DD159398A5 - Vorrichtung zur fluessigkeitsverteilung in filmform auf vertikalrohr-innenwandungen - Google Patents

Abstract

Anwendungsgebiet allgemein: Filmaustausch/Ziel/Aufgabe: Es soll eine gleichfoermigere Verteilung der Fluessigkeit auf den Innenwandungen von Vertikalrohren ohne Krustenbildung erreicht werden. Hierzu werden die Rohre (7) stopfenartig (1-3) verschlossen. Spiralnuten (4) laufen schraeg ueber die Aussenflaeche des "Stopfens". Der zylindrische Koerper (1) hat eine geringfuegige Verjuengung nach unten, um nicht zu eng oder glatt in das Rohr (7) zu passen. Engeres Anwendungsgebiet: Meerwasserentsalzung.

Description

Case 1306

Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung in Filmform auf Vertikalrohr-Innenwandungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Flüssigkeistverteilung in Filmform auf Vertikalrohr-Innenwandungen. Hierbei kann es sich um Gegenstrom oder Gleichstrom von Flüssigkeit im Austausch mit Dampf handeln, wobei ein fester zylindrischer Körper mit einem überstehenden Randteil am oberen Ende sowie ein kreisförmiger Hohlraum an der Bodenbasis sowie Spiralnuten auf der Außenfläche vorgesehen sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Eine solche Vorrichtung ist durch die DE- Patentanmeldung P 29 50 205.4 vom 13. Dezember 1979 beschrieben.

Bekannte Filmwärmeaustauscher haben mit dem ernsten Problem zu tun, eine möglichst zufriedenstellende Verteilung der Flüssigkeit längs der Innenwandungen der Vertikalrohre des Austauschers zu erreichen. Hierzu wurden bereits zahlreiche Verteiler benutzt, deren Aufgabe es war, die Flüssigkeit an die Rohrinnenseite zu liefern und die Bildung eines Flüssigkeitsfilms auf den Innenwandungen der betreffenden Rohre zu unterstützen.

-3 tik 1981 ^93

Die bekannte Vorrichtung besteht aus einem festen zylindrischen Körper mit einem überstehenden Randteil in Form eines Ringes am oberen Ende, einem kreisförmigen Hohlraum an seiner unteren Basis und Spiralnuten auf seiner Außenfläche. Der so erhaltene zylindrische Köper oder Verteiler wird nach Art eines Stopfens oder Absperrorgans, auch "Stopper" genannt, am oberen Rand jedes Rohres entsprechend dem Rohrboden des den Filmaustausch bildenden Rohrbündels eingeführt.

Damit die Flüssigkeit in die Rohre eintritt, muß sie längs auf der Außenfläche der zylindrischen Stopfen gebildeten Spiralnuten fließen und bleibt so auf den Innenwandungen der Rohre haften.

Solche zylindrischen Stopper oder Verteiler zwingen, da sie oben nicht perforiert sind, sondern nur über Umfangsschlitze verfügen, über die die Flüssigkeit in die Spiralnuten eintreten kann, die Dämpfe, die vom Flüssigkeitsfilm bei fortschreitendem Wärmeaustausch sich entwickeln, im Gleichstrom mit der Flüssigkeit herabzufallen und werden dann in dem unter dem Rohrbündel angeordneten Bottich oder dergleichen abgetrennt. Es ist ebenfalls bekannt, daß dann, wenn Filmaustauscher in Entsalzungsanlagen verwendet werden, und insbesondere wenn beachtliche Flüssigkeitsvolumina mit beachtlichen Mengen schlecht lösbarer Salze durch solche Austauscher fließen, Feststoffablagerungen sich auf dem Inneren der Rohre bilden, wobei diese Ablagerungen im wesentlichen durch die Abscheidung von Kalziumkarbonaten, Kalziumsulfaten, Magnesiumsalzen und ähnlichem hervorgerufen werden, was zu einer Verminderung des Wärmeaustauschers oder in extremen Fällen selbst zum Verstopfen der Rohre führt. Das

Ergebnis ist in einem Stilletand des Laufs der Anlage zu sehen, damit die Rohre entweder auf mechanischem oder chemischem Wege gereinigt werden können.

