CH383423A - Wärmeaustauscher - Google Patents

Wärmeaustauscher

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CH383423A
CH383423A CH42360A CH42360A CH383423A CH 383423 A CH383423 A CH 383423A CH 42360 A CH42360 A CH 42360A CH 42360 A CH42360 A CH 42360A CH 383423 A CH383423 A CH 383423A
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CH
Switzerland
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grooves
sep
heat exchanger
condensation
heat transfer
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Application number
CH42360A
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Richter Robert
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Gen Electric
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/12Molecular distillation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
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    • B01D1/22Evaporating by bringing a thin layer of the liquid into contact with a heated surface
    • B01D1/222In rotating vessels; vessels with movable parts
    • B01D1/223In rotating vessels; vessels with movable parts containing a rotor
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
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Description


      Wärmeaustauscher       Die vorliegende Erfindung betrifft einen     Wärme-          austauscher    mit einer Wand aus gut wärmeleitendem  Material, von welcher eine Oberfläche als     Ver-          dampfungsfläche    dient und die andere Oberfläche ge  rillt oder gewellt ist und als Kondensationsfläche dient.  



  Bei bestimmten Arten von     Wärmeaustauschern     der erwähnten Art gelangt der Dampf zu der Ober  fläche einer wärmeleitenden Trennwand, wobei der  Dampf die Trennwand durch die bei der Konden  sation entstehende Wärme erwärmt. Durch diese  Erwärmung der einen Oberfläche wird die der  anderen Oberfläche zugeführte zu verdampfende  Flüssigkeit erwärmt und verdampft, so dass die  Wärme durch die Grenzwand hindurch zu dem an  der Ausgangsseite der Trennwand entstehenden  Dampf übertragen wird.

   Dieser Dampf kann nun  an der ersterwähnten Fläche der Trennwand, bei  spielsweise eines     Kompressionsdestillationsapparates,     wieder kondensiert werden oder über eine Leitung  zu einer getrennten Kondensationsfläche geschickt  werden, beispielsweise an die Kondensationsfläche  eines     Diffusions-    oder     Molekular-Destillationsappa-          rates.     



  Der Wirkungsgrad derartiger Geräte hängt von  mehreren Faktoren ab, das heisst von dem Wärme  übergang von dem Dampf zu der Eingangsseite der  Trennwand, von dem Wärmedurchgang durch die  Trennwand und von dem Wärmeübergang von der  Trennwand zu dem Dampf an der Ausgangsseite. Da  die Trennwand selbst gewöhnlich aus sehr gut  wärmeleitendem Material besteht, kann der Wärme  durchgang durch die Trennwand ausser Betracht ge  lassen werden, so dass nur noch die beiden Wärme  übergänge zu berücksichtigen sind.  



  Es kann gezeigt werden, dass die Zunahme von  einem der beiden     Wärmeübergangszahlen,    das heisst    der     Wärmeübergangszahl    von dem Dampf zu der  Eingangsseite der     Trennwand    oder der     Wärmeüber-          gangszahl    von der Trennwand zu dem Dampf an  der Ausgangsseite den     Gesamtwärmeübergang    von  dem Dampf an der Eingangsseite zu dem Dampf an  der Ausgangsseite erhöht.

   Es kann jedoch gemäss der  vorliegenden Erfindung weiterhin     gezeigt    werden,       dalss    eine gleichzeitige Zunahme von beiden Wärme  übergangszahlen eine Zunahme der gesamten Wärme  durchgangszahl zur Folge hat, die die Summe der  Zunahmen der einzelnen     Wärmeübergangszahl    bei  Konstanz der jeweiligen anderen Wärmeübergangs  zahl weit     übertrifft.     



