DE2719958A1 - DEVICE FOR TRANSFERRING RADIANT HEAT TO A GAS OR LIQUID HEAT TRANSFER - Google Patents
DEVICE FOR TRANSFERRING RADIANT HEAT TO A GAS OR LIQUID HEAT TRANSFERInfo
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Description
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PATENlAlJVVALTt; IN MÖNCHEN UND WILSBADEN 27 1^958PATENlAlJVVALTt; IN MÖNCHEN AND WILSBADEN 27 1 ^ 958
Pjt'. r:ii:o".i,i!i i?ciri':'.:i M:.;d 15 6030 Müik!;;ti in Tclelon (03?) εε 3603/88360·' Telex 05-212313 Telegramme Palentconsull Pateiili ν.*.-!: Soi.nr-nL-c-rt». ι K;. ■:;: « 6200 Wi'.·:i\iden Telefon ((V.121) 562943/561993 Tulux 04-186237 Telegramme PatentconsultPjt '. r: ii: o ".i, i! i i? ciri ':' .: i M:.; d 15 6030 Müik! ;; ti in Tclelon (03?) εε 3603/88360 · 'Telex 05-212313 Telegrams Palentconsull Pateiili ν. * .- !: Soi.nr-nL-c-rt ». ι K ;. ■:;: «6200 Wi '. ·: I \ iden Telefon ((V.121) 562943/561993 Tulux 04-186237 Telegram Patentconsult
SENTK.Λ 3 AGSENTK.Λ 3 AG
CH-6317 OberwilCH-6317 Oberwil
Einrichtung zur Übertragung von Strahlungswärme auf einen gasförmigen oder flüssigen Wärmeträger.Device for the transfer of radiant heat to a gaseous or liquid heat carrier.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Übertragung von Strahlungswärme auf einen gasförmigen oder flüssigen Wärmeträger mit einem für die Strahlung durchlässigen Behälter für den Wärmeträger und einem Absorber für die Strahlung.The invention relates to a device for the transfer of radiant heat to a gaseous or liquid Heat transfer medium with a radiation-permeable container for the heat transfer medium and an absorber for the Radiation.
Eine bekannte Einrichtung dieser Art ist ein Sonnenkollektor, mit dem die Strahlungswärme der Sonne zur Wärmegewinnung, insbesondere für Heizzwecke aufgefangen wird. Als Absorber verwendet man dazu beispielsweise eine geschwärzte, mit Durchflußkanälen für das aufzuheizende Wasser versehene Aluminiumplatte. Zur Vermeidung von Wärmeverlusten muß die Platte gut isoliert werden, wobei auf der der Sonne zugewandten Seite ein durch eine transparente Platte begrenzterA well-known device of this type is a solar collector, with which the radiant heat of the sun for heat generation, is collected especially for heating purposes. A blackened one with, for example, is used as an absorber Flow channels for the water to be heated provided aluminum plate. To avoid heat loss, the Plate must be well insulated, with a border on the side facing the sun being limited by a transparent plate
München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. · H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. . P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.Munich: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. · HP Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: PG Blumbach Dipl.-Ing. . P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.
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Luftraum als Isolierung vorgesehen ist.Air space is provided as insulation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Übertragung der Strahlungswärme auf den Wärmeträger zu verbessern, insbesondere im Fall des Sonnenkollektors einen höheren Wirkungsgrad zu erzielen, ohne jedoch den Aufwand zu erhöhen.The invention is based on the object of improving the transfer of radiant heat to the heat carrier, in particular in the case of the solar collector to achieve a higher degree of efficiency, but without increasing the effort.
Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Einrichtung der eingangs genannten Art und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber aus einem skelettartigen Material mit offener räumlicher Struktur besteht, dessen Zwischenräume vom Wärmeträger ausgefüllt sind.To achieve the object, the invention is based on a device of the type mentioned and is characterized in that the absorber is made of a skeletal material with an open spatial structure, the spaces between which are filled by the heat transfer medium.
Im Gegensatz zu bekannten Sonnenkollektoren v/ird bei einer Ausbildung nach der Erfindung die erzeugte Wärme nicht mehr durch das Material des Absorbers hindurch auf den Wärmeträger übertragen, sondern die von dem skelettartigen Material aufgenommene Wärmeenergie wird auf der gleichen Materialseite an den Wärmeträger abgegeben. Dadurch entfällt ein zusätzlicher Wärmeübergangswiderstand und die Absorberoberfläche wird unter Verringerung der Rückstrahlverluste kühler.In contrast to known solar collectors, a Training according to the invention, the heat generated no longer passes through the material of the absorber to the heat carrier transferred, but the thermal energy absorbed by the skeletal material is on the same material side given to the heat transfer medium. This eliminates the need for additional heat transfer resistance and the absorber surface becomes cooler while reducing reflection losses.
