CH265304A - Rotierender Regenerativ-Wärmeaustauscher. - Google Patents

Description

  <B>Rotierender</B>     Regenerativ-Wärmeaustauscher.       Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf       Verbesserungen    an     Wärmeaustauschern    von  der Art der     Rotationsregeneratoren,    bei wel  chen ein ring-,     trommel-    oder scheibenförmiger  Körper um seine Achse rotiert und Wärme  austauschelemente aufweist, die im Verlaufe  der Rotation     periodisch    durch einen Wärme  abgebenden     Fluidstrom    erhitzt und durch  einen Wärme aufnehmenden     F.luidstrom    ge  kühlt werden,

   wobei der     Durehströmquer-          schnitt    des     Wärmeaustauschers    durch eine       fluiddiehte    Trennwand in zwei Teile geteilt  ist, zur Trennung der beiden Fluida, von de  nen je eines durch einen der beiden Teile strö  men kann. Die Erfindung bezweckt vor allem,  den Ausnützungsgrad solcher     Regenerativ-          Wärmeausta.uscher    zu     verbessern    und ihre       Anpassungsfähigkeit    und ihren     Wirkungsgrad     zu erhöhen.

   Sie ist     insbesondere    zur Anwen  dung bei     Gasturbinenanlagen        gedacht,    die  einen     Kompressor    zur Förderung von Ver  brennungsluft in Brennkammern besitzen  und bei welchen die Verbrennungsgase  zum Antrieb einer Turbine benützt wer  den, die ihrerseits den Kompressor an  treibt, wobei die vom Kompressor gelieferte  Luft durch die     Turbinenabgase        vorgewärmt     wird. Die Erfindung lässt sich     jedoch    in jedem  Fall anwenden, in welchem die beiden Fluida       verschiedene    Drücke aufweisen.  



  Bei     Rotations-\Värmeaustaiuschern    der be  schriebenen Art, bei welchen das rotierende    Element in Zellen aufgeteilt ist, befinden sich  im Betrieb die Zellen in jedem Augenblick  in einem andern Zustand. Einige stehen unter  der Einwirkung des heisseren, andere unter  der des kälteren Fluidums, und eine oder meh  rere Zellen sind gerade im Begriff, aus dem  Bereich des einen in den Bereich des andern       Fluidums    überzutreten.  



  Besitzen die beiden Fluida verschiedene  Temperaturen, nimmt jede Zelle, die aus dem  Bereich des heisseren in den Bereich des küh  leren Fluidums     übertritt,    ihre     Gasladung    mit;  sind jedoch die Drücke der beiden Fluida  wenigstens annähernd gleich, so ist dieser  Transport vom einen in dass andere Fluidum  nur     gering.     



  Wenn dagegen die beiden Fluida stark  verschiedene     Drücke    aufweisen, wie z. B. bei       Wärmeaustauschern    in     Gasturbinenanlagen,     dann     steht    die Kaltluft unter relativ hohem  Druck, so dass der Luftverlust an die Abgase  einem Verlust an der zur Kompression auf  gewendeten Leistung gleichkommt. Ferner  herrscht in den Zellen, die im Begriffe ste  hen, in den Bereich der Kaltluft überzutreten,  der niedere Druck der Abgase, und sie müssen  aufgefüllt werden, bis der in ihnen herr  schende Druck gleich dem Druck der Luft ist,  was einen weiteren     Leistungsverlust    ergibt.  



  Um diesen     Leistungsverlust    zu     vermindern,     ist der erfindungsgemässe     Wärmeaustauscher     der beschriebenen Art derart     ausgebildet.,    dass      eine Zelle, die gerade aus der Zone höheren  Druckes austritt, mit einer Zelle in Verbin  dung gebracht werden kann, die im Begriffe  steht, in diese Zone einzutreten,     und    zwar     in     einem Augenblick, in welchem diese Zellen  weder mit der Zone des kleineren noch mit  der Zone des höheren Druckes in     Verbindung     stehen.

   Dies ermöglicht den Ausgleich der  Drücke in den beiden Zellen auf einen Wert,  der     zwischen    dem höheren und dem     kleineren          Druckwert        liegt    und     deshalb    zu     einer        Ver-          minderimg    des     erwähnten    Leistungsverlustes       führt.     



  An Hand der     beiliegenden    Zeichnung soll  der     Erfindungsgegenstand        beispielsweise    nä  her erläutert werden.  