  Diese Verhältnisse sollen an einem einfachen       Wärmeaustauscher    mit einer zylindrischen Trenn  wand erläutert werden. Die Trennwand besteht aus  sehr gut wärmeleitfähigem Material, wobei der  Dampf, der kondensiert werden soll, auf die Aussen  fläche aufgebracht wird, während die zu destillie  rende Flüssigkeit auf die Innenfläche des Zylinders  aufgebracht wird; um hier verdampft zu werden.

   Die  gesamte     Wärmedurchgangszahl    von dem Dampf an  der Aussenseite des Zylinders zu der Innenseite des  Zylinders sei U, die     Wärmeübergangszahl    von dem  Dampf an der Aussenseite des Zylinders zu der  Trennwand hl und die     Wärmeübergangszahl    von der  Trennwand zu dem Dampf im Inneren des Zylin  ders     h2.    Es besteht nun bei Vernachlässigung der  Wärmeleitung in der Trennwand     hi    die Beziehung  
EMI0001.0027     
    Es können nun die in der folgenden Tabelle  angegebenen verschiedenen Zusammenhänge gegeben  sein:

      
EMI0002.0001     
  
    Wärmeübergangszahlen <SEP> Wärmedurchgangszahl <SEP> Verbesserung
<tb>  Eingangsseite <SEP> Ausgangsseite
<tb>  Dampf-Trennwand <SEP> Trennwand-Dampf <SEP> Dampf-Dampf <SEP> in
<tb>  Fall <SEP> 1 <SEP> <B>9750</B> <SEP> 2440 <SEP> 1950
<tb>  20
<tb>  Fall <SEP> 2 <SEP> 68250 <SEP> 2440 <SEP> 2350
<tb>  Fall <SEP> 3 <SEP> <B>9750 <SEP> 195000 <SEP> 9280</B> <SEP> 445
<tb>  Fall <SEP> 4 <SEP> <B>68250 <SEP> 195000 <SEP> <I>50500</I></B>       In allen     Fällen    sind die     Wärmeübergangszahlen     bzw. die     Wärmedurchgangszahl    in     Kcal/m2h     C an  gegeben.  



  Beim Vergleich der     Fälle    1 und 2 ist zu ersehen,  dass die     Wärmeübergangszahl    an der Ausgangsseite  2440     Kcal/m=h     C     beträgt.    Die Verbesserung der       Wärmeübergangszahl    an der Eingangsseite entspricht  einem Verhältnis von 1 :7. Dies ergibt jedoch nur  eine 20      /oige    Verbesserung der gesamten Wärme  durchgangszahl.  



  Durch Vergleich der     Fälle    1 und 3 kann ersehen  werden, dass bei gleicher     Wärmeübergangszahl    an der  Eingangsseite eine Erhöhung der Wärmeübergangs  zahl an der Ausgangsseite entsprechend einem Ver  hältnis von 1:80 die gesamte Wärmedurchgangs  zahl um 375      /a    gegenüber dem Fall 1 verbessert wird.  



  Durch Vergleich der Fälle 3 und 4, bei denen die       Ausgangswärmeübergangszahl    auf  195 000     Kcal/m@h     C  gesteigert worden ist, ist zu ersehen, dass eine Zu  nahme der     Eingangswärmeübergangszahl    in dem Ver  hältnis von 1 : 7, eine Zunahme der gesamten Wärme  durchgangszahl von 445     %    gegenüber der gesamten       Wärmedurchgangszahl    des Falles 3 bewirkt.  



  Die hohe     Wärmeübergangszahl    an beiden Seiten  der Trennwand wird dadurch erreicht, dass die profi  lierte Aussenfläche der Trennwand so beschaffen  wird, dass die Dampfkondensation an ihr ein Maxi  mum erreicht und somit auch die Wärmedurchgangs  zahl. Diese maximale     Wärmedurchgangszahl    kombi  niert mit der grossen     Wärmeübergangszahl    an der  Ausgangsseite - was beispielsweise durch Wisch  organe erreicht wird - bedingt einen erheblich ver  grösserten     Wärmefluss    durch die Trennwand.  



