NL1010762C2

NL1010762C2 - Thawing apparatus with length profiles along its walls, has specific relation between maximum thaw rates at profile tip and flanks governed by the angle between the wall normal and flank tangent

Info

Publication number: NL1010762C2
Application number: NL1010762A
Authority: NL
Inventors: Gertruda Wilhelmina Maria Vink; Jillis De Mooy
Original assignee: Gertruda Wilhelmina Maria Vink
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 2000-06-13

Abstract

A maximum thaw or freeze rate (VT) is obtainable at the profile tip (7), whilst a second maximum thaw or freeze rate (VL) is obtainable at a point (8) on the profile flanks, so that the sin of the angle between the wall normal and flank tangent equls VL/VT. An apparatus used to change the aggregation state of a substance (3) includes at least one wall (1) with protruding parallel length profiles (2) which are in contact with the substance and used for heat transfer. A maximum thaw or freeze rate (VT) is obtainable at the profile tip, whilst a second maximum thaw or freeze rate (VL) is obtainable at a point on the profile flanks, so that the sin of the angle between the wall normal and flank tangent equls VL/VT. An Independent claim is also included for the length profile.

Description

Inrichting voor het veranderen van de aggregatietoestand van een substantie, alsmede langsprofiel voor toepassing hierin.Device for changing the aggregation state of a substance, as well as longitudinal profile for use herein.

De uitvinding heeft op de eerste plaats betrekking op een inrichting voor het veranderen van de aggregatietoestand van een substantie, met ten minste één, van uitstekende, evenwijdige langsprofileringen voorziene wand die 5 bedoeld is om ter warmte-overdracht aan te grijpen op de substantie .The invention primarily relates to a device for changing the aggregation state of a substance, with at least one wall provided with protruding, parallel longitudinal profiling, which is intended to engage the substance for heat transfer.

Een inrichting van dit type is beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 1.006.766 op naam van aanvraagster. Bij deze beschreven inrichting worden verschillende 10 soorten profielvormen getoond en beschreven.An apparatus of this type is described in Dutch patent application 1,006,766 in the name of applicant. Different types of profile shapes are shown and described in this described device.

De problematiek bij het met behulp van een dergelijke inrichting veranderen van de aggregatietoestand van een substantie is gecompliceerd. Diverse factoren hebben een invloed op de wijze, waarin de aggregatietoestand verandert. 15 Het veranderen van de aggregatietoestand brengt zo in het algemeen met zich mee, dat door de van de langsprofileringen voorziene wand een energietransport moet plaatsvinden. Dit energietransport, of met andere woorden de warmte-overdracht, wordt door diverse factoren beïnvloed. De langsprofileringen 20 zijn met name bedoeld, om één van deze factoren, namelijk de grootte van het warmte-overdragende oppervlak, te maximaliseren .The problem with changing the state of aggregation of a substance with the aid of such a device is complicated. Various factors influence the way in which the state of aggregation changes. Changing the state of aggregation generally entails that energy transport must take place through the wall provided with the longitudinal profiles. This energy transport, or in other words the heat transfer, is influenced by various factors. The longitudinal profiles 20 are in particular intended to maximize one of these factors, namely the size of the heat transfer surface.

Aan de hand van een specifieke aggregatietoestands-verandering, namelijk het smelten van een substantie, kan de 25 hierbij optredende problematiek nader worden toegelicht. Tijdens het smelten vindt de warmtedoorvoer plaats via de wand naar het smeltfront van de gestolde substantie door de reeds gesmolten substantie heen. De warmte-overdracht tussen de wand en het smeltfront wordt bepaald door de dikte van de 30 lokale laag van de gesmolten substantie en de warmtegelei-dende eigenschappen van deze laag. Wanneer thans een plaat uit gestolde substantie, bijvoorbeeld een plaat ijs, op een verwarmde langsprofilering wordt gelegd, waarvan de flanken elkaar in de top treffen, zal de substantie ter plaatse van 35 het begincontactvlak, namelijk de top van de langsprofile- 1010762 2 ring, ogenblikkelijk smelten. Doordat de substantiemassa een grotere druk uitoefent op het contactvlak dan de door het smelten ontstane vloeistof tijdens het wegstromen kan leveren, zal de opgebouwde vloeistoffilm ter plaatse van de top 5 zeer dun zijn. Bij voortzetting van het smeltproces zal de substantiemassa steeds meer op de langsprofilering aansluiten. Wanneer het oppervlak van aansluiting toeneemt, zal de smeltsnelheid, die aanvankelijk maximaal was, steeds verder vertragen. Dit wordt veroorzaakt door de volgende verschijn-10 selen: - De wegstromende gesmolten substantie zorgt voor een toenemende vloeistofsnelheid en -dikte. De toenemende vloeistof-dikte veroorzaakt een afnemende warmte-overdracht. Omdat het te smelten materiaal één geheel vormt zal hierdoor de smelt- 15 snelheid bij de top steeds verder afnemen totdat er een even-wichtssituatie ontstaat.On the basis of a specific change in the state of aggregation, namely the melting of a substance, the problems arising herein can be explained in more detail. During melting, the heat transfer takes place via the wall to the melting front of the solidified substance through the already melted substance. The heat transfer between the wall and the melting front is determined by the thickness of the local layer of the molten substance and the heat-conducting properties of this layer. If a slab of solidified substance, for example a slab of ice, is now placed on a heated longitudinal profile, the flanks of which meet at the top, the substance will be at the location of the initial contact surface, namely the top of the longitudinal profile, 1010762 2 ring, melt instantly. Because the substance mass exerts a greater pressure on the contact surface than the liquid created by the melting during flow-off, the built-up liquid film at the top 5 will be very thin. As the melting process continues, the substance mass will increasingly connect to the longitudinal profile. As the surface area of the connection increases, the melting rate, which was initially maximum, will continue to slow down. This is caused by the following phenomena: - The flowing away molten substance causes an increasing liquid velocity and thickness. The increasing liquid thickness causes a decreasing heat transfer. Because the material to be melted forms a whole, the melting speed at the top will decrease further and further until a equilibrium situation arises.

