DE961630C - Waermeaustauscher, in dem ein aus mehreren Bestandteilen bestehendes Mittel gekuehlt wird - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 11. APRIL 1957

N8783 Ia/17f

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung, in der ein aus mehreren Bestandteilen bestehendes Mittel gekühlt wird, wobei sich wenigstens einer der Bestandteile aus dem Mittel abscheidet. Die Einrichtung läßt sich z. B. verwenden, wenn aus einem gasförmigen Mittel, z. B. Luft, Verunreinigungen, z. B. Wasserdampf und Kohlensäure, entfernt werden sollen.

Eines der üblichen Verfahren zum Entfernen von Bestandteilen aus einem Mittel besteht darin, das Mittel durch Chemikalien hindurchzuführen, die eine chemische oder physikalische Verbindung mit den Bestandteilen, z. B. mit den Verunreinigungen, eingehen. Dieses Verfahren genügt im allgemeinen, hat aber den Nachteil, daß es verwickelt ist und daß die Chemikalien von Zeit zu Zeit erneuert werden müssen, so daß das Verfahren in bestimmten Fällen verhältnismäßig kostspielig werden kann. Weiter bedarf es zur Durchführung dieses Verfahrens im allgemeinen einer umfangreichen Einrichtung.

Bei einem anderen Verfahren wird das Mittel durch einen Wärmeaustauscher hindurchgeführt, der als Rekuperator ausgebildet ist. In diesem Rekuperator ist das Mittel, aus dem ein Bestandteil ausgeschieden werden soll, in Wärmeaustauschkontakt mit einem anderen, kühleren Mittel, von dem es durch eine Zwischenwand getrennt ist. Bei

diesen Rekuperatoren ist also stets ein Kühlmittel erforderlich. Wird der Rekuperator bei Gasscheidungsanlagen verwendet, so ist das zu kühlende Mittel, z. B. Luft, und das Kühlmittel einer der Bestandteile, der in der Gasscheidungssäule erhalten wird.

In gewissen Fällen ist ein solches Kühlmittel nicht oder in ungenügendem Ausmaß vorhanden, so daß die Rekuperatoren dann nicht oder nur ίο weniger gut verwendbar sind. Besonders in diesen Fällen ist der Wärmeaustauscher nach der Erfindung zweckdienlich, da bei diesem Wärmeaustauscher jede Kältequelle mit ausreichend niedriger Temperatur benutzt werden kann. Bei den vorstehend geschilderten Rekupatoren herrscht eine allmählich abnehmende Temperatur in der Strecke von der warmen Seite des Rekupators, wo das zu kühlende Mittel eintritt, nach der kalten Seite, wo dieses Mittel den Wärmeaustauscher verläßt. Es wurde gefunden, daß diese allmählich abnehmende Temperatur besonders erwünscht ist. Wenn das zu kühlende Mittel mit Wänden zu niedriger Temperatur in Berührung käme, so läge die Möglichkeit vor, da die Temperatur in einem gewissen Abstand von der Wand bereits sehr niedrig ist, daß die zu entfernende Komponente bereits ausgeschieden wird, bevor sie die Wand berührt. Dies hätte zur Folge, daß die fest gewordenen Teilchen weniger gut an der Wand haften und mit dem Mittel den Wärmeaustauscher verlassen. Es hat sich weiter ergeben, daß das Mittel derart in Turbulenz versetzt werden soll, daß das ganze Mittel möglichst häufig mit den Wänden in Berührung kommt. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, daß die Wand 3_Ö des Wärmeaustauschers in an sich bekannter Weise als Träger für eine Anzahl von Ansätzen dient, mit denen das Mittel in Wärmekontakt ist, wobei wenigstens an einigen dieser Ansätze sich der bzw. die auszuscheidenden Bestandteile absetzen, wodurch sich in der Nähe dieser Ansätze die Zusammensetzung des Mittels ändert und die Temperatur, bei der der bzw. die Bestandteile ausscheiden können, niedriger wird.