So sind beispielsweise für Meerwasserentsalzungsanlagen Betriebsunterbrechnungen maximal in 6-L!onatsint ervallen notwendig, damit die Reinigung vorgenommen werden kann.

Damit die Abscheidung nichtlöslicher Salze auf den Innenwandungen der Rohre verhindert werden kann, ist es notwendig, die Bildung eines gleichförmigen Films über die gesamte Rohrwandlänge zu begünstigen, da, falls sich irgend welche kleinen Rinnsale oder Strömungen bilden, eine unkontrollierte Abscheidung der nicht löslichen in der Flüssigkeit befindlichen Salze einstellt, einer Abscheidung, die immer mehr konzentriert würde.

Die in der DE-OS 29 50 205 beschriebenen Verteiler verteilen zwar die Flüssigkeit zufriedenstellend über die Rohrinnenwandungen, lösen jedoch in zufriedenstellender V/eise noch nicht das Problem der Krustenbildung.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer höhere Gebrauchswerteigenschaften aufweisenden Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung in Filmform auf Vertikal^rohr-Innenwänden.

Darlegung des V/esens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Verteilervorrichtungen dahingehend zu verbessern, daß die Filmströmung auf den Rohrinnenwandungen wesentlich vergleichmäßigt wird und Krustenbildungen verhindert werden.

Erreicht wird dieses Ziel bzw. diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dieser zylindrische Körper nach unten um einen Winkel zwischen 1° bis 2° sich verjüngt und in die Rohre der Filmaustauscher störungsfrei einführbar ist.

Bevorzugt hat dieser zylindrische Körper eine Bohrung längs seiner Mittelachse, wobei die Bohrung am Kopf mit einem blinden Be- oder Entlüftungsrohr in Verbindung steht, das mit seitlichen Perforationen zur Verwendung bei Flüssigkeit-Dampf-Gegenströmung ausgestattet ist.

Durch die Maßnahme nach der Erfindung,wodurch den Verteilern eine leichte Drehung gegeben wird, werden Krustenbildungen auf der Innenseite der Rohre erheblich herabgesetzt. Es ist erstaunlich, daß, um eine solche Drehung oder Rotation zu erreichen, es ausreicht, nur eine sehr geringe Verjüngung nach unten gegen den zylindrischen Körper des Verteilers vorzusehen, damit letzterer in das Rohr nicht zu eng oder glatt einführbar ist.

Nach dem erstgenannten Vorschlag, bei der die Vorrichtung im Kopfabschnitt keine Perforationen aufweist, ist sie zur Verwendung bei Flüssigkeit-Dampf-Gleichstromverfahren geeignet.

Für die bevorzugte Ausführungsform der Flüssigkeit-Dampf-Gegenstromverfahren, verfügt der zylindrische Körper über eine Bohrung längs der Mittelachse, die am Kopf mit einem blinden Be- oder Entlüftungsrohr in Verbindung steht, das mit seitlichen Perforationen, über die die Dämpfe austreten, versehen ist.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Hilfe von vier Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Vorrichtung der ersten Art;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 1;

Fig. 3 eine Vorrichtung der zweiten Art; und

Fig. 4 eine Draufsicht hierauf.

Nach Fig. 1 besteht die Vorrichtung aus einem festen zylindrischen Körper 1, der mit seinem vorspringenden Randteil (Leiste) 2 in Form eines Ringes ausgestattet ist. Durch die Basis am Boden ist ein Hohlraum 3 ausgebildet; spiralförmige Nuten 4 verlaufen über die Außenseite. Dieser zylindrische Körper hat eine geringe Verjüngung und wird in das Rohr 5 gesteckt.

Fig. 2 zeigt den zylindrischen Körper in der Draufsicht.

