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Einrichtung zur gleichmässigen Verteilung einer Flüssigkeit in mehrere Rohre Das Patent betrifft eine Einrichtung zur gleichmässigen Verteilung einer Flüssigkeit in mehrere Rohre, welche die Flüssigkeit auch gleichmässig über die innere Mantelfläche der Rohre verteilt, und eine Verwendung dieser Einrichtung.
Bei der erfindungsgemässen Einrichtung stehen die Einlassenden der zylindrischen Rohre an einer Platte, welche dazu bestimmt ist, eine Schicht der zu verteilenden Flüssigkeit aufzunehmen, vertikal nach oben vor. Ausserdem sind die Einlassenden trompetenförmig erweitert und in einem Abstand von der Platte je mit mehreren gleichmässig über den Rohrumfang verteilten Längsschlitzen versehen. Dabei stimmen in jeder Horizontalebene die Querschnitte der geschlitzten Rohre miteinander überein.
Die Schlitze können rechteckig oder von oben nach unten verjüngt sein.
Bei einer Ausführungsform sind die Rohre zur Bildung der Einlassenden erweitert und geschlitzt, bei einer anderen Ausführungsform sind Rohrstutzen, welche die Einlassenden bilden, mit den Rohren verbunden.
Die Einrichtung nach der Erfindung kann erfindungsgemäss zur gleichmässigen Verteilung einer Flüssigkeit in die Rohre des Rohrbündels eines Fall- strom-Wärmeaustauschers verwendet werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung und deren Verwendung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Fallstrom- Wärmeaustauscher, Fig.2 eine Einzelheit von Fig. 1 in grösserem Massstab.
Der dargestellte Wärmeaustauscher besteht im wesentlichen aus einem stehenden Kessel 1, der ein Bündel vertikaler, zylindrischer Rohre 2 enthält. Die unteren Enden der Rohre 2 sind die Auslassenden. Sie sind in ihnen angepasste öffnungen eines Zwischenbodens 3 dicht eingesetzt. Der Zwischenboden 3 ist seinerseits dicht mit dem Mantel 11 des Kessels verbunden. Die oberen Enden 21 der Rohre 2 sind deren Einlassenden. Sie sind durch eine Platte 4, welche einen zweiten Zwischenboden bildet, hindurchgeführt und stehen an dieser Platte 4 vertikal nach oben vor. Die Platte 4 ist mit den Rohren 2 und mit dem Mantel 11 dicht verbunden. Sie ist dazu bestimmt, im Betrieb eine gleichmässig in die Rohre 2 und gleichmässig über deren Innenfläche zu verteilende Flüssigkeit aufzunehmen.
Die über die Platte 4 vorstehenden Einlassenden 21 sind nach oben trompetenförmig erweitert und mit Schlitzen 211 versehen, welche gleichmässig über den Rohrumfang verteilt und von oben nach unten verjüngt sind. Die unteren Enden der Schlitze 211 haben einen Abstand a von der Platte 4. Die trompetenförmige Erweiterung und die Schlitze 211 der Einlassenden 21 haben bei allen Rohren 2 dieselbe Form und Grösse und sind in übereinstimmender Höhe angeordnet, so dass die geschlitzten Rohrenden in jeder Horizontalebene miteinander übereinstimmende Querschnitte haben.
Der oberhalb der Platte 4 befindliche Raum 12 des Kessels 1 ist durch eine Haube 13 abgedeckt. In diesen Raum 12 mündet eine Flüssigkeitszuleitung 5, deren Auslassende 51 auf einen Zwischenraum zwischen den Einlassenden 21 der Rohre 2 gerichtet ist.
Der Raum 14 unterhalb des Zwischenbodens 3 ist der obere Teil eines im übrigen nicht dargestellten Trenngefässes (Zyklon), in welchem der durch Erwärmung der Flüssigkeit F entstandene Dampf von der Restflüssigkeit getrennt wird. Zwei Anschluss- rohre 7 und 8 sind oben und unten an den zwischen den Zwischenböden 3 und 4 befindlichen Raum 15 des Kessels 1 angeschlossen und dienen dazu, durch
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diesen Raum 15 die Flüssigkeit oder das Gas zu leiten, welche mit der Flüssigkeit zum Wärmeaus- _ausch gebracht werden soll, die durch die Leitung 5 zugeführt und durch die Leitung 6 abgeleitet wird.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Wärme- austauschers mit der beschriebenen Einrichtung zur gleichmässigen Verteilung der zugeführten Flüssigkeit in die Rohre 2 und über deren innere Mantelfläche ist folgende: Wenn die Flüssigkeit F durch die Leitung 5 zugeführt wird, gelangt sie zunächst auf den Zwischenboden 4, wo sich eine Flüssigkeitsschicht bildet. Wenn das Niveau dieser Flüssigkeitsschicht über die Höhe a (Fig. 2) gestiegen ist, tritt die gestaute Flüssigkeit durch die Schlitze 211 in die Einlassenden 21 der Rohre 2 ein, wie die gekrümmten Pfeile in Fig. 2 zeigen.
