PL8254B1 - Sposób otrzymywania wymiany ciepla pomiedzy dwoma plynami o róznych temperaturach. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu otrzymywania wymiany ciepla pomiedzy plynami zapomoca gazu, jak np, powietrza, krazacego w scislem zetknieciu z obu plyna¬ mi, który to gaz, przenoszac pare cieplej¬ szego plynu do plynu chlodniejszego, prze¬ nosi wraz z cieplem pochlonietem cieplo od¬ parowywania tej pary, W tym celu, próbowano dotychczas sto¬ sowac krazenia pewnej ilosci powietrza po¬ miedzy komora cieplejsza i chlodniejsza i, aby powietrze to moglo uniesc cieplo, przepuszczano je od spodu ku szczytowi wiezy, w której opadal cieply plyn, a na¬ stepnie przepuszczano to powietrze od spo¬ du ku szczytowi drugiej wiezy, w której opadal chlodny plyn, podlegajacy ogrzewa¬ niu, przyczem wskutek pochlaniania pary przez powietrze, jego zdolnosc do przeno¬ szenia ciepla, zwiekszala sie znacznie szyb¬ ciej, anizeli jego temperatura, wiec ten spo¬ sób nie byl ekonomiczny.Zadaniem wynalazku jest odmiana spo¬ sobu pracy i urzadzenia, sluzacego do prze¬ wodzenia ciepla przy pomocy pary.Wynalazek polega na sposobie otrzymy^wania wymiany ciepla pomiedzy dwoma plynami o róznych temperaturach, krazace- mi w oddzielcych kpmorach, przyczem cie¬ plo' przenoszone jest przez gaz, krazacy w kieruliku przeciwnym do ruchu tych ply¬ nów, od chlodniejszego konca strumienia zimniejszego plynu do chlodniejszego konca strumienia cieplejszego plynu, przyczem ilosc gazu, krazacego w cieplejszej komo¬ rze, zmniejsza sie w miare wzrostu jej tem¬ peratury, a ilosc gazu, krazacego w komorze chlodniejszej, zwieksza sie w miare obniza¬ nia sie jej temperatury.Do przewodzenia ciepla z jednego ply¬ nu do drugiego sluzy urzadzenie, skladaja¬ ce sie z dwóch komór sciekowych lub wiez, posiadajacych powierzchnie, na których splywajacy w cienkich warstwach plyn sty¬ ka sie z czynnikiem gazowym, skierowanym ku górze wewnatrz kazdej wiezy, oprócz tego w bocznej sciance kazdej wiezy znaj¬ duja sie przewody do przepuszczania gazu o róznej zawartosci pary pomiedzy odcinki w wiezach o zblizonych temperaturach, ale wystepujacych w odwrotnym porzadku.Na rysunkach fig, 1 uwidocznia w zary¬ sie proste urzadzenie z ograniczona iloscia przewodów, fig, 2 jest to w zarysie odmia¬ na urzadzenia z wiezami o róznych przekro¬ jach poprzecznych z wieksza iloscia prze¬ wodów bocznych, fig, 3 jest urzadzeniem, stosowanem przy uzyciu plynów o wysokiej temperaturze w celu odzyskania mozliwie jak najwiekszej ilosci ciepla, fig. 4 i 5 sa wi¬ dokami szczególowemi urzadzenia, sluzace¬ go do wspomnianego celu, W wielu znanych dotychczas urzadze¬ niach do przewodzenia ciepla, w którego granicach moze sie odbywac takie przewo¬ dzenie ciepla, urzadzenie podzielone jest na odcinki, przyczem na kazdy odcinek po¬ trzebne sa dwa naczynia; para, wytworzona w jednym z nich, jest skierowana do drugie¬ go, gdzie sie skrapla i ogrzewa znajdujacy sie tam plyn. Dwa plyny przeplywaja wiec dwa szeregi naczyn, przyczem jeden plyn jest po drodze oziebiany, drugi ogrzewany.Preznosc w naczyniach, okreslajaca tempe¬ rature, przy jakiej moze nastepowac wy¬ miana ciepla, moze byc regulowana przy pomocy preznosci atmosferycznej, przez polaczenia z kolumnami wodnemi lub in- nemi osrodkami. Do osiagniecia nale¬ zytej sprawnosci urzadzenia trzeba