  R.     Gregoric    hat in einem     Artikel    in der  Zeit  schrift für angewandte Mathematik und Physik ,  Band 5, 1954, Seiten 36 bis 49, eine gewellte bzw.  geriffelte     Kondensationsoberfläche    beschrieben, die  eine erhöhte Kondensationswirkung zeigt. Die Fläche  verläuft ebenso wie die Riffelung in     vertikaler    Rich  tung. Die Wellen bzw. Riffelungen sind     sinusförmig     und erzeugen einen sehr dünnen Film mit einem  ausserordentlich geringen     Wärmewiderstand    an den  Erhöhungen bzw. den vorspringenden Teilen der  Wellenform. Das Kondensat wird durch Oberflächen  spannungen von den Erhöhungen in die Einbuch  tungen zwischen den Erhöhungen gezogen und füllt  diese weitgehend aus.

   Da das Kondensat weiter der    Schwerkraft ausgesetzt ist, fliesst dieses in den Rillen  nach unten und wird abgeführt.  



  Der     Wärmeaustauscher    gemäss der vorliegenden  Erfindung ist nun dadurch gekennzeichnet, dass die  Wellen oder Rillen Vorsprünge aufweisen, deren  Fläche relativ gross im Vergleich zu den Rillen zwi  schen den Vorsprüngen ist und weiterhin so be  schaffen sind, dass die Rillen das Kondensat von den  Vorsprüngen durch Oberflächenspannung abziehen  und eine Maximalfläche frei von Kondensat halten  und somit einen guten Wärmeübergang bewirken.  



  Die Erfindung soll anhand der beiliegenden  Zeichnung beispielsweise näher erläutert werden; es  zeigen:       Fig.    1 die     Wärmeaustauschfläche    eines     Wärme-          austauschers,          Fig.2    einen Querschnitt durch die Wärmeaus  tauschfläche gemäss     Fig.    1,       Fig.    3 einen Querschnitt durch zwei aneinander  angrenzende vorspringende Teile der Wärmeaus  tauschfläche,

         Fig.4    einen     Kompressions-Destillationsapparat     perspektivisch im Schnitt und       Fig.    5 einen Querschnitt durch den unteren  inneren Teil der     Fig.    4, in grösserem Massstab.  



       Fig.    1 zeigt einen Zylinder 1 aus wärmeleitendem  Material; der beispielsweise die Dampftrennwand  eines     Destillationsapparates    darstellen kann. Die  Innenfläche 2 des Zylinders wird beispielsweise ge  kühlt, um an der Aussenfläche eine Kondensation her  vorzurufen. Wenn die Aussenfläche des Zylinders in  gleicher Weise wie die Innenfläche glatt wäre, hätte die  Trennwand die     geringstmögliche    Wärmedurchgangs  zahl. Irgendwelche Einbuchtungen in der Aussen  fläche, die über     vernachlässigbare    Unregelmässig  keiten hinausgehen, erhöhen somit den Wärmedurch  gang. Die Aussenfläche ist nun mit parallelen, in       vertikaler    Richtung verlaufenden Einbuchtungen  bzw.

   Riffelungen versehen, die nach aussen gerich  tete Vorsprünge 4 besitzen sowie zwischen je zwei  Ausbuchtungen liegende Täler bzw. Rillen 5. Die  Vorsprünge und Täler sind so profiliert und bemes  sen, dass eine maximale Gesamtkondensation an der  Oberfläche stattfindet, das heisst, dass die wirksame  Gesamtfläche zur Bildung von Kondensationsfilmen  sehr gross ist.  



