DEN0008783MA - - Google Patents
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Description
Tag der Anmeldung: 20. April 1954 Bekanntgemacht am 18. Oktober 1956
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung, in der ein aus mehreren Bestandteilen bestehendes
Mittel gekühlt wird, wobei sich wenigstens einer der Bestandteile aus dem Mittel abscheidet. Die
Einrichtung läßt sich z. B. verwenden, wenn aus einem gasförmigen Mittel, z. B. Luft, Verunreinigungen,
z. B. Wasserdampf und Kohlensäure, entfernt werden sollen.
Eines der üblichen Verfahren zum Entfernen von Bestandteilen aus einem Mittel besteht darin,
das Mittel durch Chemikalien hindurchzuführen, die eine chemische oder physikalische Verbindung
mit den Bestandteilen, z. B. mit den Verunreinigungen, eingehen. Dieses Verfahren genügt im allgemeinen,
hat aber den Nachteil, daß es verwickelt ist und daß die Chemikalien von Zeit zu Zeit erneuert
werden müssen, so daß das Verfahren in bestimmten Fällen verhältnismäßig kostspielig
werden kann. Weiter bedarf es zur Durchführung dieses Verfahrens im allgemeinen einer umfangreichen
Einrichtung.
Bei einem anderen Verfahren wird das Mittel durch einen Wärmeaustauscher hindurchgeführt,
der als Rekuperator ausgebildet ist. In diesem Rekuperator ist das Mittel, aus dem ein Bestandteil
ausgeschieden werden soll, in Wärmeaustauschkontakt mit einem anderen, kühleren Mittel, von dem
es durch eine Zwischenwand getrennt ist. Bei
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diesen Rekuperatoren ist also stets ein Kühlmittel erforderlich. Wird der Rekuperator bei Gasscheidungsanlagen
verwendet, so ist das zu kühlende Mittel, z. B. Luft, Und das Kühlmittel einer der
Bestandteile, der. in - der Gasscheidungssäule erhalten
wird.
In gewissen Fällen ist ein solches Kühlmittel nicht oder in ungenügendem Ausmaß vorhanden,
so daß die Rekuperatoren dann nicht oder nur
ίο weniger gut verwendbar sind. Besonders in diesen
Fällen ist der Wärmeaustauscher nach der Erfindung zweckdienlich, da bei diesem Wärmeaustauscher
jede Kältequelle mit ausreichend niedriger Temperatur benutzt werden kann. Bei den vorstehend
geschilderten Rekupatoren herrscht eine allmählich abnehmende Temperatur in der Strecke
von der warmen Seite des Rekupators, wo das zu kühlende Mittel eintritt, nach der kalten Seite, wo
dieses Mittel den Wärmeaustauscher verläßt. Es wurde gefunden, daß diese allmählich abnehmende
Temperatur besonders erwünscht ist. Wenn das zu kühlende Mittel mit Wänden zu niedriger Temperatur
in Berührung käme, so läge die Möglichkeit vor, da die Temperatur in einem gewissen Abstand
von der Wand bereits sehr niedrig ist, daß die zu entfernende Komponente. bereits ausgeschieden
wird, bevor sie die Wand berührt. Dies hätte zur Folge, daß die fest gewordenen Teilchen weniger
gut an der Wand haften und mit dem Mittel den Wärmeaustauscher verlassen. Es hat sich weiter
ergeben, daß das Mittel derart in Turbulenz versetzt werden soll, daß das ganze Mittel möglichst
häufig mit den Wänden in Berührung kommt. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, daß die Wand
des Wärmeaustauschers in an sich bekannter Weise als Träger für eine Anzahl von Ansätzen' dient,
mit denen das Mittel in Wärmekontakt ist, wobei wenigstens an einigen dieser Ansätze sich der
bzw. die auszuscheidenden Bestandteile absetzen, wodurch sich in der Nähe dieser Ansätze die Zusammensetzung
des Mittels ändert und die Temperatur, bei der der bzw. die Bestandteile ausscheiden
können, niedriger wird.