stoso¬ wac duza ilosc przedzialów, a dla wygody i prostoty wszystkie naczynia poszczegól¬ nych przedzialów winny byc umieszczone w jednym zbiorniku ogólnym, Przy pracy w temperaturach, odpowiadajacych obszer¬ nym granicom preznosci, cisnienia musza byc kontrolowane przez wiele wysokich slu¬ pów plynu albo pomp, Podczas pracy przy temperaturach nizszych od punktu wrzenia danego plynu przy preznosci jednej atmo¬ sfery, nalezy stosowac w zbiorniku wysokie rozrzedzenie.Przy stosowaniu wynalazku niniejszego przepuszcza sie kolejno przez dwa plyny gaz nieskraplajacy sie. który pochlania pa¬ re z cieplejszego plynu i przenosi ja do ply¬ nu zimniejszego, gdzie para ta skrapla sie i ogrzewa przez to plyn zimniej szy. Miesza¬ nina zostaje nastepnie skierowana zpowro- tem do plynu cieplejszego, gdzie przyjmuje dalsza czesc pary. Gaz nasyca sie para pod¬ czas calego przebiegu, gdyz ilosc pary, jaka przyjmuje, odpowiada jego temperaturze, W celu osiagniecia dobrej sprawnosci cieplnej, a wiec malych strat cieplnych, mieszanine przeprowadza sie w kierunku odwrotnym do strumienia plynu. Plyny sciekaja ku dolowi w dwóch wiezach lub komorach, które moga byc umieszczone w jednym zbiorniku wspólnym, W kazdej wie¬ zy znajduje sie wieksza ilosc plytek piono¬ wych lub innych powierzchni, po których plyny sciekaja w cienkich warstwach, dzie¬ ki czemu duza powierzchnia plynu jest wy¬ stawiona na dzialanie skierowanej ku górze mieszaniny.Przy róznych temperaturach gaz pochla¬ nia odmienne ilosci pary, wskutek czego do - I -przeniesienia tej samej ilosci ciepla potrze¬ ba przy wyzszej temperaturze mniej gazu, niz przy nizszej. Z tego powodu wieze po¬ siadaja wzdluz swej wysokosci szereg prze¬ wodów, laczacych miejsca o jednakowej temperaturze; czesc gazu, pochlaniajaca pewna ilosc pary w cieplej wiezy, odpo¬ wiednio do swojej temperatury, skierowana jest przewodem do wiezy zimnej; reszta mieszaniny plynie wyzej w kierunku prze¬ ciwnym do plynu goracego, pochlania wie¬ cej pary i ogrzewa sie wiecej, poczem dal¬ sza czesc nasyconej para mieszaniny dosta¬ je sie do komory zimnej i t. d.Na fig. 1 jest uwidoczniony w zarysie przyklad wykonania urzadzenia wedlug wynalazku; w tern urzadzeniu w dwóch pionowych wiezach a i b, posiadajacych u góry i u dolu wolne przestrzenie, umie¬ szczone sa pionowe plytki, po których scieka plyn.Wieza a moze byc nazwana ciepla, a wieza b zimna, pompa c ssie przewodem 6* zwierzchu wiezy zimnej b czynnik gazowy, który dostarcza na dno wiezy cieplej a Czynnik gazowy skierowany jest z wierz¬ cholka cieplej wiezy a na spód zimnej wie¬ zy 6 przez przewód a' i w ten sposób wy¬ twarza sie staly obieg gazu kolejno przez obie wieze. Dostarczony przewodem a2 na wierzcholek wiezy cieplej a goracy plyn, np. o temperaturze 90° C splywa w cien¬ kich warstwach po powierzchni wszystkich pionowo ustawionych plytek do rury wy¬ plywowej a3 i ochladza sie po drodze do temperatury okolo 50° C. Jednoczesnie ogrzewany plyn zimny, np, o temperaturze 40° C, doprowadzony przewodem b2 na wierzcholek wiezy zimne] b, w podobny sposób scieka na plytki i splywa ku dolowi wiezy, W cieplej wiezy a, wzdluz jej wysoko¬ sci, znajduje sie szereg otworów z przewo¬ dami d, d1, d2, z których kazdy laczy takie miejsca zimnej wiezy b i cieplej a, w któ¬ rych panuje prawie ta sama temperatura, tworzy w