       Fig.    3 zeigt in sehr grösserem Massstab zwei Vor  sprünge 4 und ein zwischen diesen befindliches Tal.      Die Kondensationsfläche an jedem     Vorsprung     befindet sich nicht nur an den Kuppen dieser Vor  sprünge, sondern auch an deren beiden Seiten, so  dass die gesamte     Kondensationsfläche    im Schnitt  zweimal der mit w bezeichneten Länge auf der  Oberfläche jedes Vorsprunges entspricht. Der Ab  fluss wird durch die Rille mit dem Radius R     zwischen     zwei benachbarten Vorsprüngen gebildet, die sich in  dem relativ kleinen Bereich zwischen zwei benach  barten Flächen w befinden.  



  Der Ausdruck  Vorsprung  soll den gesamten  vorspringenden Teil bezeichnen, dessen Umfang 2w  ausmacht, wie dies in     Fig.    3 gezeigt ist, und nicht  nur die in der Nähe der Kuppe der Vorsprünge lie  genden Teile. Teile des Vorsprunges sind somit alle  Flächenteile, die sich über die Oberfläche des in  den Rillen abfliessenden Kondensates erheben.  



  Das Oberflächenprofil, das für eine maximale  Kondensation erforderlich ist, kann mathematisch  berechnet werden, wenn die Kräfte in Betracht ge  zogen werden, die auf den     Kondensatfilm    einwirken,  das heisst die Scherkraft s und der durch die Ober  flächenspannung bedingten Druck. Mathematisch  kann gezeigt werden, dass die unten angegebenen  Bedingungen bestehen.

   Es ist:    w = der halbe Umfang des Vorsprunges,  x = Bogenabstand einer Oberflächenstelle von  der Kuppe des Vorsprunges, entlang dem  Umfang w,  r =     Krümmungsradius    des Vorsprunges an einer  Stelle, die von der Kuppe den Bogenabstand  x aufweist,       ro    =     Krümmungsradius    an der Kuppe des Vor  sprunges,  = Viskosität des Kondensates,  T - Gesamte Stärke des Films an einer unendlich  kleinen Stelle der Oberfläche,       HI,    = die gebundene Wärme des Kondensats,  d = Dichte des Kondensats,       a    = Oberflächenspannung,  k =     Wärmeleitzahl    des Kondensats,

    <I>d t</I> = Temperaturdifferenz zwischen der Aussen  fläche des Films und der angrenzenden Ober  fläche des Mediums (auf der sich der Film  befindet), das zum Hervorrufen der Konden  sation gekühlt wird,  L = Vertikale Länge der Oberfläche,       R",    =Innerer     Wärmeübergangswiderstand,          R1    =     Wärmeübergangswiderstand    der Wand,  m = Verhältnis der Länge der Einbuchtung, bevor  diese völlig mit flüssigem Kondensat     gefüllt     wurde, zu der gesamten Vertikallänge L.    Folgende Annahmen seien vorausgesetzt:  1. Die Oberfläche, auf der sich das Profil befindet,  ist zylindrisch, wobei der Durchmesser gross be  züglich der Tiefe der Einbuchtungen ist.    2.

   Der Radius r ist an der Stelle x = w unendlich  gross (bzw. der     Winkel    B in     Fig.    3 ist     n/2).     



  Es gilt dann  
EMI0003.0020     
    C ist hierbei eine Konstante, die alle Konstanten  des Betriebes in sich vereinigt. Aus den Gleichungen  (1) und (la) kann das Profil des Teils, an dem eine  Kondensation durch Filmbildung stattfindet, kon  struiert werden, das heisst die Fläche, die in     Fig.    3  mit w bezeichnet ist. Weiterhin gilt  
EMI0003.0022     
    Die Gleichung (2) gibt den Radius der halbkreis  förmigen     Abflussrille    und gemeinsam mit Gleichung  (1) für den Vorsprung das gesamte Profil der Ober  fläche an.  



