DD235272A1

DD235272A1 - FLUESSIGKEITSGEGENSTROM-HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: DD235272A1
Application number: DD27613185A
Authority: DD
Inventors: Janos Bakonyi; Jozsef Lichtenstein
Original assignee: Agrober Mezoegazdasagi Elelm; Matravidek Cukorgyarak
Priority date: 1984-05-11
Filing date: 1985-05-09
Publication date: 1986-04-30
Also published as: DE3516487C2; CS262659B2; PL253327A1; HUT37258A; BG44040A3; SU1386032A3; DE3516487A1; HU190966B; CS333685A2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Waermetauscher zur Behandlung der in Zuckerfabriken anfallenden breifoermigen Nachprodukte. Durch die Erfindung wird mit einfachen Mitteln bei hoeherem Wirkungsgrad ein gleichmaessiger, kontinuierlicher Kuehl- bzw. Wiedererwaermungsprozess und somit eine hoehere Zuckerausbeute erreicht. Das Wesen der Erfindung besteht in einer Verbesserung der Rohrglieder zur Fuehrung des Waermetauschermediums und ihrer Anordnung, wobei sich die Rohrglieder aus v-foermigen Rohrabschnitten 4v und Zwischenrohrabschnitten 4k, die die Schenkelenden der v-foermigen Abschnitte wechselweise verbinden, zusammensetzen. Fig. 1The invention relates to a heat exchanger for the treatment of resulting in sugar mills breifoermigen by-products. The invention achieves a uniform, continuous cooling or re-warming process and thus a higher sugar yield with simple means with higher efficiency. The essence of the invention consists in an improvement of the tubular members for guiding the heat exchanger medium and its arrangement, wherein the pipe members of V-shaped pipe sections 4v and intermediate pipe sections 4k, which alternately connect the leg ends of the v-shaped sections together. Fig. 1

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsgegenstrom-Wärmetauscher zur Kühlung und geringen Wiedererwärmung von in Zuckerfabriken anfallenden breiförmigen Nachprodukten.The invention relates to a liquid countercurrent heat exchanger for cooling and low reheating of resulting in sugar factories pasty aftergrowth products.

Characteristic of the known technical solutions

Das in Zuckerfabriken anfallende breiförmige Nachprodukt besteht aus Zuckerkristallen und interkristallinem Sirup, die aus dem Vakuumkrstiallisator abgeführt werden. Die Temperatur des Nachproduktes von etwa 75-80⁰C ist langsam und gleichmäßig auf 35-40⁰C abzukühlen. Die Geschwindigkeit der Abkühlung darf dabei einen Wert von 0,8-1,0°C/h nicht überschreiten. Infolge der Abkühlung wird der interkristalline Sirup übersättigt, wobei sich an der Oberfläche der Kristalle Zucker absondert. Bei richtiger Abkühlung wird ein hoher Anteil an interkristallinem Sirup gewonnen und die aus dem Herstellungsprozeß abgeführte Melasse besitzt nur noch einen minimalen Zuckeranteil. Die aus dem Kühler herauskommende breiförmige Masse wird in eine Zentrifuge geleitet, um die Zuckerkristalle von der den Muttersirup darstellenden Melasse zu trennen. Zum Zentrifugieren ist jedoch der infolge der Abkühlung außerordentlich zähflüssig gewordene Brei von der erreichten Temperatur von 35-40⁰C auf 45-50⁰C wieder zu erwärmen.The resulting in sugar factories pasty breiförmige consists of sugar crystals and intercrystalline syrup, which are removed from the Vakuumkrstiallisator. The temperature of the by-product of about 75-80 ⁰ C is slowly and uniformly to 35-40 ⁰ C to cool. The rate of cooling must not exceed a value of 0.8-1.0 ° C / h. As a result of cooling, the intercrystalline syrup becomes supersaturated, with sugar segregating on the surface of the crystals. When properly cooled, a high proportion of intercrystalline syrup is obtained and the molasses discharged from the production process has only a minimal amount of sugar. The pulp coming out of the cooler is passed into a centrifuge to separate the sugar crystals from the molasses representing the mother syrup. However, to be heated again, the extremely viscous become due to the cooling of porridge on the temperature reached 35-40 ⁰ C to 45-50 ⁰ C for centrifuging.

Für die Abkühlung und Wiedererwärmung der breiförmigen Nachprodukte werden in den Zuckerfabriken Wärmeaustauscher eingesetzt.For the cooling and rewarming of the pasty products, heat exchangers are used in the sugar factories.