Der Wärmeaustauscher nach der Erfindung hat das Merkmal, daß die Wärme der Ansätze um
mindestens 25 % durch Leitfähigkeit des Trägers nach dessen kalter Seite abgeführt wird, wobei
durch passende Wahl der Einzelteile des Wärmeaustauschers, von der warmen Seite ab gerechnet,
die mittlere Temperatur jedes Ansatzes maximal 20° C, vorzugsweise maximal io° C höher ist als
die der weiteren Ansätze, und beim normalen Betrieb des Wärmeaustauschers die mittlere Temperatur
des Ansatzes, an dem die Ausscheidung anfängt, maximal 200 C, vorzugsweise maximal
io° C, niedriger ist als die Ausscheidungstemperatur
des bzw. der Bestandteile des Mittels, das diesem Ansatz zugeführt wird.
Bei dem vorstehend geschilderten Wärmeaustauscher wird sich erst nach längerer Zeit eine
solche Menge festen Stoffes an den Ansätzen abgesetzt haben, daß es erforderlich ist, diesen festen
Stoff zu entfernen. Letzteres kann z.B. dadurch bewerkstelligt werden, daß der Wärmeaustauscher,
etwas erhitzt wird, wodurch sich der feste Stoff verflüchtigen oder flüssig wird/' Ein wesentlicher
Teil der Wärme wird also durch einen Träger nach einer in einem bestimmten Abstand liegenden
kalten Stelle abgeführt, die\ als Kältequelle wirksam ist. "'' ' '
Damit die Ansätze die erwünschte Temperatur annehmen, hat der Träger bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung Teile mit je einem verschiedenen Wärmewiderstand.
Der Wärmeaustauscher nach der Erfindung kann nicht nur zum Ausfrieren von Bestandteilen, sondern
auch für weitere Abkühlung des Mittels benutzt werden, aus dem die Bestandteile ausgeschieden
sind. In diesem Fall zeichnet sich der Wärmeaustauscher dadurch aus, daß der Träger mit einer
Anzahl von Ansätzen, an denen die Ausscheidung des bzw. der Bestandteile stattfindet und mit einer
Anzahl von Ansätzen versehen ist, mittels deren das Mittel, aus dem der bzw. die Bestandteile ausgeschieden
sind, gekühlt wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Träger eines Wärmeaustauschers, der
während, des üblichen Betriebs von einem Mittel durchflossen wird, das mehrere auszuscheidende
Beistandteile enthält, die untereinander verschiedene Ausscheidungstemperaturen haben, mit mindestens
zwei Ansatzgruppen versehen, die zum Ausscheiden eines oder mehrerer Bestandteile dienen, wobei an
einer Gruppe von Ansätzen im wesentlichen der bzw. die Bestandteile des einen Temperaturgebiets
und an der anderen Gruppe von Ansätzen im wesentlichen der bzw. die Bestandteile des anderen
Temperaturgebiets ausgeschieden werden. Die Ansätze einer selben Gruppen haben der Reihe nach
einen Temperaturunterschied von maximal 200 C, vorzugsweise maximal iö° C.
Da im allgemeinen zwischen den Ausscheidungstemperaturen ein verhältnismäßig großer Unterschied
vorliegen wird, ist es bei einer weiteren Ausführungsform vorteilhaft, zwischen den beiden
Gruppen von Ansätzen eine weitere Gruppe von Ansätzen vorzusehen, die im wesentlichen zur Kühlung
des Mittels1 dient. Bei dieser weiteren Gruppe von Ansätzen, an denen sich kein oder nur wenig
Stoff absetzen wird, brauchen die vorerwähnten Temperaturunterschiede zwischen den Ansätzen
nicht berücksichtigt zu werden. Weiter können die Ansätze aus demselben Grunde verhältnismäßig
nahe zueinander angeordnet sein, so daß dieser Teil verhältnismäßig wenig Raum einnehmen wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Ansätze der verschiedenen Gruppen in einer
geschlossenen Reihe hintereinander angeordnet. Auf diese Weise sind ' die Temperaturen des
Wärmeaustauschers wenig von der Menge hindurchfließenden Mittels abhängig.