Der Wärmeaustauscher nach der Erfindung hat das Merkmal, daß die Wärme der Ansätze um mindestens 25% durch Leitfähigkeit des Trägers nach dessen kalter Seite abgeführt wird, wobei durch passende Wahl der Einzelteile des Wärmeaustauschers, von der warmen Seite ab gerechnet, die mittlere Temperatur jedes Ansatzes maximal 2o° C, vorzugsweise maximal 10⁰C höher ist als die der weiteren Ansätze, und beim normalen Betrieb des Wärmeaustauschers die mittlere Temperatur des Ansatzes, an dem die Ausscheidung anfängt, maximal 20° C, vorzugsweise maximal io° C, niedriger ist als die Ausscheidungstemperatui des bzw. der Bestandteile des Mittels, das diesem Ansatz zugeführt wird.

Bei dem vorstehend geschilderten Wärmeaustauscher wird sich erst nach längerer Zeit eine solche Menge festen Stoffes an den Ansätzen abgesetzt haben, daß es erforderlich ist, diesen festen Stoff zu entfernen. Letzteres kann z. B. dadurch bewerkstelligt werden, daß der Wärmeaustauscher etwas erhitzt wird, wodurch sich der feste Stoff verflüchtigen oder flüssig wird. Ein wesentlicher Teil der Wärme wird also durch einen Träger nach einer in einem bestimmten Abstand liegenden kalten Stelle abgeführt, die als Kältequelle wirksam ist,

Damit die Ansätze die erwünschte Temperatur annehmen, hat der Träger bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung Teile mit je einem verschiedenen Wärmewiderstand.

Der Wärmeaustauscher nach der Erfindung kann nicht nur zum Ausfrieren von Bestandteilen, sondern auch für weitere Abkühlung des Mittels benutzt werden, aus dem die Bestandteile ausgeschieden sind. In diesem Fall zeichnet sich der Wärmeaustauscher dadurch aus, daß der Träger mit einer Anzahl von Ansätzen, an denen die Ausscheidung des bzw. der Bestandteile stattfindet und mit einer Anzahl von Ansätzen versehen ist, mittels deren das Mittel, aus dem der bzw. die Bestandteile ausgeschieden sind, gekühlt wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Träger eines Wärmeaustauschers, der während des üblichen Betriebs von einem Mittel durchflossen wird, das mehrere auszuscheidende Bestandteile enthält, die untereinander verschiedene Ausscheidungstemperaturen haben, mit mindestens zwei Ansatzgruppen versehen, die zum Ausscheiden eines oder mehrerer Bestandteile dienen, wobei an einer Gruppe von Ansätzen im wesentlichen der bzw. die Bestandteile des einen Temperaturgebiets und an der anderen Gruppe von Ansätzen im wesentlichen der bzw. die Bestandteile des anderen Temperaturgebiets ausgeschieden werden. Die Ansätze einer selben Gruppen haben der Reihe nach einen Temperaturunterschied von maximal 20⁰ C, vorzugsweise maximal io° C.

Da im allgemeinen zwischen den Ausscheidungstemperaturen ein verhältnismäßig großer Unterschied vorliegen wird, ist es bei einer weiteren Ausführungsform vorteilhaft, zwischen den beiden Gruppen von Ansätzen eine weitere Gruppe von Ansätzen vorzusehen, die im wesentlichen zur Kühlung des Mittels dient. Bei dieser weiteren Gruppe von Ansätzen, an denen sich kein oder nur wenig Stoff absetzen wird, brauchen die vorerwähnten Temperaturunterschiede zwischen den Ansätzen nicht berücksichtigt zu werden. Weiter können die Ansätze aus demselben Grunde verhältnismäßig nahe zueinander angeordnet sein, so daß dieser Teil verhältnismäßig wenig Raum einnehmen wird. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Ansätze der verschiedenen Gruppen in. einer geschlossenen Reihe hintereinander angeordnet. Auf diese Weise sind die Temperaturen des Wärmeaustauschers wenig von der Menge hindurchfließenden Mittels abhängig.

