Das Kondensat wird dann erst bei@hohen Gasgeschwin= digkeiten mitgerissen, wobei auch der Kontakt gering ist. Man müßte aber auf die Vorteile des Wärmeaustausches im Gegenstrom verzichten.
  • Zur Ausscheidung der Benzolfraktion aus Koksofengas durch Kühlung, nachdem das Gas die Ammoniakkühler passiert hat, ist man auf das Gegenstromprinzip angewiesen, und zwar im Hinblick auf die hier vorherrschende Bedeutung der Wärmebilanz. Das Führen von Gas und Kondensat in derselben Richtung ist bei einer derartigen Trennung, wo man möglichst viel in den Kühlern rektifizieren will, von Nachteil. Die hierbei üblichen Kondensationskühler, z. B. Benzoltiefkühler, mit zusammengedrehten Kühlrohren, durch die die durch Kühlung ausgeschiedenen kalten Fraktionen geleitet werden, haben indessen eine niedrige Staugrenze, das ist die Grenze der Gasgeschwindigkeit, wobei das Kondensat mitgerissen wird: Demzufolge muß die Gasgeschwindigkeit geringer sein als diejenige, die mit Rücksicht auf eine gute Wärmeübertragung erwünscht wäre, und demzufolge müssen die Kühler eine große Kühloberfläche besitzen.
  • Durch die vorliegende Erfindung werden diese Nachteile vermieden und ein Wärmeaustausch von Gas und Kondensat im Gegenstrom unter gleichzeitiger Kondensation mit erhöhtem Nutzeffekt ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird dies erreicht, daß man die Gase eine spiralförmige Bahn entlang führt, wobei sie die Kühlrohre wiederholt in aufeinanderfolgenden Abschnitten dieser Bahn in Querrichtung derart passieren, daß die Richtung, der das Kühlmittel folgt, der axialen Strömungsrichtung der Gase entgegengesetzt und gleichzeitig der Strömungsrichtung des Kondensats gleichgerichtet ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im Prinzip aus einem rohrförmigen Gehäuse, in dem um einen zentralen Kernkörper herum eine schraubenlinienförmige Führungsfläche angeordnet ist, durch die die Kühlkörper, vorzugsweise Kühlrohre, hauptsächlich parallel zur Achse des rohrförmigen Gehäuses laufen.
  • Zwecks Zerstäubung des Kondensats muß es aus den Rohren abgeblasen werden. Naturgemäß sind dazu wesentlich größere Gasgeschwindigkeiten als zum Mitreißen eines tropfenden Kondensats erforderlich. Das die Kühlkörper entlang abwärts strömende Kondensat sammelt sich stellenweise in jedem Abschnitt der spiralförmigen Bahn auf dem Boden der schraubenlinienförmigen Fläche und strömt entlang dieser Fläche hinunter, wo es verhältnismäßig geringen Widerstand des Gases findet. Experimentell hat sich herausgestellt, daß die Staugrenze hier um ein Mehrfaches höher liegt als bei den bekannten Vorrichtungen. Demzufolge ist die zulässige Gasgeschwindigkeit .und die dadurch resultierende Wärmeübertragung des Gases auf die Kühlkörper gleichfalls wesentlich höher. In den bekannten Kondensationskühlern mit zusammengedrehten Kühlrohren ist die Wärmeübertragung der Rohre auf das Kühlmittel mindestens das Doppelte wie die Wärmeübertragung des Gases auf die Rohre, während in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die letztgenannte Übertragung derart gesteigert werden kann, daß sie die erstgenannte übertrifft.
  • Vorzugsweise macht man die Zahl der Kühlrohre gemäß der Erfindung sehr groß, etwa mehrere Hundert bis mehrere Tausend, je nach der gewünschten Gasgeschwindigkeit, und den Durchmesser sehr gering, und vorzugsweise nicht größer als i cm Außendurchmesser. Die Rohre montiert man auf eine Anzahl von konzentrischen Ringen, wobei die Entfernung zwischen den Rohren auf den Ringen der Entfernung zwischen den gegenseitigen Ringen gleich ist. Man kann diese Entfernungen gegenseitig ausgleichen.
  • Gemäß einer weiteren Verbesserung wählt man jedoch die Entfernung zwischen den konzentrischen Ringen und die Entfernung zwischen den Rohren auf jedem Ring derart, daß jedes Rohr in derselben Zeit mit derselben Gasmenge in Berührung kommt und so gleiche Wärmemengen transportiert.