ten sposób wiele polaczen pomoc¬ niczych, a gaz wyplywajacy z pompy c, dzieki stykaniu sie ze splywajacym plynem goracym, ogrzewa sie i pochlania pare, po¬ czem czesc mieszaniny, po dostaniu sie do przewodu d, skierowana jest do wiezy zim¬ nej 6, reszta mieszaniny plynie dalej wgóre, oraz pochlania wiecej pary i jednoczesnie ogrzewa sie. Nastepnie znowu czesc miesza¬ niny dostaje sie do przewodu d1 i t. d. Po przybyciu do wierzcholka wiezy a gaz, ogrzany do 85° lub tez innej temperatury, jednak niewiele nizszej od temperatury ply¬ nu goracego, zostaje skierowany przez prze¬ wód a na spód wiezy zimnej 6, gdzie wzno¬ si sie do góry w kierunku przeciwnym do strumienia plynu, który w miejscu opu¬ szczania wiezy przez przewód fe3, powinien miec niewiele nizsza temperature od mie¬ szaniny, np, 80° C. Do gazu, ogrzewajacego plyn, a zarazem oziebiajacego sie przy jed- noczesnem skropleniu czesci nasycajacej go pary, dolacza sie nowa czesc mieszaniny, która doplywa z ostatniego przewodu tf2.Mieszanina unosi sie dalej, ogrzewa plyn i skrapla w dalszym ciagu znajdujace sie w niej pary, poczem laczona jest z miesza¬ nina, wplywajaca przez przewód d1 i t. d.Otwory sa zaopatrzone w klapy, regulujace przeplyw mieszaniny w przewodach, W ob¬ rebie obu komór plyny sciekaja ku dolowi, a mieszanina przedostaje sie ku górze, przy- czem pojemnosc cieplna obu wiez jest jed¬ nakowa, wskutek czego, gdy jeden plyn ogrzewa drugi, to wzrost temperatury w jednej wiezy i spadek w drugiej nawzajem sobie odpowiadaja. Dla wygody obie wieze ze swemi przewodami moga byc umieszczo¬ ne w jednej oslonie.Przy przewodzeniu ciepla w powyzszy sposób z jednego plynu do drugiego wystar¬ cza stosow,anie malych róznic temperatury, co zabezpiecza od wiekszych strat ciepl¬ nych, przyczem moze byc umieszczona do¬ wolna ilosc przewodów pomocniczych.Na fig. 2 jest uwidocznione wykonanie — 3 —urzadzenia, w którem wieze prawie od polo¬ wy wysokosci, posiadaja niniejszy przekrój poprzeczny, a to w celu zmniejszenia ich objetosci w miejscach, gdzie temperatury sa wyzsze, a ilosc mieszaniny jest zmniejszona.W tern urzadzeniu na wierzcholku cie¬ plej wiezy e wlewany jest przewodem es plyn o temp. 100° C, który nastepnie, roz¬ lany przez siatke e4 w szerszej czesci e1 wie¬ zy e, opuszcza wieze przez przewód e5, ochlodzony po drodze do temp. np. 20°C.Do zimnej wiezy f, f1 wlewany jest przez przewód f* plyn o temp, 10° C, który, prze¬ cieka po drodze przez otwory /4, znajdu¬ jace sie na granicy wezszej czesci wiezy, splywa na spód wiezy, która opuszcza przez rure /5, ogrzawszy sie po drodze do tempe¬ ratury, np. 90°C.Obie wieze posiadaja plytki, sluzace do tego, by mozliwie najwieksza powierzchnia splywajacego plynu byla wystawiona na dzialanie pradu gazu, przyczem mieszanina gazu i pary przy pomocy pompy c jest wy¬ ssana przewodem f2 z wierzcholka wiezy zimnej /, f1 i dostarczana na spód cieplej wiezy e, e1, z której wierzcholka skierowana jest przez przewód e2 zpowrotem na spód zimnej wiezy /, f1.Dla przeplywu mieszaniny z cieplej wie¬ zy do odpowiednich przedzialów plynu zim¬ nego sa umieszczone przewody g, g11, g2, g3 i g4; dzialanie tego urzadzenia pozostaje w ogólnym zarysach takie samo, jak poprzed¬ niego.Jezeli granice temperatury, w jakich od¬ bywa sie wymiana ciepla, odpowiadaja wyz¬ szemu sprezeniu, niz