In diesen Vorrichtungen spielt die gleichförmige, kontinuierliche und in kleinen Wärmestufen erfolgende Abkühlung eine wichtige Rolle. Ein großer Temperaturunterschied zwischen dem Brei und dem Kühlelement führt nämlich zur Entstehung von solchen neuen Kristallzentren, die im Vergleich zu den im Brei befindlichen Kristallzentren kleinere Abmessungen besitzen und somit durch Zentrifugieren nicht zurückgehalten werden können. Sie werden gemeinsam mit der Melasse abgeführt, wodurch die Ausbeute an Zucker bzw. der Wirkungsgrad an Zuckergewinnung geringer wird.In these devices, the uniform, continuous and in small heat stages cooling plays an important role. Namely, a large temperature difference between the slurry and the cooling element leads to the formation of such new crystal centers, which have smaller dimensions compared to the pulped crystal centers and thus can not be retained by centrifugation. They are discharged together with the molasses, whereby the yield of sugar or the efficiency of sugar production is lower.

Diese Anforderungen erfüllt ein Gegenstromwärmetauscher um so vorteilhafter, je kleiner die Änderung des Temperaturunterschiedes zwischen dem Gegenstrom und dem abzukühlenden Brei ist, d. h. je kleiner die entstehenden Wärmeabstufungen im Brei sind, wobei diese Wärmestufen nur im geringeren Maße von der theoretischen kontinuierlichen Kühlkurve abweichen sollten.These requirements are met more favorably by a countercurrent heat exchanger, the smaller the change in the temperature difference between the countercurrent and the slurry to be cooled is, ie. H. the smaller the resulting heat gradations in the pulp, these heat levels should deviate only to a lesser extent from the theoretical continuous cooling curve.

Die bisher bekannten Kühlsysteme konnten jedoch diesen Forderungen nicht in entsprechenderweise genügen. In älteren Einrichtungen wurde keine Gegenstromkühlung verwendet. Ihr Wirkungsgrad war demzufolge auch nicht annähernd ausreichend. In den moderneren Vorrichtungen werden bereits mehrere Gegenstromkühlsäulen und im allgemeinen eine wiedererwärmende Säule verwendet, bei denen der Wärmetausch mittels Gegenstromflüssigkeit erfolgt. Von diesen Vorrichtungen sind hauptsächlich zwei Varianten bekannt geworden.However, the previously known cooling systems could not meet these requirements in a corresponding manner. In older facilities, no countercurrent cooling was used. Their efficiency was therefore not nearly sufficient. In the more modern devices, a plurality of countercurrent cooling columns and, in general, a reheating column are used in which the heat exchange takes place by means of countercurrent liquid. Of these devices mainly two variants have become known.

Bei der ersten Variante wird die Kühlflüssigkeit in der Säule entgegen dem nach unten strömenden Brei in Rohrschlangen, die mehrere waagerechte Ebenen aufweisen, von unten nach oben geführt und zwischen diesen Rohrschlangen der Brei mittels Rührschaufeln gerührt. Ein Nachteil dieser Variante besteht darin, daß nicht nur durch die Kühlwirkung der in einzelnen Ebenen angeordneten Rohrschlangen größere Wärmestufen in der Temperatur des Breies entstehen, sondern auch die unterschiedlichen Temperaturen der Kühlflüssigkeit in jeweiligen Ebenen der Rohrschlangen und die verschiedene Temperatur des dazwischen gerührten Breis innerhalb dieser größeren Wärmestufen eine gleichmäßige Kühlung nicht zulassen.In the first variant, the cooling liquid is guided in the column against the downward flowing slurry in coils having a plurality of horizontal planes, from bottom to top and stirred between these coils of the slurry by means of stirring blades. A disadvantage of this variant is that not only by the cooling effect of the coils arranged in individual layers larger heat levels in the temperature of the slurry, but also the different temperatures of the cooling liquid in respective levels of the coils and the different temperature of the intermediate stirred slurry within this larger heat levels do not allow a uniform cooling.

Die zweite Variante ist ähnlich wie die erste aufgebaut, jedoch mit dem Unterschied, daß die waagerecht angeordneten Rohrschlangen durch Kühlscheiben ersetzt werden, in denen das Kühlwasser gleichmäßig fließt. Die infolge der abschnittsweisen Kühlung entstehenden größeren Wärmestufen im Brei werden jedoch auch bei dieser Variante nicht beseitigt. Dies führt wiederum zur Entstehung von nicht erwünschten kleinen kristallinen Zentren.The second variant is similar to the first constructed, but with the difference that the horizontally arranged coils are replaced by cooling disks in which the cooling water flows evenly. However, the resulting due to the sectional cooling larger heat levels in the pulp are not eliminated in this variant. This in turn leads to the formation of unwanted small crystalline centers.