Zur möglichst guten Ausnutzung der einfallenden Strahlungsenergie muß der Absorber eine möglichst hohe Absorptionszahl für die Strahlung besitzen. In bekannter Weise ist zu diesem Zweck die Absorberoberfläche schon mit besonderen AnstrichenIn order to utilize the incident radiation energy as effectively as possible, the absorber must have as high an absorption number as possible for the radiation own. In a known way, the absorber surface is already coated with special paints for this purpose
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versehen v/orden. Die erzielbaren Verbesserungen sind jedoch begrenzt und außerdem führen Alterungserscheinungen und Verschmutzungen bald wieder zu schlechteren Werten. Wenn dagegen der Absorber erfindungsgemäß aus dem skelettartigen Material besteht, so kann in an sich bekannter V/eise durch Mehrfachreflexionen innerhalb des Materials eine praktisch vollständige Absorption erreicht werden. Ähnlich wie bei einem sogenannten schwarzen Kasten, in den ein Strahl durch eine kleine Öffnung eintritt und nach mehreren Reflexionen an den Wänden schließlich vollständig absorbiert wird, muß die Absorptionszahl für die Materialoberfläche nicht besonders groß sein, weil der jeweils reflektierte Energieanteil des in der räumlichen Struktur eingefangenen Strahls bei den nachfolgenden Reflexionen absorbiert wird. Oberflächenveränderungen wirken sich dabei praktisch nicht aus.provided. The improvements that can be achieved are limited, however, and there are also signs of aging and soiling soon to worse values again. If, on the other hand, the absorber according to the invention is made from the skeletal material exists, a practically complete one can, in a manner known per se, through multiple reflections within the material Absorption can be achieved. Similar to a so-called black box, into which a beam passes through a small one Opening and after several reflections on the walls it is finally completely absorbed, the absorption number for the material surface does not have to be particularly high, because the respective reflected energy portion of the beam trapped in the spatial structure in the following Reflections is absorbed. Surface changes have practically no effect.
Schließlich kann trotz großer Gesamtoberfläche des skelettartigen Materials und damit großer Wärmeübergangsfläche die Masse des Absorbers sehr klein gehalten werden, so daß die Wärmekapazität und damit die thermische Trägheit ebenfalls sehr klein sein kann. Im Fall eines Wärmeträgers mit ebenfalls kleiner thermischer Trägheit, also insbesondere gasförmigen Wärmeträgern, folgt dann die Temperatur des Systems schnell der einfallenden Strahlungsenergie.Finally, despite the large total surface area of the skeletal material and thus a large heat transfer surface, the The mass of the absorber can be kept very small, so that the heat capacity and thus the thermal inertia also can be very small. In the case of a heat transfer medium with likewise low thermal inertia, that is to say in particular in gaseous form Heat carriers, the temperature of the system then quickly follows the incident radiant energy.
Einrichtungen nach der Erfindung lassen sich nicht nur zumDevices according to the invention can not only be used
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Ein.fangen von Sonnenstrahlung verwenden. Vielmehr kann auch Strahlung aus künstlichen Quellen aufgefangen werden, beispielsweise bei einem Durchlauferhitzer, in welchem Gase oder auch Flüssigkeiten mittels eines Infrarotstrahlers leicht regelbar aufgeheizt v/erden. Auch in Reaktionskolonnen für die chemische Industrie müssen häufig Medien ohne örtliche Überhitzung auf bestimmte und genau steuerbare Reaktionstemperaturen gebracht werden. Hierzu lassen sich Einrichtungen nach der Erfindung ebenfalls mit Vorteil einsetzen.Use catching sunlight. Rather can also Radiation from artificial sources can be captured, for example in a water heater in which gases or liquids can be easily regulated and heated by means of an infrared heater. Also in reaction columns For the chemical industry, media often have to be used without local overheating to specific and precisely controllable reaction temperatures to be brought. Devices according to the invention can also be used to advantage for this purpose.