atmosferyczne, to wskazane jest uzywanie kilku zbiorników, z których kazdy pracuje przy sprezeniu od¬ powiadajacem, pewnym granicom tempera¬ tury i jest polaczony z pompami, zwieksza- jacemi sprezenie w wiezy z plynem ogrze¬ wanym lub z urzadzeniami, zmniejszajace- mi sprezenie w wiezy z plynem ochladza¬ nym.Na fig. 3, 4 i 5 uwidoczniono inny spo¬ sób wykonania urzadzenia w zastosowaniu do plynów takich, jak roztwory koloidalne, przycziem stosowana jest przy takich ply¬ nach wysoka temperatura, w celu usuniecia daznosci do zamulania i ulatwiania w ten sposób usuwanie z plynu materyj stalych, przyczem sama wymiana ciepla odbywa sie w wiezy cieplej i zimnej, ustawionych obok siebie podobnie, jak poprzednio oraz w jeszcze jednej parze komór, cieplej i zim¬ nej, ustawionych w konstrukcji jednolitej jedna na drugiej.Wymiana w granicach nizszych tempe¬ ratur odbywa sie w dwu umieszczonych obok siebie wiezach, np, przy preznosci "at¬ mosferycznej, a wymiana przy wyzszych temperaturach w wiezach, ustawionych jed¬ na na drugiej przy sprezeniu, np. 11 kg/cm2; cieplo jest dostarczane do srodka wiez, umieszczonych jedna na drugiej przez czyn¬ nik grzejny, np. pare, a ogrzewanie wstepne odbywa sie w górnej czesci zimnej z dwu stojacych obok siebie wiez, przy pomocy in¬ nego czynnika grzejnego, jak spaliny z ko¬ minów lub inne.W tern urzadzeniu dwie, stojace obok siebie wieze, z których h jest ciepla, a /— zimna, moga byc zbudowane z drzewa i za¬ opatrzone w plytki pionowe h* j (fig. 4); pompa c2 ssie mieszanine z wierzcholka zimnej wiezy i dostarcza ja przez przewód /2 na spód wiezy cieplej. Mieszanina w dalszej drodze skierowana jest z wierz¬ cholka cieplej wiezy przez przewód h2 na spód wiezy zimnej, przyczem jeszcze w drodze przez wieze ciepla czesc mieszani¬ ny dostaje sie do zimnej przewodami po- mocniczemi k, k' i k2, laczacemi przedzia¬ ly o prawie jednakowych temperaturach w obu wiezach.Ogrzewany plyn o temperaturze np. 10° C wlewa sie przez rure ;3 do górnej czesci wiezy zimnej, splywa nadól po sciankach ;4 i ogrzewa sie przytem spalinami do tempe¬ ratury, np. 55° C.Plyn przy tenip. 55° C scieka w zimnej — 4 —wfezy az do chwili ogrzania sie do temp* 90° G i wtedy opuszcza przez przewód / wierze / i zostaje skierowany przewodami 11, l* przez pornpe m przy odpowiednio wyzszem cisnieniu na wierzcholek wiezy n.Wieza ta sklada sie z oslony walcowej n\ wytrzymujacej niezbedne cisnienie i za¬ konczonej pokrywami wypuklemi n2 i n3.Wewnatrz tej oslony znajduje sie wieza z?4 o przekroju kwadratowym lub prostokat¬ nym, w której sa umieszczone pionowe plyt¬ ki n5. Pomiedzy oslona i plaskiemi scianka¬ mi wiezy n4 znajduja sie przewody pomoc¬ nicze.Pompa c3 przetlacza mieszanine gazowa przez wieze w ten sposób, ze ssie ja z wierz¬ cholka wiezy n4 i przewodem n6 kieruje na spód naczynia n4, skad mieszanina, wznosi sie pomiedzy plytkami n5 wgóre i dostaje sie stopniowo do drugiej wiezy przewodami o, o1, o2 (fig. 5), laczacemi strefy o jednako¬ wej temperaturze; w polowie wiezy znaj¬ duje sie plytka z otworami, oddzielajaca górna czesc chlodniejsza od dolnej go¬ retszej .Plyn o temp, 90° C, wlewany przez rure 12, splywa na spód chlodniejszej czesci wie¬ zy n4, az do wzrostu jego temperatury, przez ogrzewanie gazem i pare chlodzaca przez otwór q do 180° C, na dalszej drodze wdól wiezy