Die erforderlichen Temperaturen an den Ansätzen können durch die Wahl des erforderlichen Wärmewiderstandes der Trägerteile erzielt werden. Dieser Wärmewiderstand kann dadurch erzielt iaj werden, daß der Träger in der erwünschten Be-

messung (Stärke oder Länge) gestaltet oder aus einem besonderen Material hergestellt wird. Bei einer weiteren Ausführungsform dec Erfindung ist es jedoch auch möglich, wenigstens einige der Ansätze mit untereinander verschiedenen Wärmewiderständen vorzusehen. In diesem Falle brauchen an den Wärmewiderstand des Trägers keine Sonderanforderungen gestellt zu werden.

Der Wärmeaustauscher nach der Erfindung ίο kann erfolgreich zum Ausfrieren von Verunreinigungen in gasförmigen Mitteln benutzt werden. Der Wärmeaustauscher wird öfters auf diese Weise als Gefrierer in einer Kaltgasküblmaschine verwendet. Dabei soll unter einer Kaltgaskühlmaschine eine nach dem umgekehrten Heißgasmotorprinzip wirkende Kühlmaschine verstanden werden. Diese Kaltgaskühlmaschinen sind mit einem Element versehen, das die durch die Maschine erzeugte Kälte nach außen abführt; dieses Element wird mit Gefrierer bezeichnet. Mittels dieser Kälte kann im Gefrierer die Temperatur eines Mittels herabgemindert werden.

Bei- einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird dem Wärmeaustauscher durch den Träger Wärme entnommen, wobei der Träger auf der kalten Seite in Wärmekontakt mit der Wand der Kaltgaskühlmaschine ist, welche Wand den kalten Raum der Maschine begrenzt.

Der Wärmeaustauscher nach der -Erfindung kann auf verschiedene Weise ausgebildet werden. Bei einer Ausführungsform ist der Träger mit Ansätzen versehen, die als Querwände ausgebildet sind und die zwischen der warmen Seite des Wärmeaustauschers und dessen kalter Seite Räume begrenzen, die durch Öffnungen miteinander in Verbindung stehen, so daß das Mittel durch diese öffnungen durch die Räume hindurch von der warmen Seite des Wärmeaustauschers nach dessen kalter Seite strömen kann. Bei dieser Ausfübrungsform ist es erwünscht, die öffnungen derart zu gestalten, daß das den Wärmeaustauscher durchströmende Mittel in Turbulenz versetzt wird, wodurch das Mittel häufig und intensiv die Ansätze berührt.

Die erwünschte Turbulenz kann dadurch bewerkstelligt werden, daß der Wärmeaustauscher aus einem Träger und einer in einem gewissen Abstand von diesem liegenden Wand gebildet wird, wobei der Träger mit als Querwände ausgebildeten Ansätzen versehen, ist und zwischen diesen Querwänden und der Wand öffnungen vorhanden sind.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht der Wärmeaustauscher aus einem Träger und einer in einem gewissen Abstand von diesem liegenden Wand, wobei der Träger mit Querwänden versehen ist, die sich bis an die Wand erstrecken und mit öffnungen versehen sind. Vorzugsweise liegen bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die öffnungen in jeder Querwand wenigstens teilweise gegenüber einem Wandteil der benachbarten Querwände. Besonders auf diese Weise ist eine intensive Turbulenz des Mittels gewährleistet.