- De toenemende hoeveelheden wegstromende smeltvloeistof zorgen voor een toenemende stromingsweerstand, die ervoor zorgt dat via de opgebouwde hydraulische druk de substantiemassa 20 steeds meer op de geproduceerde smeltmassa drijft, waardoor bij de top van het langsprofiel de filmdikte toeneemt en de overgedragen energie afneemt.The increasing amounts of melting liquid flowing away ensure an increasing flow resistance, which ensures that the substance mass 20 floats more and more on the produced melting mass via the built-up hydraulic pressure, as a result of which the film thickness at the top of the longitudinal profile increases and the energy transferred decreases.

In feite constateert men, dat met toenemende afstand tot de top van de langsprofilering de loodrecht op de flank 25 van de langsprofilering gerichte maximale smeltsnelheid afneemt, en deze vormt hierdoor, door de monolithische vorm van de te smelten substantie, een beperkende factor voor de smeltsnelheid ter plaatse van de top van het langsprofiel. Derhalve kan de maximale smeltcapaciteit van de inrichting 30 niet volledig worden benut.In fact, it is observed that with increasing distance to the top of the longitudinal profiling, the maximum melting rate directed perpendicularly to the flank 25 of the longitudinal profiling decreases, and this constitutes a limiting factor for the melting rate due to the monolithic form of the substance to be melted. at the top of the longitudinal profile. Therefore, the maximum melting capacity of the device 30 cannot be fully utilized.

De uitvinding beoogt een inrichting van het onderhavige type te verschaffen, waarbij dit nadeel op eenvoudige, doch niettemin doeltreffende wijze is opgeheven.The object of the invention is to provide a device of the present type, wherein this drawback is eliminated in a simple, yet effective manner.

Hiertoe bezit de inrichting volgens de uitvinding 35 het kenmerk, dat, wanneer onder de heersende bedrijfsomstandigheden van de inrichting - ter plaatse van de top van de langsprofileringen een loodrecht op de wand gerichte, maximaal bereikbare aggregatie-snelheid Vx, en 1010762 3 - ter plaatse van elke andere locatie op de flanken van de langsprofileringen een aldaar loodrecht op de flank gerichte, maximaal bereikbare aggregatie-snelheid VL kan worden bepaald, in dwarsdoorsnede gezien de langsprofileringen zodanig zijn 5 gevormd, dat voor elke locatie van de flanken geldt, dat de hoek α tussen de normaal op de wand en de lokale raaklijn aan de flank voldoet aan de relatie sina = VL/VT.To this end, the device according to the invention is characterized in that, under the prevailing operating conditions of the device - at the location of the top of the longitudinal profiles, a maximum achievable aggregation speed Vx, and 1010762 3, directed perpendicular to the wall. from any other location on the flanks of the longitudinal profiles, a maximally attainable aggregate velocity VL directed there at right angles to the flank can be determined, in cross section since the longitudinal profiles are formed such that for each location of the flanks the angle α between the normal on the wall and the local tangent to the flank satisfies the relationship sina = VL / VT.

Wanneer de in dwarsdoorsnede geziene vorm van de langsprofileringen aan de genoemde relatie voldoet, kan ter 10 plaatse van elke lokatie van het langsprofiel de maximale aggregatie-snelheid worden bereikt. Hierbij geldt in principe, dat de toegevoerde of afgevoerde energie op elke plaats van het oppervlak van de langsprofileringen ten minste gelijk is aan de energie-opname- of afgiftecapaciteit van de sub-15 stantie aldaar. Het bepalen van de aggregatie-snelheden VT en VL kan met behulp van geschikte rekenmodellen, doch ook proefondervindelijk plaatsvinden. Van belang is slechts, dat op basis van deze - eenmaal bepaalde - aggregatie-snelheden de dwarsdoorsnedevorm van de langsprofileringen bij de heersende 20 bedrijfsomstandigheden kan worden bepaald.When the cross-sectional shape of the longitudinal profiles satisfies the above-mentioned relationship, the maximum aggregation speed can be achieved at each location of the longitudinal profile. In principle, it applies here that the energy supplied or extracted at any point on the surface of the longitudinal profiles is at least equal to the energy absorption or release capacity of the substance there. The aggregation rates VT and VL can be determined using suitable calculation models, but also by experiment. It is only important that on the basis of these once determined aggregation speeds the cross-sectional shape of the longitudinal profiles can be determined under prevailing operating conditions.

In een de voorkeur genietende uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding, die in het bijzonder is bedoeld voor het smelten van een substantie, geldt, dat telkens tussen twee aangrenzende langsprofileringen een op de 25 basis daarvan aansluitende langsgoot is gevormd die een maximale breedte bezit die groter is dan de minimale afstand tussen de aangrenzende langsprofileringen. Afhankelijk van de evenwijdig aan de wand gemeten breedte van een te smelten substantiemassa, is het mogelijk dat wanneer deze substantie 30 de basis van de langsprofileringen heeft bereikt, het smelten in breedterichting (evenwijdig aan de wand) nog niet volledig is geweest, zodat een overblijvende strook van de substantie voorbij de langsprofilering in de richting van de wand in de langsgoot uitsteekt. Het gesmolten substantiemateriaal 35 stroomt vanaf de flanken van de langsprofileringen in deze langsgoot en passeert hierbij langs deze uitstekende stroken van de substantiemassa. Deze nog niet gesmolten substantie koelt hierbij de gesmolten substantie, zodat deze bij het verlaten van de inrichting een lage temperatuur bezit. Dit 1010762 4 kan met name van groot voordeel zijn, wanneer de substantie bijvoorbeeld bevroren vruchtensap betreft, die na het verlaten van de inrichting in gesmolten toestand met een lage temperatuur moet worden aangeboden.In a preferred embodiment of the device according to the invention, which is intended in particular for melting a substance, it holds that in each case between two adjacent longitudinal profiles a longitudinal gutter connecting to the base thereof is formed, which has a maximum width which is greater than the minimum distance between the adjacent longitudinal profiles. Depending on the width of a substance mass to be melted parallel to the wall, when this substance has reached the basis of the longitudinal profiles, the melting in the width direction (parallel to the wall) may not yet have been complete, so that a residual strip of substance protruding past the longitudinal profiling towards the wall in the longitudinal channel. The molten substance material 35 flows from the flanks of the longitudinal profiles in this longitudinal channel, passing through these protruding strips of the substance mass. This not yet molten substance cools the molten substance, so that it has a low temperature when leaving the device. This can be particularly advantageous if, for example, the substance concerns frozen fruit juice, which must be presented in a molten state at a low temperature after leaving the device.

