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Wärmeaustauschvorrichtung In Wärmeaustauschvorrichtungen ist der Wärmeaustausch
kräftiger, wenn der Temperaturunterschied zwischen dem Heizelernent und dem zu heizenden
Element zunimmt. Dieser Wärmeaustausch ist ebenfalls eine Funktion der Geschwindigkeit
der beiden Elemente.
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Es sind bereits Wärmeaustauschvorrichtungen bekannt, bei denen die
Temperaturdifferenz zwischen dem Heizmittel und dem zu heizenden Mittelerhöht wie
auch eine Beschleunigung der Geschwindigkeit des zu heizenden Mittels erreicht wird.
Zu diesem Zweck bestehen die beLinnten Wärmeaustauschvorrichtungen aus einem Flüssigkeitsbehälter,
Erhitzern und Verbindungsrohren zwischen dem oberen und unteren Teil des Flüssigkeitsbehälters
und den Erhitzern, und bei diesen wird durch die Erwärmung der Flüssigkeit in den
Erhitzern vermittels einer Mehrzahl von senkrechten Heizrohren die Umlaufgeschwindigkeit
der Flüssigkeit aus den Erhitzern durch die Verbindungsrohre und dem Flüssigkeitsbehälter
beschleunigt.
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Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Wärmeaustauschvorrichtung
mit Flüssigkeitsbehälter, Erhitzer und Verbindungsrohren zwischen dem oberen und
unteren Teil des Flüssigkeitsbehälters und des Erhitzers und weist als Neuheit ein
oder mehrere Heizrohre auf, die durch die oberen und unteren Verbindungsrohre zwischen
Flüssigkeitsbehälter und Erhitzer hindurchgehen', so daß die in den unteren Verbindungsrohrenangeordneten
Heizrohre icine Vorwärmung der Flüssigkeit und durch die Zuführung der bereits vorgewärmten
Flüssigkeit in den Erhitzern eine Beschleunigung des Flüssigkeitsumlaufes ergeben,
während die in den oberen Verbindungsrohren .angeordneten Heizrohre dafür sorgen,
daß bei Beginn des .Umlaufes, bereits erwärmtes Wasser in den Flüssgkeitsbiehälter
strömt.
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Weitere Kennzeichen der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
an Hand ieiniger Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Abbildungen
deutlicher hervortreten.
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Abb. i zeigt eine Ausführuxigsfornzelementarster Ausführung...
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Abb.2 zeigt eine. praktische Ausführungsform, in welcher Brauereiabdämpfe
als heizendes Mittel benutzt werden.
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Abb.3 Lind 4 zeigen weitere Ausführungsformen.
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In der Abb. i ist i der Flüssigkeitsbiehälter, der das zu heizende
Mittel, z. B. Wasser, enthält; 2 ist der Erhitzer, der die Heizrohre 3 enthält.
4 und 5 sind die Zuleitungen des zu erhitzenden Wassers vom Flüssigkeitsbleh,ä1-ter
i
zu dem Erhitzer z. 6 ist die Ableitung des erwärmten Wassers, das den Erhitzer verl:äßt
und den Flüssigkeitsbehälter i speist.
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Es ist bekannt, daß sich die Dichte des Wassers, das- in dem Erhitzer
12 erwärmt wird, verändert und das Wasser im letzteren zu einer Fortbewegung von
unten nach oben veranlaßt wird mit einer dem Unterschiede der Dichte des erhitzten
und des kalten, vom Flüssigkeitsbehälter i kommenden Wassers -entsprechenden Geschwindigkeit.
Gleichzeitig wird imFlüssigkeitsbehälter eineFortbewegungvon oben nach unten erfolgen.
Auf diese Weise wird der gesamte Inhalt des Flüssigkeitsbiehälters i in ein und
derselben Richtung durch die Rohre q. und 5, den Erhitzer 2 und das Rohr 6 fließen:
Um die Umlaufgeschwiridigkeit über den Auftrieb der im Erhitzer 2 :enthaltenen Wassermenge
und demnach den Wärmeaustausch noch zu erhöhen, ist es nötig, die Temperatur des
Wassers im Erhitzer 2 ebenfalls noch weiter zu erhöhen. Diese Wirkung wird erzielt,
indem die obere und untere Verbindungsleitung zur Erwärmung ausgenutzt werden durch
Verlängerung der Heizrohre des Erhitzers bis in diese Verbindungsleitungen.
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Abb. i zeigt schematisch eine Einrichtung dieser Art. In dem oberen
Rohr 6, das mit einem wesentlichen Teil seiner Länge in den Flüssigkeitsbehälter
i hineiriragt, ist ein Heizelement 8 angeordnet, das den Zweck hat, sowohl die Umlaufgeschwindigkeit
des zu erwärmenden Wassers als auch den Wärmeaustausch zu erhöhen.
