DD140910A5

DD140910A5 - Dampfstrahl-kuehlanlage

Info

Publication number: DD140910A5
Application number: DD78209989A
Authority: DD
Inventors: Adolf Kunz
Original assignee: Wiegand Karlsruhe Gmbh
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1978-12-20
Publication date: 1980-04-02
Also published as: DE2757748A1; FR2412796A1; IT1108297B; IT7869947A0; US4204410A; GB2011056A; GB2011056B

Description

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Berlin, den 2.4.1979 54 766/24 AP F25B/2O9

Dampfstrahl-Küblanlage Anwendungsgebiet der Erfindans

Die Erfindung "betrifft eine Dampfstrabl-Küblanlage für Flüssigkeiten, die in Kühlhäusern oder ähnlichen Einrichtungen eingesetzt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits Dampfstrabi-Kühlanlagen für Flüssigkeiten "bekannt. Diese bestehen aus einem Entspanner, in dessen Entspannungskammer die zu kühlende Flüssigkeit zuführbar ist und aus dessen Entspannungskammer die gekühlte Flüssigkeit auf der Unterseite der Kammer abziehbar ist, aus wenigstens einem Dampfstrahlverdichter, dessen Saugseite mit der Entspannungskammer verbunden ist, und aus einem Kondensator, dessen Kondensationskammer mit der Druckseite des Dampf-Strahlverdichters verbunden ist.

Bei diesen Anlagen bilden der Entspanner, der Dampfstrahlverdichter und der Kondensator je eine Baueinheit, die am Aufstellungsort in eine Unterstützungskonstruktion eingebaut und mit den übrigen Baueinheiten verbunden werden muß. Der Entspanner ist im Abstand vom Kondensator aufgestellt

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und iiber den Dampfstrahlverdichter mit diesem verbunden. Nachteilig an bekannten Dampfstrahl-Küblanlagen ist einerseits ihr großer Platzbedarf und andererseits ihr relativ großer Aufwand für Unterstützungskonstruktionen. Die Einzelteile der Kühlanlage werden jeweils für sich angeliefert und müssen am Aufstellungsort montiert werden. Aufwendig ist auch die thermische Isolierung bzw. die Scballschutz-.isolierung, da relativ größe Behälter und Bauteilflächen isoliert werden müssen. Nicht zuletzt ist die Vielzahl von Planschverbindungen zwischen den Einzelteilen der Anlage Ursache für Undichtheiten.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den für die Montage erforderlichen Aufwand am Aufstellungsort zu verringern, den Platzbedarf der Kühlanlage zu reduzieren, den technisch-ökonomischen Aufwand für die Unterstützungskonstruktionen zu senken und Einsparungen bei der thermischen Isolierung bzw. der Schallscbutzisolierung zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Dampfstrabi-Kühlanlage für Flüssigkeiten, mit einem Entspanner, in dessen Entspannungskammer die zu kühlende Flüssigkeit zuführbar ist und aus dessen Entspannungskammer die gekühlte Flüssigkeit auf der Unterseite der Kammer abziehbar ist, mit wenigstens einem Dampfstrahlverdichter, dessen Saugseite mit der Entspannungskammer verbunden ist, und mit einem Kondensator, dessen Kondensatorkammer mit der Druckseite des Dampfstrahlverdichtars verbunden ist, zu

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schaffen, die eine kompakte Bauweise bzw. Ausfübrungsform aufweist und als komplette, platzsparende Baueinheit geliefert werden kann und mit einer geringen Anzahl an Planschverschlüssen ausgerüstet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgate dadurch gelöst, daß die Entspannungskammer des Entspanners und die Kondensat!onskammer des Kondensators durch einen gemeinsamen Behälter gebildet sind, welcher durch eine Zwischenwand in die Entspannungskammer und die Kondensationskammer geteilt ist, und daß der Dampfstrablverdichter in dem Behälter untergebracht ist und durch die Zwischenwand hindurchragt. Der Behälter, der zumindest teilweise mit einer Schallisolation versehen ist, enthält die Hauptaggregate der Dampfstrahl-Kühlanlage und kann als komplette Baueinheit vorgefertigt werden, so daß am Aufstellungsort lediglich die Versorgungsleitungen anzuschließen sind, wodurch die Montagearbeiten am Aufstellungsort verringert werden. Aufgrund der kompakten Bauweise können leichtere und einfachere Unterstützungskonstruktionen verwendet werden. Schließlich entfallen interne Flanschanscblüsse und interne Rohre, was die Leckrate der Kühlanlage verringert. Weiterbin verringert sich der Isoibt ionsauf wand für die thermische Isolierung und die Schallisolierung. Der Dampfstrablverdichter ist allseitig vom Vakuum umgeben und somit gut schallgedämpft.

