Wärmeaustauschelement für Verdampfungs-, Kondensations- und Destillationszwecke. Im Kühlerbau sind Systeme von neben einander angeordneten, meistens zu Trommeln aufgerollten Blechen in Verwendung, deren Zweck ist, die nötige Berührungsoberfläche für den Temperaturausgleich zwischen Gasen (worunter auch Dämpfe zii verstehen sind), und einer Flüssigkeit zu bilden. Sollen diese von Gasen bestrichenen Oberflächen wirksam sein, so muss eine sorgfältige beständige Be feuchtung durch die Flüssigkeit gewährleistet sein.
Die eine Art von Kühlern erreicht diese Befeuchtung durch von aussen erfolgende mechanische Bewegung der Trommeln durch die Flüssigkeit, die andere will sie durch Berieselung herstellen, wobei die Luft, Gase und dergleichen im Gegenstrom aufsteigen.
Der diesem letzten System zu Grunde liegenden Absicht, die Flüssigkeit in dünner, Haut über die Flächen herablaufen zu lassen, widersetzen sich die Molekularkräfte der Flüssigkeiten.
Während die Cohäsion bezw. die Viskosi tät der Flüssigkeiten für die feine Beriese lung von Oberflächen ungünstig wirkt, ist sie bei der vorliegenden Erfindung nützlich gemacht.
Beim Wärineaustausohelement gemäss vor liegender Erfindung, bei dem die zu behan delnden Gase zwischen einer Mehrzahl von Wänden hochsteigen, sind diese Wände mit einem so kleinen Abstand unter sich ange ordnet, dass sich die Zwischenräume zwischen den Wänden mit einer in Wechselwirkung mit den zu behandelnden Gasen zu treten bestimmten Flüssigkeit auf eine gewisse Höhe unter der Wirkung der zwischen den Wänden und der Flüssigkeit bestehenden Adhäsion und der Viskosität der Flüssigkeit vollsaugen können, und somit die Flüssigkeit daselbst hängen bleiben kann, so dass dem zwischen den Wänden hochsteigenden Gasström ein förmlicher Flüssigkeitsverschluss entgegenge stellt wird.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes- dargestellt.
Fig. 1 zeigt das erste Ausführungsbeispiel in vertikalem, axialem Längsschnitt, und Fig. 2 einen Gxundriss dazu; Fig. 3 zeigt eine Einzelheit; Fig. 4 zeigt zwei weitere Ausführungsbei spiele in vertikalem, axialem Längsschnitt, eingebaut in eine Kolonne.
Fig. 5 zeigt eine Einzelheit zu Fig. 4. Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und 2 ist um eine zentrale Büchse 1 ein Messing band ? spiralförmig gewickelt, welches oben und unten in geeigneten Entfernungen von einander Erhöhungen 3 aufweist, gegen welche sieh jeweils die nächste Windung anlegt, so dass die Wände bezw. die einzelnen Gänge des Metallbandes in einer gewissen Entfernung voneinander bleiben.
Diese Erhöhungen 3 haben derartige Tiefe, dass die Entfernung zweier Gänge des Metallbandes der Viskosi tät der zu behandelnden Flüssigkeit und ihrer Adhäsion gegenüber dem Metallband ent spricht, d. h., dass sich die Zwischenräume zwischen den Gängen bis auf eine gewisse Höhe mit Flüssigkeit vollsaugen können und also letztere zwischen den Wänden hängen zu bleiben vermag.
Die aus Metallband gewickelte Spirale ist in eine gewölbte Form gebracht, wie Fig. 1 zeigt, und wird in dieser Form durch die Löt stellen 4 gehalten. Ein Teil dieser Lötstellen geht radial von der Mitte des so geformten Bodens aus, ein anderer Teil radial vom -um- fang des Bodens, jedoch so, dass möglichst wenig Raum vom Boden verdeckt wird, da mit die Wirksamkeit nicht beeinträchtigt wird bezw. ein Teil des Bodens der Wirkung ent zogen wird. Rings um den Boden befindet sich eine als Stauwand dienende Wandung 5.
Die Fig. 3 zeigt, wie die Erhöhungen die einzelnen Windungen der Spirale in der ge wünschten Entfernung halten. Wenn ein Ele ment in eine Kolonne eingebaut ist, bleibt die von oben her kommende Flüssigkeit selbst tätig infolge ihrer Adhäsion und Viskosität im Boden hängen. Das von unten her auf steigende Gas sucht sich einen Weg zwischen den Wandungen des Bodens hindurch und ge langt dabei äusserst wirkungsvoll mit der Flüssigkeit in Berührung, indem es die Flüs sigkeit durchdringt und letztere in Schaum verwandelt. Bei einem solchen Boden ist eine bedeutende .Durchgangsmöglichkeit für das aufsteigende Gas vorhanden.