5 Uiteraard dient de diepte van de langsgoot (dat wil zeggen de uitstrekking daarvan loodrecht op de wand) voldoende te zijn om te waarborgen, dat de uitstekende substan-tiestrook volledig is weggesmolten alvorens deze de wand bereikt. Het zal onmiddellijk duidelijk zijn, dat de vereiste 10 diepte van de langsgoot samenhangt met de afstand tussen de basis van twee aangrenzende langsprofileringen. Naarmate deze afstand toeneemt, zal ook de vereiste langsgootdiepte groter worden, en omgekeerd.Of course, the depth of the longitudinal trough (ie its extension perpendicular to the wall) should be sufficient to ensure that the protruding substance strip is completely melted before it reaches the wall. It will be immediately apparent that the required depth of the longitudinal channel is related to the distance between the base of two adjacent longitudinal profiles. As this distance increases, the required longitudinal gutter depth will also increase, and vice versa.

Verder wordt een speciale uitvoeringsvariant van de 15 inrichting volgens de uitvinding genoemd, waarbij ter plaatse van de overgang tussen langsprofilering en langsgoot het van de langsprofilering loslaten van gesmolten substantie bevorderende voorzieningen zijn getroffen. Deze voorzieningen zorgen ervoor, dat de langs de flanken van de langsprofileringen 20 in de richting van de langsgoot stromende gesmolten substantie ter plaatse van de overgang via de in de langsgoot stekende substantiestrook in de langsgoot stromen, waardoor het eerder beschreven koeleffect op de gesmolten substantie wordt geoptimaliseerd.Furthermore, a special embodiment variant of the device according to the invention is mentioned, in which, at the location of the transition between the longitudinal profiling and the longitudinal gutter, facilities for promoting the release of molten substance from the longitudinal profiling are made. These provisions ensure that the molten substance flowing along the flanks of the longitudinal profiles 20 in the direction of the longitudinal gutter flows into the longitudinal gutter at the location of the transition via the substance strip inserted in the longitudinal gutter, whereby the cooling effect on the molten substance described above is effected. optimized.

25 In het bijzonder kunnen deze voorzieningen bestaan uit een zich in de langsrichting van de langsprofileringen uitstrekkende' scherpe rand, trap, verdieping of dergelijke.In particular, these provisions may consist of a sharp edge, stairs, depression or the like extending in the longitudinal direction of the longitudinal profiles.

In het algemeen zal een inrichting van het onderhavige type, zoals op zichzelf bekend is, voorzien zijn van 30 middelen voor het binnen de langsprofileringen circuleren van een warmte-overdrachtsmedium. Teneinde een optimale warmteoverdracht tussen dit warmte-overdrachtsmedium en de substantie te verkrijgen, geniet het de voorkeur, dat binnen elke langsprofilering een zich in langsrichting uitstrekkend 35 mediumtoevoerkanaal is gevormd, dat tussen zichzelf en de wand van de langsprofilering een mediumkamer vormt, en die in de richting van de top van de langsprofilering via een lang- 1010762 5 werpige spleet in verbinding staat met de mediumkamer, en waarbij de mediumkamer aan zijn van de top afgekeerde zijde uitmondt in een mediumafvoerkanaal.Generally, an apparatus of the present type, as known per se, will include means for circulating a heat transfer medium within the longitudinal profiles. In order to obtain an optimal heat transfer between this heat transfer medium and the substance, it is preferred that a longitudinal extending medium supply channel is formed within each longitudinal profiling, which forms a medium chamber between itself and the wall of the longitudinal profiling, and that in the direction of the top of the longitudinal profiling communicates with the medium chamber via an elongated slit, and wherein the medium chamber at its side facing away from the top opens into a medium discharge channel.

Het warmte-overdrachtsmedium wordt via het medium-5 toevoerkanaal in de langsprofilering toegevoerd. Over de gehele lengte van de langsprofilering stroomt het warmteoverdracht smedium via de langwerpige spleet in de mediumkamer, en ten slotte aan de van de top afgekeerde zijde van de mediumkamer in het mediumafvoerkanaal. Tijdens de door-10 stroming van de mediumkamer vindt de warmte-overdracht vanaf het warmte-overdrachtsmedium, via de wand van de inrichting, op de substantie plaats.The heat transfer medium is fed into the longitudinal profile via the medium-supply channel. Over the entire length of the longitudinal profile, the heat transfer medium flows through the elongated slit into the medium chamber, and finally on the side of the medium chamber remote from the top into the medium discharge channel. During the flow-through of the medium chamber, the heat transfer from the heat transfer medium, via the wall of the device, takes place on the substance.