  • Dieses wird dadurch erreicht, daß man die Entfernungen zwischen den konzentrischen Ringen gegenseitig ausgleicht und die Entfernungen zwischen den Rohren auf jedem Ring proportional dem Halbmesser des Rings zunehmen läßt. Man kann die Rohre daher in geraden Linien, die durch den Mittelpunkt der konzentrischen Ringe laufen, montieren. Diese Konstruktion besitzt außer dem obenerwähnten noch den weiteren Vorteil, daß das Gas auf jedem Ring ebenso viele Rohre passiert und deshalb an jeder Stelle eines radialen Querschnitts dieselbe Temperatur besitzt. Die Widerstandszahl ist hier sehr gering.
  • Mit Vorteil ändert man die gegenseitige Reihenfolge der Rohre auf den aufeinanderfolgenden Ringen. Dies hat zur Folge, daß man die Entfernung zwischen den Ringen vermindern kann, ohne daß ein Zusammenfrieren der Rohre befürchtet zu werden braucht, falls die Temperatur so niedrig ist, daß Bestandteile des Kondensats erstarren.
  • Diese Konstruktion hat jedoch den Nachteil, daß sich an der Außenseite des Kühlers nur ebenso viele Rohre wie an der Innenseite befinden, so daß der Raum an der Außenseite sehr unzulänglich ausgenutzt ist.
  • Man vermeidet diesen letzteren Nachteil, wenn man die Entfernung der Rohre auf jedem Ring ausgleicht und die Entfernung zwischen den Ringen, vermindert um den Rohrdurchmesser, proportional zu dem Halbdurchmesser zunehmen läßt.
  • Der Bedingung, daß die Gasgeschwindigkeit entlang jedem Ring dieselbe sein muß, wird auch hier entsprochen, so daß jedes Rohr eine gleiche Menge Wärme abgeben kann. Allerdings werden dabei Temperaturunterschiede in dem Gas auf verschiedenen Ringen eintreten. DieMindestentfernung zwischen denkingen bzw. Rohren beträgt etwa das Doppelte des Durchmessers der Rohre. Vergrößert man diese Entfernung auf das Dreifache, so erzielt man im allgemeinen gute Resultate.
  • Vorzugsweise werden zur Gaszufuhr und -abfuhr nach dem spiralförmigen Raum im zentralen Kernkörper, der dann als Hohlrohr hergestellt wird, Öffnungen angebracht, wobei die Zu- und Abfuhrleitungen mit diesem Hohlkern verbunden werden.
  • Es sei erwähnt, daß Wärmeaustauscher bekannt sind (vgl. die holländischen Patentschriften 47305, 59703 und 6oiio; und die USA.-Patentschrift 153i777), die eine spiralförmige Form zeigen. Bei diesen Vorrichtungen durchläuft die Flüssigkeit einen spiralförmigen Weg um ein zentrales Kühlrohr herum. Bei den bekannten Vorrichtungen ist weder die Gegenstromkondensation noch das wiederholte Passieren der Kühlkörper in Querrichtung vorgesehen.
  • Die vorliegende Erfindung soll an Hand der Zeichnung, in der die Fig. i und 2 einen Kühler gemäß der Erfindung im Längs- bzw. Querschnitt, die Fig. 3 und 4 schematisch die Rohrmontierung im Kühler darstellen, näher erläutert werden.
  • In Fig. i und 2 ist die Fläche des zylindrischen Kühlers mit i und die schraubenlinienförmige Fläche mit 2 bezeichnet. Letztere befindet sich zwischen der Fläche i und dem zentralen Kern 3. Das Gas wird bei 4 in den Kühler eingeführt und tritt bei 5 wieder aus. Es strömt in spiralförmiger Bahn nach oben, und zwar im Gegenstrom zu dem Kühlmittel, das über die Rohrleitungen 6 und 7 durch Hunderte von Rohren 8 zugeführt wird, nach unten strömt und über 9 und io den Kühler verläßt. Die sich kondensierenden Bestandteile strömen über die Rohre nach unten, bis sie die schraubenlinienförmige Fläche erreichen. Entlang dieser Fläche strömen sie weiter und werden über die Leitung ii abgelassen.
  • Die Mindestentfernungen zwischen den Rohren sowohl auf jedem Ring wie von Ring zu Ring sind in dem dargestellten Beispiel etwa dreimal die Länge des Rohrdurchmessers. Dieser beträgt bei einem Benzoltiefkühler zur Kühlung von Koksofengas, der hier dargestellt ist, 0,75 cm. Die Gesamtzahl der Rohre schwankt zwischen etwa 140o bis 260o und die Zahl der Schraubenwindungen 17-6, je nach der gewünschten Kapazität des Kühlers.
  • In der schematischen Darstellung gemäß Fig. 3 sind die Rohre abwechselnd auf den Schnittpunkten der konzentrischen Ringe mit den durch den Mittelpunkt laufenden Linien angeordnet. Die Entfernungen zwischen den Ringen sind hier überall einander gleich. Aus diesem Schema geht deutlich hervor, daß die Dichte der Rohrmontierungen auf den Ringen nach der Außenfläche hin stark abnimmt.
  • Gemäß Fig. 4 sind die Entfernungen zwischen den Rohren auf jedem Ring einander gleich, wobei die Kanäle für den Gasstrom proportional zu dem Radius der Ringe in der Breite zunehmen.