Die Länge der Austrittskante, also hier die Länge der Spirale, ist für die Wirksamkeit eines Bodens mass gebend; und da diese Länge sehr gross ist, ist auch die Wirksamkeit eine äusserst ge steigerte.
Man kann die Distanzierung der einzelnen Wände, die durch das Metallband gebildet werden, auch dadurch erreichen, dass man das Metallband mit einem Kartonstreifen oder Papier gleichzeitig aufwickelt, sodann den Boden durch Zusammenlöten der einzelnen Windungen in der gewünschten Form hält, wobei die Windungen nur au einer Seite des Bodens gelötet werden, um sodann das Papier zu entfernen.
Es ist nicht, notwendig, in Spiralforrn zu wickeln, sondern es könnte der Boden auch durch ein Metallband gebildet sein, dessen einzelne Gänge eine Schlangenlinie bilden. Statt gewölbt, können die Böden auch flach sein.
Die Wärmeaustauschelemente gemäss Fig.4 weisen einen aus zwei Teilen gebildeten Boden auf. Es sind drei solche zweiteilige Böden in einer Kolonne eingebaut gezeigt.
Der in Fig. 4 gezeigte oberste Boden hat einen gegen seine Mitte ansteigenden Boden teil 6 mit einer Stauwand 7 aussen, welche so hoch ist, dass sie den mittleren Teil des Bodenteils 6 überragt. Die Stauwand 7 weist eine Mehrzahl Löcher 8 auf (Fig. 5), und auch die äussersten Windungen des Metall bandes 2 weisen eine Mehrzahl Öffnungen 9 auf, die ermöglichen, dass zwischen den ein zelnen Windungen hängende Flüssigkeit durch die Öffnungen 9 und 8 austreten kann.
Ausser halb und unterhalb des Bodenteils 6 ist ein ringförmiger Bodenteil 10 vorhanden, der ebenfalls aus einer Mehrzahl Wände besteht, die in einer Entfernung entsprechend der Vis kosität der zu behandelnden Flüssigkeit und ihrer Adhäsion gegenüber den Wänden von einander angeordnet sind. Unterhalb des aus den beiden Teilen 6 und 10 bestehenden Bodens befindet sich in der Kolonne wieder ein zweiteiliger Boden 11, 12, wobei aber der ringförmige Bodenteil 11 höher angeordnet ist als der mittlere, die Form einer Kreis fläche besitzende Bodenteil 12 und gegen diesen Bodenteil leicht abfällt, und wobei wiederum eine Stauwand 13 die beiden Boden teile 11 und 12 voneinander trennt.
Die Stauwand 13 überragt den höchsten Punkt bezw. die äusserste Windung des Bodenteils <B>11,</B> weist aber eine Mehrzahl Durchlochungen 14 auf, die ein Ausströmen von Flüssigkeit aus den innern Windungen ermöglichen, da mit der mittlere Bodenteil 12 sich mit Flüs sigkeit füllt. Die Stauwände 1 und 13 dienen nicht allein dazu, die Flüssigkeit über dem Bodenteil 6 bezw. 11 zu stauen, sondern auch als Überlauf.
Es ist selbstverständlich, dass die Höhe der beiden Bodenteile übereinander bezw. die Höhe vom ringförmigen Bodenteil 10 bis zum Überlaufrand der StauNvand 7 grösser sein soll, als die dem Gegendruck des aufwärts strömenden Gases entsprechende Flüssigkeitshöhe.
Das aufsteigende Gas durchdringt die in den höher gelegenen Partien der Bodenteile 6 und 11 befindliche Flüssigkeit; diese fällt als Schaum auf die Bodenteile nieder und fliesst den tiefer gelegenen Teilen der Ele mente zu, wo sie sich bis zu derjenigen Höhe ansammelt, die den durch die Gase erzeugten Gegendruck zu überwinden vermag, um von hier senkrecht auf den obern Teil des nächsten Bodens zu fallen, wo sie neuerdings vom Dampf durchdrungen wird usw. Die Flüssig keit fliesst also in gebrochener Linie durch die Kolonne herab, das eine Element von der Mitte nach dem Umfange, das andere von dem Umfang nach der Mitte wagrecht über querend, und das entsprechende Element am Umfang oder in der Mitte verlassend, während der Dampf irr schwach gebrochener Linie emporsteigend ein Element nach dem andern durchdringt.
Im Gegensatz zu den bestehenden Be rieselungseinbauten und Füllkörpern ist hier der Flüssigkeit ein ganz bestimmter zwangs läufiger Weg vorgeschrieben (wie bei Sieb- oder Tauchböden); sie fliesst nicht an den Flächen herab, welche vom Dampf bestrichen werden, sondern sie läuft auf jedem einzelnen Element über alle Windungen hinweg, um dann vom tiefer gelegenen Bodenteil den Weg nach unten zu finden.