  Die Flächen     maximaler    Kondensationen können  nun bestimmt werden. Es gilt  
EMI0003.0025     
         ro    ist gegeben durch die Beziehung  
EMI0003.0027     
    Wenn die Gleichung (4) in (la) eingesetzt wird  ergibt sich  
EMI0003.0028     
    Zur Konstruktion des Profils sei angenommen,  dass das an der     Oberfläche    zu kondensierende  Medium Wasser ist, wobei eine Kondensation bei  49 C stattfindet. Die Werte für die verschiedenen  Konstanten sind dann wie folgt:       ,a    Viskosität: 0,0055     dyn.        sec./cm2     k Wärmeleitzahl: 0,00154 cal.     cm/cm2    sec.

     C       HI,    gebundene Wärme des Kondensats: 570     cal./g     d Dichte: 0,99     g/cm3          a    Oberflächenspannung: 68     dyn./cm.     



  Das Profil des Rohres soll für eine Filmdicke T  von 0,00075 cm     geschaffen    werden, eine Tempe  raturdifferenz<I>d t</I> an der Trennwand von     2     C und  ein Verhältnis von m = 2/3.  



  Wenn diese Werte in die Gleichung (1) einge  setzt werden, ergibt sich    
EMI0004.0001     
    der Wert von C ergibt sich zu 2100. Aus der Glei  chung (4) ergibt sich  
EMI0004.0002     
    Dies ist der     Krümmungsradius    an der Kuppe des  Vorsprunges. Aus Gleichung (3) ergibt sich  
EMI0004.0004     
    Dies ist der gesamte Bogenabstand von der  Kuppe des Vorsprunges bis zu der Stelle des Vor  sprunges, wo dieser in die     Abflussrille    übergeht.  Aus Gleichung (5) ergibt sich  r = 1/2 (23.8 -2l00     x2)    (6)  Der Radius r für einen beliebigen Punkt an der  Oberfläche mit einem Bogenabstand x von der  Kuppe des Vorsprunges kann nun aus der Gleichung  (6) berechnet werden. Die unten aufgeführten Werte  wurden aus der Gleichung (6) und aus der Beziehung  x = r gewonnen.

    
EMI0004.0007     
  
    r0 <SEP> = <SEP> 0,044 <SEP> cm
<tb>  <I>B0 <SEP> = <SEP> 44 </I> <SEP> r1 <SEP> = <SEP> 0,051 <SEP> cm
<tb>  Bi <SEP> = <SEP> 23,5 <SEP> r2 <SEP> = <SEP> 0,068 <SEP> cm
<tb>  B2 <SEP> = <SEP> 17 <SEP> r3 <SEP> = <SEP> 0,147 <SEP> cm
<tb>  B3 <SEP> = <SEP> 5,5 <SEP> r4 <SEP> = <SEP> 0,320 <SEP> cm            Fig.    3 wurde etwa diesen     Werten    mit den ver  schiedenen Radien r0,     rl,        r.,        r3    und     r4    und mit den  entsprechenden Winkeln     zi        /30,    d     ssl,    d     /32    und d     ,83     angepasst.

   Nachdem der erste Radius r0 und der ent  sprechende Winkel A     ss0    in die     Fig.    3 eingetragen  worden ist, können auch die nachfolgenden Radien  und die jeweils zugehörigen Winkel nacheinander  eingetragen werden.  



  Aus     Fig.    3 kann ersehen werden, dass die dem  Abfluss dienende Fläche, deren Radius mit R be  zeichnet ist, erheblich kleiner als die Kondensations  fläche ist, die den gesamten übrigen Teil der Ober  fläche ausmacht. Die sich an den Flächen w an bei  den Seiten der     Abflussrille    bildenden Kondensate  werden durch     Oberflächenspannung    im wesentlichen  in horizontaler Richtung in die Abzugsrillen hinein  gezogen. Bei der gezeigten Ausbildung ist die Fläche,  an der eine Kondensation     stattfindet,    nicht nur grösser  als die Abzugsfläche, sondern weiterhin auch wesent  lich grösser als die gesamte     Oberfläche    des eben ge  haltenen Zylinders.  