Verder bestaat de mogelijkheid, dat de uitwendige vorm van het mediumtoevoerkanaal ter vorming van de medium-15 kamer in hoofdzaak overeenkomt met, doch enigszins kleiner is dan de inwendige vorm van de langsprofilering en dat de dikte van de mediumkamer wordt bepaald door op de buitenzijde van het mediumtoevoerkanaal geplaatste, op de binnenzijde van de langsprofilering aangrijpende afstandsorganen. Met behulp van 20 de afstandsorganen kan al naar gelang de gewenste omstandigheden de dikte van de mediumkamer worden bepaald. De dikte van de mediumkamer kan hierbij worden gebruikt als één van de factoren, die de stromingsomstandigheden van het warmte-over-drachtsmedium, en derhalve de warmte-overdracht, bepalen.Furthermore, it is possible that the external shape of the medium supply channel for forming the medium-chamber substantially corresponds to, but is somewhat smaller than the internal shape of the longitudinal profiling and that the thickness of the medium chamber is determined by pressing on the outside of the medium supply channel, spacers engaging the inside of the longitudinal profiling. Depending on the desired circumstances, the thickness of the medium chamber can be determined with the aid of the spacers. The thickness of the medium chamber can be used here as one of the factors determining the flow conditions of the heat transfer medium, and therefore the heat transfer.

25 Constructief eenvoudig is in dit kader een variant, waarbij de afstandsorganen uitwendige profileringen van het mediumtoevoerkanaal zijn. Ook is het mogelijk, dat de afstandsorganen instelbaar zijn, waardoor de stromingsomstandigheden in de mediumkamer al naar gelang de behoefte aanpas-30 baar zijn. Ook kan deze mediumkamer een in stromingsrichting toenemende breedte bezitten.A variant is structurally simple in this context, in which the spacers are external profiles of the medium supply channel. It is also possible for the spacers to be adjustable, whereby the flow conditions in the medium chamber can be adjusted as required. This medium chamber can also have an increasing width in the direction of flow.

In dit kader kan het ook gunstig zijn, wanneer het mediumtoevoerkanaal een geïsoleerde wand bezit. Hierdoor wordt een gerichte warmte-overdracht tussen het warmte-over-35 drachtsmedium en de buitenwand van de langsprofilering, waarmee de substantie in contact is, bewerkstelligd. Een warmte-uitwisseling tussen het toegevoerde warmte-overdrachtsmedium 1010762 6 en het afgevoerde warmte-overdrachtsmedium wordt hierdoor beperkt. Hierdoor zijn in de gehele inrichting uniforme tem-peratuurniveaus gewaarborgd.In this context it may also be advantageous if the medium supply channel has an insulated wall. This achieves a directed heat transfer between the heat transfer medium and the outer wall of the longitudinal profiling with which the substance is in contact. A heat exchange between the supplied heat transfer medium 1010762 6 and the discharged heat transfer medium is hereby limited. This ensures uniform temperature levels throughout the entire device.

In het algemeen zullen de langsprofileringen van de 5 inrichting zich in verticale richting uitstrekken. Derhalve zal ook het mediumtoevoerkanaal een verticale uitstrekking bezitten. De hierdoor ontstane drukverschillen tussen bovenen onderzijde van dit mediumtoevoerkanaal kunnen worden gecompenseerd, indien overeenkomstig een andere uitvoe-10 ringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding dit mediumtoevoerkanaal een zich in de langsstromingsrichting gezien versmallende stromingsdoorsnede bezit. Constructief kan dit worden bereikt, wanneer zich in het mediumtoevoerkanaal een taps vulstuk bevindt. Dit kan ook gelden voor het medium-15 afvoerkanaal.In general, the longitudinal profiles of the device will extend in vertical direction. Therefore, the medium supply channel will also have a vertical extension. The resulting pressure differences between the top and the bottom of this medium supply channel can be compensated if, according to another embodiment of the device according to the invention, this medium supply channel has a flow cross section narrowing in the longitudinal flow direction. Constructively, this can be achieved if a tapered filler is located in the medium supply channel. This can also apply to the medium-15 drain.

Tevens bestaat de mogelijkheid, dat de langwerpige spleet tussen mediumtoevoerkanaal en mediumkamer is voorzien van middelen ter verkrijging van uniforme stromingscondities in de mediumkamer.It is also possible that the elongated gap between medium supply channel and medium chamber is provided with means for obtaining uniform flow conditions in the medium chamber.

20 Daarnaast wordt voorgesteld, om zich in de langwer pige spleet tussen mediumtoevoerkanaal en mediumkamer de turbulentie bevorderende middelen toe te passen. Met behulp van deze de turbulentie bevorderende middelen wordt een precies vastgelegd gebied verkregen, alwaar turbulentie optreedt. Dit 25 gebied wordt direct gevolgd door een gebied met laminaire stromingscondities, waardoor aldaar een optimale warmte-over-dracht tussen het warmte-overdrachtsmedium en de wand van de inrichting wordt bereikt. In het algemeen zal men deze de turbulentie bevorderende middelen zodanig plaatsen, dat de 30 gewenste optimale warmte-overdracht ter plaatse van de top van de langsprofilering optreedt, alwaar de grootste aggrega-tie-snelheid vereist is.In addition, it is proposed to use the turbulence-promoting agents in the elongated gap between medium supply channel and medium chamber. With the aid of these turbulence-promoting agents, a precisely defined area is obtained, where turbulence occurs. This area is directly followed by an area with laminar flow conditions, whereby an optimum heat transfer between the heat transfer medium and the wall of the device is achieved there. Generally, these turbulence promoting agents will be positioned so that the desired optimum heat transfer occurs at the top of the longitudinal profile where the greatest aggregation rate is required.