Da die Querschnitte der geschlitzten Rohrenden 21 in jeder Horizontalebene miteinander übereinstimmen, wird die Flüssigkeit F gleichmässig in die Rohre 2 verteilt, und da bei jedem Rohr die Schlitze 211 gleichmässig über den Rohrumfang verteilt sind, wird die Flüssigkeit auch gleichmässig über diesen Umfang verteilt. Die trompetenförmige Erweiterung der Einlassenden 21 bewirkt, dass die Flüssigkeit, welche durch die Schlitze 211 eintritt, über die Innenwand der Rohre fliesst. Das ist wesentlich, weil Flüssigkeitsstrahlen, welche die Rohrwandung nicht berühren würden, am Wärmeaustausch praktisch nicht beteiligt wären. Die Schlitze 211 haben eine regulierende Wirkung auf das Flüssigkeitsniveau, weil sie nach oben erweitert sind.
Enthält die Flüssigkeit Schlamm oder feste Stoffe, so beschränkt sich eine eventuelle Verstopfung der Schlitze 211 auf deren untere Teile und beeinträchtigt die Wirkungsweise der Einrichtung nicht.
Abweichend von der Ausführungsform nach Fig.2, bei welcher die Einlassenden 21 durch auf die Rohre 2 geschweisste Rohrstutzen gebildet sind, können die Einlassenden auch dadurch gebildet sein, dass die Rohre selbst am Ende erweitert und geschlitzt sind.
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Device for evenly distributing a liquid in several tubes The patent relates to a device for evenly distributing a liquid in several tubes, which also distributes the liquid evenly over the inner surface of the tubes, and a use of this device.
In the device according to the invention, the inlet ends of the cylindrical tubes project vertically upward on a plate which is intended to receive a layer of the liquid to be distributed. In addition, the inlet ends are widened in the shape of a trumpet and are each provided with several longitudinal slots evenly distributed over the circumference of the pipe at a distance from the plate. The cross-sections of the slotted tubes coincide with one another in each horizontal plane.
The slots can be rectangular or tapered from top to bottom.
In one embodiment, the tubes are widened and slotted to form the inlet ends; in another embodiment, pipe stubs, which form the inlet ends, are connected to the tubes.
According to the invention, the device according to the invention can be used for the uniform distribution of a liquid in the tubes of the tube bundle of a downflow heat exchanger.
The drawing shows an embodiment of the device according to the invention and its use according to the invention. The figures show: FIG. 1 a longitudinal section through a downdraft heat exchanger, FIG. 2 a detail from FIG. 1 on a larger scale.
The heat exchanger shown consists essentially of an upright boiler 1 which contains a bundle of vertical, cylindrical tubes 2. The lower ends of the tubes 2 are the outlet ends. They are tightly inserted into openings of an intermediate floor 3 that are adapted to them. The intermediate floor 3 is in turn tightly connected to the shell 11 of the boiler. The upper ends 21 of the tubes 2 are their inlet ends. They are passed through a plate 4, which forms a second intermediate floor, and protrude vertically upwards on this plate 4. The plate 4 is tightly connected to the tubes 2 and to the jacket 11. It is designed to take up a liquid to be distributed evenly into the tubes 2 and evenly over their inner surface during operation.
The inlet ends 21 protruding over the plate 4 are flared upward in the shape of a trumpet and are provided with slots 211 which are evenly distributed over the circumference of the pipe and are tapered from top to bottom. The lower ends of the slots 211 are at a distance a from the plate 4. The trumpet-shaped extension and the slots 211 of the inlet ends 21 have the same shape and size in all tubes 2 and are arranged at the same height so that the slotted tube ends in each horizontal plane with one another have matching cross-sections.
The space 12 of the boiler 1 located above the plate 4 is covered by a hood 13. A liquid feed line 5 opens into this space 12, the outlet end 51 of which is directed towards an intermediate space between the inlet ends 21 of the tubes 2.
The space 14 below the intermediate floor 3 is the upper part of a separating vessel (cyclone), which is otherwise not shown, in which the vapor produced by heating the liquid F is separated from the residual liquid. Two connecting pipes 7 and 8 are connected at the top and bottom to the space 15 of the boiler 1 located between the intermediate floors 3 and 4 and serve to pass through
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this space 15 to conduct the liquid or the gas which is to be brought to the heat exchange with the liquid which is supplied through the line 5 and discharged through the line 6.
The mode of operation of the described heat exchanger with the described device for evenly distributing the supplied liquid in the tubes 2 and over their inner jacket surface is as follows: When the liquid F is supplied through the line 5, it first reaches the intermediate base 4, where forms a liquid layer. When the level of this liquid layer has risen above the height a (FIG. 2), the dammed liquid enters the inlet ends 21 of the tubes 2 through the slits 211, as the curved arrows in FIG. 2 show.
Since the cross-sections of the slotted pipe ends 21 coincide with one another in every horizontal plane, the liquid F is evenly distributed in the pipes 2, and since the slots 211 are evenly distributed over the circumference of each pipe, the liquid is also evenly distributed over this circumference. The trumpet-shaped widening of the inlet ends 21 has the effect that the liquid which enters through the slots 211 flows over the inner wall of the tubes. This is essential because jets of liquid which would not touch the pipe wall would practically not participate in the heat exchange. The slots 211 have a regulating effect on the liquid level because they are widened upwards.
If the liquid contains sludge or solids, any blockage of the slots 211 is limited to their lower parts and does not impair the operation of the device.
In contrast to the embodiment according to FIG. 2, in which the inlet ends 21 are formed by pipe sockets welded onto the pipes 2, the inlet ends can also be formed in that the pipes themselves are widened and slotted at the end.