  Eine nach den oben angegebenen Werten be  rechnete Oberfläche hat gezeigt, dass die einen sehr  hohen Wirkungsgrad aufweisenden wirksamen Kon  densationsflächen zwischen den     Abflussrillen    bzw.       Abflussflächen        144%        der        gesamten        unprofilierten,       eben gehaltenen Fläche bzw. Bezugsfläche aus  machen.

   Durch die     Profilierung    wurde die Wärme  durchgangszahl bei der Kondensation in     Filmform     von etwa 14 640     kg/cal.    pro Stunde und m2 und   C  etwa auf das Dreifache dieses     Wertes        gesteigert.     Weitere Erhöhungen sind möglich; der tatsächlich  zu erlangende Gewinn ist jedoch durch die Unge  nauigkeiten bei der Herstellung der Profile begrenzt.  



  Die     Erfindung    ist selbstverständlich nicht auf das  Profil der     Fig.    3 beschränkt, welches nur beispiels  weise     erläutert    wurde.  



  Es kann angenommen werden, dass die eben  gedachte     Oberfläche,    das heisst die     Bezugsfläche     durch den Ausgangspunkt des Radius r, der die Ab  flussrille     definiert,    verläuft (bzw. durch den Radius  r4, wie dies in der     Fig.3    gezeigt ist). Bei dieser  Voraussetzung ist zu ersehen, dass das     Verhältnis    von  dem Umfang der     Vorsprünge    zu dem Umfang der       Abflussrillen    der Wellen, gemessen in der Bezugs  ebene, etwa 3:1 beträgt und das     Verhältnis    der       projizierten    Oberflächen in der gleichen Grössen  ordnung liegt.

   Da die     Abflussfläche    durch die ab  fliessende Flüssigkeit gefüllt ist, trägt sie praktisch  nichts zur Kondensation bei; sie nimmt anderseits  jedoch     'j#    der Gesamtfläche der oben angegebenen  Bezugsebene ein. Die vorspringenden Teile nehmen  etwa     3!4    der Gesamtfläche der Ebene ein,     während     die tatsächliche Oberfläche der von der genannten  Ebene ausgehenden Vorsprünge im wesentlichen  zweimal so gross ist wie die Projektionen der Vor  sprünge auf diese Fläche. Die Gesamtfläche, an der  eine Kondensation     unbehindert    von dem Abfluss des  Kondensats stattfinden kann, macht somit etwa l440/0  der Bezugsoberfläche aus.

   Da die Fläche 5 nur zum  Ableiten des Kondensats bestimmt ist und zur Kon  densation selbst nichts beiträgt, kann sie jede be  liebige Form erhalten, beispielsweise rechteckige oder  polygonale Form. In gleicher Weise können die Teile  der Vorsprünge, die sich über die Bezugsebene, die  durch die Fusspunkte dieser Vorsprünge verläuft,  hinaus erstrecken, verändert werden. Es hat sich  jedoch als vorteilhaft herausgestellt, die tatsächliche  Gesamtfläche, an der sich Kondensat     ungehindert     von den     Abflusswegen    bilden kann, grösser zu halten  als die Bezugsfläche. Die Höhe der Vorsprünge über  der Bezugsebene soll in der Regel grösser als die  Breite der     Abflussfläche    in dieser Ebene sein.

   Nor  malerweise übertrifft diese Höhe die Breite des Ab  flusskanals in der Bezugsebene um das Doppelte.  



  Ein wie gezeigtes und beschriebenes Profil kann  verschiedenen Anwendungsgebieten mit     Erfolg    zuge  führt werden; keinesfalls ist die Anwendung auf die  Destillation von Wasser beschränkt. Ein Anwen  dungsbeispiel sind Dampfkondensatoren bei Dampf  maschinen und Dampfturbinen. Eine aus der Glei  chung (1) berechnete Kondensationsfläche     zur    Ver  wendung bei einer Dampfturbine kann zufolge der  unterschiedlichen Betriebsbedingungen etwas von der  in     Fig.    3     gezeigten    Oberfläche abweichen. Bei den  meisten Anwendungen beträgt die Breite der Ab-           flussrille    in dem Abstand R von seinem Boden nicht  mehr als die Hälfte des Umfanges des Vorsprunges  beim gleichen Durchmesser der Trennwand.

