DE8210728U1

DE8210728U1 - HEAT TRANSFER ELEMENT FOR REGENERATIVE HEAT EXCHANGE IN A GAS-GAS FLUIDIZED FLAT HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: DE8210728U1
Application number: DE19828210728
Authority: DE
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1982-04-16
Filing date: 1982-04-16
Publication date: 1982-10-14

Description

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L. & C. Steinmüller GmbH 527o Gummersbach, den 23.o7.] Postfach Io 08 55/I0 08 65 GM 82o5L. & C. Steinmüller GmbH 527o Gummersbach, 23.o7.] P.O. Box Io 08 55 / I0 08 65 GM 82o5

Be./Al.Be./Al.

Amtliches Aktenzeichen: G 82 Io 728.9Official file number: G 82 Io 728.9

New description

"Wärmeübertragendes Element für regenerativen Wärmeaustausch in einem Gas-Gas-Wirbelschichtwärmeaustauscher" "Heat transfer element for regenerative heat exchange in a gas-gas fluidized bed heat exchanger"

Die Erfindung betrifft ein wärmeübertragendes Element für regenerativen Wärmeaustausch in einem Gas-Gas-Wirbelschichtwärmeaus tauscher .The invention relates to a heat transfer element for regenerative heat exchange in gas-gas fluidized bed heat exchangers.

Konventionelle Gas-Gas-Wärmeaustauscher arbeiten meistens mit starr eingebauten Wärmespeichermassen in Form von Blechpaketen, Rohren oder Lamellen. Wegen der guten Wärmeleitfähigkeit werden häufig Metalle oder Metallegierungen benutzt. In korrosiver Umgebung, wie sie in vielen Anwendungsfällen vorkommt, muß man auf Kosten der Wärmeleitfähigkeit auf beschichtete oder z. B. keramische Werkstoffe ausweichen.Dm dennoch eine ausreichende Wärmeübertragung zu erhalten, erhöht man durch Wellen, Rippen oder ähnliches die Oberfläche der Wärmeaustauscherplatten bzw. -elemente. Diese Formgebung erhöht jedoch z. B. beim Einsatz in staubhaltigen Gasen die Verkrustungsgefahr und erfordert einen entsprechend hohen Aufwand für Abreinigungsanlagen. Das Problem der Verkrustungsgefahr ist in geminderter Form auch bei Anbringung der Wärmespeicherelemente in Schüttschichten gegeben (z. B. DE-PS 914 o49, ÜS-PS 3 872 913, DS-PS 1 o42 161).Conventional gas-gas heat exchangers mostly work with rigidly built-in heat storage masses in the form of Laminated cores, pipes or lamellas. Metals or metal alloys are often used because of their good thermal conductivity used. In a corrosive environment, as occurs in many applications, one must at the expense of thermal conductivity on coated or z. E.g. ceramic materials should be avoided. There is still sufficient heat transfer To obtain, one increases the surface of the heat exchanger plates by corrugations, ribs or the like or elements. However, this shape increases z. B. the risk of encrustation when used in dusty gases and requires a correspondingly high effort for cleaning systems. The problem of the risk of incrustation is also in a reduced form when attaching the heat storage elements given in bulk layers (e.g. DE-PS 914 049, ÜS-PS 3 872 913, DS-PS 1 042 161).

Gelöst werden können diese Probleme durch Anwendung von wärmeübertragenden Elementen in einer Wirbelschicht. Zum einen ist der Wärmeübergang in einer Wirbelschicht höher !§These problems can be solved by using heat-transferring elements in a fluidized bed. To the one is the heat transfer in a fluidized bed is higher! §

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als an starren Austauscherflächen oder in einer Schutt- fjthan on rigid exchanger surfaces or in a rubble fj

schicht, zum anderen reinigen sich die Oberflächen der rlayer, on the other hand, the surfaces of the r

Elemente durch Reibung und Zusammenstoß selbsttätig ^₁ während des Betriebes (DE29 51 279.6).Elements automatically caused by friction and collision ^ ₁ during operation (DE29 51 279.6).

Für den Einsatz in Wirbelschichtwärmeaustauschern sind vor allem kugelförmige Elemente vorgeschlagen worden, da sie eine stabile Wirbelschicht bilden, gute Selbstreinigungseigenschaften haben und leicht mit wärmespeichernden Substanzen gefüllt werden können (DE 29 42 126, DE 3o 35 386.7-16).Spherical elements in particular have been proposed for use in fluidized bed heat exchangers, as they form a stable fluidized bed, have good self-cleaning properties and are easy to store with heat Substances can be filled (DE 29 42 126, DE 3o 35 386.7-16).

Ein Nachteil eines kugelförmigen Körpers ist es, daß er von allen geometrischen Körpern die kleinste spezifische Oberfläche aufweist. Muß die Wärmeaustauscherfläche vergrößert werden, so ist dies nur über eine Erhöhung der Stückzahl möglich.A disadvantage of a spherical body is that it is the smallest specific of all geometrical bodies Has surface. If the heat exchanger surface has to be enlarged, this is only possible by increasing the Number of pieces possible.

i Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein war- |i The invention is therefore based on the object of a was- |

meübertragendes Element zu entwickeln, das eine höhere fto develop a transmitting element that has a higher f

spezifische Oberfläche als eine Kugel aufweist, ohne daß Sspecific surface area as a sphere without S.