oddaje swoje cieplo wznoszacej sie ku górze mieszaninie gazowej, ochladza sie przytem do temp. 100° C, poczem splywa na spód wiezy. Stad plyn przewodem /3 dosta¬ je sie do pompy m i zostaje przetloczony rura /4 wgóre wiezy cieplej h, gdzie splywa po plytkach oddaje cieplo i ochlodzony do temperatury 655 C wyplywa z wiezy prze¬ wodem hB.Powyzsze urzadzenie daje moznosc przerabiania i usuwania gestych materjalów koloidalnych, które, przemienione na gesta ciecz, lepiej nadaja sie do przerobu; Jezeli z plynu w urzadzeniu powstaja nieskraplajace sie gazy, to je mozna uzyc jako przenosniki ciepla. W powyzszych przypadkach urzadzenie musi byc zaópa* trzone w regulowane wyloty do gazów, aby energja, jaka posiadaja te ostatnie, mogla byc odpowiednio zuzyta poza urzadzeniem.Rozumie sie, ze wynalazek nie ograni¬ cza sie tylko do urzadzen powyzszych, lecz moga byc zastosowane rozmaite zmiany i dodatki, które zasadniczo nie zmieniaja istoty wynalazku. PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe, 1. Sposób otrzymywania wymiany cie¬ pla pomiedzy dwoma plynami o róznych temperaturach, krazacemi w oddzielnych komorach, polegajacy na tern, ze cieplo przenoszone jest przez gaz, krazacy w kie¬ runku przeciwnym do ruchu tych plynów, od chlodniejszego konca strumienia zim¬ niej szego plynu do chlodniejszego konca strumienia cieplejszego plynu, znamienny tem, ze ilosc gazu, krazacego w cieplejszej komorze, zmniejsza sie w miare wzrostu jej temperatury, a ilosc gazu, krazacego w komorze chlodniejszej zwieksza sie w mia¬ re obnizana sie jej temperatury,

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tem, ze plyn zostaje ogrzany do swojej tem¬ peratury najwyzszej przez dowolny czyn¬ nik grzejny wpuszczany w polowie wyso¬ kosci wiezy, w której scieka plyn oraz ogrzewany cieplem, przenoszonem z dolnej czesci wiezy do górnej przez krazacy w wiezy i pomocniczych przewodach nieskra- plajacy sie gaz,

3. Sposób wedlug zastrz, 1, 2, znamien¬ ny tem, ze do wstepnego ogrzania plynu uzywa sie ciepla spalin z kominów lub po¬ dobnych. 4. Urzadzenie do wykonania sposobu wedlug zastrz. 1, znamienne tem, ze sklada sie z pary wiez, zaopatrzonych w pionowo ustawione plytki, po których scieka w cien¬ kich warstwach plyn, stykajacy sie w ten sposób ze wznoszacym sie do góry kraza¬ cym przez obie wieze gazem, który sluzy jako przenosnik ciepla, przyczem w kazdej — 5 —wiezy znajduja sie otwory z przewodami, przy pomocy których nastepuje wymiana mieszaniny miedzy przedzialami w wiezach o prawie jednakowej temperaturze. 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, zna¬ mienne tern, ze obie wieze sa zwezone w tym obszarze, gdzie panuje w nich tempera¬ tura wyzsza, a ilosc gazu zostaje zmniej¬ szona przez wyplyw przewodami bocznemi, przyczem przewodzenie ciepla odbywa sie przez wieksza liczbe odcinków, oraz stoso¬ wane sa w tych odcinkach rózne sprezenia, wreszcie ostateczne ogrzanie odbywa sie w pewnej czesci urzadzenia przez wprowadze¬ nie tam dowolnego czynnika grzejnego. Techno-Chemical Laboratories, Limited, P e c o, Limited. Zastepca: M. Brokman, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 8254. Ark. i.Do opisu patentowego Nr 8254 . Ark. 2.Do opisu patentowego Nr 8254. Ark. 3.t)o opisu patentowego Nr 8254. Ark.

4. Druk L. Boguslawskiego, \Vars2awa, (BIBLIO TE KAI PL PL