Es ist möglich, den Wärmeaustauscher mit einem Träger zu versehen, bei dem alle Ansätze in der Längsrichtung des Trägers hintereinander angeordnet sind. Ein solcher Wärmeaustauscher wird im allgemeinen einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt, hingegen aber eine verhältnismäßig große Höhe haben. Aus baulichen Gründen wird es bisweilen erwünscht sein, eine kleinere Höhe vorzusehen, während in diesen Fällen der Querschnitt oft größer sein kann. Eine solche Bauart wird erzielt, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der Wärmeaustauscher minde- stens zwei konzentrische Teile besitzt, wobei jeder Teil einen Träger mit Ansätzen hat, welche Träger in Wärmekontakt miteinander stehen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Anzahl schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. ι zeigt eine Kaltgaskühlmaschine mit einem Wärmaustauscher nach der Erfindung;

Fig. 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Wärmeaustauscher mit zwei konzentrisch angeordneten Teilen versehen ist;

Fig. 4 zeigt einen Wärmeaustauscher, bei dem der Träger von einer Wand umgeben ist, wobei zwischen den Enden der Ansätze und der Wand öffnungen vorhanden sind; bei der in

Fig. 5 dargestellten Ausführungsform haben einige der Ansätze des Wärmeaustauschers einen verschiedenen Wärmewiderstand;

Fig. 6 und 7 zeigen eine Ausführungsform, bei der die Wärme sowohl an eine Kältequelle als an ein längs des Trägers strömendes Mittel abgeführt wird.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Kaltgaskühlmaschine vollführt eine Menge von Arbeitsmittel, z. B. Wasserstoff, einen geschlossenen thermodynamischen Kreislauf. Der Arbeitsraum der Maschine besteht aus einem Gefrierraum 1, Kanälen 2 im Gefrierer 3, einem Regenerator 4, Kanälen 5 eines Kühlers 6 und einem gekühlten Raum 7. Das Volumen des Gefrierraums 1 ändert sich mittels eines Verdrängers 8, und das Volumen des gekühlten Raums 7 ändert sich sowohl durch die Bewegungen des Verdrängers 8 als auch durch die eines Kolbens 9. Der Verdränger 8 und der Kolben 9 bewegen sich dazu mit einem nahezu konstanten Phasenunterschied, z. B. von etwa 90⁰ hin und her. Der Verdränger ist durch einen Triebstangenmechanismus 10 mit einer Kurbel einer Kurbelwelle 11 und der Kolben 9 ist durch ein Triebstangensys,tem 12 mit Kurbeln derselben Kurbelwelle 11 gekuppelt. Die Kaltgaskühlmaschine wird mittels eines Motors, z. B. eines Elektromotors 13, angetrieben, der in der Figur dargestellt ist. Der Gefrierer besteht aus zwei Teilen, d. h. einem Teil 14, dem die Kanäle 2 angehören, und tao dem Teil, der durch den Träger 15 mit den als Querwände ausgebildeten Ansätzen 16 gebildet wird. Diese Querwände sind mit öffnungen 17 versehen, die, wie auch in Fig. 3 angegeben ist, gegeneinander versetzt sind. Der Wärmeaustauscher enthält vier Teile, d. h. einen Teil 18, in dem ein Be-

standteil aus dem zu kühlenden Mittel ausgeschieden werden kann, einen Teil 19, in dem die Temperatur des Mittels weiter erniedrigt wird, einen Teil 20, in dem ein zweiter Bestandteil aus dem Mittel ausgeschieden wenden kamin, und den Teil 14, in dem die Temperatur des Mittels weiter herabgesetzt werden kann.

Wird die Kaltgaskühlmaschine zum Flüssigmachen von Luft benutzt, so wird es im allgemeinen erwünscht sein, die in der Luft vorhandenen Verunreinigiunigen, z. B. Wasserdampf und Kohlensäure, zu entfernen. Das Ausscheidungsgebiet des Wasserdampfs erstreckt sich praktisch bis —6o° C, wobei noch 0,0006 Gewichtsprozent .Wasserdampf vorhanden_sind, während das Ausscheidungsgebiet der Kohlensäure sich von —140 bis —i8o° C erstreckt, wobei noch 4-10—⁹ Gewichtsprozent Kohlensäure vorhanden sind. Im Teil 18 wird der Wasserdampf ausgeschieden, so daß die Ansätze dieses Teils verhältnismäßig weit voneinander entfernt sind; diese Ansätze haben den vorerwähnten erforderlichen Temperaturunterschied von z. B. 8° C. Im Teil 19 wird die von Wasserdampf gereinigte Luft von'—60 bis —140⁰C gekühlt. Dabei tritt praktisch keine Ausscheidung der Bestandteile auf, so daß hier der geringe Temperaturunterschied zwischen den Ansätzen nicht aufrechterhalten zu werden braucht; die Ansätze können näher zueinander angeordnet werden. Gewünschtenfalls kann der geringe Temperaturunterschied zwischen den Ansätzen aufrechterhalten werden, wodurch der Temperaturunterschied der ersten Ansätze bei Änderung der hindurchgeführten Menge des Mittels sich weniger ändert.