Nachteile im Hinblick auf das aerodynamische Verhalten 'sDisadvantages in terms of aerodynamic behavior

in der Wirbelschicht oder auf das Selbstreinigungsverhai- |in the fluidized bed or on the self-cleaning behavior

ten in Kauf genommen werden müssen. |th have to be accepted. |

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Element sattelförmig ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Element hat ein ausgezeichnetes Verhalten in der Wirbelschicht, wobei sich die gegenüber einem kugelförmigen Körper erhöhte Turbulenz zusätzlich in einer Verbesserung der Wärmeübergangszahl bemerkbar macht. Damit ist es möglich, in allen Fällen, in denen die Wärmeaustauscherfläche die flir die Auslegung bestimmende Größe ist, den Materialeinsatz zu verringern, wodurch zwangsläufig auch die Druckverluste im Wärmeaustauscher zurückgehen.This object is achieved according to the invention in that the element is saddle-shaped. The element according to the invention has excellent behavior in the Fluidized bed, the opposite of which is spherical Body increased turbulence is also noticeable in an improvement in the heat transfer coefficient. In order to it is possible in all cases where the heat exchanger surface The size that determines the design is to reduce the amount of material used, which inevitably means the pressure losses in the heat exchanger also decrease.

X Hinzu kommt, daß bei diesem flächig ausgebildeten EIe- X In addition, with this flat-shaped egg

ment der Wärmetransport von beiden Seiten in das z. B.ment the heat transport from both sides in the z. B.

; 1 bis 3 mm starke Element erfolgen kann, während bei einer Hohlkugel gleicher Wandstärke der Wärmetransport nur einseitig stattfindet. Dadurch können Werkstoffe mit gef ringerer Wärmeleitfähigkeit verwendet werden, was außer-; 1 to 3 mm thick element can be made, while with a Hollow sphere of the same wall thickness the heat transport only takes place on one side. This allows materials with gef lower thermal conductivity can be used, which also

ordentlich wichtig sein kann, wenn aus Korrosionsgrün-can be really important if, for reasons of corrosion

- den z. B. Kunststoffe gewählt werden müssen.- the z. B. plastics must be chosen.

Die Vorteile bei der Gegenüberstellung eines Sattelkör-The advantages of comparing a saddle body

jj pers zur Kugel liegen bei folgenden Kriterien:jj pers to the ball are based on the following criteria:

Sattelkörper 35 mmSaddle body 35 mm

Anzahl pro 1 m (Schüttschicht) - ca. 25.ooo StückNumber per 1 m (bulk layer) - approx. 25,000 pieces

ο 2ο 2

Gesamtoberfläche (pro 1 m ) - ca. 18o mTotal surface (per 1 m) - approx. 180 m

freies Volumen - 73 %free volume - 73%

Gewicht (je 1 m bei Ausführung aus Polypropylen (PP)
und Wandstärke 2 mm) - 164 kgWeight (per 1 m for the version made of polypropylene (PP)
and wall thickness 2 mm) - 164 kg

Kugel mit Durchmesser 35 mmBall with a diameter of 35 mm

Anzahl pro 1 m (Schüttschicht) - ca. 22.ooo StückNumber per 1 m (bulk layer) - approx. 22,000 pieces

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Gesamtoberfläche (pro Im) - ca. 84,6 mTotal surface (per Im) - approx. 84.6 m

freies Volumen - ca. 5o %free volume - approx. 5o%

Gewicht (je 1 m bei Ausführung aus PP und Wandstärke 2 mm)- 137 kgWeight (1 m each for version made of PP and wall thickness 2 mm) - 137 kg

Die Abb. 1 und 2 zeigen verschiedene Ausführungsformen 1, la des erfindungsgemäßen wärmeübertragenden Elementes.Figs. 1 and 2 show different embodiments 1, la of the heat transferring element according to the invention.

Abb. 3 zeigt ein Element Ib mit einer Bohrung 2, wobei diese Bohrung das aerodynamische Verhalten noch weiter verbessert.Fig. 3 shows an element Ib with a bore 2, wherein this hole improves the aerodynamic behavior even further.

j In den Abb. 4 und 5 sind mit wärmespeichernden Massenj In Figs. 4 and 5 are with heat-storing masses

gefüllte Hohlräume 3 in den Elementen lc, Id enthalten.filled cavities 3 contained in the elements lc, Id.

Für die Abwärmenutzung auf niedrigem Temperaturniveau sind Sattelkörper aus Polypropylen mit 4o % Talkum hervorragend geeignet. Zur Erhöhung der Wärmekapazität können geeignete Stoffe, wie z. B. Kagnesiumnitrathydrat, eingebracht werden.Saddle bodies made of polypropylene with 40% talc are excellent for utilizing waste heat at a low temperature level suitable. To increase the heat capacity, suitable substances, such as. B. Magnesium nitrate hydrate, be introduced.

Claims

L. & C. SteinmülJCer Gmblf «·· Ϊ 527VGUiranersbach, 23.o7.1982 Postfach Io 08 55 / I0 08 65 Gm 82o5 Be./Al. Official file number: G 82 Io 728.9 New claims for protection

1. Heat transfer element for regenerative heat exchange in a gas-gas fluidized bed heat exchanger, characterized in that this element (1) is designed in the form of a saddle body.

2. Heat transfer element according to claim 1, characterized in that the saddle-shaped element has one or more bores (2).

3. Heat transfer element according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the saddle-shaped element has one or more spaces (3) with a full or partial filling of high material Heat storage capacity and / or latent storage mass (4)

4. Heat transfer element according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the element consists of plastic or is coated with plastic or this plastic with reinforcing or fillers is offset.

5. Heat transferring element according to claim 4, characterized in that the Element made of filled or unfilled polyolefin or Is made of fluoroplastic.

6. Heat transfer element according to one or more of the preceding claims, characterized in, that the element in one or more cavities salt hydrate, such. B. Magnesium nitrate hydrate, contains as latent storage mass.

7. Heat transfer element according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the material introduced to increase the heat storage capacity is introduced into the element in the form of encapsulated particles.