Das skelettartige Material mit offener räumlicher Struktur kann auf unterschiedliche Weise verwirklicht werden. Für viele Anwendungsfälle in einem mittleren Temperaturbereich besteht das skelettartige Material in Weiterbildung der Erfindung aus retikuliertera Schaumstoff. Darunter wird ein beispielsweise aus Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyäthylen und ähnlichen Kunststoffen bestehender, erhärteter Materialschaum verstanden, bei dem die Wände der Bläschen durch eine Nachbehandlung oder auch während des Aufschäumens herausgesprengt sind und nur noch ein Materialgerüst übrig geblieben ist. Die wirksame Oberfläche eines solchen Materials ist außerordentlich groß, beispielsweise pro Millimeter Materialdicke das drei- bis fünffache der projizierten Fläche, so daß ein Wärmeübergang mit nur geringen Temperaturdifferenzen möglich ist. Die Struktur des Materials sorgt außerdem für eine intensive Durchmischung des Wärmeträgers unter Vermei-The skeletal material with an open spatial structure can be realized in different ways. For many applications in a medium temperature range In a further development of the invention, the skeletal material consists of reticulated foam. Underneath it becomes a For example, made of polyurethane, polyvinyl chloride, polyethylene and similar plastics existing, hardened material foam understood, in which the walls of the vesicles burst out through an aftertreatment or during the foaming and only a framework of material remains. The effective surface area of such a material is extraordinarily large, for example three to five times the projected area per millimeter of material thickness, see above that a heat transfer with only small temperature differences is possible. The structure of the material also ensures intensive mixing of the heat transfer medium while avoiding
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dung von Temperaturdifferenzen. Die Raumerfüllung von retikuliertem
Schaumstoff ist nur sehr klein. Beispielsweise
werden nur drei Prozent des Gesamtvolumens vom Material
selbst eingenommen. Daher ist die spezifische Wärme und damit die Wärmeträgheit des retikulierten Materials, bezogen
auf das Gesamtvolumen ebenfalls klein.generation of temperature differences. The space filling of reticulated foam is only very small. For example
are only three percent of the total volume of the material
taken by myself. Therefore the specific heat and thus the thermal inertia of the reticulated material is also small in relation to the total volume.
Die Porengröße des retikulierten Materials kann je nach dem Anwendungszweck gewählt werden. Übliche Werte für die mittlere
Porengröße liegen zwischen 80 ppi (Poren pro Inch) und 5 ppi. Mit Rücksicht auf den Durchströmungswiderstand für
den Wärmeträger werden zweckmäßig die Poren verhältnismäßig groß gewählt, beispielsweise für die Durchströmung mit Luft
zwischen 5 und 20 ppi. Die optimale Porengröße für den jeweiligen Anwendungsfall hängt außerdem vom Brechungsindex
des Wärmeträgers sowie von der Schichtdicke ab. Bei Durchströmung mit Luft wird die Porengröße bei vorgegebener
Schichtdicke so gewählt, daß eine Durchsicht gerade nicht
mehr möglich ist. Dann wird die gesamte einfallende Strahlung erfaßt und nach Mehrfachreflexionen im Absorbermaterial
praktisch vollständig aufgenommen.The pore size of the reticulated material can be selected depending on the application. Usual values for the mean pore size are between 80 ppi (pores per inch) and 5 ppi. With regard to the flow resistance for
the heat transfer medium, the pores are expediently chosen to be relatively large, for example between 5 and 20 ppi for air to flow through. The optimal pore size for the respective application also depends on the refractive index
of the heat transfer medium and the layer thickness. When air flows through the pore size is given at
Layer thickness chosen so that it is not possible to see through
more is possible. Then the entire incident radiation is recorded and after multiple reflections in the absorber material
practically completely absorbed.
Anstelle von retikuliertem Schaumstoff kann das skelettartige Material in Weiterbildung der Erfindung aber auch ein Faserkörper sein oder ein räumliches Netz in Form eines Gewirres, Gewirkes, Gewebes oder Knäuels von Fäden, Streifen oder Drähten.Instead of reticulated foam, however, in a further development of the invention, the skeletal material can also be a fiber body his or a three-dimensional network in the form of a tangle, knitted fabric, woven fabric or ball of threads, strips or wires.
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Die Fasern, Fäden oder Streifen können aus organischen oder anorganischen Stoffen bestehen. Für höhere Temperaturen kommt insbesondere auch Metall infrage.The fibers, threads or strips can be made of organic or inorganic substances. Metal is particularly suitable for higher temperatures.
