DE2951279C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Regenerativ-Wärmeaustauscher der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art.

Die bekannten Regenerativ-Wärmeaustauscher, z. B. das Ljungström-Prinzip, sind mit Wärmespeichermassen in Form von Blechen, Keramikplatten oder -elementen bestückt, die aus verschiedenen Materialien bestehen.

Die Wärmespeicherung der Masse des Rotors erfolgt im Heißgasstrom. Durch die Rotation des Rotors erfolgt die Wärmeübertragung im Kaltgasstrom. Die Gasanströmung erfolgt dabei parallel zur Achse des Rotors.

In vielen Fällen, besonders bei Wärmeaustauschern zwischen Gasen mit hohem Staubgehalt und Gasen mit Temperaturen unter dem Taupunkt, bilden sich in der Speichermasse der bekannten Wärmeaustauscher Verkrustungen und Ablager­ ungen, die schwer wieder zu entfernen sind. Diese Ab­ lagerungen verursachen Probleme mit dem Wärmeaustausch, sowie eine Erhöhung des Druckverlustes des Gasdurch­ flusses durch die Speichermasse ist die Folge.

Aufgrund dessen sind die Regenerativ-Wärmeaustauscher mit Reinigungsvorrichtungen ausgerüstet, die mit Dampf oder mit Luft die Ablagerungen abblasen.

Gemäß US-PS 38 72 918 ist ein Regenerativ-Wärmeaustauscher mit vertikaler oder horizontaler Achse bekannt, dessen Rotor aus einer Vielzahl von gasdurchströmten Rohren aufgebaut ist, die mit einer Schüttung von Wärmeüber­ tragungselementen gefüllt sind. Beim Drehen des Rotors verändern die einzelnen Wärmeübertragungselemente ihre Lage innerhalb des jeweiligen Rotors und bewirken somit im gewissen Umfang eine Selbstreinigung. Da der Bewegungs­ möglichkeit der Schüttung innerhalb der Rohre enge Grenzen gesetzt sind, ist der Selbstreinigungseffekt auf ein kleines Maß beschränkt. Der Wärmeübergang bleibt von diesem Vorgang weitgehend unbeeinflußt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen regene­ rativen Wärmeaustauscher zu schaffen, der einen inte­ siven Wärmeaustausch zwischen Sekundär- und Primärgas­ strömen ermöglicht und eine problemlose Selbstreini­ gung der Speichermassen ohne zusätzliche Reinigungs­ ausrüstung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einem Regenerativ-Wärmeaustauscher der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elemente in einer Wirbel­ schicht bewegt werden.

Die Kammern werden dabei radial durch­ strömt.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher, wie er in der Zeichnung dargestellt ist, besteht aus dem als Rotor ausgebildeten Ringkörper 1, den Kammern 2, gebildet aus den Trennwänden 3 und 4, die mit den wärmeübertragen­ den Elementen 5 gefüllt sind. Dabei ist der Rotor auf einer Drehplatte 6 mit Achse 7 befestigt.

Im unteren Teil des Wärmeaustauschers befindet sich der Eintrittskanal 8, durch den Gas 9 (z. B. Sekundärgas) radial dem Rotor zugeführt wird, und nach der Wärmeab­ gabe an die als Speichermasse ausgebildeten Elemente 5 verläßt es durch den Austrittskanal 10 den Wärmeaus­ tauscher. Der obere Teil des Wärmeaustauschers ist symmetrisch zum unteren Teil des Wärmeaustauschers aus­ gebildet, nur die Kanäle haben umgekehrte Funktionen, d. h. der Eintrittskanal für das Sekundärgas ist identisch mit dem Austrittskanal für das Primärgas.

Die Heißgas- und die Kaltgasseite des Regenerativ-Wärme­ austauschers sind untereinander getrennt durch die Ab­ dichtungselemente 11 und Führungsplatte.

Die Elemente 5 der Wirbelschichtmasse können z. B. als starre Hohlkugeln oder als hohle Vielflächner ausgebildet sein, wobei der freie Innenraum teilweise mit einer wärmeleitenden Flüssigkeit gefüllt ist.

Der Rotor 1 hat die Form eines Ringes und ist unterteilt in radiale Sektoren und konzentrische Zonen, die die Kammern 2 für die Speichermasse 5 bilden. Dabei sind die achsparallelen Trennwände 3 für das gasförmige wärmeabgebende bzw. wärmeaufnehmende Medium durchlässig und die radialen Trennwände 4 für das gasförmige Medium undurchlässig. Die Primär- und Sekundärgase fließen durch den Ringrotor 1 im Gegenstromprinzip, d. h. ein Strom von innen nach außen und der zweite von außen zum inneren Raum des Rotors.

Der entscheidende Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher mit Wirbel­ schichtspeichermasse unempfindlich gegen Verunreinigungen der Gase ist.

Durch die sehr gute Wärmeleitfähigkeit der Elemente in den einzelnen Kammern ergeben sich hohe Wärmeübergangs­ faktoren, sowie durch das geringe Gewicht der Elemente kann der Rotor mit höherer Drehzahl betrieben werden als die herkömmlich ausgebildeten Wärmeaustauscher.

Claims (1)

1. Regenerativ-Wärmeaustauscher mit einem um eine hori­ zontale Achse rotierenden ringförmigen Rotor, der mit rotationssymmetrisch verteilten Kammern versehen ist, die durch achsparallel verlaufende gasdurchlässige und durch radial verlaufende gasundurchlässige Wände be­ grenzt sind und in denen als Wärmeträger dienende feste Elemente frei beweglich eingeschlossen sind, wobei die Elemente durch ihr Gewicht und durch die Gaskräfte der radial strömenden wärmeabgebenden bzw. wärmeaufnehmenden Medien bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente in einer Wirbelschicht bewegt werden.