Eelativ kompakte Ausfübrungsformen erhält man, wenn der Behälter Zylinderform hat und der Dampfstrablverdicbter so angeordnet ist, daß seine Strahlrichtung längs der Zylinderachse verläuft. Der Dampfstrahlverdicbter enthält neben seiner (Treibdüse einen Diffusor, welcher den Druck

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des Dampfes auf den zur Kondensation erforderlichen Druck erhöht.

Der Behälter kann mit vertikal oder horizontal verlaufender Zylinderachse aufgestellt werden. Bei horizontaler Aufstellung lassen sich jedoch bei gleicher Behältergröße größere Verdampfungsflächen innerhalb des Entspanners erzielen. Bei mehrstufigen Kühlanlagen sind die Behälter der einzelnen Stufen wegen der dann geringeren Bauhöbe bevorzugt mit horizontaler Zylinderachse übereinander angeordnet.

Bei mit horizontaler Zylinderachse angeordneten Behältern, bei welchen die zu kühlende Flüssigkeit auf der Oberseite des Behälters zugeführt wird, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn oberhalb des DampfStrahlverdichters ein den Dampfstrablverdichter nach oben gegen die zuströmende Flüssigkeit abschirmendes Trennblecb angeordnet ist. Das Trennblecb verhindert, daß der DampfStrahlverdichter die zu kühlende Flüssigkeit mit sich reißt. Es reicht bevorzugt bogenförmig um den innerhalb der Entspannungskammer sich befindenden Teil des Dampfstrahlverdichters herum, und zwar bis unter dessen Unterkante. Auf diese Weise entsteht eine Haube, die innerhalb der Entspannungskammer einen Abschei dungsraum bildet, in welchem der aus der gekühlten Flüssigkeit am Boden der Entspannungskammer abgeschiedene Brüden vom Kaltwasser getrennt und vom Dampf-Strahlverdichter abgesaugt werden kann. In Verbindung mit einem vorzugsweise acbsparallel zur Zylinderachse verlaufenden Verteilerrohr für die zu kühlende Flüssigkeit sorgt das Trennblech für eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit in der Entspannungskammer.

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Zweckmäßigerweise steht von der Bodenseite der Entspann ungskammer wenigstens ein Leitblech nach oben ab. Das Leitblech lenkt die Brüden von der Oberfläche der gekühlten Flüssigkeit weg zum DampfStrahlverdichter und begrenzt gleichzeitig die Strömungsgeschwindigkeit der Brüden.

Je nach Anwendungsgebiet kann der Kondensator als Mischkondensator oder als Eöhrenkondensator ausgebildet sein. Bei Mischkondensatoren wird die Kühlflüssigkeit bevorzugt über ein mit Austrittsdüsen versehenes Verteilerrohr oberhalb des in die Kondensationskammer ragenden Teils des Dampfstrahlverdicbters zugeführt und mittels Umlenkblecbe, die an Seitenwänden der Kondensationskammer vorgesehen sind, von den Wänden weg in das Innere der Kondensationskammer umgelenkt, wodurch die Kontaktzeit zwischen Kühlflüssigkeit und dem über den Dampfstrahlverdichter zugeführten Brüden/Dampf-Gemisch erhöht wird.

Üblicherweise erstreckt sich der Dampfstrahlverdichter über die gesamte axiale Länge des Behälters. Vor der Dampfaustrittsöffnung des Dampfstrahlverdicbters ist deshalb zweckmäßigerweise eine Prallplatte im Abstand angeordnet, die das aus dem Dampfstrahlverdichter austretende Brüden/ Dampf-Gemisch in Gegenrichtung umlenkt. Bei Röhrenkondensatoren haben sich Ausführungsfοrmen als günstig erwiesen, bei welchen die Kühlflüssigkeitsrobre parallel zur Strablrichtung des Dampfstrablverdichters angeordnet sind.