Die erforderlichen Temperaturen an den Ansätzen können durch die Wahl des erforderlichen
Wärmewiderstandes der Trägerteile erzielt werden. Dieser Wärmewiderstand kann dadurch erzielt
werden, daß der Träger in der erwünschten Be-
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messung (Stärke oder Länge) gestaltet oder aus einem besonderen Material hergestellt wird. Bei
einer weiteren Ausführuinigsform der Erfindung ist es jedoch auch möglich, wenigstens einige der
Ausätze mit untereinander verschiedenen Wärmewiderständen vorzusehen. In diesem Falle brauchen
an den Wärmewiderstand des Trägers keine Sonderanforderungen gestellt zu werden.
Der Wärmeaustauscher nach der Erfindung
ίο kann erfolgreich zum Ausfrieren von Verunreinigungen, in gasförmigen Mitteln benutzt werden.
Der Wärmeaustauscher wird öfters auf diese Weise als Gefrierer in einer Kaltgaskühlmaschine
verwendet. Dabei soll· unter einer Kaltgaskühlmaschine eine nach dem· umgekehrten Heißgasmotorprinzip
wirkende Kühlmaschine verstanden werden. Diese Kaltgaskühlmaschinen sind mit einem Element versehen, das die durch die Maschine
erzeugte Kälte nach außen abführt; dieses Element wird mit Gefrierer bezeichnet. Mittels
dieser Kälte kann im Gefrierer die Temperatur , eines Mittels herabgemindert werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird dem Wärmeaustauscher durch den
Träger Wärme entnommen, wobei der Träger auf der kalten Seite in Wärmekontakt mit der Wand
der Kaltgaskühlmaschine ist, welche Wand den kalten. Raum der Maschine begrenzt.
Der Wärmeaustauscher nach der Erfindung kann auf verschiedene Weise ausgebildet werden. Bei
einer Ausführungsform ist der Träger mit Ansätzen versehen, die als Querwände ausgebildet sind
und die zwischen der warmen Seite des Wärmeaustauschers und dessen kalter Seite Räume begrenzen,
die durch Öffnungen miteinander in Verbindung stehen, so daß das Mittel durch diese Öffnungen
durch die Räume hindurch von der warmen Seite des Wärmeaustauschers nach dessen kalter Seite
strömen kann. Bei dieser Ausführungsform ist es erwünscht, die Öffnungen derart zu gestalten, daß
das den Wärmeaustauscher durchströmende Mittel in Turbulenz versetzt wird, wodurch das Mittel
häufig und intensiv die Ansätze berührt.
Die erwünschte Turbulenz kann dadurch bewerkstelligt werden, daß der Wärmeaustauscher aus
einem Träger und einer in einem gewissen Abstand von diesem liegenden Wand gebildet wird, wobei
der Träger mit als Querwände ausgebildeten Ansätzen versehen ist und zwischen diesen Querwänden
und der Wand. Öffnungen vorhanden sind.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht der Wärmeaustauscher
aus einem Träger und einer in einem gewissen Abstand von diesem liegenden Wand, wobei der
Träger mit Querwänden versehen ist, die sich bis an die Wand erstrecken und mit Öffnungen versehen
sind. Vorzugsweise liegen bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die öffnungen in
jeder Querwand wenigstens teilweise gegenüber einem Wandteil der benachbarten Querwände. Besonders
auf diese Weise ist eine intensive Turbulenz des Mittels gewährleistet.