Bei beiden Lösungen besteht außerdem der gemeinsame Nachteil, daß bei Beschädigung des Kühlrohrsystems die gesamte Säule und somit im allgemeinen das ganze System für die Dauer der Reparatur außer Betrieb gesetzt werden muß. Hierdurch entsteht mitunter ein bedeutender Ausfall an Produktionskapazität.In both solutions, there is also the common drawback that if the cooling tube system is damaged, the entire column and thus, in general, the entire system must be shut down for the duration of the repair. This sometimes results in a significant loss of production capacity.

Diese Nachteile werden durch die Lösung nach HU-PS 182 274 beseitigt, bei der, abweichend von den bisher bekannten Vorrichtungen, die dem Wärmetausch dienenden waagerechten Scheiben bzw. Rohrschlangen durch senkrecht angeordnete Rohrschlangen ersetzt wurden. Diese Anordnung verfügt über bedeutende Vorteile. So erfolgt der Wärmetausch weitaus kontinuierlicher in mehreren vernachlässigbar kleinen Wärmestufen. Bei Beschädigung einer Rohrschlange verringert sich zwar nach Ausschalten der betreffenden Rohrschlange der Wirkungsgrad der Vorrichtung, der Herstellungsprozeß muß jedoch nicht abgebrochen werden.These disadvantages are eliminated by the solution according to HU-PS 182 274, in which, deviating from the previously known devices, the heat exchange serving horizontal slices or coils were replaced by vertically arranged coils. This arrangement has significant advantages. Thus, the heat exchange takes place much more continuously in several negligible heat levels. If a pipe coil is damaged, although the efficiency of the device is reduced after switching off the relevant pipe coil, the production process does not have to be terminated.

In dieser Lösung wird der Brei nicht gerührt, sondern die Rohrschlangen drehen sich. In den einzelnen Ebenen greifen Bremsarme in die Zwischenräume der Rohrschlange ein und verhindern, daß sich der Brei gemeinsam mit den Rohrschlangen umwälzt.In this solution, the porridge is not stirred, but the coils rotate. In the individual levels, brake arms engage in the interstices of the coil and prevent the slurry from circulating together with the coils.

Erfahrungen haben jedoch gezeigt, daß auch diese Vorrichtung mit Nachteilen behaftet ist. Da die Bremsarme nur in bestimmten senkrechten Abständen angeordnet sind, führen die zweigartig zwischen den Bremsarmen herausragenden Rohrschleifen den Brei in bestimmtem Maße doch mit sich. Insbesondere dann, wenn die herausragenden senkrechten Schleifen der senkrecht verlaufenden Rohrschlangen gegen den verhältnismäßig großen Widerstand des Breis statisch abgestützt werden müssen. Die jeExperience has shown, however, that this device has disadvantages. Since the brake arms are arranged only at certain vertical distances, the branch-like protruding between the brake arms pipe grinding lead the porridge to some extent with it. In particular, when the outstanding vertical loops of the vertically extending coils must be statically supported against the relatively large resistance of the slurry. The ever

eine Abzweigungsgruppe gittermäßig abstützende Stützkonstruktion führt ebenfalls einen Teil des Breis mit sich. Dieser Effekt wird noch dadurch erhöht, daß sich der Brei häufig auf der Rohrschlange ablagert und sich zusätzlich das aufzubringende Drehmoment erhöht. Die Stützkonstruktion führt weiterhin zu einer Vergrößerung des Gewichtes und der Kosten der Vorrichtung.a branch group lattice supporting support structure also carries a portion of the pulp with it. This effect is further increased by the fact that the porridge often deposits on the coil and in addition increases the applied torque. The support structure further increases the weight and cost of the device.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der aufgezeigten Nachteile, wobei durch die erfindungsgemäße Lösung bei geringem anlagenseitigen Aufwand das Enstehen von unerwünschten kristallinen Zentren weitgehend ausgeschlossen und eine höhere Zuckerausbeute erzielt wird.The aim of the invention is the elimination of the above-mentioned disadvantages, wherein the formation of unwanted crystalline centers largely precluded the emergence of unwanted crystalline centers and a higher sugar yield is achieved by the inventive solution with low investment side effort.