Ausführungsbeispiel

Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele -der Erfindung

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anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: einen schematiscben Längsschnitt durch eine Dampfstrahl-Kühlanlage mit Mischkondensator;

Fig. 2: den Schnitt II-II durch die Kühlanlage nach Fig. 1«

Fig. 3: den Querschnitt III-III durch die Kühlanlage nach Fig. 1;

Fig. 4: einen scbematischen Längsschnitt durch eine Dampfstrahl-Kühlanlage mit Röhrenkondensator und

Fig. 5* eine schematisehe Skizze einer dreistufigen Dampfstrahl-Kühlanlage , die unter Verwendung der Kühlanlagen nach Fig. 1 aufgebaut ist.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine in einen zylinderförmigen Behälter 1 eingebaute Dampfstrahl-Kühlanlage mit einem Entspanner 3, einem Miscbkondensator 5 und einem Dampf-, strablverdichter 7. Eine quer zur Zylinderachse des Behälters 1 verlaufende Zwischenwand 9 unterteilt den Bebälter 1 in eine EntSpannungskammer 11 und eine Kondensationskammer 13. In der Entspannungskammer 11 wird die zu kühlende Flüssigkeit einem Druck ausgesetzt, der niedriger als ihr Dampfdruck ist, so daß sie zum Sieden kommt und sich durch Verdampfungskühlung abkühlt. Der Unterdruck in der EntSpannungskammer 11 wird mittels des Dampfstrablverdichters 7 erzeugt, der den Dampf der zu kühlenden Flüssigkeit bei niedrigem Druck absaugt und auf einen solchen Druck verdichtet, daß die Kondensation bei der Kühlflüssig-

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keitstemperatur des Mischkondensators 5 möglich ist. Die zu kühlende Flüssigkeit wird über eine Vielzahl Austrittsöffnungen 17 eines Verteilerrohrs 19 in die Entspannungskammer 11 eingeführt. Das Verteilerrohr I9 ist an der Oberseite der Entspannungskammer 11 angeordnet und verläuft parallel zu der horizontalen Zylinderachse des Behälters 1 j es ist mit einem nach außen geführten Anschlußstutzen 21 verbunden. Das gekühlte Wasser sammelt sich am Boden der Entspannungskammer 11 und wird über einen Anschlußstutzen 23 abgezogen. Über die gesamte Länge des in der Entspannungskammer 11 sich befindenden Teils des Dampfstrahlverdichters 7 erstreckt sich ein haubenförmig gebogenes Trennblech 25» das um den Dampfstrahlverdichter 7 bis unter dessen Unterkante herumgreift. Das Trennblecb 25 verteilt die aus dem Verteilerrohr 19 austretende, zu kühlende Flüssigkeit und teilt die Entspannungskammer 11 in einen Verdampfungsraum oberhalb des Trennblechs 25 und einen Abscheideraum unterhalb des Trennblecbs 25» in welchem der aus der gekühlten Flüssigkeit am Boden der. Entspannungskammer 11 abgedampfte Brüden mittels des Dampfstrahlverdichters 7 abgesaugt werden kann. Vom Boden der Entspannungskammer 11 stehen Leitbleche 27; 29 ab, die die Strömungsgeschwindigkeit des Brüden parallel zur Flüssigkeitsoberfläche mindern, indem sie die Brüden nach oben ablenken. Auf diese Weise kann das Herauslösen von Flüssigkeitströpfeben durch die entlang der Flüssigkeitsoberflache strömenden Brüden vermindert werden. An der Unterseite der Leitbleche 27; 29 vorgesehene öffnungen 31 ermöglichen das Abziehen der gekühlten Flüssigkeit.