Schließlich schlägt eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß das skelettartige Material aus einer räumlichen Anordnung von wenigstens gruppenweise und/oder wenigstens strekkenweise parallel im Abstand angeordneten Fäden, Streifen oder Drähten besteht. Beispiele für ein solches Material sind Wendeln, Siebe, gitterartig gestaffelte Drähte oder auch girlandenartige Gebilde, bei denen die Fäden, Streifen oder Drähte radial von der Girlandenachse abstehen.Finally, a further development of the invention proposes that the skeletal material consists of a spatial arrangement of threads or strips arranged at least in groups and / or at least in sections in parallel and at a distance or wires. Examples of such a material are coils, sieves, or wires staggered in a grid-like manner also garland-like structures in which the threads, strips or wires protrude radially from the garland axis.
In allen Fällen solcher skelettartigen Materialien ist die Schichtdicke des Absorbers im Hinblick auf den Abstand und die Abmessungen der Elemente des Materials so zu wählen, daß eine direkte Durchstrahlung nicht erfolgen kann, andererseits aber die gesamte einfallende Strahlungsenergie durch Mehrfachreflexionen eingefangen wird.In all cases of such skeletal materials, the layer thickness of the absorber with regard to the distance and to choose the dimensions of the elements of the material in such a way that direct irradiation cannot take place, on the other hand but all of the incident radiant energy is captured by multiple reflections.
Es ist nicht erforderlich, daß die mittlere Porengröße bzw. der mittlere Abstand zwischen den Elementen des skelettartigen Materials konstant ist. Vielmehr läßt sich in Weiterbildung der Erfindung eine Verbesserung für das Einfangen der Strahlungsenergie dadurch erzielen, daß die Zwischenräume des skelettartigen Materials in Einfallsrichtung der Strah-It is not necessary that the mean pore size or the mean distance between the elements of the skeletal Material is constant. Rather, in a further development of the invention, an improvement for the capture of the Achieve radiation energy in that the interstices of the skeletal material in the direction of incidence of the beam
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'.'-'■-■"■?, s λ'Λ r'adern. Beispielsweise können bei Verwendung \ ■ λ r ■■ :.".uliertem Schaumstoff Schichten mit abnehmender '.'-' ■■ '. ■ ?, s λ'Λ r'adern For example, when using \ ■ λ r ■■. "Uliertem foam layers with decreasing.
v/erden.v / earth.
.L;;.-j für Jio einfallende Strahlung durchlässigen Behälter- ·. iide v/Cidyn nach einer weiteren Empfehlung der Erfindung j':ir den Frequenzbereich der einfallenden Strahlung zweckmäs- :.ig entspiegelt, beispielsweise durch ein an sich bekanntes Aufdampfen von Viertelwellenlängenschichten, deren Brechungsindex zweckmäßig gewählt ist. Zur Verbesserung der V.'ärmeisolation des Behälters können andererseits die Behälterwände für den Frequenzbereich der Eigenstrahlung des Absorbers verspiegelt sein. .L ;; .- j for Jio incident radiation permeable container- ·. iide v / Cidyn according to a further recommendation of the invention j ' : ir the frequency range of the incident radiation expediently anti-reflective, for example by a known vapor deposition of quarter-wave layers whose refractive index is expediently selected . To improve the thermal insulation of the container, on the other hand, the container walls can be mirrored for the frequency range of the absorber's own radiation.
Auch das skelettartige Material des Absorbers kann durch eine Oberflächenbehandlung entspiegelt werden, wobei diese Behandlung auf die oberste Schicht (die für den spiegelnden Eindruck beim Betrachten des Absorbers verantwortlich ist) beschränkt werden kann. Nur hier könnte sonst durch eine einmalige Reflexion der einfallenden Strahlung zurück in den Raum ein Verlust entstehen. In den tieferen Schichten werden dagegen die Strahlen unabhängig von der Vergütung wie in einem schwarzen Kasten eingefangen. The skeletal material of the absorber can also be anti-reflective by a surface treatment, whereby this treatment can be limited to the top layer (which is responsible for the reflective impression when looking at the absorber). Otherwise, this is the only place where a single reflection of the incident radiation back into the room could result in a loss. In the deeper layers, on the other hand, the rays are captured as in a black box, regardless of the compensation.