Es ist möglich, den Wärmeaustauscher mit einem Träger zu versehen, bei dem alle Ansätze in der
Längsrichtung des Trägers hintereinander angeordnet sind. Ein solcher Wärmeaustauscher wird
im allgemeinen einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt, hingegen aber eine verhältnismäßig
große Höhe haben. Aus baulichen Gründen wird es bisweilen erwünscht sein, eine kleinere Höhe vorzusehen,
während in diesen Fällen der Querschnitt oft größer sein kann. Eine solche Bauart wird erzielt, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der Wärmeaustauscher minde-
stens zwei konzentrische Teile besitzt, wobei jeder Teil einen Träger mit Ansätzen hat, welche Träger
in Wärmekontakt miteinander stehen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Anzahl schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
Fig. ι zeigt eine Kaltgaskühlmaschine mit einem Wärmaustauscher nach der Erfindung;
Fig. 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Wärmeaustauscher mit zwei konzentrisch
angeordneten Teilen versehen ist;
Fig. 4 zeigt einen Wärmeaustauscher, bei dem der Träger von einer Wand umgeben ist, wobei
zwischen den Enden der Ansätze und der Wand Öffnungen vorhanden sind; bei der in
Fig. 5 dargestellten Ausführungsform haben einige der Ansätze des Wärmeaustauschers einen
verschiedenen Wärmewiderstand;
Fig. 6 und 7 zeigen eine Ausführungsform, bei der die Wärme sowohl an eine Kältequelle als an
ein längs des Trägers strömendes Mittel abgeführt wird.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Kaltgaskühlmaschine vollführt eine Menge von Arbeitsmittel,
z. B. Wasserstoff, einen geschlossenen thermodynamischen Kreislauf. Der Arbeitsraum der Maschine
besteht aus einem Gefrierraum 1, Kanälen 2 im Gefrierer 3, einem Regenerator 4, Kanälen 5
eines Kühlers 6 und einem gekühlten Raum 7. Das Volumen des Gefrierraums 1 ändert sich mittels
eines Verdrängers 8, und das Volumen des gekühlten Raums 7 ändert sich sowohl durch die Bewegungen
des Verdrängers 8 als auch durch die eines Kolbens 9. Der Verdränger 8 und der Kolben 9 bewegen sich dazu mit einem nahezu
konstanten Phasenunterschied, z. B. von etwa 900, hin und her. Der Verdränger ist durch einen Triebstangenmechanismus
10 mit einer Kurbel einer Kurbelwelle 11 und der Kolben 9 ist durch ein
Triebstangensystem· 12 mit Kurbeln derselben Kurbelwelle 11 gekuppelt. Die Kaltgaskühlmaschine
wird mittels eines Motors, z. B. eines Elektromotors 13, angetrieben, der in der Figur dargestellt
ist. Der Gefrierer besteht aus zwei Teilen, d. h. einem Teil 14, dem die Kanäle 2 angehören, und
dem Teil, der durch den Träger 15 mit den als Querwände ausgebildeten Ansätzen 16 gebildet
wird. Diese Querwände sind mit Öffnungen 17 versehen, die, wie auch in Fig. 3 angegeben ist, gegeneinander versetzt sind. Der Wärmeaustauscher ent-
hält vier Teile, d. h. einen Teil 18, in dem ein Be-
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standteil aus dem zu kühlenden Mittel ausgeschieden werden kann, einen Teil 19, in dem die Temperatur
des Mittels weiter erniedrigt wird,' einen
Teil 20, in dem ein zweiter Bestandteil aus dem Mittel ausgeschieden werden kann und den Teil
14, in dem die Temperatur des Mittels weiter herabgesetzt werden kann.
Wird die Kaltgaskühlmaschine zum Flüssigmachen von Luft benutzt, so wird es im allgemeinen
erwünscht sein, die in der Luft vorhandenen Verunreinigiungen, z. B. Wasserdampf und Kohlensäure,
zu entfernen. Das Ausscheidungsgebiet des Wasserdampfs erstreckt sich praktisch bis —6o° C,
wobei noch 0,0006 Gewichtsprozent Wasserdampf vorhanden sind, während das Ausscheidungsgebiet
der Kohlensäure sich von —140 bis —i8o° C erstreckt,
wobei noch 4·ΐο~9 Gewichtsprozent Kohlensäure
vorhanden sind. Im Teil 18 wird der Wasserdampf ausgeschieden, so daß die Ansätze
dieses Teils verhältnismäßig weit voneinander entfernt sind; diese Ansätze haben den vorerwähnten
erforderlichen Temperaturunterschied von z. B. 8° C. Im· Teil 19 wird die von Wasserdampf gereinigte
Luft von ·—60 bis —1400C gekühlt.
