Wärineaustauschvorrichtung. Die bis jetzt bekannten 'V#Tärmeaustausch- vorrichtungen berücksichtigen die durch Ver suche inzwischen festgestellte Tatsache nicht, dass die Wä,rmeübertragungszahlen wesent lich von der Berührungsdauer der wärme austauschenden Stoffe mit der den Wärme übergang vermittelnden Trennwand abhängi gen, wobei man um so günstigere Wärme- übergangsza,hlen erhält, je kürzer die Berüh rungsdauer der wärmeaustauschenden Stoffe mit der den Wärmeübergang vermittelnden Trennwand ist.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Wä.rmeaustauschvorrichtung mit einer zylindrisch geformten Wand, welche auf den mit diesen Versuchen gemachten Erfahrun gen basiert.
Diese erfindungsgemässe Wärmeaustausch vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens auf einer Seite der Wand Füh rungselemente zur Führung eines Mediums vorhanden sind, wobei zwischen Wand und Medium ein Wärmeaustausch stattfindet und sich die Führungselemente und die Wand relativ zueinander bewegen und wenigstens die Führungselemente oder die Wand um die Achse der Wand rotieren.
Hierbei kann die Wand rotieren und die Führungselemente stillstehen, oder die Wand stillstehen und die Führungselemente rotie ren, oder die Wand in einem Sinne und die Führungselemente im andern Sinne rotieren.
Die Wand kann beispielsweise aussen und innen mit Ansätzen ausgestaltet sein. Sie kann mit rippenförmigen Ansätzen ausgerü stet sein. Die Ansätze können zapfenförmig ausgebildet sein.
Die Führungselemente brauchen die Wand nicht zu berühren.
Die Wand kann beispielsweise auch eine Rohrschlange aufweisen.
In der Zeichnung sind verschiedene Aus führungsbeispiele des Erfindungsgegenstan des und eine Detailvariante dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel, . Fig. 2 eine Draufsieht dieses Beispiels mit einem einzelnen Führungselement, Fig. 3 einen Querschnitt durch ein ein zelnes, auf der äussern Seite der Wand be findliches Führungselement in grösserem Massstab,
Fig. 4 einen Schnitt durch ein Führungs element nach der Linie B-C in Fig. 3 in grösserem Massstab, Fig. 5 eine Detailvariante, Fi-. 6 die obere Hälfte des Querschnittes des zweiten Ausführungsbeispiels, Fig. 7 die obere Hälfte des Querschnittes des dritten Beispiels, Fig. 8 einen Schnitt nach Linie C-D in Fig. 7,
und Fig. 9 einen Schnitt nach Linie A-B der Fig. 6.
a ist eine zylindrische Wand, welche ro tiert. Zu beiden Seiten dieser Wand, also aussen und innen, befinden sich zwei durch die Zylinder b und c begrenzte Räume, von welchen aus Ablenkkörper d und e gegen die Trennwand a hin verlaufen und die sich ausserhalb und innerhalb der Trennwand a befindlichen Räume in radial verlaufende Eiammern teilen.
In jeder dieser je von einem von den Körpern b bezw. c und d gebildeten Führungselement begrenzten Kammern be finden sich im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 5 Lenkwände f und<I>g,</I> durch die das flüssige oder gasförmige Medium sich durch die .Spalten -h und<I>i</I> in Pfeilrichtung lj bewegend mit der rotierenden Wand in Be rührung kommt.
Nach dem Ablenken durch die Ablenkkörper d (Fig. 3), welche in der Nähe der Wand a mit auswechselbaren Tei len d' versehen sind, die die Wand nicht ganz berühren, wird das Medium in Pfeil richtung l weitergeführt, so dass es an an derer Stelle wiederum mit der rotierenden Wand a in Berührung kommt (Fig. 4). .Statt dass sich die Wand a bewegt, kann dieselbe auch stillstehen, und es können sich die Kammern um die Achse der Wand herum bewegen, oder die Wand kann sich in einer Richtung, und die Kammern au der andern Richtung bewegen. 7n ist die Durchflussrich- tun- des einen Mediums, z.
B. von Rauch gasen, durch die Kammern am äussern Um fang der 'Wand. n ist die Gegenstromdurch- flussrichtung d'es andern Mediums, z. B. Luft, durch die Kammern innerhalb der Wand a. Beide Medien werden in diesem Falle seit lieh an die Vorrichtung herangeführt.
Die beiden Medien haften durch Ädhäsionswir- kung während einer bestimmten, kurzen Be rührungszeit, die durch die Relativbewegung der Wand und der Kammern bestimmt ist, auf der Wand und werden dann abwechs lungsweise wieder von den Ablenkkörpern d' wieder abgelenkt und fortgeleitet. Die Re- lativbewegung zwischen Medium und Wand ist also an der Stelle, wo der Wärmeüber gang stattfindet, äusserst gering.