Insbesondere bei Verwendung in einem Reaktionsgefäß sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß das skelettartigeIn particular when used in a reaction vessel, a further development of the invention provides that the skeletal
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Material i>iit eii1 η iiatali : '·ι.οχ· ]■ ■■':■ ■.,,· iß'·. . .\r auMaterial i> iit eii 1 η iiatali: '· ι .οχ ·] ■ ■■': ■ ■. ,, · iß '·. . . \ r au
usus
solchen besteht (Platin;·? ν.· j s}ze) . ϊ';;-λ· 'la V-Λ., ,ntor kann beispiel.sv.'.j.iK? in Vcrv< einer.: r\;lver.'; "O.er in Fov;-i eines Überzuges auf dosi skeleL l:.j tigen κ·^ tr rial ho:?-iin. Avf diese V/eise lassen sich chemische Umset;-i rsgon erzielen, beispielsweise eine thermische Spaltung von VJasserdoupi in V/acaerstoff und Sauerstoff unter der Einwirkung der Sonnenstrahlung oder auch eine Fotosynthese.such exists (platinum; ·? ν. · j s } ze) . ϊ ';; - λ ·' la V-Λ.,, ntor can example.sv. '. j.iK? in Vcrv < a .: r \; lver. ';"O.er in Fov; -i of a coating on dosi skeleL l: .j tigen κ · ^ tr rial ho:? - iin. Avf this method chemical conversion; -i rsgon can be achieved, for example a thermal cleavage of VJasserdoupi in oxygen and oxygen under the action of solar radiation or photosynthesis.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described in more detail below using exemplary embodiments and in conjunction with the drawings. Show it:
Fig. 1 und 2 einen Durchlauferhitzer als Ausführungsbeispiel der Erfindung in zwei Ansichten,1 and 2 show a water heater as an embodiment of the invention in two views,
Fig. 3 und 4 zv/ei Ausführungsbeispiele für einen Fassadenoder Fensterkollektor nach der Erfindung,3 and 4 show exemplary embodiments for a facade or window collector according to the invention,
Fig. 5 und 6 zwei Ausführungsbeispiele für Reaktionsgefäße nach der Erfindung, die in der Verfahrenstechnik benutzt werden können,FIGS. 5 and 6 show two exemplary embodiments for reaction vessels according to the invention which are used in process engineering can be used
Fig. 7 und 8 zwei Schnittansichten A-A und B-B einerFigures 7 and 8 are two sectional views A-A and B-B of one
rohrförmigen Einrichtung nach der Erfindung.tubular device according to the invention.
Der Durchlauferhitzer gemäß Fig. 1 und 2 weist eine Durchflußkammer für den aufzuheizenden V/ärmeträger auf, der durch Pfeile symbolisiert ist. Der Innenraum der Kammer iet mit einem Absorbermaterial 1 ausgefüllt, das einen skelettarti-The water heater according to FIGS. 1 and 2 has a flow chamber for the V / heat transfer medium to be heated, which is symbolized by arrows. The interior of the chamber is with filled with an absorber material 1, which has a skeletal
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gen Aufbau mit offener räumlicher Struktur besitzt. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um retikulierten Schaumstoff. Im Innern des Materials 1 sind Infrarotstrahler 4 angeordnet, die eine elektrisch beheizte Wendel 5 aufweisengen structure with an open spatial structure. In the exemplary embodiment it is reticulated foam. Infrared radiators 4 are located inside the material 1 arranged, which have an electrically heated coil 5
je nach Wendeltemperatur können,depending on the coil temperature,
und/evakuiert oder mit Halogen gefüllt sein/ Elektrische Anschlüsse 6 führen zu einer nicht dargestellten Stromquelle. Die Behälterwände 2 besitzen eine für alle Wellenlänge v/irkende Verspiegelung, so daß keine Verluste durch Abstrahlung nach aussen auftreten können.and / be evacuated or filled with halogen / electrical connections 6 lead to a current source, not shown. The container walls 2 have one effect for all wavelengths Mirror coating, so that no losses can occur due to radiation to the outside.
Die Temperatur des den Durchlauferhitzer durchströmenden Wänneträgers läßt sich außerordentlich schnell und genau durch eine Regelung der Infrarotstrahler 4 einstellen. Der Durchlauferhitzer eignet sich daher gut als Regelstufe.The temperature of the heat exchanger flowing through the water heater can be adjusted extremely quickly and precisely adjust by regulating the infrared heater 4. The instantaneous water heater is therefore well suited as a control stage.