Dabei tritt praktisch keine Ausscheidung der Bestandteile
auf, so daß hier der geringe Temperaturunterschied zwischen den Ansätzen nicht aufrechterhalten
zu werden braucht; die Ansätze können näher, zueinander angeordnet werden. Gewünschtenfalls
kann der geringe. Temperaturunterschied zwischen den Ansätzen aufrechterhalten werden,
wodurch der Temperaturunterschied der ersten Ansätze bei Änderung der hindurchgeführten Menge
des Mittels sich weniger ändert.
In Teil 20 wird die Kohlensäure ausgeschieden, und auch hier befinden sich die Ansätze also weiter
voneinander entfernt; die Temperaturen der Ansätze weisen einen verhältnismäßig geringen Unterschied,
z. B. von io° C, auf. Im Teil 14 wird die auf diese Weise gekühlte Luft weiter gekühlt,
bis flüssige Luft entsteht, die durch einen Kanal 21 abgeführt wird. Um den erforderlichen Temperaturpegel
der Ansätze zu erzielen, hat der Träger 15 Teile mit verschiedener Wandstärke, was aus
der Figur ersichtlich ist. Der Wärmeaustauscher ist durch einen Schirm 22 mit Wärmeisolierungs-.
. eigenschaften umgeben; dieser Schirm ist am oberen Ende mit einer Öffnung 23 versehen, durch
die die Luft zugeführt wird. Auch das Abfuhrrohr 21 ist von einer Wärmeisolierungsschicht umgeben.
Die Luft kann mittels des Druckunterschiedes zwischen der nicht gekühlten und der gekühlten
Luft zugeführt werden. Ist der Widerstand im ■ Gefrierer zu groß, so soll eine Pumpe vorgesehen
werden. Der vorstehend geschilderte Wärmeaustauscher hat die Eigenschaft, daß die Temperatur
der ersten Ansätze verhältnismäßig wenig von der. Menge des den Wärmeaustauscher durchströmenden
Mittels abhängig ist. Mit Rücksicht darauf ist es erwünscht, daß die Temperaturunterschiede der
Ansätze, die nicht zum Ausscheiden eines Bestandteils, bestimmt sind, nicht zu groß sind. Es hat sich
auch ergeben, daß die Eisschicht an den Ansätzen eine so geringe Isolation bildet, daß die Ausscheidung
des Bestandteils fortfahren kann, bis örtlich. der ganze Raum zwischen den Ansätzen ausgefüllt
ist.
Bei der Bauart nach den Fig. 2 und 3 besteht
der Wärmeaustauscher aus zwei Teilen, die einander konzentrisch umgeben. Fig. 3 zeigt einen
Querschnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 2. Auch in diesem Fall ist der Wärmeaustauscher an
einem Kopf 30 einer Kaltgaskühlmaschine angebracht. Der Träger hat drei Teile, d. h. einen
Teil 31, einen Teil 32 und einen Teil 33. Die Wärmewidexstände dieser Träger teile sind verschieden.
Die Wandstärke des Trägerteils 31 ist wesentlich größer als die des Teils 32, und die
Wandstärke letzteren Teils ist wieder größer als die des Teils 33. Die Teile 32 und 33 sind mittels eines
Verbindungsstücks 34 aus gut wärmeleitfähigem Material miteinander verbunden. Die Träger sind
alle mit als Querwände ausgebildeten Ansätzen versehen, in denen Öffnungen vorgesehen sind. Wie
aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind diese Öffnungen gegeneinander versetzt. ,Die Querwände 35 des
Trägerteils 31 haben Öffnungen 36, und die Querwände 37 des Trägerteils 32 haben Öffnungen 38.
Die Querwände erstrecken sich bis zu einer diese Trägerteile umgebenden Wand 39, während die
Querwände 40 mit öffnungen 41 des Trägerteils 33 sich bis zu einer Wand 42 erstrecken. Der
Trägerteil 33 ist gegen die Wand 39 isoliert. Der Wärmeaustauscher wird von einer Wand 43 mit
Wärmeisoliereigenschaften umgeben.