Der DampfStrahlverdichter 7 umfaßt eine in einem Düsenkopf 33 untergebrachte Treibdüse 35 sowie einen an die Treibdüse

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35 sich anschließenden Diffusor 37, bestehend aus einem der Treibdüse 35 zugekehrten Einlaufkonus 40, einem an den Einlaufkonus 40 anschließenden Hals 41 und einem Auslaufkonus 42· Der Diffusor 37 durchsetzt die Zwischenwand 9 und ist gegen diese abgedichtet. In der Treibdüse 35 findet eine adiabatische Expansion des der Treibdüse 35 zugefübrten Treibdampfes statt. Der aus der Treibdüse 35 austretende Dampfstrahl reißt über Öffnungen 39 des Düsenkopfes 33 aen aus der zu kühlenden Flüssigkeit abgedampften Brüden mit sich und beschleunigt ihn. In dem Einlaufkonus 40 wird das Brüden/Treibdampf-Gemisch vermischt und in dem drosselstellenartigen Hals 41 verdichtet. Vor der in der Kondensationskammer I3 des Kondensators 5 mündenden Austrittsdüse des Diffusors 37 ist mittels Halterungen 43 ein gekrümmtes, gegebenenfalls auch ebenes Prallblech 45 angebracht, welches ein hartes und lautes Auftreffen des Strahles auf dem Behälterboden verhindert.

Parallel zur Zylinderachse des Behälters 1 ist auf der Oberseite der Kondensationskammer I3 ein mit Austrittsdüsen 47, beispielsweise in Scblitzfoim, versehenes Verteilerrohr 49 vorgesehen, dem über einen nach außen geführten Anschlußstutzen 51 eine Kühlflüssigkeit zugeführt wird. Die aus dem Verteilerrohr 49 austretende Kühlflüssigkeit vermischt sich mit dem aus dem Diffusor 37 austretenden Brüden/Treibdampf-Gemiscb und kühlt dieses ab. Das Kondensat und die Kühlflüssigkeit wird über einen Anschlußstutzen 53 am Boden der Kondensationskammer I3 abgezogen. An den Seitenwänden der Kondensationskammer I3 angebrachte Umlenkbleche 35 verteilen die aus dem Verteilerrohr 49 zugeführte Kühlflüssigkeit auf den Innenraum der Kondensationskammer I3. Zur Entlüftung der Kondensationskammer 13 ist ein Entlüftungsan-

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scbluß 57 vorgesehen, der durch ein Dach 59 gegen die von oben herabrieselnde Kühlflüssigkeit geschützt ist. Zur Wärmeisolation ist der die Entspannungskammer 11 enthaltende Teil des Behälters 1 mit Dämmaterial 60 ummantelt. Zur Schallisolation sind der Entspanner 3 und der Kondensator 5 isoliert.

Fig. 4· zeigt eine andere Ausführungsform einer Dampfstrabl-Küblanlage, die sich von der Kühlanlage nach den Pig. 1 "bis 3 im wesentlichen nur durch die Art des Kondensators unterscheidet. Gleichwirkende Teile sollen deshalb mit um die Zahl 100 erhöhten Bezugszahlen bezeichnet werden. Die Kühlanlage nach Fig. 4 weist einen Eöbrenkondensator auf, welcher in seinem Kondensationsraum II3 eine Vielzahl Haarnadelröhren 159 enthält, die über Anschlußstutzen bzw. I63 an einen Kühlflüssigkeitskreislauf angeschlossen werden können. Die Haarnadelröhren 159 erstrecken sich parallel zur Zylinderachse des Gehäuses 101. Das aus einem Diffusor 137 eines Dampfstrahlverdicbters 107 austretende Brüden/Treibdampf-Gemisch kondensiert an den Haarnadelröbren 159· Das Kondensat wird über einen Anschlußstutzen 165 am Boden des Behälters 101 abgezogen. Zur Entlüftung des Kondensationsraums II3 ist ein Entlüftungsanschluß 157 vorgesehen.

Fig. 5 zeigt in einer Skizze, wie die Kühlanlagen gemäß den Fig. 1 bis 4 zu einer mehrstufigen Dampfstrahl-Kühlanlage verbunden werden können. Die Behälter 201 sind mit horizontaler Zylinderachse übereinander angeordnet, wobei jeweils der Austrittsanschlußstutzen 203 der einen Entspannungskammer mit dem Eintrittsanscblußstutzen 205 einer darunter angeordneten Entspannungskammer verbunden ist.

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In gleicher Weise ist jeweils der Austrittsstatzen 207 des einen Kondensators mit dem Kühlflüssigkeits-Eintrittsstutzen 209 des darunterliegenden Kondensators verbunden. Ändere Anscblußweisen sind aber auch möglich.