Explanation of the nature of the inventions

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu entwickeln, die keine Stützkonstruktion erfordert und eine dichtere Anordnung der Bremsarme ermöglicht.The invention has for its object to develop a solution that requires no support structure and allows a denser arrangement of the brake arms.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Rohrglieder aus v-förmigen Rohrabschnitten, deren Schenkel übereinanderliegend in mehreren Ebenen angeordnet sind, und Zwischenrohrabschnitten bestehen, die die Schenkelenden zwischen den jeweiligen Ebenen wechselweise verbinden und an die drehende Rohrachse des Wärmeaustauschers angeschlossenAccording to the invention the object is achieved in that the tubular members of V-shaped pipe sections, the legs are arranged one above the other in several levels, and intermediate pipe sections that alternately connect the leg ends between the respective planes and connected to the rotating tube axis of the heat exchanger

Durch die Ausbildung können die Bremsarme in jedem Zwischenraum der Rohrglieder angeordnet werden, wodurch der Brei eine bessere Abbremsung erfährt. Gleichzeitig wird das Entfernen des sich an den oberen und unteren Rand der v-förmigen Rohrabschnitte ablagernden und dadurch den Widerstand erhöhenden Breis erleichtert.By training the brake arms can be arranged in each space of the tubular members, whereby the porridge undergoes better deceleration. At the same time the removal of the depositing at the upper and lower edge of the V-shaped pipe sections and thus the resistance increasing slurry is facilitated.

Es ist vorteilhaft, wenn die Anzahl der Bremsarme von der der Rohrglieder abweicht und ihre Anordnung zueinander in den jeweiligen Ebenen versetzt ist.It is advantageous if the number of brake arms deviates from that of the tubular members and their arrangement is offset relative to one another in the respective planes.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings show:

Fig. 1: einen Längsschnitt durch eine Kühl- und Wiedererwärmungssäule, Fig. 2: einen Querschnitt durch die Säule entlang der Ebene A gemäß Fig. 1, Fig. 3: die Perspektive eines Ausschnittes eines Rohrgliedes.Fig. 1: a longitudinal section through a cooling and reheating column, Fig. 2: a cross section through the column along the plane A of FIG. 1, Fig. 3: the perspective of a section of a tubular member.

In der Mitte einer stehenden Säule 1 - Fig. 1 - ist eine sich drehende Rohrachse 2 mit innenliegenden Fallrohren 3 angeordnet, auf deren Außenmantel Rohrglieder 4 vorgesehen sind. Die Rohrglieder 4 werden durch Zwischenrohrabschnitte 4k, die sich an den Außenmantel des Rohres 2 anschmiegen und mittels Schellen befestigt sind, und den in mehreren Ebenen befindlich v-förmigen Rohrabschnitten 4v gebildet. Die Rohrglieder 4 sind unten mit den Fallrohren 3 verbunden, während sie oben in eine Kammer 10 münden, die mit einer Auslaßöffnung 11 versehen ist. Die Fallrohre 3 sind oben in eine Kammer 8 eingebunden, die mit einer Einlaßöffnung 9 versehen ist. An die Säule 1 schließt sich oben eine mit einer Einlaßöffnung 7 versehene Kammer 6 an, während sie unten eine Auslaßöffnung 12 aufweist. An den Innenmantel der Säule 1 sind in den jeweiligen Ebenen der Rohrabschnitte 4ν Bremsarme 5 zueinander versetzt angeordnet, die in den Zwischenräumen der Rohrglieder 4 eingreifen, wobei die Anzahl der Bremsarme 5 von der Anzahl der Rohrglieder 4 abweichtIn the middle of a standing column 1 - Fig. 1 - a rotating tube axis 2 is arranged with inner downpipes 3, on the outer casing pipe members 4 are provided. The pipe members 4 are formed by intermediate pipe sections 4k, which nestle against the outer casing of the pipe 2 and are fastened by means of clamps, and the pipe sections 4v which are located in several planes and are V-shaped. The tubular members 4 are connected at the bottom with the downpipes 3, while they open at the top into a chamber 10 which is provided with an outlet opening 11. The downpipes 3 are integrated at the top in a chamber 8, which is provided with an inlet opening 9. At the top of the column 1, there is a chamber 6 provided with an inlet opening 7, while at the bottom it has an outlet opening 12. To the inner shell of the column 1 4ν brake arms 5 are arranged offset to each other in the respective levels of the pipe sections, which engage in the interstices of the tubular members 4, wherein the number of brake arms 5 deviates from the number of tubular members 4

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: The device works as follows:

