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Wärmeaustauscher Bei dem Betrieb von Kühlern, in welchen imprägnierter
Graphit als wärmeleitender Werkstoff für die Kühlelemente verwendet wird, ergeben
sich gewisse Schwierigkeiten, wenn für die Kühlmäntel Werkstoffe, wie z. B. Eisen
oder Stahl, benutzt werden, die einen Ausdehnungskoeffizienten haben, der von dem
des Graphits verschieden ist. Diesen Schwierigkeiten versucht man u. a. dadurch
zu begegnen, (laß in die Kühlmäntel 1)ehnungsausgleichselemente, wie z. 13.
Stopfbüchsen, elastische .Ausgleichslinsen, Membranen u. ä., eingebaut werden, die
jedoch im Betrieb häufig technische Mängel aufweisen und außerdem eine beträchtliche
Verteuerung der Apparatur zur Folge haben. Die gleichfalls zur Anwendung gekommene
Lösung, ganz auf den Kühlmantel zu verzichten und die Kühler als offene Rieselkühler
auszugestalten, ist bei Aufstellung der Kühler in geschlossenen Räumen häufig unerwünscht;
außerdem ist bei Rieselkühlern die Kühlwasserführung unbefriedigend. Der weitere
Ausweg, an Stelle der Eisenmäntel aus Graphit bestehende Ummantelungen zu verwenden,
ist zwar technisch einwandfrei, bedingt aber eine Verteuerung der Apparatur.
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Es wurde gefunden, daß diesen Schwierigkeiten auf einfache Weise durch
eine Graphitkühlerkonstruktion begegnet werden kann, deren für die Kühlwasserführung
erforderliche Ummantelung aus Eisen, Stahl oder anderem im Ausdehnungskoeffizienten
von Graphit verschiedenem Material höchstens an einer Stelle eine feste Verbindung
mit den aus Graphit bestehenden Kühlelementen aufweist, so daß die Graphitrohre
sich unabhängig von der Ummantelung ausdehnen bzw. zusammenziehen können, wobei
gleichzeitig durch zwischen den Graphitrohren angeordnete Leitflächen eine wirksanie
Kühlwasserführung gewährleistet wird.
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Diesen Anforderungen entsprechen z. B. folgende technische Ausführungen
des Kühlers (s. Abb. i
bis 3). In Abb. i bis 3 bestehen die Kühlelemente
aus imprägnierten Graphitrohren A, welche, durch geeignet geformte Graphitverbindungsstücke
B miteinander verbunden, zu flachen, im allgemeinen rechteckigen Rohrlagen zusammengefast
sind. Der Kühler setzt sich aus mehreren übereinandergeschichteten Lagen dieser
flachen Rohrbündel zusammen, welche sowohl parallel als auch hintereinandergeschaltet
werden können. Zum Zwecke der Kühlung ist das Graphitaggregat in einen seiner Dimensionierung
angepaßten Kasten aus Eisenblech oder anderem Material C eingebaut. Dabei besteht
eine feste Verbindung des Graphitaggregats mit dem Kasten in keinem dieser Beispiele.
Denkbar wäre eine solche feste Verbindung, die dann nur an einer einzigen Stelle
zu bestehen braucht, für den Fall, das es notwendig ist, die Zu- oder Ableitung
für das durch die Graphitrohre zu leitende Gut durch diese Kastenwand hindurchzuführen.
Wenn man die Zu-und Ableitung in den allseitig geschlossenen Kasten von oben durch
eine nur lose Abdichtung einführt, bleibt jegliche feste Verbindung des Graphitaggregats
mit dem Kasten vermieden.
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Die Leitflächen, die zum Zwecke der intensiven Umspülung der Graphitrohre
mit Kühlwasser vorgesehen sind, können in verschiedenster Form angeordnet sein.
Die einfachste Gestaltung besteht darin, das man zwischen je zwei Rohrlagen ebene
Leitflächen (D) zwischenschaltet,wie dies in Abb. i (Schnitt c-c, unterste drei
Lagen) gezeigt ist. Diese Leitflächen sind, ohne feste Verbindung mit dem Graphitaggregat
zu besitzen, an den Seitenwänden des Kastens verankert.
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Man kann diesen Leitflächen aber auch andere Gestalt geben, um das
Kühlwasser in besonders innigen Kontakt mit den Graphitrohren zu bringen. Dies wird
z. B. dadurch erreicht, das man die Leitflächen näher an die Graphitrohre heranbringt
als bei der ersterwähnten Ausführungsform einer zwischen die Rohrlage gelegten einfachen
Platte, und zwar vorzugsweise unter Schaffung eines der Außenwand der Graphitrohre
weitgehend parallel verlaufenden Kanals, wie Abb. i (Schnitt c-c, oberste drei Lagen)
zeigt. Hiermit wird durch die Querschnittsverengung gleichzeitig eine Erhöhung der
Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers erreicht.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i sind die Leitflächen so ausgestaltet,
das das unten an einer Längsseite des Kastens (bei E) eintretende Kühlwasser, quer
zur Längsachse der Rohre und parallel zur Ebene der Rohrlagen strömend, in schlangenförmiger
Bewegung von unten nach oben durch den Kasten geführt wird; das Kühlwasser fließt
dabei abwechselnd auf der einen und auf der anderen Seite durch seitliche Schlitze
in den Leitflächen, wie in Abb. i (Schnitt b-b) durch die dort eingezeichneten Pfeile
angedeutet ist. Der Einbau der Graphitkühlelemente und der Leitflächen in den kastenförmigen
Behälter erfolgt bei Abb. i in der Weise, das in den letzteren in abwechselnder
Folge die plattenförmigen Rohrregister und Eisenbleche übereinander geschichtet
werden. Bei blockförmiger Ausbildung der Graphitverbindungsstücke können die einzelnen
Rohrlagen auf die jeweils darunter befindlichen Leitflächen ohne Beeinträchtigung
der freien Verschiebbarkeit aufgelagert werden.
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In Abb. 2 ist eine andere Ausführungsform gezeigt, bei der das Kühlwasser
in fünf parallel geschalteten, amBoden des@@'ärmeaustauschers befindlichen Rohren
G1 bis G5 eintritt und die Zwischenräume zwischen den in diesem Falle senkrecht
angeordneten Leitflächen Hl bis H4 von unten nach oben durchströmt. Auch hier zeigen
die Leitflächen eine besondere Anordnung, um die Kühlwirkung durch Hervorrufung
eines innigen Kontaktes zwischen Kühlwasser und Graphitrohren zu verstärken.
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Eine dritte Ausführungsform zeigt Abb. 3, wo das Kühlwasser ebenfalls
am Boden bei I eintritt, aber infolge der horizontal und vertikal angebrachten Leitflächen
K und L gezwungen wird, jedes einzelne Graphitrohr der Länge nach zu umspülen.
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In der beschriebenen Apparatur können sowohl Flüssigkeiten als auch
Stoffsvsteme gekühlt werden, welche sich aus Flüssigkeit und Gas zusammensetzen,
die im Wärme- und; oder Stoffaustausch miteinander stehen.
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Sie kann auch zur Erwärmung von Flüssigkeiten oder von ,Flüssigkeiten,
die mit Gasen reagieren sollen, Verwendung finden, wenn man in den Mantelraum an
Stelle des Kühlwassers Dampf oder eine Heizflüssigkeit einleitet.