DE2160240C3

DE2160240C3 - Block heat exchanger

Info

Publication number: DE2160240C3
Application number: DE19712160240
Authority: DE
Inventors: Hans 8851 Kuehlenthal Linder
Original assignee: Sigri Elektrograhit GmbH
Current assignee: Sigri GmbH
Priority date: 1971-12-04
Filing date: 1971-12-04
Publication date: 1975-03-06
Also published as: DE2160240B2; DE2160240A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, bestehend aus mindestens einem Graphitblock mit Gruppen von sich kreuzenden, von wärmeaustauschenden Fluiden durchströmten Kanälen, wobei die zur Aufnahme des ersten Fluids vorgesehenen Kanäle' in Doppelreihen und die Kanäle für das zweite Fluid zwischen je zwei Doppelreihen in einfachen Reihen angeordnet sind.The invention relates to a heat exchanger consisting of at least one graphite block with Groups of intersecting channels through which heat-exchanging fluids flow, the channels provided for receiving the first fluid in double rows and the channels for the second Fluid are arranged in single rows between each two double rows.

Aus Graphit bestehende Wärmeaustauscher sind wegen der vorzüglichen Korrosionsbeständigkeit dieses Werkstoffes für den Wärmeaustausch zwischen korrosiv wirkenden Fluiden, wie z. B. Chlorwasserstoffsäure oder Salpetersäure, besonders gut geeignet. Graphit ist andererseits wie die meisten keramischen Werkstoffe gegen Kerbspannungen und andere etwa durch Temperaturdifferenzen ausgelöste Spannungsspitzen verhältnismäßig empfindlich. Schädliche Spannungen als Folge überkritischer Temperaturunterschiede treten insbesondere dann auf, wenn die Wärmedurchlaßwiderstände zwischen den Kanälen der verschiedenen Gruppen eines Wärmeaustauschers nicht konstant sind. Aus den gleichen Ursachen bilden sich den Wirkungsgrad des Wärmeaustauschers verschlechternde Wärmenestei.Existing graphite heat exchangers are because of the excellent corrosion resistance of this material for the heat exchange between corrosive fluids such . B. hydrochloric acid or nitric acid, particularly well suited. On the other hand, like most ceramic materials, graphite is relatively sensitive to notch stresses and other stress peaks caused by temperature differences. Harmful stresses as a result of supercritical temperature differences occur in particular when the thermal resistance between the channels of the various groups of a heat exchanger are not constant. For the same reasons, thermal clusters are formed which deteriorate the efficiency of the heat exchanger.

Die genannten Nachteile betreffen die bekannten Wärmeaustauscher mit Gruppen von sich kreuzenden Kanälen, wobei die zur Aufnahme des ersten Fluids vorgesehenen Kanäle in Doppelreihen und die Kanäle für das zweite Fluid zwischen je zwei Doppelreihen in einfachen Reihen angeordnet sind und vermindern deren Wirkungsgrad besonders bei Verwendung vcn Fluiden mit kleineren Wärmeübergangszahlen beträchtlich.The disadvantages mentioned relate to the known heat exchangers with groups of intersecting Channels, the channels provided for receiving the first fluid in double rows and the channels for the second fluid are arranged between two double rows in single rows and decrease their efficiency especially when using fluids with lower heat transfer coefficients considerably.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Wärmeaustauscher zu vermeiden und insbesondere den Wärmeaustausch sowie die mechanische Stabilität zu verbessern.
Die Aufgabe wird mit einem Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dab die in Doppelreihen angeordneten Kanäle ein Netz aus gleichseitigen Dreiecken bilden und der Abstand jedes Kanals zu den benachbarten Kanälen der einfachen Reihe konstant ist.The invention is based on the object of avoiding the disadvantages of the known heat exchangers and, in particular, of improving the heat exchange and mechanical stability.
The object is achieved with a heat exchanger of the type mentioned in that the channels arranged in double rows form a network of equilateral triangles and the distance between each channel and the adjacent channels of the single row is constant.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der F i g. 1 und 2 beispielhaft erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated below with reference to FIGS. 1 and 2 explained by way of example. It shows

F i g. 1 den Querschnitt eines Wärmeaustauschers mit parallel zur Längsachse in Doppelreihen angeordneten Kanälen,F i g. 1 shows the cross section of a heat exchanger with arranged in double rows parallel to the longitudinal axis Channels,

F i g. 2 den Längsschnitt eines Wärmeaustauschers mit quer zur Längsachse in Doppelreihen angeordneten Kanälen.F i g. 2 the longitudinal section of a heat exchanger with arranged transversely to the longitudinal axis in double rows Channels.