In Teil 20 wird die Kohlensäure ausgeschieden, und auch hier befinden sich die Ansätze also weiter . voneinander entfernt; die Temperaturen der Ansätze weisen einen verhältnismäßig geringen Unterschied, z. B. von io° C, auf. Im Teil 14 wird die auf diese Weise gekühlte Luft weiter gekühlt, bis flüssige Luft entsteht, die durch einen Kanal 21 abgeführt wird. Um den erforderlichen Temperaturpegel der Ansätze zu erzielen, hat der Träger 15 Teile mit verschiedener Wandstärke, was aus der Figur ersichtlich ist. Der Wärmeaustauscher, ist durch einen Schirm 22 mit Wärmeisolierungseigenschaften umgeben; dieser Schirm ist am oberen Ende mit einer Öffnung 23 versehen, durch die die Luft zugeführt wird. Auch das Abfuhrrohr 21 ist von einer Wärmeisolierungsschicht umgeben. Die Luft kann mittels des Druckunterschiedes zwischen der nicht gekühlten und der gekühlten Luft zugeführt werden. Ist der Widerstand im Gefrierer zu groß, so soll eine Pumpe vorgesehen werden. Der vorstehend geschilderte Wärmeaustauscher hat die Eigenschaft, daß die Temperatur der ersten Ansätze verhältnismäßig wenig von der Menge des den Wärmeaustauscher durchströmenden Mittels abhängig ist. Mit Rücksicht darauf ist es erwünscht, daß die Temperaturunterschiede der Ansätze, die nicht zum Ausscheiden eines Bestandteils bestimmt sind,, nicht zu groß sind. Es hat sich auch ergeben, daß die Eisschicht an den Ansätzen eine so geringe Isolation bildet, daß die Ausscheidung des Bestandteils fortfahren kann, bis örtlich der ganze Raum zwischen den Ansätzen ausgefüllt ist.

Bei der Bauart nach den Fig. 2 und 3 besteht der Wärmeaustauscher aus zwei Teilen, die einander konzentrisch umgeben. Fig. 3 zeigt einen Querschnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 2. Auch in diesem Fall ist der Wärmeaustauscher an einem Kopf 30 einer Kaltgaskühlmaschine angebracht. Der Träger hat drei Teile, d. h. einen Teil 31, einen Teil 32 und einen Teil 33. Die Wärmewiderstände dieser Trägerteile sind verschieden. Die Wandstärke des Trägerteils 31 ist wesentlich größer als die des Teils 32, und die Wandstärke letzteren Teils ist wieder größer als die des Teils 33. Die Teile 32 und 33 sind mittels eines Verbindungsstücks 34 aus gut wärmeleitfähigem Material miteinander verbunden. Die Träger sind alle mit als Querwände ausgebildeten Ansätzen versehen, in denen Öffnungen vorgesehen sind. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind diese Öffnungen gegeneinander versetzt. Die Querwände 35 des Trägerteils 31 haben Öffnungen 36, und die Querwände 37 des Trägerteils 32 haben Öffnungen 38. Die Querwände erstrecken sich bis zu einer diese Träger teile umgebenden Wand 39, während die Querwände 40 mit öffnungen 41 des Trägerteils 33 sich bis zu einer Wand 42 erstrecken. Der Trägerteil 33 ist gegen die Wand 39 isoliert. Der Wärmeaustauscher wird von einer Wand 43 mit Wärmeisoliereigenschaften umgeben.