Voor een goed symmetrisch gedrag van een langsprofi-lering geldt bij voorkeur, dat in de langwerpige spleet tus-35 sen mediumtoevoerkanaal en mediumkamer verdeelmiddelen zijn geplaatst die het aanstromende medium gelijkmatig verdelen over de beide, aan weerszijden van de top van de langsprofi-lering gelegen mediumkamerhelften. Dergelijke verdeelmiddelen kunnen bestaan uit een op de binnenzijde van de top van de 1010762 7 langsprofilering aansluitend verdeellichaam met een goede warmtegeleiding. Enerzijds splitst dit verdeellichaam de stroming in twee deelstromem, en anderzijds wordt door dit verdeellichaam ter plaatse van de top van de langsprofilering 5 een goede warmte-overdracht gerealiseerd.For a good symmetrical behavior of a longitudinal profile, it preferably holds that in the elongated gap are placed between medium supply channel and medium chamber, distributing means which evenly distribute the inflowing medium between the two, situated on either side of the top of the longitudinal profile. medium chamber halves. Such distributing means may consist of a distributing body with good heat conduction adjoining the inside of the top of the longitudinal profiling. On the one hand, this distribution body splits the flow into two partial flows, and on the other hand, this distribution body achieves a good heat transfer at the location of the top of the longitudinal profile 5.

Het verdeellichaam kan voorzien zijn van profileringen die met het langsstromend medium in aanraking komen. Hierdoor zal het lokale oppervlak sterk worden verhoogd, waardoor de hoeveelheid opgenomen energie en derhalve de 10 warmte-overdracht verder kan worden verbeterd. Indien de vorm van de mediumkamer dit toestaat, kunnen de gevormde profileringen van het verdeellichaam zich ook over de meer stroomafwaarts gelegen gedeelten van de mediumkamer uitstrekken.The distributor body can be provided with profiles that come into contact with the medium flowing past. The local surface area will hereby be greatly increased, whereby the amount of energy absorbed and therefore the heat transfer can be further improved. If the shape of the medium chamber allows this, the shaped profiles of the distributor body can also extend over the more downstream parts of the medium chamber.

De toepassing van het verdeellichaam is met name van 15 voordeel, wanneer de beschikbare mediumtemperaturen onvoldoende hoog zijn om, in het geval van smelten, aan de top van het profiel het afsmelten op economische wijze te laten plaatsvinden. In een dergelijk geval zijn ook andere maatregelen mogelijk, om de economie van het proces te bevorde-20 ren. Genoemd kan worden de mogelijkheid, dat in het verdeellichaam een verwarmingselement, zoals een elektrische weer-standsdraad, een kanaal voor een heet fluïdum of dergelijke, is opgenomen. Als alternatief is het mogelijk, dat aan de binnenzijde van de top van de langsprofilering een van een 25 inwendige profilering voorzien kanaal voor een warmte-over-drachtsfluïdum is geplaatst.The use of the distribution body is particularly advantageous when the available medium temperatures are insufficiently high to allow melting at the top of the profile to take place economically in the case of melting. In such a case, other measures are also possible to promote the economy of the process. Mention can be made of the possibility that a heating element, such as an electrical resistance wire, a channel for a hot fluid or the like, is included in the distribution body. Alternatively, it is possible that an internally profiled channel for a heat transfer fluid is placed on the inside of the top of the longitudinal profiling.

Wanneer, zoals eerder opgemerkt, tussen aangrenzende langsprofileringen langsgoten zijn gevormd, kunnen de op de langsgoot aansluitende wanddelen van de langsprofileringen 30 geïsoleerd zijn, waardoor een warmte-overdracht vanaf het toestromende warmte-overdrachtsmedium naar de gesmolten substantie wordt vermeden.When, as noted previously, longitudinal channels are formed between adjacent longitudinal profiles, the wall portions connecting to the longitudinal channel may be insulated from the longitudinal profiles, thereby avoiding heat transfer from the inflowing heat transfer medium to the molten substance.

Ten slotte wordt de mogelijkheid genoemd, om middelen toe te passen voor het door de langsgoot recirculeren van 35 de stromende substantie. In het geval van smelten kan deze stromende substantie hierdoor verder worden afgekoeld door de in de langsgoot uitstekende substantiestroken.Finally, the possibility is mentioned of using means for recirculating the flowing substance through the longitudinal channel. In the case of melting, this flowing substance can hereby be cooled further by the substance strips protruding in the longitudinal channel.

10107681010768

De uitvinding heeft tevens betrekking op een langs- profilering voor toepassing in een inrichting volgens de uit vinding .The invention also relates to a longitudinal profiling for use in a device according to the invention.

88

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de 5 hand van de tekening, waarin een aantal uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de uitvinding is weergegeven.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which a number of embodiments of the device according to the invention are shown.

Hierbij toont: fig. 1 een dwarsdoorsnede door een eerste uitvoeringsvorm van een langsprofiel dat is toegepast in een inrich-10 ting volgens de uitvinding, en fig. 2 een dwarsdoorsnede door een aantal naast elkaar geplaatste langsprofielen in een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding.In these drawings: Fig. 1 shows a cross-section through a first embodiment of a longitudinal profile which has been used in a device according to the invention, and Fig. 2 shows a cross-section through a number of longitudinal profiles placed next to each other in a second embodiment of the device according to the invention. invention.

De inrichting voor het veranderen van de aggregatie-15 toestand van een substantie zal worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvorm, die met name bedoeld is voor het smelten van een substantie. In fig. 1 is een wand 1 van de inrichting zichtbaar, die is voorzien van uitstekende, evenwijdig lopende langsprofileringen 2. De langsprofileringen 2 20 zijn bedoeld om ter warmte-overdracht aan te grijpen op de te smelten substantie 3.The device for changing the aggregation state of a substance will be explained by means of an embodiment, which is in particular intended for melting a substance. Fig. 1 shows a wall 1 of the device, which is provided with protruding parallel longitudinal profiles 2. The longitudinal profiles 2 are intended to engage on the substance 3 to be melted for heat transfer.

