DE849709C

DE849709C - Kaeltespeicher

Info

Publication number: DE849709C
Application number: DEM9258A
Authority: DE
Inventors: August Dipl-Ing Maetz
Original assignee: Adolf Messer GmbH
Current assignee: Adolf Messer GmbH
Priority date: 1951-04-21
Filing date: 1951-04-21
Publication date: 1952-09-18

Description

Kältespeicher Es ist bekannt, daß bei Luft- und Gasgemischzerlegungsanlagen nach dem Tieftemperaturprinzip reine Produkte gewonnen werden können. Der Kälteaustausch zwischen der zu zerlegenden Luft oder den Gasgemischen erfolgt dabei durch Gegenstromwärmeaustauscher. - Dabei steht aber dem Vorteil der Gewinnung reiner Zerlegungsprodukte der Nachteil gegenüber, daß alle Verunreinigungen, wie z. B. `'Wasser lind liohlensäure, vor der Zerlegung mittels umständlicher Methoden und zusätzlicher Apparate entfernt werden müssen.
Es ist weiter bekannt, insbesondere bei größeren Luft- und Gasgemischzerlegungsanlagen, die sogenannten Ktiltesl)eicher nach Linde-Fränkl zu verwenden. Diese Haben den Vorteil, daß eine besondere Entfernung von Wasser und Kohlensäure nicht notwendig ist, weil diese nach Kondensation im Luftstrom während der folgenden Betriebsphase von den entgegengesetzt strömenden Zerlegungsprodukten wieder abgeführt werden. Dabei werden aber die Zerlegungsprodukte verunreinigt und nicht in derselben hohen Reinheit gewonnen wie in Zerlegungsanlagen mit Gegenstromwärmeaustauschern.
Man hat daher auch schon Wärmeaustauscher vorgeschlagen, die beide genannten Systeme in der Weise vereinigen, daß man einzelne Zerlegungsprodukte, die man ganz rein gewinnen will, in besonderen Rohrleitungen durch Kältespeicher nach dem Linde-Fränkl-System hindurcliführt; jedoch war die Kälteabgabe der in besonderen Rohren geführten Zerlegungsprodukte im Vergleich zu den die Speichermasse durchströmenden Bestandteilen verhältnismäßig gering.
Die Erfindung betrifft derartige Wärmeaustauscher mit einem erhöhten Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs zwischen den reinen Gasbestandteilen und der Speichermasse des Kältespeichers.
Zur Verbesserung des Kälteaustauschs zwischen den in den Rohren strömenden Gasen und der Speichermasse werden erfindungsgemäß Rohre mit zwei oder mehr Längsrippen oder Flossen verwendet. Die Speichermasse besteht wie bei den üblichen Linde-Fränkl-Speichern aus geriffelten oder gerippten Metallbändern, jedoch sind sie nicht wie bei diesen zu einzelnen Scheiben spiralig, sondern lagenweise schraubenförmig auf Metallzylinder aufgewickelt. Die Flossenrohre nach der Erfindung werden in diese Metallbänder mit eingewickelt. Sie werden im Strangpreßverfahren hergestellt. Die Flossen der Rohre können wie die Riffelbänder mit Rippen oder Riffeln versehen und mit den Riffelbändern punktweise verlötet oder verschweißt sein.
In der Fig. 1 ist schematisch die Schaltung zweier solcher Kältespeicher in einer Luftzerlegungsanlage wiedergegeben. Die Kältespeicher A und B sind jeweils mit der eintretenden Luft und dem austretenden Stickstoff in wechselseitiger Umschaltung nach dem Linde-Fränkl-Verfahren in Betrieb. Ein oder mehrere Zerlegungsprodukte, die möglichst rein gewonnen werden sollen, werden abwechselnd durch besondere, in die Kältespeicher A und B eingebaute Rohre unter Abgabe ihrer Kälte an die Speichermasse hindurchgeführt.
Die Fig. 2 zeigt ein Flossenrohr nach der Erfindung. Es hat beispielsweise eine lichte Weite von 7 mm und eine Wandstärke von 1,5 mm. Die Flossen sind etwa 9o mm lang und o,8 mm stark.