Das zu kühlende Gas wird durch eine Leitung 44 zugeführt und strömt durch die Öffnungen der Querwände 40 aufwärts durch eine öffnung 45 im Verbindungsstück 34 und durch die öffnungen 36 und 38 der Querwände 35 bzw. 37 und längs Rippen 46 im Kopf 30. Das gekühlte Mittel verläßt den Wärmeaustauscher in flüssigem Zustand und wird durch die Rohre 47 und 48 abgeführt. Auf den Querwänden 40 des Trägerteils 33 setzt sich der Wasserdampf ab, und die Räume 49 zwischen diesen Wänden sind so groß, daß es längerer Zeit bedarf, bevor sie ganz mit Eis ausgefüllt sind. In den Räumen 50 zwischen den Querwänden 35 kann Kohlensäure ausgeschieden werden, und die Querwände 37 sind ausschließlich für die weitere Küh- no lung des Mittels wirksam. Die Temperaturabstufung der Querwände 35 und 40 ist derart, daß der Temperaturunterschied zwischen den aufeinanderfolgenden Querwänden einer dieser Gruppen nicht mehr als z. B. io° C beträgt. Die Temperatur des Ansatzes, an dem die Ausscheidung anfängt, ist maximal 20⁰ C, vorzugsweise maximal io° C, niedriger als der Ausscheidungspunkt des Bestandteils des den Ansätzen zugeführten Mittels. In Abhängigkeit von der Menge des den Wärmeaustauscher durchströmenden Mittels wird die Ausscheidung an einer der Querwände anfangen, die z. B. auf der unteren Seite des Wärmeaustauschers liegt, wo das Mittel zunächst eintritt. Wenn nach längerer Zeit eine solche Menge Eis im Wärmeaustauscher ausgeschieden worden ist, daß einige

der Räume 49 mehr oder weniger ausgefüllt sind, muß die Zufuhr des Mittels an den Wärmeaustauscher beendet werden, wobei es dann zudem erwünscht ist, daß dem Wärmeaustauscher keine Kälte mehr entzogen wird. Die feste Kohlensäure in den Räumen 50 wird sich darauf verflüchtigen, und das Eis in den Räumen 49 geht in Wasser über und kann durch ein Rohr 51 abgeführt werden.
Bei der vorstehend geschilderten Ausführungsform wird nahezu die gesamte Wärme durch Leitfähigkeit über den Träger nach der kalten Seite abgeführt. Bei bestimmten Ausführungsformen wird ein Teil dieser Wärme durch ein längs einer Trennwand strömendes Mittel abgeführt werden können.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 besteht der Wärmeaustauscher aus einem Träger 60, der mit ringförmigen Ansätzen 61 versehen ist. Diese Ansätze sind von einer Wand 62 umgeben, die vorzugsweise wärmeisolierend ist. Die Ansätze 61 erstrecken sich nicht ganz bis an die Wand 62, so daß ringförmige öffnungen 63 verbleiben. Das zu kühlende Mittel wird auf der· oberen Seite durch die Öffnung 64 zugeführt, und das gekühlte Mittel kann auf der unteren Seite durch die Leitung 65 abgeführt werden. Der Träger 60 kann mit einer Kältequelle verbunden sein. Die Wärme wird von dem längs der Ansätze strömenden Mittel über die Ansätze und den Träger nach der Kältequelle, z. B.

dem Kopf 66 einer Kaltgaskühlmaschine, abgeführt. Dieser Kopf kann mit Rippen 67 versehen sein. Die Wirkungsweise dieses Wärmeaustauschers entspricht im übrigen vollständig der des vorstehend beschriebenen Wärmeaustauschers.