  Gemäss     Fig.1    ist eine Trommel 1 drehbar  um eine Welle 2 angeordnet und     enthält    in  Zellen 4     Wärmeaustauseherelemente    3, welche  Zellen durch radiale Wände 5 gebildet sind.  Eine     fluiddichte,        sehnenförmig    verlaufende  Trennwand 7 ist in     bezug        auf    die Trommel 1       unsymmetrisch        angeordnet    und teilt den       Durchströmquerschnitt    des     Wärmeaustau-          schers    in zwei ungleiche Teile,

   von denen die  Kammer 22 grösser ist und zur Aufnahme der  wärmeabgebenden Abgase mit niedrigerem  Druck     dient,    während die     Kammer    23 kleiner  ist und     zur    Aufnahme des wärmeaufnehmen  den Gases mit höherem Druck dient.  



  Die Trommel 1 ist in einem     Gehäuse    8 an  geordnet, das aus zwei Leitungsteilen 9     und    10  gebildet ist. Die Leitung 9 ist grösser und  dient der     Zuführung    der Abgase,     während    die  Leitung 10 kleiner ist und dem     Austritt    des       erwärmten    Gases dient.

   Wird der     Wärme-          austauscher    in einer     Gasturbinenanlage    ver  wendet, so dient die Leitung 9 dem Eintritt  der heissen Turbinenabgase und die Leitung  10 dem Austritt der Förderluft des     Kompres-          sors.    Das     Niederdruckgas    verlässt den     Wärme-          austauscher        durch    die Kammer 22, während  das Hochdruckgas durch die Kammer 23 in  den     Wärmeaustauscher    einströmt.  



  Bei der Rotation der Trommel 1 werden  die     Wärmeaustauschelemente    einer Zelle 4  auf     ihrem    Weg durch die Leitung 9     durch     das     heissere    Fluidum erhitzt     und    geben bei    der Weiterdrehung in die Leitung 10 ihre  Wärme an das kältere Fluidum ab.  



  Die Enden 11 der Trennwand 7 sind ge  krümmt und der Innenwand der Trommel 1       angepasst,_    um eine     fluiddichte        Berührung    mit.  dieser Wand zu ermöglichen     und    um so den  Gasübertritt aus. der Hochdruckkammer 23  in die Niederdruckkammer 22 auf ein Mini  mum herabzusetzen. Aus dem gleichen Grund  ist im     Gehäuse    8 eine Einbuchtung 24 vor  gesehen, um eine     fluiddichte    Berührung mit  der     Aussenwand    der Trommel 1 zu ermögli  chen.  



  In der Trennwand 7 ist ein Kanal 12 vor  gesehen, der eine Zelle 13, die gerade aus dem  Bereich der Hochdruckkammer 23 ausgetre  ten ist, mit einer Zelle 14 verbindet, die im  Begriffe steht, in den Bereich dieser Hoch  druckkammer einzutreten, wobei jedoch keine  der beiden Zellen mit einer Kammer in Ver  bindung steht. Dadurch kann der erwähnte  Leistungsverlust annähernd auf die Hälfte re  duziert werden, wenn die Zelle 14 in den käl  teren Gasstrom eintritt.  



       Fig.    2     zeigt    eine Variante     des    beschriebenen  Beispiels, bei welcher jeder     Endteil    11 der  Trennwand 7 gleichzeitig zwei Zellen ab  schliesst, wobei auch zwei Kanäle 12 vorgese  hen     sind.    Dadurch     kann    der     erwähnte        Lei-          stungsverhst    um nahezu zwei Drittel redu  ziert werden. Es können aber auch mehr als  zwei Kanäle vorgesehen sein, um die Herab  setzung     des        Leistungsverlustes-    noch zu stei  gern.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Rotierender Regenerativ-Wärmeaustauscher zur Wärmeübertragung zwischen zwei Fluiden von verschiedenem Druck, gekennzeichnet durch ein rotierendes Element, das eine Mehr zahl von Zellen aufweist und durch eine Trennwand. in eine Niederdruckzone und eine Hochdruckzone .aufgeteilt ist, durch welche die Zellen aufeinanderfollgend bewegbar sind, und wobei sie in der erstgenannten Zone der Wirkung des Niederdruckfluidums und in der zweitgenannten Zone der Wirkung des Hochdruckfluidums ausgesetzt sind,

   und durch Druekausgleichmittel, um wenigstens eine Zelle, die im Begriffe steht, in eine der Zonen einzutreten, mit wenigstens einer andern Zelle, die gerade aus dieser Zone ausgetreten ist, zu verbinden in einem Augenblick, in wel chem diese Zellen mit keiner der beiden Zonen in Verbindung stehen. UNTERANSPRUCH: Wärmeaustauscher nach Patentansprueh, da,dureh gekennzeichnet, dass die Druckaus- gileichmittel wenigstens einen durch die Trenn wand führenden Kanal aufweisen.