   Die  Neigung der Seitenwände der Vorsprünge verändert  sich von einem Winkel von angenähert 90  oder  mindestens von mehr als 80  gegenüber der Bezugs  ebene bis zur Parallelität mit dieser Bezugsebene an  der Spitze dieser Vorsprünge. Die entstehende Flüs  sigkeit fliesst in die     Abflussrinnen,    wo sie eine Kon  densation verhindert, jedoch nur in dem durch den  Radius R definierten Gebiet. Lediglich in dem  unteren Drittel der Gesamtlänge der Oberfläche kann  die Flüssigkeit über die Tiefe R hinausgehen, jedoch  nicht in einem Ausmass, der die Kondensation merk  lich beeinträchtigt.  



       Fig.    4 zeigt mehr im einzelnen einen     Kompres-          sionsdestillationsapparat.    Er enthält einen Zylinder 1,  dessen Aussenfläche wie oben erläutert wellenförmig       ausgebildet    ist. Dieser Zylinder dient als Trennwand.  Die Wellen bewirken dabei wie ausgeführt einen  hohen Wärmeübergang von dem umgebenden Dampf  zu der Trennwand. Ein hoher Wärmeübergang von  der Trennwand zu dem Dampf im Inneren des  Zylinders wird durch Wischorgane 17 hervorgerufen,  die einen sehr dünnen Film der zu destillierenden  Flüssigkeit auf der Innenfläche der Trennwand her  vorrufen, von welcher die     Flüssigkeit    zufolge der  Erwärmung von aussen verdampft.  



  Die zu destillierende Flüssigkeit, die beispiels  weise Seewasser sein kann, wird der Einrichtung  durch die Leitung 12 und einen Verteiler 13 zuge  führt, der im oberen Ende und     innerhalb    des Zylin  ders 1. vorgesehen ist. Der Verteiler 13 ist auf einer  Welle 14 befestigt und rotiert mit dieser. Die Welle  14 verläuft in der Achse des Zylinders und wird durch  einen Motor 15 angetrieben. Der Verteiler ist mit  Öffnungen 16 versehen, durch welche die zu destil  lierende Flüssigkeit zu der Innenfläche 2 des Zylin  ders gelangt, an welcher Innenfläche die Flüssigkeit  zufolge der Schwerkraft nach unten läuft.  



  Die Welle 14 trägt weiterhin Wischorgane 17, die  in     Fig.5    im einzelnen gezeigt sind und die durch  Federn 18 gegen die     Innenfläche    2 gedrückt werden.  Die zu     destillierende    Flüssigkeit wird der Oberfläche  2 unmittelbar vor diesen Wischorganen zugeführt,  und rinnt vor diesen gesamte Innenfläche herab.

    Die Wischer 17, die aus einem kohlenstoffhaltigen  Material oder Kunststoff bestehen, zeigen eine gute       Abriebfestigkeit.    Sie werden durch die zu destillie  rende Flüssigkeit angefeuchtet und besitzen gegen die  Fläche 2 mit einem kleinen Winkel geneigte Flächen  19, die als Gleitlager wirken und die zu destillierende  Flüssigkeit zu einem dünnen     Film    auf der Oberfläche  2     verteilen.    Die Stärke des Films hängt dabei von  dem Druck der Feder 18 sowie von der Breite und  dem Eingriffswinkel der Flächen 19 ab.

