DE2262673C3

DE2262673C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Verdampfen von Heizöl

Info

Publication number: DE2262673C3
Application number: DE2262673A
Authority: DE
Inventors: Hermann J. Prof. 8000 Muenchen Schladitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-12-21
Filing date: 1972-12-21
Publication date: 1981-04-02
Also published as: GB1435790A; JPS5632526B2; US3869242A; SE406972B; FR2211268A1; JPS4996327A; IT1000367B; DE2262673A1; FR2211268B1; DE2262673B2

Description

■ Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdampfen von Heizöl nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus polykristallinen Metallwhiskern bestehende, durch elektrische Energie beheizte poröse zylindrische Körper, die zur Verdampfung von flüssigen Medien verwendet werden können, sind aus der DE-PS 12 88 705 bekannt. Hierbei durchströmt das zu erhitzende Medium den porösen Körper in dessen Längsrichtung, wobei es fortschreitend erhitzt wird, bis es an der einen Stirnseite des porösen Körpers gegebenenfalls in Dampfform austritt. Obgleich dieser poröse Körper eine sehr große innere Oberfläche aufweist und dadurch eine fast schlagartige Erhitzung des durchströmenden Mediums ermöglicht, kann es bei der Erhitzung oder Verdampfung von Heizöl, das ein Gemisch von Kohlenwasserstoffen mit sehr unterschiedlichen Verdampfungstemperaturen zwischen etwa 60° und 32O⁰C darstellt und meist auch noch Verunreinigungen oder Zusätze mit hohen Verdampfungs- oder Zersetzungstemperaturen enthält, vorkommen, daß in dem porösen Körper vorzeitig und unkontrolliert Dampfausbrüche erfolgen und dadurch Rückstände verbleiben, welche die Poren verstopfen. Da der Dampf ein wesentlich größeres Volumen hat als die Flüssigkeit, kann auch der Fall eintreten, daß sich die Poren des porösen Körpers von der Austrittseite her nach innen zu unzulässig weit mit Dampf füllen, was zu einer Überhitzung führen kann, da der Dampf in den Poren eine geringere Wärmekapazität hat als die Flüssigkeit. Eine solche Überhitzung kann zu örtlichen Zerstörungen des porösen Körpers führen und begünstigt die Bildung von Rückständen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verdampfen von Heizöl mittels eines beheizten porösen Körpers der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die Gefahr der Bildung von Rückständen aus dem Heizöl vermieden oder zumindest verringert ist

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch ge-

kennzeichnet, daß der poröse Körper radial von innen nach außen von dem Heizöl durchströmt wird und daß dem porösen Körper mehr Heizöl zugeführt wird als verdampft wird.

Unter der Annahme, daß die Porengröße des porösen

ίο Körpers im wesentlichen gleichmäßig ist, wird dem Heizöl aufgrund der radialen Durchströmung von innen nach außen ein fortschreitend größer werdendes Porenvolumen zur Verfügung gestellt, das mit der Volumenvergrößerung des sich beim Durchgang in

Dampf umwandelnden Heizöls in Einklang steht, bis der öldampf aus der Außenfläche des porösen Körpers austreten kann, die naturgemäß die größte Anzahl von Poren aufweist Wenn dem porösen Körper gerade soviel Heizöl zugeführt wird, wie mittels der zugeführ-

ten elektrischen Energie verdampft werden kann, bildet sich der Dampf nur in einer verhältnismäßig dünnen Schicht an der Außenfläche des porösen Körpers, wo das größte Porenvolumen zur Verfügung steht Dies ist in der Praxis jedoch kaum erreichbar. Wenn aber weniger Heizöl zugeführt wird, so kann der Dampf bereits weiter im Inneren des porösen Körpers entstehen, wo ein kleineres Porenvolumen zur Verfügung steht Dies kann zu lokalen Überhitzungen mit der Bildung von Rückständen führen, welche die Poren in diesem Bereich, in dem kein so großes Porenvolumen wie an der Außenfläche zur Verfügung steht, verstopfen können. Dadurch, daß dem porösen Körper mehr Heizöl zugeführt als verdampft wird, bleibt die Dampfschicht auf den äußersten Bereich des porösen Körpers beschränkt, auf den Bereich also, in dem das größte Porenvolumen zur Verfügung steht, so daß dort eventuell sich bildende Ablagerungen geduldet werden können.

Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen radialen Durchströmung gegenüber einer Durchströmung eines zylindrischen Körpers in Längsrichtung, wie es die DE-PS 12 88 705 vorsieht, besteht darin, daß der Weg, den dai öl in dem porösen Körper zurückzulegen hat, sehr kurz ist, woraus sich ein geringer Strömungswiderstand ergibt. Dadurch kann das Heizöl sehr schnell durch den porösen Körper hindurchgeführt werden, so daß die Verweilzeit und damit die Zeit, die zur Durchführung von unerwünschten Ablagerungsreaktionen zur Verfügung steht, verringert wird.

Aus der DE-OS 15 51 454 ist ein Flüssigmetall-Kühlsystem für beheizte Wände, insbesondere für Kernreaktoren, bekanntgeworden, bei dem den Wänden in einem geringen, definierten Abstand eine feinporöse Schicht vorgelagert ist und dem durch den Abstand gegebenen Spalt das Flüssigmetall unter einem solchen Druck eingepreßt wird, daß es bei der Heiztemperatur noch nicht siedet, während es beim Durchtritt durch die Poren der Wand in einen Bereich niedrigeren Drucks gelangt, so daß es verdampft. Bei diesem bekannten System erfolgt zwar auch eine Durchströmung eines porösen Körpers radial von innen nach außen, jedoch nimmt hierbei die Temperatur von innen nach außen ab und die Verdampfung erfolgt nicht durch Erhitzung, sondern durch Entspannung an der Außenfläche des porösen Körpers. Eine Anregung zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist durch diese Druckschrift nicht gegeben, zumal die bei der Verdampfung von Heizöl auftretenden Probleme bei

Flüssigmetall-Kühlsystemen nicht auftreten.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann eine Vorrichtung dienen, die entsprechend der DE-PS 12 88 705 einen zylindrischen porösen Körper, eine Öl-Zuflußleitung, einen in der Längsachse des zylindrischen Körpers verlaufenden zentralen Längskanal und ein den porösen Körper mit Abstand umgebendes Gehäuse aufweist, wobei die Öl-Zuflußleitung mit dem zentralen Längskanal verbunden is· und das Gehäuse zur Aufnahme des öldampfes dient und mit ein« Mischkammer zur Mischung des öldampfes mit Verbrennungsluft in Verbindung steht und an seinem unteren Ende eine Abflußleitung zum Abführen von nicht verdampftem Heizöl aufweist

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verdampfen von Heizöl schematisch dargestellt ist, näher beschrieben.

Hauptbestandteil der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung ist ein poröser, zylindrischer Körper 1, der aus an den Berührungsstellen metallisch miteinander verbundenen poJykristallinen Metallwhiskern bestehL Polykristalline Metallwhisker (siehe beispielsweise »Zeitschrift für Metallkunde«, Band 59 (1968), Heft 1, S. 18 bis 22) können mit genau bestimmbaren Durchmessern ab etwa 0,1 μπι in ebenfalls vorherbestimmbaren Längen bis zu mehreren Zentimetern hergestellt werden. Diese Whisker zeichnen sich durch eine außerordentlich hohe Festigkeit aus, so daß sie hohen Flüssigkeits- und Dampfdrücken standhalten können. Durch die metallische Verbindung dieser Whisker an ihren Berührungsstellen, beispielsweise mittels Metallabscheidung durch thermische Zersetzung einer Metallverbindung, durch stromlose Metallabscheidung, durch Elektronenstrahl- oder Ultraschallschweißung oder dergleichen bekannte Verfahren läßt sich ein festes hochporöses Skelett herstellen, das ein Porenvolumen von mehr als 90% haben kann und eine gute Wärmeleitfähigkeit hat

Der poröse Körper 1 ist im Ausführungsbeispiel als elektrisches Widerstands-Heizelement ausgebildet und an seinen Stirnseiten mit Kontaktplatten 2 und 3 zum Anschluß an eine Stromquelle versehen. Er weist einen zentralen Längskanal 4 auf, der z. B. von einem perforierten Metallrohr gebildet sein kann und der an seinem einen Ende 5 verschlossen und an seinem anderen Ende 6 mit einer Öl-Zuflußleitung 7 verbunden ist Die Zuflußleitung 7 steht über eine ölpumpe 8 mit einem ölvorratsbehälter 9 in Verbindung.