Aangrenzende langsprofileringen 2 zijn gescheiden door een langsgoot 4, die in de getoonde uitvoeringsvorm een breedte bezit die groter is dan de minimale afstand 5 tussen 25 aangrenzende langsprofileringen 2. Tijdens het smeltproces zal een substantiestrook 6, die onder invloed van de langsprof ileringen' 2 nog niet is gesmolten, in de langsgoten 4 steken, en aldaar afsmelten.Adjacent longitudinal profiles 2 are separated by a longitudinal channel 4, which in the embodiment shown has a width which is greater than the minimum distance 5 between adjacent longitudinal profiles 2. During the melting process, a substance strip 6, which under the influence of the longitudinal profiles 2 has not melted, put 4 in the longitudinal channels and melt there.

Onder invloed van diverse, de warmte-overdrachts-30 processen beïnvloedende factoren kan, onder de heersende bedrijfsomstandigheden van de inrichting, ter plaatse van de top 7 van de langsprofileringen 2 een loodrecht op de wand 1 gerichte, maximaal bereikbare aggregatie-snelheid (in dit geval smeltsnelheid) VT worden bepaald. Op overeenkomstige 35 wijze kan ter plaatse van elke andere locatie (zoals 8) op de flanken van de langsprofileringen 2 een aldaar loodrecht op de betreffende flank gerichte, maximaal bereikbare aggregatie-snelheid (in dit geval smeltsnelheid) VL worden bepaald. De vorm van de langsprofileringen 2 is thans zodanig, dat t o 107 6 2 9 voor elke locatie 8 van de flanken geldt, dat de hoek os tussen de normaal op de wand 1 (dat wil zeggen de richting van de aggregatie-snelheid VL) en de lokale raaklijn aan de flank voldoet aan de relatie sina = VL/VT. Op deze wijze wordt op 5 elke plaats 8 van de langsprofilering 2 de, onder de heersende bedrijfsomstandigheden van de inrichting, maximaal bereikbare smeltsnelheid gerealiseerd.Under the influence of various factors influencing the heat transfer processes, under the prevailing operating conditions of the device, at the location of the top 7 of the longitudinal profiles 2, a maximum achievable aggregation speed (in this case case melting rate) VT to be determined. In a corresponding manner, at any other location (such as 8) on the flanks of the longitudinal profiles 2, a maximum attainable aggregation velocity (in this case melting velocity) VL directed perpendicularly to the flank in question can be determined there. The shape of the longitudinal profiles 2 is now such that to 107 6 2 9 applies for each location 8 of the flanks, that the angle os between the normal on the wall 1 (i.e. the direction of the aggregation speed VL) and the local tangent to the flank satisfies the relationship sina = VL / VT. In this manner, the maximum melting speed attainable under the prevailing operating conditions of the device is realized at each location 8 of the longitudinal profiling 2.

Opgemerkt wordt, dat in fig. 1 de tussen de substantie 3 en de langsprofileringen 2 gevormde vloeistoffilm uit 10 gesmolten substantie, welke uitgaande van de top 7 in de richting van de langsgoten 4 in dikte toeneemt, niet is weergegeven .It is noted that in Fig. 1 the liquid film of 10 molten substance formed between the substance 3 and the longitudinal profilings 2, which increases in thickness from the top 7 in the direction of the longitudinal gutters 4, is not shown.

Ter plaatse van de overgang tussen de langsprofilering 2 en de langsgoot 4 bevindt zich een verdieping 9 die 15 ervoor zorgt, dat over de langsprofilering 2 naar de langsgoot 4 stromende gesmolten substantie aldaar loskomt van de langsprofilering 2 en langs de substantiestrook 6 in de langsgoot 4 stroomt. Hierdoor wordt de gesmolten substantie gekoeld, terwijl de substantiestrook 6 verder afsmelt. De 20 verhoudingen tussen de diepte van de langsgoot 4 en de afstand 5 tussen aangrenzende langsprofileringen is hierbij zodanig, dat de uiterste punt 10 van de substantiestrook 6 onder de heersende bedrijfsomstandigheden de bodem van de langsgoot 4 niet zal bereiken.At the location of the transition between the longitudinal profiling 2 and the longitudinal gutter 4, there is a recess 9 which ensures that molten substance flowing over the longitudinal profiling 2 to the longitudinal gutter 4 is released there from the longitudinal profiling 2 and along the substance strip 6 in the longitudinal gutter 4 flows. The molten substance is hereby cooled, while the substance strip 6 melts further. The proportions between the depth of the longitudinal channel 4 and the distance 5 between adjacent longitudinal profiles are such that the extreme point 10 of the substance strip 6 will not reach the bottom of the longitudinal channel 4 under the prevailing operating conditions.

25 De langsprofileringen 2 bestaan uit een buitenste wanddeel 11, waarbinnen een hol lichaam 12 is geplaatst. Binnen het holle lichaam 12 is een mediumtoevoerkanaal 13 gevormd. Het holle lichaam 12 kan voorzien zijn van een inwendige isolatie 14. Verder kan het holle lichaam 12 voor-30 zien zijn van uitwendige profileringen of losse (bijvoorbeeld kegelvormige) elementen 15, die als afstandsorganen tussen het holle lichaam 12 en het wanddeel 11 fungeren. Hierdoor wordt tussen het holle lichaam 12 en het wanddeel 11 een mediumkamer 16 gevormd.The longitudinal profiles 2 consist of an outer wall part 11, within which a hollow body 12 is placed. A medium supply channel 13 is formed within the hollow body 12. The hollow body 12 can be provided with an internal insulation 14. Furthermore, the hollow body 12 can be provided with external profiles or loose (for instance conical) elements 15, which function as spacers between the hollow body 12 and the wall part 11. As a result, a medium chamber 16 is formed between the hollow body 12 and the wall part 11.