   Bei geeigne  ter Konstruktion dieser Teile kann der Flüssigkeits  film so dünn gehalten werden, dass sich dieser von  einem Wischer zu dem nächsten Wischer erstreckt,  so dass die gesamte Oberfläche mit einem Film be-    deckt ist, dessen Stärke gerade ausreicht, um     ein     Abtrocknen der Oberfläche vor dem nächsten Wisch  organ zu verhindern.

   Ein derartiges Abtrocknen muss  deswegen vermieden werden, weil es zu Ablagerungen  von mineralischen     Stoffen    auf der     Oberfläche        führt.     Anderseits ist der Film der zu destillierenden Flüssig  keit so dünn, dass er nicht zufolge der Schwerkraft  nach unten fliesst, sondern gleichförmig auf der Ober  fläche liegt und in seiner Stärke nur durch die Ver  dampfung beeinflusst     wird.     



  Der an der Fläche 2 entstehende Dampf strömt  nach oben und durch die Öffnungen 20 in den Ver  teiler 13, wird in dem Kompressor 10 verdichtet  und strömt schliesslich durch Öffnungen 25 in den       Ringraum    26 zwischen den Zylinder 1 und     einem     äusseren Zylinder 27, wo er an der äusseren wellen  förmigen bzw. geriffelten Fläche des Zylinders 1  kondensiert. Das Kondensat wird durch     Oberflächen-          spannung    in die     Abflussrinnen    der     Oberfläche    des  Zylinders 1 gezogen und fliesst in diesen     Rinnen    zu  dem Boden des Zylinders und durch die Destillats  leitung 28 hinaus.  



  Der Überschuss an zu destillierender Flüssigkeit,  der nicht an der     Innenfläche    verdampft, fliesst als  Konzentrat vor den Wischern nach unten und  anschliessend durch die Leitung 29 für dieses Kon  zentrat nach aussen.  



  Es sei noch erwähnt, dass die Wischer 17 ent  lang der Gesamtlänge des Zylinders in einzelne Ab  schnitte unterteilt sind, wobei jeder Abschnitt in  gleicher Weise wie die übrigen, aber unabhängig von  diesen, durch Federn gegen den Zylinder gedrückt  wird. Auf diesem Wege wird ein     wirksamer    Wisch  vorgang entlang der Oberfläche erreicht, und     zwar     unabhängig von Unregelmässigkeiten in der Ober  fläche.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE I. Wärmeaustaucher mit einer Wand aus gut wärmeleitendem Material, von welcher eine Ober fläche als Verdampfungsfläche dient und die andere Oberfläche gerillt oder gewellt ist und als Konden sationsfläche dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen oder Rillen Vorsprünge aufweisen, deren Fläche relativ gross im Vergleich zu den Rillen zwischen den Vorsprüngen ist und weiterhin so be schaffen sind,
    dass die Rillen das Kondensat von den Vorsprüngen durch Oberflächenspannung ab ziehen und eine Maximalfläche frei von Kondensat halten und somit einen guten Wärmeübergang be wirken. II. Verwendung des Wärmeaustauschers nach Patentanspruch I, zur Destillation von Wasser, mit Mitteln zum Zuführen von Wasser zu der Ver- dampfungsfläche und mit Mitteln, die den Wasser dampf von der Verdampfungsfläche zu der Konden sationsfläche leiten.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch die Kombination der gerillten kondensierenden Oberfläche mit einer glatten Ver- dampfungsfläche und mit Mitteln, wie z. B. Wisch organen, die die zu verdampfende Flüssigkeit auf der Verdampfungsfläche in die Form eines dünnen Films verteilen.
    2. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Kondensationsfläche der Vorsprünge zu der Fläche der Abflussrillen grösser als 2:1 ist. 3. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen vertikal ver laufen und dass das Kondensat der Schwerkraft fol gend durch die Rillen abgeführt wird.
    4. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Wand zylindrisch ist und eine geschlossene innere Verdampfungsfläche bildet, während sich die Rillung an der Aussenseite des Zylinders befindet.
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