In Fig. 3 und 4*Ausführungsbeispiele eines Fassaden- oder Fensterkollektors nach der Erfindung dargestellt. Solche Sonnenkollektoren, die im Prinzip ähnlich wie Dachkollektoren aufgebaut sind, werden an der Südwand eines Gebäudes beispielsweise unterhalb der Fenster 16 vor dem Mauerwand 13 angebracht. Der Kollektor besitzt bei beiden Ausführungsarten einen Außenrahmen 11, an dem auch die Befestigungselemente (nicht dargestellt) für den Kollektor angreifen. Innerhalb des Kollektors ist eine Absorberplatte 18 aus retikuliertem Schaumstoff angeordnet, die von der zu erwärmenden Luft in der Plattenebene von unten nach oben durchwind In Fig. 3 and 4 * embodiments of a facade or window collector according to the invention. Such Solar collectors, which in principle are constructed in a similar way to roof collectors, are located on the south wall of a building for example attached below the window 16 in front of the wall 13. In both embodiments, the collector has an outer frame 11 on which the fastening elements are also attached (not shown) attack for the collector. Inside the collector is an absorber plate 18 made of reticulated material Foam arranged, which winds through from the bottom to the top of the air to be heated in the plane of the plate
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- vzr- - vzr-
strömt wird. Pfeile deuten den Strömungsverlauf an. Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen gemäß Fig. 3 und 4 besteht nur darin, daß bei dem Kollektor nach Fig. 3 Luftkanäle 12 sowohl im unteren als auch im oberen Bereich des Kollektors durch das Mauerwerk 13 führen, während bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 nur ein Luftkanal 19 im oberen Bereich des Kollektors vorgesehen ist. Um auch hier die Luft geführt von unten nach oben durch die Absorberplatte 18 strömen zu lassen, unterteilt eine Trennwand 17 den Luftkanal 19» dessen unterer Abschnitt in einen hinter der Platte 18 nach unten führenden Kanal 20 mündet. Oberhalb des Kanals 19 sorgt eine Isolierung 15 für eine Verringerung von Wärmeverlusten. Den gemeinsamen oberen Abschluß des Sonnenkollektors und des Mauerwerks 13 bzw. der Isolierung 15 bildet ein Abdeckblech 14.is flowing. Arrows indicate the course of the flow. The main difference between the two embodiments according to FIGS. 3 and 4 is only that in the Collector according to Fig. 3 air ducts 12 both in the lower and in the upper area of the collector through the masonry 13 lead, while in the embodiment of FIG. 4 only one air duct 19 is provided in the upper region of the collector is. In order to let the air flow through the absorber plate 18 from bottom to top, divided a partition wall 17 the air duct 19 »whose lower section leads into a behind the plate 18 downwards Channel 20 opens. An insulation 15 above the channel 19 ensures a reduction in heat losses. The common A cover plate 14 forms the upper end of the solar collector and the masonry 13 or the insulation 15.
Die Sonnenstrahlung fällt durch zwei Scheiben 21 aus Glas oder lichtbeständigem und durchsichtigen Kunststoff ein, die zur Verringerung von Wärmeverlusten in einem mit Luft oder anderen Gas gefüllten Abstand angeordnet sind. Außerdem sind die beiden Scheiben 21 durch eine Bedampfung für die Wärmestrahlung der Sonne entspiegelt, dagegen aber für die Eigenstrahlung des Absorbers 18 verspiegelt. Dadurch werden sowohl Verluste dadurch vermieden, daß ein Teil der einfallenden Wärmestrahlung ungenutzt von den Scheiben 21 zurück in den Raum gestrahlt wird, als auch Verluste dadurch, daß dieThe solar radiation falls through two panes 21 made of glass or light-resistant and transparent plastic that are arranged at a distance filled with air or other gas to reduce heat losses. Also are the two panes 21 are anti-reflective for the heat radiation of the sun by vapor deposition, but on the other hand for the natural radiation of the absorber 18 is mirrored. This avoids losses due to the fact that part of the incident Unused heat radiation is radiated back into the room from the panes 21, as well as losses due to the fact that the
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Eigenstrahlung des Absorbermaterials 18 den Kollektor verläßt. Auf der Rückseite der Absorberplatte 18 ist eine für den gesamten Wellenlängenbereich verspiegelte Wand 22 angeordnet, die bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 gleichzeitig die Rückwand des Kollektors bildet.Natural radiation of the absorber material 18 leaves the collector. On the back of the absorber plate 18 there is a mirrored wall 22 for the entire wavelength range, which in the embodiment of FIG. 3 simultaneously forms the rear wall of the collector.