Das zu kühlende Gas wird durch eine Leitung 44 zugeführt und strömt durch die Öffnungen der
Querwände 40 aufwärts durch eine Öffnung 45 im Verbindungsstück 34 und durch die Öffnungen 36
und 38 der Querwände 35 bzw. 37 und längs Rippen 46 im Kopf 30. Das gekühlte Mittel verläßt
den Wärmeaustauscher in flüssigem Zustand und wird durch die Rohre 47 und 48 abgeführt. Auf
den Querwänden 40 des Trägerteils 33 setzt sich der Wasserdampf ab, und die Räume 49 zwischen.
diesen Wänden sind so groß, daß es längerer Zeit bedarf, bevor sie ganz mit Eis ausgefüllt sind. In
den Räumen 50 zwischen den Querwänden 35 kann Kohlensäure ausgeschieden werden, und die Querwände
37 sind ausschließlich für die weitere Kühlung des Mittels wirksam. Die Temperaturabstufung
der Querwände 35 und 40 ist derart, daß der Temperaturunterschied zwischen den aufeinanderfolgenden
Querwänden einer dieser Gruppen nicht mehr als z. B. io° C beträgt. Die Temperatur
des Ansatzes, an dem die Ausscheidung anfängt, ist maximal 200 C, vorzugsweise maximal io° C.
niedriger als der Ausscheidungspunkt des Bestandteils des den Ansätzen zugeführten Mittels. In Abhängigkeit
von der Menge des den Wärmeaustauscher durchströmenden Mittels wird die Ausscheidung
an einer der Querwände anfangen, die z. B. auf der unteren Seite des Wärmeaustauschers
liegt, wo das Mittel zunächst eintritt. Wenn nach, längerer Zeit eine solche Menge Eis im Wärmeaustauscher
ausgeschieden worden ist, daß einige
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der Räume 49 mehr oder weniger ausgefüllt sind, muß die Zufuhr des Mittels an den Wärmeaustauscher
beendet werden, wobei es dann zudem erwünscht ist, daß dem Wärmeaustauscher keine
Kälte mehr entzogen wird, Die feste Kohlensäure in den Räumen 50 wird sich darauf verflüchtigen,
und das Eis in den Räumen 49 geht in Wasser über und kann durch ein Rohr 51 abgeführt werden.
Bei der vorstehend geschilderten Ausführungsform wird nahezu die gesamte Wärme durch Leitfähigkeit
über den Träger nach der kalten Seite abgeführt. Bei bestimmten Ausführungsformen
wird ein Teil dieser Wärme durch ein längs einer Trennwand strömendes Mittel abgeführt werden
können.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 besteht der Wärmeaustauscher aus einem Träger 60, der
mit ringförmigen Ansätzen 61 versehen ist. Diese Ansätze sind von einer Wand 62 umgeben, die votzugsweise
wärmeisolierend ist. Die Ansätze 61 erstrecken sich nicht ganz bis an die Wand 62, so
daß ringförmige Öffnungen 63 verbleiben. Das zu kühlende Mittel wird auf der oberen Seite durch
die Öffnung 64 zugeführt, und das gekühlte Mittel kann auf der unteren Seite durch die Leitung 65
abgeführt werden.. Der Träger 60 kann mit einer Kältequelle verbunden sein. Die Wärme wird von
dem längs der Ansätze strömenden Mittel über die Ansätze und den Träger nach der Kältequelle, z. B.