Der poröse Körper 1 ist in einem Gehäuse 10 derart angeordnet, daß ein Ringspalt 11 zur Aufnahme des Öldampfes verbleibt Der Innenraum des Gehäuses 10 ist über ein Rohr 12 mit einer Mischkammer 13 verbunden, die mit einer Leitung 14 zur Zuführung von Verbrennungsluft in Verbindung steht In der Misch-

kammer 13 tritt der öldampf i-adial durch Öffnungen 12a in der Wand des Rohres 12 aus und er vermischt sich mit der durch die Löcher 13a zugeführten Verbrennungsluft An die Mischkammer 13 schließt sich die Brennkammer des Heizkessels an.

ίο Am unteren Ende des Gehäuses 10 ist eine Abflußleitung 15 angebracht, die über eine zweite Pumpe 16 mit dem Vorratsbehälter 9 in Verbindung steht

Das Heizöl wird aus dem ölbehälter 9 durch die Ölpumpe 8 mit einem Druck von einigen Atmosphären im Überschuß in den zentralen Kanal 4 des porösen Körpers 1 gefördert und strömt von diesem in radialer Richtung durch den porösen Körper 1 nach außen zur Außenfläche 17 des porösen Körpers 1. Dabei wird das Heizöl durch die dem porösen Körper 1 zugeführte elektrische Energie so weit erhitzt, daß es zum überwiegenden Teil in Dampfform aus der Oberfläche

17 austritt und in den Ringspalt 11 gelangt von dem aus der öldampf durch die Leitung 12 in die Mischkammer 13 strömt Dort wird der öldampf mi; der Verbrennungsluft gemischt und das Gemisch tritt durch ein Sieb

18 aus und wird durch eine nicht dargestellte Zündeinrichtung gezündet. Es ergibt sich eine blaue, nichtrußende Flamme.

Das nicht verdampfte öl sammelt sich am Boden des Gehäuses 10 und wird durch die Pumpe 16 in den Ölvorratsbehälter 9 zurückgefordert.

In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels kann dem zentralen Längskanal 4 auch von beiden Seiten, also auch vom Ende 5 her, Heizöl zugeführt werden. Auch kann der poröse Körper 1 einen Außendurchmesser haben, der gleich der Länge oder größer als diese ist.

Während beim Ausführungsbeispiel die Erhitzung des porösen Körpers 1 durch direkten Stromdurchgang erfolgt, kann diese Erhitzung auch durch eine isolierte elektrische Heizspirale erfolgen, die an der inneren Umfangsfläche, d. h. um den zentralen Längskanal 4 herum, ode^r an der Außenfläche 17 oder auch im Inneren des porösen Körpers 1 angeordnet ist, so daß die Erhitzung durch Wärmekonvektion erfolgt Die gleiche Wirkung wird erreicht, wenn anstelle einer elektrischen Heizspirale eine von einem flüssigen oder gasförmigen Heizmedium durchströmte Heizschlange vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verdampfen von Heizöl mittels eines porösen, von dem Heizöl durchströmten zylindrischen Körpers, der aus an den Berührungssiellen metallisch miteinander verbundenen polykristallinen Metallwhiskern besteht und direkt oder indirekt, vorzugsweise durch elektrische Energie, beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Körper radial von innen nach außen von dem Heizöl durchströmt wird und daß dem porösen Körper mehr Heizöl zugeführt wird, als verdampft wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem zylindrischen, porösen Körper, einer Öl-Zuflußleitung, einem in der Längsachse des zylindrischen Körpers verlaufenden zentralen Längskanal und einem den porösen Körper mit Abstand umgebenden Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Öl-Zuflußleitung (7) mit dem zentralen Längskanal (4) verbunden ist, und daß das Gehäuse (10) zur Aufnahme des öidampfes dient und mit einer Mischkammer (13) zur Mischung des öidampfes mit Verbrennungsluft in Verbindung steht und an seinem unteren Ende eine Abflußleitung (15) zum Abführen von nicht verdampftem Heizöl aufweist.