Die im Sonnenkollektor erwärmte Luft, die bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 aus dem oberen Kanal 12 und bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 aus dem oberen Abschnitt des Kanals 19 austritt, kann entweder direkt zur Erwärmung des Raumes genutzt werden, oder es kann ein Wärmetauscher vorgesehen sein, der durch Übertragung der Wärme von der Luft auf ein Speichermittel, vorzugsweise Wasser, eine Speicherung ermöglicht.The air heated in the solar collector, which in the embodiment according to FIG. 3 from the upper channel 12 and in the embodiment according to FIG. 4 from the upper section of the channel 19 exits can either be used directly to heat the room, or a heat exchanger can be used be provided by transferring the heat from the air to a storage medium, preferably water, a storage enables.
Fig. 5 und 6 zeigen zwei Ausführungsbeispiele von Reaktionsgefäßen für verfahrenstechnische Anwendungen der Erfindung. Ein Behälter in Form von zwei parallel angeordneten Rohren, die auf beiden Seiten in ein gemeinsames, den Einbzw. Auslaß bildendes Übergangsstück 8 münden, enthält ein Absorbermaterial 1 nach der Erfindung. Ein Abschlußstück 9 sorgt für die Halterung des Materials 1. Zwischen den beiden Rohren 23 ist eine (Fig. 5) bzw. sind drei (Fig. 6) Strahlungsquellen 5 angeordnet, die das durchströmende Medium unter Vermittlung des Absorbermaterials 1 aufheizen. Durchführungen 7 enthalten die elektrischen Anschlüsse 6 für dieFIGS. 5 and 6 show two exemplary embodiments of reaction vessels for process engineering applications of the invention. A container in the form of two arranged in parallel Pipes, which on both sides in a common, the Einzw. Outlet forming transition piece 8 open, contains a Absorber material 1 according to the invention. An end piece 9 holds the material 1. Between the two Pipes 23 is one (Fig. 5) or three (Fig. 6) radiation sources 5 are arranged, which below the flowing medium Heat transfer of the absorber material 1. Bushings 7 contain the electrical connections 6 for the
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2Ί 19958 2 Ί 19958
Strahlungsquelle 5.Radiation source 5.
Bei beiden Ausführungsformen nach Fig. 5 und 6 kann auch eine konzentrische Anordnung getroffen sein, derart, daß das Absorbermaterial 1 in Form eines Hohlzylinders in einem entsprechend geformten Gefäß angeordnet ist, das dann im Inneren die Strahlungsquelle enthält.In both embodiments according to FIGS. 5 and 6 can also be made a concentric arrangement, such that the absorber material 1 in the form of a hollow cylinder a correspondingly shaped vessel is arranged, which then contains the radiation source inside.
Die den Infrarotstrahlern zugewandten Behälterwände 24 sind wiederum für die Infrarotstrahlung entspiegelt, während die Außenwände 25 für alle Wellenlängen verspiegelt sind, um Verluste zu vermeiden.The container walls 24 facing the infrared radiators are in turn anti-reflective for the infrared radiation, while the outer walls 25 are mirrored for all wavelengths in order to avoid losses.
Fig. 7 und 8 zeigen in zwei Schnittdarstellungen A-A und B-B ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung für verfahrenstechnische Anwendungen. In einem Rohr 26 ist als Absorber ein skelettartiges Material 1 nach der Erfindung angeordnet. Mehrere Infrarotstrahler 4 konzentrieren mittels Reflektoren 10 ihre Strahlung auf das Material 1 im Rohr 26. Dadurch läßt sich eine hohe Energiedichte im Material 1 und damit eine schnelle, leicht regelbare und wirksame Erwärmung des durch das Rohr 26 strömenden Mediums erreichen. 7 and 8 show, in two sectional views A-A and B-B, a further embodiment of the invention for process engineering Applications. In a tube 26 is a skeletal material 1 according to the invention as an absorber arranged. Several infrared radiators 4 concentrate their radiation on the material 1 by means of reflectors 10 Tube 26. This allows a high energy density in the material 1 and thus a fast, easily controllable and effective Achieve heating of the medium flowing through the pipe 26.
809845/0356809845/0356
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