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Ein Heizelement 7 ragt in das Rohr 5 hinein und steht mit den Heizrohren
des Erbitzers 2 in Verbindung. Auch in diesem Falle wird die Umlaufgeschwindigkeit
des Wassers des Flüssigkeitsbehälters i erhöht infolge der zusätzlichen heizenden
Oberfläche des Teiles 7. Praktisch können die Heizrohre 7 und 8 von gleicher Heizfläche
wie die Heizrohre 3 vorgesehen werden, jedoch z. B. von doppelter oder mehrfacher
Länge der letzteren, so daß die UmlaufgeschwiTidigkeit des Wassers in den Rohren
5 und 6 im Verhältnis zur Erhöhung der. Geschwindigkeit des Wassers im Erhitzer
2 erhöht wird.
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In praktischen Ausführungsformen werden die Heizelemente 7 und 8 vorteilhafterweise
in dem einen oder dem anderen Sinne leicht geneigt angeordnet, um den Austritt von
Luft bzw. Kondenswasser zu sichern. Luftreiniger sowie. Ausscheidevorrichtungeri
für urkondensierten Dampf, automatische Ausblasevorrichtungen und andere bekannte
Hilfsmittel könnten an der beschriebenen Vorrichtung ohne Nachteile angebracht werden.
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Endlich kann in :einer anderen Ausführungsform das Heizelement mit
Abdämpfen beschickt werden, wie z. B, Abdämpfe aus einer Brauerei. Die Auftriebskraft
solcher Dämpfe ist sehr schwach, fast Null, so daß der Gebrauch eines Ventilators
berechtigt erscheint. Weiterhin ist der Druck dieser Dämpfe sehr gering, so daß,
der Widerstand in der Vorrichtung soweit wie möglich verringert werden -muß, um
ein Zurückströmen der Dämpfe in die Brauhalle zu vermeiden.
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Abb. 2 zeigt eine derartige Abdämpfe verwertende Ausführungsform der
Erfindung. Die Heizrohre 8 sind in einem gemeinsamen Punkte g, der am Ende des Rohres
6 liegt, vereinigt. Heißes Wasser tritt aus dem Rohre 6 durch die öffnung 12 in
den Kessel, während kondensiertes Wasser aus den Abdämpfen durch die Ableitung 13
abgeführt wird.
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Das Kondensationswasser wird unmittelbar durch das Rohr 13 weitergeleitet
und wegen seiner hohen Temperatur zur Speisung des Kessels benutzt.
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Auf den oberen Teil dieses Rohres i3 zweigt ein Rohr 1q. von kleinerem
Durchmesser ab, um nicht kondensierte Gase (Luft) abzuscheiden, diese entlang dem
kalten Boden des Flüssigkeitsbehälters i zum unteren Teil des Erhitzers 2 zu führen
und in denselben auszutragen.
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Im Erhitzer 2 ist ein Rohr i 5 von großem Querschnitt eingesetzt,
dessen oberer Teil über der Ventilklappe 17 mit der Dampfleitung 16 verbunden ist.
Dieses Rohr 15 ist am unteren Ende geöffnet und reicht bis zum Boden i8 im Erhitzer
z. Bei-Inbetriebsetzung wird die Ventilklappe 17 geöffnet, so daß die ausströmenden
Dämpfe :einen Unterdruck. im Rohr 15 erzeugen. Dieser Unterdruck wird die Luft und
die Gase veranlassen, aus dem Rohr 14 in das Heizelement des Erhitzers 2 auszutreten,
so daß der Umlauf des Wärmemittels gesichert sein wird.
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Das Gasaustrittsrohr 14 für nicht kondensierte Dämpfe ist mit regelbaren
Ventilklappen versehen, um den Umlauf zu regeln.
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In Abb.2 ist der Dampfkreislauf durch ausgezogene Pfeile und der Wasserumlauf
durch gestrichelte Pfeile angedeutet.
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Wasseransammlungen auf dem Boden 18 des Erhitzers 2 werden durch das
Rohr 23 ausgeschieden.
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In dieser Ausführungsform fließen die gasförmigen Heizmittel m einem
geschlossenen Kreislauf und in derselben Richtung wie das Kesselwasser. Das gasförmige
Heizmittel ;er-' hält dauernd Zufuhr durch das Dampfrohr 16.
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In der in Abb. 3 dargestellten Ausfüh- -rungsform ist das obere Rohr
6 mit den Heizrohren 8 ,außerhalb- des Flüssigkeitsbehälters i, der mit diesem Rohr
6 durch den`: Stutzen i o in Verbindung steht, angeordnet. ; Die günstigste Oberfläche
für den Wärmeaustausch ist hier wesentlich vergrößert, und das
gesamte
Wasservolumen des Flüssigkeitsbehälters i wird in Umlauf geraten, da das von dem
Stutzen i9 gelieferte Wasser in den gesamten oberen Teil des Flüssigkeitsbehälters,
welcher seiner Dichte entspricht, verteilt werden wird.
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In der in Abb. q. dargestellten Ausführungsform ist der Flüssigkeitsbehälter
i in einer gewissen Entfernung vom Erhitzer 2 angeordnet, so daß Verbindungsrohre
2o und 22 von beachtlicher Länge benutzt -werden können.