dem Kopf 66 einer Kaltgaskühlmaschine, abgeführt. Dieser Kopf kann mit Rippen 67 versehen
sein. Die Wirkungsweise dieses Wärmeaustauschers entspricht im übrigen vollständig der des
vorstehend beschriebenen Wärmeaustauschers. Fig.'5 zeigt einen .Wärmeaustauscher, bei dem
die Ansätze einen verschiedenen Wärmewiderstand haben. Bei. dieser Ausführungsform hat ein Träger
70 eine Wärmeleitfähigkeit über seine ganze Länge. Der Wärmeaustauscher ist mit zwei Teilen versehen,
d. h. einem Teil mit Ansätzen 71 .und einem Teil mit Ansätzen 72. Der Teil mit Ansätzen 71
dient zur Ausscheidung eines Bestandteils, und der Teil mit den Ansätzen 72 wird ausschließlich zur
weiteren Kühlung des Mittels verwendet. Die Ansätze7i
bzw. 72 sind mit Öffnungen 73 bzw. 74 und mit einem Teil 75 bzw. 76 versehen, der den
erforderlichen Wärmewiderstand hat. Dieser Wärmewiderstand ist derart, daß die Temperaturunterschiede
der Ansätze 71 verhältnismäßig gering sind. Die Teile 75 und 76 befinden sich in einer am
Träger angebrachten Schicht 1JJ aus wärmeisolierendem
Material. Die Ansätze sind von einem Mantel 78 mit Wärmeisoliereigenschaften umgeben.
Die Fig. 6 und 7 zeigen einen Wärmeaustauscher, bei dem ein Teil der Wärme über den Träger an
eine Kältequelle abgeführt wird, während ein anderer Teil der Wärme auf ein längs des Trägers
strömendes Mittel übertragen wird. Fig. 7 zeigt einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig.
Der Wärmeaustauscher besteht aus einem Träger 80, der an einem Kopf 81 einer Kaltgaskühlmaschine
angeordnet ist. Der Träger ist sowohl auf der äußeren als auf der inneren Seite mit Ansätzen
versehen. Auf der Außenseite befinden sich die Ansätze 82 mit den öffnungen 83, die, wie aus Fig. 7
ersichtlich ist, versetzt sind. Die inneren Ansätze des Trägers sind mit Öffnungen 85 versehen,
wobei die Platten abwechselnd eine und zwei solcher Öffnungen haben. Auf der unteren Seite ist
der Träger mit Öffnungen 86 versehen, durch die der Raum um den Träger mit dem Raum im Träger
in Verbindung steht. Der ganze Wärmeaustauscher ist von einem. wärmeisolierenden Schirm 87 umgeben,
der auf der oberen Seite mit zwei Zuführungsöffnungen 88 und mit einer Abführungsöffnung
89 versehen ist. Das zu kühlende Mittel wird durch die Öffnungen 88 dem Wärmeaustauscher
zugeführt und streicht längs der Ansätze, wird dabei gekühlt und setzt auf den Ansätzen einen Bestandteil
ab. Darauf strömt das Mittel durch die Öffnungen 86 und wird während seiner Strömung
längs der Ansätze 84 wieder erwärmt. Bei dieser Auisführungsform werden mindestens 25 %■ der von
den Ansätzen abgeführten Wärme über den Träger nach der Kältequelle 81 abgeführt.
Claims (15)
1. Wärmeaustauscher, in dem ein aus mehreren Bestandteilen bestehendes Mittel gekühlt
wird, wobei sich ein oder mehrere Bestandteile aus dem Mittel ausscheiden, welcher Wärmeaustauscher
mit einem Träger versehen ist, der sich von der warmen Seite des Wärmeaustauschers,
wo das Mittel zugeführt wird, nach dessen kalter Seite erstreckt, wo das Mittel abgeführt
wird, welcher Träger mit einer Anzahl von Ansätzen versehen ist, mit denen das Mittel
in Wärmekontakt ist, wobei auf einigen dieser Ansätze der bzw. die auszuscheidenden Bestandteile
abgesetzt werden, wodurch sich in der Nähe dieser Ansätze sowohl die Zusammen-.
setzung des Mittels ändert als auch die Temperatur, bei der der bzw. die Bestandteile ausgeschieden
werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme der Ansätze um mindestens 25 % durch Leitfähigkeit des Trägers
nach dessen kalter Seite abgeführt wird, wobei durch passende Wahl der Einzelteile des
Wärmeaustauschers, von der warmen Seite des Wärmeaustauschers ab gerechnet, die mittlere
Temperatur jedes Ansatzes maximal 200 C, vorzugsweise maximal io° C höher ist als die
des nächstfolgenden Ansatzes und bei normalem Betrieb des Wärmeaustauschers die mittlere Temperatur des Ansatzes, an dem die
Ausscheidung anfängt, maximal 200 C, vorzugsweise maximal 100C niedriger ist als der
Ausscheidungspunkt des bzw. der Bestandteile des diesem Ansatz zugeführten Mittels.