35 Het mediumtoevoerkanaal 13 wordt loodrecht op het vlak van de tekening doorstroomd door een warmte-overdrachtsmedium. Teneinde over het gehele mediumtoevoerkanaal 13 voor gelijke drukomstandigheden te zorgen, is in het holle lichaam 12 een hulpstuk 17 geplaatst dat een tapse, zich in de stro- 1010762 10 mingsrichting van het medium in het mediumtoevoerkanaal 13 in dikte toenemende vorm bezit. Om vergelijkbare redenen is een taps vulstuk 28 in het later te beschrijven mediumafvoer-kanaal 24 aangebracht.The medium supply channel 13 is flowed through a heat transfer medium perpendicular to the plane of the drawing. In order to ensure equal pressure conditions over the entire medium supply channel 13, an accessory 17 is placed in the hollow body 12 which has a tapered shape increasing in thickness in the direction of flow of the medium in the medium supply channel 13. For similar reasons, a tapered spacer 28 is provided in the medium discharge channel 24 to be described later.

5 Het wanddeel 11 van de profilering bestaat uit twee spiegelsymmetrische helften, die bij de top 7 van de langs-profilering 2 bijeenkomen en als gecombineerd wanddeel 18 naar binnen steken. Het holle lichaam 12 sluit met twee verende poten 19 onder vrijlating van een aanvankelijk 10 enkele, en vervolgens dubbele langwerpige spleet 20 aan op de beide helften van de mediumkamer 16. Tijdens montage wordt het holle lichaam 12 met de verende poten 19 over het gecombineerde wanddeel 18 geschoven en door middel van bevesti-gingsorganen 21 gefixeerd.The wall part 11 of the profiling consists of two mirror-symmetrical halves, which meet at the top 7 of the longitudinal profiling 2 and protrude as a combined wall part 18. The hollow body 12 connects with two resilient legs 19, leaving an initial 10 single, and then double elongated slit 20 to the two halves of the medium chamber 16. During mounting, the hollow body 12 with the resilient legs 19 is placed over the combined wall part 18 and fixed by means of fasteners 21.

15 Teneinde goede stromingscondities te bewerkstelligen in de langwerpige spleet 20, bevinden zich aan het begin van de langwerpige spleet een groot aantal, schematisch loodrecht op het vlak van de tekening naast elkaar geplaatste platen 22 weergegeven elementen die beogen om de stroming in de lang-20 werpige spleet 20 recht te maken. Hierdoor kunnen in langs-richting van de langsprofilering 2 (dat wil zeggen loodrecht op het vlak van de tekening) uniforme stromingscondities worden verkregen. Deze elementen kunnen bestaan uit van een groot aantal evenwijdige kanalen voorziene blokken.In order to achieve good flow conditions in the elongated slit 20, at the beginning of the elongated slit there are a large number of elements 22, shown schematically side by side, perpendicular to the plane of the drawing, intended to flow in the elongated-20 straightening slit 20. In this way, uniform flow conditions can be obtained in the longitudinal direction of the longitudinal profiling 2 (i.e. perpendicular to the plane of the drawing). These elements can consist of blocks provided with a large number of parallel channels.

25 Op het gecombineerde wanddeel 18 zijn verder de tur bulentie bevorderende middelen 23 toegepast. In combinatie met de platen 22 bewerkstelligen deze middelen, dat op een goed gedefinieerde positie een laminaire stroming van het warmte-overdrachtsmediurn plaatsvindt, met name in het gebied 30 van de top 7 van de langsprofilering 2.Turbulence-promoting agents 23 are further applied to the combined wall part 18. In combination with the plates 22, these means ensure that a laminar flow of the heat transfer medium takes place at a well-defined position, in particular in the region 30 of the top 7 of the longitudinal profile 2.

Aan de van de top 7 afgekeerde zijde staat de mediumkamer 16 in verbinding met een mediumafvoerkanaal 24. Ook ter plaatse van dit mediumafvoerkanaal 24 kan een isolerende wandbekleding 25 zijn aangebracht.On the side remote from the top 7, the medium chamber 16 communicates with a medium discharge channel 24. An insulating wall covering 25 can also be provided at the location of this medium discharge channel 24.

35 Tijdens gebruik van de inrichting wordt het warmte- overdrachtsmediurn via het mediumtoevoerkanaal 13 in langs-richting toegevoerd. De drukverschillen tussen de boven- en onderzijde worden door het tapse vulstuk 17 gecompenseerd. Tevens vindt een drukvereffening plaats via de platen 22 en 1010762 11 de de turbulentie bevorderende middelen 23. In de langwerpige spleet 20 wordt het medium verdeeld over de beide helften van de mediumkamer 16. Ter plaatse ven de top 7 van de langspro-filering vindt een maximale warmte-overdracht plaats. Met 5 afnemende temperatuur stroomt het medium vervolgens door de mediumkamer 16 naar het mediumafvoerkanaal 24 aan de achterzijde van de profilering. De dikte van de mediumkamer 16 wordt zodanig gekozen, dat een maximale warmte-overdracht wordt verkregen. Door de specifieke keuze van de hoek a over-10 eenkomstig sina = VL/VT wordt bereikt, dat over de gehele langsprofilering een optimale smeltsnelheid kan worden verkregen, zonder dat bijvoorbeeld ter plaatse van de top 7 een lagere smeltsnelheid moet worden geaccepteerd.During use of the device, the heat transfer medium is supplied in the longitudinal direction via the medium supply channel 13. The pressure differences between the top and bottom are compensated by the tapered spacer 17. A pressure equalization also takes place via the plates 22 and 1010762 11 the turbulence-promoting means 23. In the elongated slit 20 the medium is distributed over both halves of the medium chamber 16. At the top 7 of the longitudinal profiling, a medium is provided. maximum heat transfer place. With decreasing temperature, the medium then flows through the medium chamber 16 to the medium discharge channel 24 at the rear of the profiling. The thickness of the medium chamber 16 is chosen so that maximum heat transfer is obtained. By the specific choice of the angle α according to sina = VL / VT it is achieved that an optimum melting speed can be obtained over the entire longitudinal profile, without, for example, a lower melting speed having to be accepted at the top 7.