Claims (7)

  1. PATENTANSPHCCHE: i. Verfahren zum Wärmeaustausch von zu kühlenden Gasen mit einem Kühlmittel im Gegenstrom unter gleichzeitiger Kondensation einer oder mehrerer Komponenten der Gase, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase entlang einer spiralförmigen Bahn geführt werden, wobei sie die Kühlrohre wiederholt in aufeinanderfolgenden Abschnitten dieser Bahn in Querrichtung passieren, und daß die Richtung des Kühlmittels der axialen Strömungsrichtung der Gase entgegengesetzt und der axialen Strömungsrichtung des Kondensats gleich ist.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in einem rohrförmigen Gehäuse (i) um einen zentralen Kernkörper (3) herum eine schraubenlinienförmige Fläche (2) angeordnet ist, durch die die Kühlrohre (8) parallel zur Achse des rohrförmigen Gehäuses laufen, wobei Leitungen zur Gaszufuhr nach bzw. Gasabfuhr aus dem Raum zwischen Kernkörper und Gehäuse, sowie Leitungen zur Zufuhr und Abfuhr des Kühlmittels nach und aus den Kühlrohren vorgesehen sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Kühlrohre sehr groß, nämlich mehrere Hunderte bis mehrere Tausende, ist und daß der Außendurchmesser der Rohre sehr gering, vorzugsweise nicht größer als i cm ist, wobei die Kühlrohre auf konzentrischen Ringen angeordnet sind, bei denen die Entfernungen zwischen den Ringen und zwischen den Rohren auf jedem Ring von derselben Größenordnung sind.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungen einander gleich sind und mindestens das Doppelte und vorzugsweise das Dreifache des Außendurchmessers der Rohre betragen.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungen zwischen den konzentrischen Ringen einander gleich sind und zwischen den Rohren auf den verschiedenen Ringen proportional dem Radius der Ringe zunehmen.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre abwechselnd auf den Schnittpunkten der durch den Mittelpunkt laufenden Linien mit den konzentrischen Ringen angeordnet sind.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungen zwischen den konzentrischen Ringen das Doppelte des Rohrdurchmessers betragen. B. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungen zwischen den Rohren auf jedem Ring einander gleich sind und die Entfernungen zwischen den Ringen, vermindert um den Rohrdurchmesser, proportional dem Radius der Ringe zunehmen. g. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszufuhr- und -abfuhrleitungen in einen hohlen zentralen Kernkörper ausmünden und dieser mit Öffnungen versehen ist, um das Gas zu dem Kühlraum und von dem Kühlraum weg zu führen.
DEP31439D 1948-01-03 1949-01-12 Verfahren zum Waermeaustausch von zu kuehlenden Gasen mit einem Kuehlmittel Expired DE809816C (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL809816X 1948-01-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE809816C true DE809816C (de) 1951-08-02