Fig. 5 zeigt einen Wärmeaustauscher, bei dem die Ansätze einen verschiedenen Wärmewiderstand haben. Bei dieser Ausführungsform hat ein Träger 70 eine Wärmeleitfähigkeit über seine ganze Länge. Der Wärmeaustauscher ist mit zwei Teilen versehen, d. h. einem Teil mit Ansätzen 71 und einem Teil mit Ansätzen 72. Der Teil mit Ansätzen 71 dient zur Ausscheidung eines Bestandteils, und der Teil mit den Ansätzen 72 wird ausschließlich zur weiteren Kühlung des Mittels verwendet. Die Ansätze 71 bzw. 72 sind mit Öffnungen 73 bzw. 74 und mit einem Teil 75 bzw. 76 versehen, der den erforderlichen Wärmewiderstand hat. Dieser Wärmewiderstand ist derart, daß die Temperaturunterschiede der Ansätze 71 verhältnismäßig gering sind. Die Teile 75 und y6 befinden sich in einer am Träger angebrachten Schicht "JJ aus wärmeisolierendem Material. Die Ansätze sind von einem Mantel 78 mit Wärmeisoliereigenschaften umgeben. Die Fig. 6 und 7 zeigen einen Wärmeaustauscher, bei dem ein Teil der Wärme über den Träger an eine Kältequelle abgeführt wird, während ein anderer Teil der Wärme auf ein längs des Trägers strömendes Mittel übertragen wird. Fig. 7 zeigt einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6.

Der Wärmeaustauscher besteht aus einem Träger 80, der an einem Kopf 81 einer Kaltgaskühlmaschine angeordnet ist. Der Träger ist sowohl auf der äußeren als auf der inneren Seite mit Ansätzen versehen. Auf der Außenseite befinden sich die Ansätze 82 mit den öffnungen 83, die, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, vers.etzt sind. Die inneren Ansätze des Trägers sind mit Öffnungen 85 versehen, wobei die Platten abwechselnd eine und zwei solcher öffnungen haben. Auf der unteren Seite ist der Träger mit Öffnungen 86 versehen, durch die der Raum um den Träger mit dem Raum im Träger in Verbindung steht. Der ganze Wärmeaustauscher ist von einem wärmeisolierenden Schirm 87 umgeben, der auf der oberen Seite mit zwei Zuführungsöffnungen 88 und mit einer Abführungsöffnung 89 versehen ist. Das zu kühlende Mittel wird durch die Öffnungen 88 dem Wärmeaustauscher zugeführt und streicht längs der Ansätze, wird dabei gekühlt und setzt auf den Ansätzen einen Bestandteil ab. Darauf strömt das Mittel durch die öffnungen 86 und wird während seiner Strömung längs der Ansätze 84 wieder erwärmt. Bei dieser Atisführungsform werden mindestens 25 %· der von den Ansätzen abgeführten Wärme über den Träger nach der Kältequelle 81 abgeführt.

Claims (15)

PaTENTANSPBÜCHE:

1. Wärmeaustauscher, in dem ein aus mehreren Bestandteilen bestehendes Mittel gekühlt wird, wobei sich ein oder mehrere Bestandteile aus dem Mittel ausscheiden, welcher Wärmeaustauscher mit einem Träger versehen ist, der sich von der warmen Seite des Wärmeaustauschers, wo das Mittel zugeführt wird, nach dessen kalter Seite erstreckt, wo das Mittel abgeführt wird, welcher Träger mit einer Anzahl von Ansätzen versehen ist, mit denen das Mittel in Wärmekontakt ist, wobei auf einigen dieser Ansätze der bzw. die auszuscheidenden Bestandteile abgesetzt werden, wodurch sich in der Nähe dieser Ansätze sowohl die Zusammensetzung des Mittels ändert als auch die Temperatur, bei der der bzw. die Bestandteile ausgeschieden werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme der Ansätze um mindestens 25 % durch Leitfähigkeit des Trägers nach dessen kalter Seite abgeführt wird, wobei durch passende Wahl der Einzelteile des Wärmeaustauschers, von der warmen Seite des Wärmeaustauschers ab gerechnet, die mittlere Temperatur jedes Ansatzes maximal 20⁰ C, vorzugsweise maximal 10⁰C höher ist als die des nächstfolgenden Ansatzes und bei normalem Betrieb des Wärmeaustauschers die mittlere Temperatur des Ansatzes, an dem die Ausscheidung anfängt, maximal 20⁰ C, vorzugsweise maximal 10⁰C niedriger ist als der Ausscheidungspunkt des bzw. der Bestandteile des diesem Ansatz zugeführten Mittels.