2. Wärmeaustauscher nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der
Träger Teile besitzt, die je einen verschiedenen Wärmewiderstand haben.
3. Wärmeaustauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
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daß der Träger eine Anzahl von Ansätzen, an denen die Ausscheidung des bzw. der Bestandteile
erfolgt, und eine Anzahl von Ansätzen hat, durch die das Mittel gekühlt wird, aus dem der
bzw. die Bestandteile ausgeschieden sind.
4. Wärmeaustauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem während des üblichen
Betriebs ein Mittel mit mehreren Bestandteilen mit verschiedenen Ausscheidungsgebieten
den Wärmeaustauscher durchströmt,
. dadurch gekennzeichnet, daß der Träger mit mindestens zwei Gruppen von Ansätzen versehen
ist, die .zur Ausscheidung eines oder mehrerer Bestandteile dienen, wobei sich auf
der einen Gruppe von Ansätzen im wesentlichen der bzw. die Bestandteile des einen Ausscheidungsgebietes
und auf der anderen Gruppe von Ansätzen im wesentlichen der bzw. die Bestandteile
des anderen Ausscheidungsgebietes absetzen.
5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden
Gruppen von Ansätzen eine dritte Gruppe von Ansätzen vorhanden ist, die im wesentlichen
zur Kühlung des Mittels 'dienen.
6. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ansätze aller Gruppen in einer geschlossenen Reihe hintereinander angeordnet sind.
7. Wärmeaustauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens einige der Ansätze einen verschiedenen Wärmewiderstand haben.
8. Wärmeaustauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß er zum. Ausfrieren von Verunreinigungen aus gasförmigen Mitteln benutzt wird.
9. Wärmeaustauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er als Gefrierer in
. einer Kaltgaskühlmaschine verwendet wird.
10. Wärmeaustauscher nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß ihm durch den Träger Wärme entzogen wird, wobei der Träger auf
der kalten Seite in Wärmekontakt mit der Wand der Kaltgaskühlmaschine . ist, welche
Wand den kalten Raum der Maschine begrenzt.
11. Wärmeaustauscher nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, ;:. daß der.Träger mit Ansätzen versehen ist/die
als Querwände ausgebildet sind und die von der warmen . Seite .. des Wärmeaustauschers nach
dessen kalter Seite Räume begrenzen, die durch Öffnungen miteinander in Verbindung stehen, >
so daß das Mittel durch diese Öffnungen und . die Räume auf der warmen Seite des Wärmeaustauschers
nach dessen kalter Seite strömen kann.
12. Wärmeaustauscher nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Träger und einer in einem
•gewissen Abstand von ihm liegenden Wand besteht, wobei der Träger mit als Querwände ausgebildeten,
Ansätzen versehen ist und zwischen diesen Querwänden und der Wand Öffnungen vorhanden sind.
13. Wärmeaustauscher nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß er aus einem Träger und einer in einem gewissen Abstand von ihm
liegenden Wand besteht, wobei der Träger mit Querwänden versehen ist, die sich bis an die
Wand erstrecken, und die Querwände mit Öffnungen versehen sind.
14. Wärmeaustauscher nach. Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (en) in
jeder Querwand wenigstens teilweise gegenüber einem Wandteil der benachbarten Querwände
liegt (liegen).
15. Wärmeaustauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche,' dadurch gekennzeichnet,
daß er mindestens zwei konzentrische Teile hat, wobei jeder Teil einen Träger enthält, der mit
Ansätzen versehen ist, und die Träger in Wärmekontakt miteinander sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 585 912.
USA.-Patentschrift Nr. 2 585 912.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.
© 609 658/305 10.56
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