In Fig.] s'mäl ein zylindrischer Graphitblock,In Fig.] S'mal a cylindrical graphite block,

ao 2 in Doppelreihen und 3 in einfachen Reihen angeordnete Kanäle. Die Kanäle 2 der Doppelreihen weisen einen dreiecksförmigen Verband auf, wodurch ein konstanter Abstand zwischen benachbarten Kanälen der Doppelreihen und zu den Kanälen 3 der einfachen Reihen erreicht wird.ao 2 channels arranged in double rows and 3 channels arranged in single rows. The channels 2 of the double rows have a triangular association, whereby a constant distance between adjacent Channels of the double rows and to channels 3 of the single rows is reached.

Der Block 1 ist mit zeichnerisch nicht dargestellten, Ein- und Ausströmkanäle aufweisenden oberen und unteren Kopfplatten versehen, über die das eine Fluid in die Kanäle 2 ein- und ausströmt. Der Block 1 ist in einem ebenfalls zeichnerisch nicht dargestellten Hohlzylinder aus Stahl angeordnet, wobei der Ringspalt zwischen Stahlmantel und Graphitblock in bekannter Weise mit Umlenkblechen versehen ist, die das andere Fluid durch die Kanäle 3 lenken. The block 1 is top with inflow and outflow channels, not shown in the drawing and lower head plates, through which one fluid flows into and out of the channels 2. Of the Block 1 is arranged in a hollow cylinder made of steel, also not shown in the drawing, wherein the annular gap between the steel jacket and the graphite block is provided with baffles in a known manner which direct the other fluid through the channels 3.

In Fig. 2 sind 1 ein zylindrischer Graphitblock, 2 quer zur Längsachse des Blocks verlaufende, in Doppelreihen angeordnete Kanäle sowie 3 in einfachen Reihen parallel zur Längsachse des Blocks angeordnete Kanäle. Das eine Fluid gelangt in dieser Ausführung aus dem Ringspalt zwischen Graphitblock und dem nicht dargestellten Stahlmantel in die Kanäle 2. Das andere Fluid strömt über Kopfplatten in die Kanäle 3.In Fig. 2, 1 is a cylindrical graphite block, 2 running transversely to the longitudinal axis of the block, in Ducts arranged in double rows as well as 3 arranged in single rows parallel to the longitudinal axis of the block Channels. In this version, one fluid comes out of the annular gap between the graphite block and the steel jacket, not shown, into the channels 2. The other fluid flows over head plates into channels 3.

Der Wegfall von Wärmenestern in Wärmeaustauschern gemäß der Erfindung führt zu einer beträchtlichen Steigerung des Wirkungsgrads des Wärmeaustauschers, die bei kleineren Wärmeübergangszahlen etwa 30 °/o und bei großen Wärmeübergangszahlen etwa 5 bis lO°/o beträgt. Durch die Verminderung thermisch induzierter mechanischer Spannungen wird gleichzeitig die Gefahr der Bildung von Rissen zwischen den Kanälen und damit der Durchmischung beider Fluide beträchtlich vermindert.The elimination of hot spots in heat exchangers according to the invention leads to a considerable increase Increase in the efficiency of the heat exchanger with lower heat transfer coefficients is about 30% and with high heat transfer coefficients about 5 to 10%. By diminishing thermally induced mechanical stresses simultaneously increases the risk of cracks forming between the channels and thus the mixing of the two fluids is considerably reduced.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Heat exchanger, consisting of at least one graphite block with groups of intersecting, channels through which heat-exchanging fluids flow, the channels provided for receiving the first fluid in double rows and the channels for the second fluid between each two double rows in single rows are arranged, characterized in that that the channels arranged in double rows form a network of equilateral triangles and the distance of each channel to the adjacent channels of the simple series is constant is.