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung der zweitgenannten Art, die besteht aus: einem zylindrischen Körper 1 mit ringförmigem Randleistenteil 2; Spiralnuten з'; zylindrische Bohrung 4^;(ist mit dem Be- oder Entlüftungsrohr 5'verbunden) ; das letztere ist am Kopf versiegelt und mit seitlichen Perforationen 6 versehen. Der zylindrische Körper 1 hat eine geringe Verjüngung nach unten und wird in das Rohr 7 des Filmaustauschers unter Gleiten eingesteckt.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf den zylindrischen Körper 1.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung der erstgenannten Art wurde in Filmaustauschern einer Meereswasserentsalzungsanlage geprüft. Das in diesem System durchgeführte Verfahren ist als Multipel-Effektverdampfung bekannt und verwendet für die einzelnen Effekte Flüssig-Filmverdampfer, wobei der während der Destillation erzeugte Dampf im Gleichstrom mit der Flüssigkeit strömt, die vollkommen längs der Innenwandungen der Rohre herabfällt.

Das System wurde in Betrieb genommen und nach einer Betriebszeit von etwa einem Jahr wurde es zur Inspektion stillgesetzt; überraschend waren keinerlei Symptome, etwa hinsichtlich einer Abnahme des Austrags oder einer Verschlechterung des Wärmeaustausches,festzustellen.

Bei Durchführung der Inspektion sah man, daß die Rohre der Filmaustauscher sauber waren und nur sieben Rohre von insgesamt 1248 Rohren zeigten Krustenbildungen, die durch eine nicht zufriedenstellende Verteilung der Salzlösung oder des Seewassers aufgrund eines Verstopfens der Verteilerschlitze durch Fremdkörper hervorgerufen waren.

Eine sorgfältige Oberprüfung der sauberen Rohre und der jeweiligen Verteiler führte zu dem Schluß, daß völlig überraschend das Fehlen von Verkrustungen zurückzuführen war auf eine leichte Drehung oder Rotation der Verteiler, hervorgerufen durch die Flüssigkeit, die, wenn sie längs der Spiralnuten fiel, eine die Drehung erzeugende Reaktion hervorrief, und zwar auch aufgrund des konischen Zwischenraums zwischen Verteiler und Rohrwandung. Die durch diesen Zwischenraum

sickernde Flüssigkeit hatte nämlich eine schmierende Wirkung, die die Drehung erleichterte.

Solch eine Drehwirkung wurde auch experimentell festgestellt. Die geschätzte Drehgeschwindigkeit lag bei etwa einer halben Umdrehung pro Stunde.

Die Spiralnuten hatten eine Breite von 1 mm und eine Neigung von 45° relativ zur Vertikalachse.

Der Verteiler war so ausgelegt, daß er mit einer Strömungsrate von etwa 130 Liter pro Stunde ein Rohr mit einem Innendurchmesser von 20 mm beaufschlagte, und daß die "hydraulische Druckhöhe" der Flüssigkeit über dem Verteiler bei 80 mm lag.

Zur Steigerung der Drehgeschwindigkeit ist es noch möglich, die Schräge der Nuten zu verschärfen und die Strömungsgeschwindigkeit der durchgehenden Flüssigkeit zu erhöhen. Umgekehrt muß vorgegangen werden, wenn dagegen eine Herabsetzung der Drehgeschwindigkeit gewünscht wird.

Claims (1)

1. 59 259 27

   AP В 01 D / 230 552/4

   Berlin, 20. 8.

   Erfindungsanspruch

   !♦ Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung in Filmform auf Vertikalrohr-Innemvandungen mit Gegenotrom oder Gleichstrom eines Flüssig-Dampfaustousches, mit einem zylindrischen Körper mit vorstehender Ringrandleiste am oberen Ende, einem kreisförnigen Hohlraum an der bodenseitigen Grundfläche und Spiralnuten auf der Außenseite, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper (1) nach unten um einen Winkel von 1 bis 2 sich verjüngt und in die Rohre der Filmoustauscher störungsfrei einführbar ausgebildet ist.

   Vorrichtung noch Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper (1) eine 3ohrung (4) längs seiner Mittelachse aufweist, wobei die Bohrung (4) oben mit einem blinden Be- oder Entlüftungsrohr mit seitlichen Perforationen (6) zur Verwendung bei Flüssigkeit-Dompf-Gegenstrom in Verbindung steht.

   Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

   2UUÜ. 1931 SOf^tGI)U