2. Wärmeaustauscher nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger Teile besitzt, die je einen verschiedenen Wärmewiderstand haben.

3. Wärmeaustauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Träger eine Anzahl von Ansätzen, an denen die Ausscheidung des· bzw. der Bestandteile erfolgt, und eine Anzahl von Ansätzen hat, durch die das Mittel gekühlt wird, aus dem der bzw. die Bestandteile ausgeschieden sind.

4. Wärmeaustauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem während des üblichen Betriebs ein Mittel mit mehreren Bestandteilen mit verschiedenen Ausscheidungsgebieten den Wärmeaustauscher durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger mit mindestens zwei Gruppen von Ansätzen versehen ist, die zur Ausscheidung eines oder mehrerer Bestandteile dienen, wobei sich auf der einen Gruppe von Ansätzen im wesentlichen der bzw. die Bestandteile des einen Ausscheidungsgebietes und auf der anderen Gruppe von Ansätzen im wesentlichen der bzw. die Bestandteile des anderen Ausscheidungsgebietes absetzen.

5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Gruppen von Ansätzen eine dritte Gruppe von Ansätzen vorhanden ist, die im wesentlichen zur Kühlung des Mittels 'dienen.

6. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze aller Gruppen in einer geschlossenen Reihe hintereinander angeordnet sind.

7. Wärmeaustauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Ansätze einen verschiedenen Wärmewiderstand haben.

8. Wärmeaustauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er zum Ausfrieren von Verunreinigungen aus gasförmigen Mitteln benutzt wird.

9. Wärmeaustauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er als Gefrierer in einer Kakgaskühlmaschine verwendet wird.

10. Wärmeaustauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ihm durch den Träger Wärme entzogen wird, wobei der Träger auf der kalten Seite in Wärmekontakt mit der Wand der Kaltgaskühlmaschine ist, welche Wand den kalten Raum der Maschine begrenzt. .

11. Wärmeaustauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger mit Ansätzen versehen fst, die als Querwände ausgebildet sind und die von der 50· warmen Seite des Wärmeaustauschers nach dessen kalter Seite Räume begrenzen, die durch öffnungen miteinander in Verbindung stehen, so daß das Mittel durch diese Öffnungen und die Räume auf der warmen Seite des Wärme- 55· austauschers nach dessen kalter Seite strömen kann.

12. Wärmeaustauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Träger und einer in einem 6» gewissen Abstand von ihm liegenden Wand besteht, wobei der Träger mit als Querwände ausgebildeten Ansätzen versehen ist und zwischen diesen Querwänden und der Wand Öffnungen vorhanden sind.

13. Wärmeaustauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Träger und einer in einem gewissen Abstand von ihm liegenden Wand besteht, wobei der Träger mit Querwänden versehen ist, die sich bis an die Wand erstrecken, und die Querwände mit Öffnungen versehen sind.

14. Wärmeaustauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß- die Öffnung(en) in jeder Querwand wenigstens teilweise gegenüber einem Wandteil- der benachbarten Querwände liegt (liegen).

15. Wärmeaustauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet-, daß er mindestens zwei konzentrische Teile hat, wobei jeder Teil einen Träger enthält, der mit Ansätzen versehen ist, und die Träger in Wärmekontakt miteinander sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 585 912.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen,

© 609 658/305 10.56· (609 855 4. 57)