Dennnoch findet an dieser Stelle unter diesen Bedingun gen, wie eingehende Versuche bestätigt haben, ein relativ grosser Wärmeübergang statt. Bei der Variante nach Fig. 5 tuschie- ren die auswechselbaren Teile der Ablenk- körper <I>d</I> die Trennwand<I>a.</I>
Bei den in den Fig. 6 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispielen berühren die Ablenk- körper der Führungselemente die Wand nicht mehr, sondern sie ragen nur so nahe an die Wand heran, dass sie die, durch die Zentri fugalkraft abgehobene Schicht des strömen den Mittelst auffangen und ableiten.
In den Fig. 6 bis 9 wird die Wand in der Weise beheizt, dass durch die äussern Kammern in Durchflussrichtung m, m' Rauch- oder Feuer gase geführt werden, während die Wand bei dem Beispiel nach Fig. 7, 8 eine Rohr schlange ä aufweist, durch die beispielsweise vorzuwärmendes Wasser geführt wird, oder beim Beispiel nach Fig. 6, 9 aus einem Zy linder a besteht, der dureh die Hohlachse 0 in Pfeilrichtung p mit einer zu verdampfen den oder vorzuwärmenden Flüssigkeit be spritzt wird.
Die in Relativbewegung zu den Ablenkkörpern <I>d</I> befindliche Wand<I>a</I> (Fig. 6) ist hierbei mit rippen-, zapfen-, nadel- oder warzenförmigen Ansätzen ausgestattet, die die Oberfläche der Wand vergrössern und dadurch eine erhebliche Verbesserung des Wärmeüberganges bewirken und ferner den Vorteil bieten, dass durch sie das fliessende Medium in die von den Ablenkkörpern d und dem Zylinder a gebildeten, die Kammern begrenzenden Führungselemente hineinge- schleudert wird.
Die Abstreifer d fangen das von den Ansätzen fortgeschleuderte flüs sige oder gasförmige Medium auf und lenken es dergestallt auf einem etwa schraubenför migen Wege durch die Kammern, da.ss eine mehrfache Wiederholung der Berührung des Mittels mit der Oberfläche der Wand a statt findet.
Die im Innern der Kammern des ersten Beispiels vorhandenen Lenkbleche f können in vielen Fällen ganz fortgelassen werden, da trotzdem der schraubenförmige Umlauf des Mittels innerhalb der Kammern sicher gestellt ist.
Wenn bei der rotierenden zylindrischen Wand a auf der Oberfläche durchlaufende Rippen angewendet werden, so werden diese zweckmässig so angeordnet, dass sie quer zur Umdrehungsrichtung liegen. Die Pfeile<I>1,</I> 1. in den Fig. 8 und 9 deuten die schrauben förmige Bewegung des Mittels durch die Kammern an. Die Kammern können in be liebiger Richtung, gerade oder schief zur Drehachse, stehen. Die in den Fig. 7 und 8 dargestellte Ausführungsform kommt haupt sächlich bei Flüssigkeiten zur Verwendung.
Das ausserhalb der Wand fliessende Me dium tritt bei<I>na</I> in die Kammern (Fig. 8, 9) ein und wird in Richtung in' durch Saugzug oder natürlichen Auftrieb weitergefördert. Auf diesem Wege wird durch die Rotation der Wand a bezw. <I>ä</I> eine schraubenförmige Gestalt dieses Durchflussweges hervorgerufen.
Die Wand a könnte zum Beispiel bei Verwendung der Vorrichtung zur Dampf erzeugung auch hohl ausgebildet sein, wobei das im Innern der rotierenden Wand befind liche Wasser oder die sonstige zu verdamp fende Flüssigkeit durch die Zentrifugalkraft mit grösserer Kraft an die äussere Wärme übergangsfläche dieses Hohlraumes gedrückt wird, als der sich an dieser Wandfläche bil dende Dampf. Sind dabei auch im Innern der Wand Ansätze vorhanden, so hat dies eine schnellere Entfernung des Dampfes zur Folge. Diese innern Ansätze dienen dabei ferner zur Trocknung und eventuell Über hitzung des erzeugten Dampfes, der nach der Rotationsachse hin entweicht und hier durch eine hohle Achse entnommen werden kann.
Das Anwendungsgebiet der dargestellten Vorrichtungen erstreckt sich zum Beispiel auf Dampferzeuer, Kondensatoren, Luft- ?D erhitzer, Economiser, Kühlanlagen, Heiz- vorrichtungen, Kocher, Verdampfer.