Family

ID=19836804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEP31439D Expired DE809816C (de) 1948-01-03 1949-01-12 Verfahren zum Waermeaustausch von zu kuehlenden Gasen mit einem Kuehlmittel

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE809816C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1189572B (de) * 1959-04-06 1965-03-25 Parsons C A & Co Ltd Roehrenwaermeaustauscher
DE2744263A1 (de) * 1977-10-01 1979-04-05 Funke Waerme Apparate Kg Roehrenwaermeaustauscher

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1189572B (de) * 1959-04-06 1965-03-25 Parsons C A & Co Ltd Roehrenwaermeaustauscher
DE2744263A1 (de) * 1977-10-01 1979-04-05 Funke Waerme Apparate Kg Roehrenwaermeaustauscher
FR2404825A1 (fr) * 1977-10-01 1979-04-27 Funke Waerme Apparate Kg Echangeur de chaleur tubulaire

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2361042C3 (de) Vorrichtung zum Kühlen schnellauf enden Walzdrahtes
DE2450314A1 (de) Verfahren und anordnung fuer eine hochintensive uebergabe von waerme und/oder material zwischen zwei oder mehreren phasen
DE2545061C2 (de)
EP0001391A1 (de) Vorrichtung in Form eines doppelwandigen Rohres zum Kühlen von Endlosprofilen
DE1508927B2 (de) Walze für das Gießwalzen von Metall
DE1171107B (de) Vorrichtung zum Verstrecken von Faeden aus synthetischen Hochpolymeren
DE69102164T2 (de) Wärmeaustauschvorrichtung, insbesondere für hybride, nichtazeotrope Arbeitsmedien verwendende Wärmepumpen.
DE809816C (de) Verfahren zum Waermeaustausch von zu kuehlenden Gasen mit einem Kuehlmittel
DE2709961A1 (de) Waermeaustauscherelement fuer einen kaeltetrockner
EP0002687B1 (de) Wärmeübertrager
DE2426829B2 (de) Vorrichtung zum Kuhlen von Stangenmaterial und Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung
DE913782C (de) Verfahren und Saeule zum Stoffumsatz und Waermeaustausch
DE2161402C3 (de) Rohrbündel-Wärmeaustauscher
DE4001330C2 (de)
DE253078C (de)
EP0411112B1 (de) Wärmetauscher
AT131786B (de) Vorrichtung zur feinen Verteilung von Gasen oder Luft in Flüssigkeiten.
DE19532694C1 (de) Wetterkühler für bergbauliche Untertagebetriebe
DE660760C (de) Vorrichtung zum Entoelen und Reinigen von Dampf
DE2849076A1 (de) Rektifikationseinheit
DE2539151C3 (de) Anlage zur Herstellung von Brucheis
DE944192C (de) Mit Hilfsgas arbeitender Absorptionskaelteapparat
DE1519610A1 (de) Thermische Rektifizierkolonne
DE528739C (de) Vorrichtung zum Verteilen von Gasen oder Luft in Fluessigkeiten
DE20320443U1 (de) Vorrichtung zur Temperierung von Fluidströmen