De in fig. 2 getoonde uitvoeringsvorm van de inrich-15 ting volgens de uitvinding toont grote overeenkomsten met de uitvoering, die in fig. 1 is getoond. Een belangrijk verschil is echter, dat thans in de langwerpige spleet 20 tussen het mediumtoevoerkanaal 13 en de mediumkamer 16 een verdeel-lichaam 26 is geplaatst, dat goede warmtegeleidingseigen-20 schappen bezit. In de getoonde uitvoeringsvorm is in het verdeellichaam 26 een verwarmingselement 27 in de vorm van een elektrische weerstandsdraad geplaatst. Het zou ook mogelijk kunnen zijn, dat in plaats van de elektrische weerstandsdraad een kanaal voor een heet fluïdum of dergelijke is 25 opgenomen. Een dergelijk kanaal zou dan voorzien kunnen zijn van een inwendige profilering ter verhoging van het warmteoverdracht soppervlak.The embodiment of the device according to the invention shown in Fig. 2 shows great similarities with the embodiment shown in Fig. 1. An important difference, however, is that now in the elongated gap 20 between the medium supply channel 13 and the medium chamber 16 a distribution body 26 is placed, which has good heat conduction properties. In the shown embodiment a heating element 27 in the form of an electrical resistance wire is placed in the distribution body 26. It may also be possible that instead of the electrical resistance wire a hot fluid channel or the like is included. Such a channel could then be provided with an internal profiling to increase the heat transfer surface.

De in fig. 2 getoonde uitvoeringsvorm is met name geschikt voor een inrichting, waarbij een warmte-overdrachts-30 medium met lage temperatuur wordt toegepast.The embodiment shown in Fig. 2 is particularly suitable for a device in which a low temperature heat transfer medium is used.

De uitvinding is niet beperkt tot de in het voorgaande beschreven uitvoeringsvormen, die binnen het door de conclusies bepaalde kader van de uitvinding op velerlei wijzen kunnen worden gevarieerd.The invention is not limited to the embodiments described above, which can be varied in many ways within the scope of the invention as defined by the claims.

10107621010762

Claims

1. Device for changing the aggregation state of a substance, having at least one wall provided with protruding, parallel longitudinal profiles, which is intended to engage the substance for heat transfer, characterized in that , if under the prevailing operating conditions of the device - at the top of the longitudinal profiles, a maximum perpendicular to the wall, aggregation speed VT, which is attainable at the top, and 10. at any other location on the flanks of the longitudinal profiles, a perpendicular there flank-oriented, maximally attainable aggregation velocity VL can be determined, in cross-section, since the longitudinal profiles are formed such that for each location of the flanks applies that the angle α between the normal on the wall and the local tangent to the flank satisfies the relationship sincx * VL / VT.

2. Device as claimed in claim 1, intended for melting a substance, characterized in that a longitudinal channel connecting to the base 20 thereof is formed between two adjacent longitudinal profiles and has a maximum width greater than the minimum distance between the adjacent longitudinal profiles. longitudinal profiling.

3. Device as claimed in claim 2, characterized in that at the location of the transition between longitudinal profiling and longitudinal gutter, facilities for promoting the release of molten substance from the longitudinal profiling are made.

4. Device as claimed in claim 3, characterized in that the provisions consist of a sharp edge, staircase, floor or the like extending in the longitudinal direction of the longitudinal profiles.

Device according to any one of the preceding claims, with means for circulating a heat transfer medium within the longitudinal profiles, characterized in that within each longitudinal profile a longitudinal media supply channel is formed, which is formed between itself and the edge of the longitudinal profiling forms a medium chamber 1010762, and which communicates with the medium chamber in the direction of the top of the longitudinal profiling through an elongated slit, wherein the medium chamber at its side facing away from the head opens into a medium discharge channel.

Device according to claim 6, characterized in that the external shape of the medium supply channel for forming the medium chamber substantially corresponds to, but is somewhat smaller than the internal shape of the longitudinal profile and that the thickness of the medium chamber is determined by spacers placed on the outside of the medium supply channel and engaging on the inside of the longitudinal profile.

7. Device as claimed in claim 6, characterized in that the spacers are external profiles of the medium supply channel.

Device according to claim 6 or 7, characterized in that the spacers are adjustable.

9. Device as claimed in any of the claims 5-8, characterized in that the medium supply channel has an insulated wall 20.

Device according to any one of claims 5-9, characterized in that the medium supply channel has a flow section narrowing in the longitudinal flow direction.

11. Device as claimed in claim 10, characterized in that a tapered filler is located in the medium supply channel.

12. Device as claimed in any of the claims 5-11, characterized in that the elongated gap between medium supply channel and medium chamber is provided with means for obtaining uniform flow conditions in the medium chamber.

13. Device according to any one of claims 5-12, characterized in that the turbulence-promoting agents are located in the elongated gap between medium supply channel and medium chamber.

14. Device as claimed in any of the claims 5-13, characterized in that in the elongated gap between medium supply channel and medium chamber are placed dividing means which evenly distribute the inflowing medium between the two medium chamber halves situated on either side of the top of the longitudinal profiling.

15. Device as claimed in claim 14, characterized in that the distribution means consist of a distribution body adjoining the inside of the top of the longitudinal profile with a good heat conduction.

16. Device as claimed in claim 15, characterized in that the distribution body is provided with profilings 10 which can be used with the medium flowing past.

Device according to claim 15 or 16, characterized in that a heating element, such as an electrical resistance wire, a channel for a hot fluid or the like, is incorporated in the distribution body.

18. Device as claimed in any of the claims 5-17, characterized in that an inner profiling channel for a heat transfer fluid is placed on the inside of the top of the longitudinal profiling.

19. Device according to any one of claims 2-18, characterized in that wall parts adjoining the longitudinal gutter are insulated from the longitudinal profiles.

Device according to any one of claims 2-19, characterized in that means are used for recirculating the flowing substance through the longitudinal channel.

Longitudinal profiling for use in a device according to any one of the preceding claims. 1010762