Fig.3 stellt schematisch einen Schnitt durch ein Bündel von Riffelbändern mit eingelegten Flossenrohren dar. Auf ein Kernrohr 1 sind abwechselnd mehrere Lagen Riffelbänder 2 und ein Flossenrohr 3 schraubenförmig aufgewickelt, so daß die Flossen eines Flossenrohres zwei nebeneinanderliegende Bündel von Riffelbändern bedecken. Die Wicklung kann ein- oder mehrgängig sein. Diese Bündel werden in Abständen voneinander aufgewickelt, die etwas größer als der äußere Durchmesser des Flossenrohrs sind. Der Abstand zweier übereinanderliegender Flossenrohre wird zweckmäßig kleiner gewählt als die Summe der lichten Abstände der Riffelbänder zwischen den zugehörigen Flossen, um die Strömungsgeschwindigkeit der Luft und damit den Kälteübergang an den Flossenrohren zu erhöhen.
Nach mehreren Lagen derartig aufgespulter Riffelbänder und Flossenrohre werden die Steigung und die Gangzahl stufenweise erhöht, um in allen Lagen etwa die gleiche Länge von Flossenrohren und Riffelbändern einzubauen.
Wichtig ist der einwandfreie Abschluß der Wicklungen am Kopfende wegen der bei den Umschaltungen auftretenden Stöße. Diesem Zweck dienen konzentrische Roste zum Anschweißen der Enden der Rohre und Riffelbänderenden. Die bei der Umschaltung auftretenden Längskräfte werden auf dem Rost und von diesem auf den Außenmantel des Kältespeichers übertragen.
Ein derartiger Kälteaustauscher besitzt eine Austauschfläche von etwa 140o bis i600 m2 je Kubikmeter. Er erlaubt eine Wärmeübertragung mit einer mittleren Temperaturdifferenz von 2 bis 3° C zwischen den Austauschmedien.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Kältespeicher für die Luft- oder Gasgemischzerlegungsanlagen, bei welchen eines der Zerlegungsprodukte zeitlich abwechselnd mit dem zu zerlegenden Gasgemisch in entgegengesetzter Richtung wie dieses und die übrigen rein zu gewinnenden Zerlegungsprodukte in kontinuierlichem Strom in besonderen Rohren durch den Kältespeicher geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die an sich als Speichermasse bekannten Riffelbänder aus Metall schraubenförmig ein- oder mehrgängig zu Bündeln mit geringen Abständen auf Metallzylinder aufgewickelt und in die Abstände der mehrlagigen Bündel Rohre für die rein zu gewinnenden Zerlegungsprodukte eingewickelt sind.
2. Kältespeicher für Luft- oder Gasgemischzerlegungsanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre zur Erhöhung des Wärmeübergangs mit breiten Rippen oder Flossen versehen sind.
3. Kältespeicher für Luft- oder Gasgemischzerlegungsanlagen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen oder Flossen mit den Riffelbändern punktförmig vernietet oder verschweißt sind.
4. Kältespeicher für Luft- oder Gasgemischzerlegungsanlagen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände übereinandergewickelter Rohre kleiner als die Summe der lichten Abstände der Riffelbänder zwischen den zugehörigen Flossen sind.
5. Kältespeicher für Luft- oder Gasgemischzerlegungsanlagen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Steigung und Gangzahl der ein- oder mehrgängigen Wicklung der Riffelbänder und Rohre stufenweise von innen nach außen erhöht sind.
6. Kältespeicher für Luft- öder Gasgemischzerlegungsanlagen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Riffelbänder und Rohre an konzentrische Roste angeschweißt sind, die mit dem Außenmantel des Kältespeichers verbunden sind. Angezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 968 603; USA.-Patentschrift Nr. 2 513 3o6.