Claims

1. Dampfstrahl-Eühlanlage für Flüssigkeiten, mit einem Entspanner, in dessen Entspannungskammer die zu kühlende Flüssigkeit zufübrbar ist und aus dessen Entspannungskammer die gekühlte Flüssigkeit auf der Unterseite der Kammer abziehbar ist, mit wenigstens einem Dampfstrahlverdichter, dessen Saugseite mit der Entspannungskammer verbunden ist, und mit einem Kondensator, dessen Kondensationskammer mit der Druckseite des Dampfstrahlverdichters verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Entspannungskammer (11) des Entspanners (3) und die Kondensationskammer (13; 113) ^es Kondensators (5) durch einen gemeinsamen Behälter (1; 101; 201) gebildet sind, welcher durch eine Zwischenwand (9) in die Entspannungskamiaer (11) und die Kondensationskammer (13; 113) geteilt ist.

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Flüssigkeit auf der Oberseite des Behälters (1; 101; 201) zufübrbar ist und daß oberhalb des Dampfstrahlverdichters (7} 107) ein den Danipfstrahlverdicbter (7» 107) nach oben gegen die zuströmende, zu kühlende Flüssigkeit abschirmendes Trennblech (25) angeordnet ist.

2. Bampfstrahl-Kühlanlage nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Dampfstrahlverdicbter (7; 107) in dem Behälter (1; 101; 201) untergebracht ist und durch die Zwischenwand (9) ragt.

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Erfindungsansprucb

3. Dampfstrahl-Kühlanlage nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Behälter (1; 101; 201) Zylinderform bat und der Dampfstrahlverdicbter (7; 107) so angeordnet ist, daß seine Strablrichtung längs der Zylinderachse verläuft.

4. Dampfstrahl-Kühlanlage nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Bebälter (1; 101; 201) mit horizontaler Zylinderachse angeordnet ist, daß die zu kühlende

5. Dampfstrahl-Kühlanlage nach Punkt 4-, gekennzeichnet dadurch, daß das Trennblecb (25) bogenförmig um den innerhalb der Entspannungskammer (11) sich befindenden Teil des Dampfstrahlverdicbters (7; 107) herum bis unter dessen Unterkante herumreicht.

6. Dampfstrahl-Kühlanlage nach Punkt 4·, gekennzeichnet dadurch, daß sich das Trennblech (25) in Achsrichtung der Entspannungskammer (11) über deren gesamte Länge erstreckt und daß oberhalb des Trennblechs (25) ein mit Austrittsdüsen (17) versehenes, achsparallel verlaufendes Verteilerrohr (19) für die zu kühlende Flüssigkeit, angeordnet ist.

7. Dampfstrabl-Kühlanlage nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß von der Bodenseite der Entspannungskammer (11) wenigstens ein Leitblech (27; 29) nach oben absteht.

8. Dampfstrabl-Kühlanlage nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß vor der Dampfaustrittsöffnung des Dampfstrahlverdichters (7) eine Prallplatte (45) im Abstand zu dieser angeordnet ist.

9· Dampfstrahl-Küblanlage nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Kondensator (5) als Mischkondensator ausgebildet ist, in dessen Kondensationskammer (13) oberhalb des in die Kondensationskammer (13) ragenden Teils (37) des Dampfstrahlverdichters (7) ein mit Austrittsdüsen (47) versehenes Verteilerrohr (4-9) für die Zufuhr von Kühlflüssigkeit angeordnet ist.

10. Dampfstrahl-Kühlanlage nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Kondensator als Röhrenkondensator ausgebildet ist.

11. Dampfstrabl-Kühlanlage nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zum Aufbau mehrstufiger Dampfstrahl-Kübl· anlagen die den Entspanner (3) _t den Dampfstrahlverdichter (7j 107) und den Kondensator (5) enthaltenden Bebälter (201) mit horizontaler Längsachse übereinander angeordnet sind.

12. Dampfstrahl-Kühlanlage nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Behälter (1) zumindest teilweise mit einer Scballisolation (60) ummantelt ist.

Hierzn_äL.Seiien Zeichnungen