Der abzukühlende bzw. später wieder aufzuwärmende Brei gelangt über die Einlaßöffnung 7 in die Kammer 6, von dort in die Säule 1 und verläßt diese über die Auslaßöffnung 12. Die im Gegenstrom geführte Flüssigkeit zum Kühlen bzw. Erwärmen wird über die Einlaßöffnung 9, die Kammer 8 und die Fallrohre 3 in die Rohrglieder 4 geleitet, strömt in diesen nach oben, führt den Wärmetausch durch und wird danach oben über die Kammer 10 durch die Auslaßöffnung 11 abgeleitet. Da sich währenddessen die Rohrachse 2 mit den Rohrgliedern 4 dreht, und die Säule 1 mit dem darin befindlichen Brei steht, wird durch die Bremsarme 5 verhindert, daß die Rohrglieder 4 während der Drehbewegung den Brei mit sich reißen. Diese Bremsarme 5 bewirken gleichzeitig eine Reinigung der v-förmigen Rohrabschnitte 4v, so daß der sich gegebenenfalls daran ablagernde Brei die drehende Fläche der v-Rohrabschnitte 4v nicht vergrößern kann. Da die Bremsarme 5 in ihrer Anzahl von der Anzahl der Rohrglieder 4 abweichen, und zueinander versetzt angeordnet sind, gelangen sie zeitmäßig nacheinander zusammen mit je zwei v-Rohrabschnitten 4v in Kontakt mit dem Brei, wodurch bei der reinigenden Funktion keine stoßartigen Widerstände hervorgerufen werden. Die Ausbildung der einzelnen Rohrglieder ist in Fig. 3 dargestellt.The chill to be cooled or reheated later passes through the inlet opening 7 into the chamber 6, from there to the column 1 and leaves it via the outlet opening 12. The countercurrently guided liquid for cooling or heating is via the inlet opening 9, the chamber 8 and the downpipes 3 passed into the tubular members 4, flows up into this, performs the heat exchange and is then discharged above the chamber 10 through the outlet port 11. Meanwhile, as the tube axis 2 rotates with the tubular members 4, and the column 1 is standing with the slurry therein, is prevented by the brake arms 5, that the tubular members 4 tear during the rotational movement of the slurry with it. These brake arms 5 at the same time cause a cleaning of the V-shaped pipe sections 4v, so that the optionally abutting porridge can not increase the rotating surface of the v-pipe sections 4v. Since the brake arms 5 differ in their number from the number of tubular members 4, and are arranged offset from each other, they arrive in time successively together with two v-tube sections 4v in contact with the pulp, whereby no shock-like resistances are caused in the cleaning function. The design of the individual tubular members is shown in Fig. 3.

Der Gegenstand der Erfindung wurde an einer einzigen Säule erläutert. Die Anlage besteht aber aus mehreren, in Reihe geschalteten Säulen, wobei der Brei solange von einer Säule in die nächste geleitet wird, bis die gewünschte Abkühlung erreicht wurde. Anschließend erfolgt in einer analog aufgebauten Säule die Wiedererwärmung des Breis auf die gewünschte Temperatur, wobei das Wärmeträgermedium wieder im Gegenstrom zugeführt wird. Die einzelnen Säulen können in ihrer konstruktiven Ausführung vom obigen Beispiel abweichend, ausgebildet werden. So kann die Anzahl der Rohrglieder 4 und der Bremsarme 5 vom dargestellten Ausführungsbeispiel abweichen, wenn beispielsweise auf Grund unterschiedlicher Konsistenz der Breimassen nicht zwischen jedem v-förmigen Rohrabschnitt 4v ein Bremsarm 5 anzuordnen ist. Ferner ist eine andere Ausbildung der Kammern 6, 8 und 10 und eine andere Zu- und Ableitung des Breis und der den Wärmetausch durchführenden'Flüssigkeit möglich. Anstelle der Fallrohre 3 kann eine äußere Rohrleitung vorgesehen werden und die Führung der Wärmeaustauschflüssigkeit in die Rohrglieder 4 von unten nach oben erfolgen.The object of the invention has been explained on a single column. However, the plant consists of several columns connected in series, with the slurry being passed from one column to the next until the desired cooling has been achieved. Subsequently, in an analogously constructed column reheating the slurry to the desired temperature, wherein the heat transfer medium is again supplied in countercurrent. The individual columns can be designed differently from the above example in their structural design. Thus, the number of tubular members 4 and the brake arms 5 differ from the illustrated embodiment, if, for example, due to different consistency of the slurry masses between each V-shaped pipe section 4v, a brake arm 5 is to be arranged. Further, another design of the chambers 6, 8 and 10 and another supply and discharge of the slurry and the heat exchange durchführenden'fluid is possible. Instead of the downpipes 3, an outer pipe can be provided and carried the leadership of the heat exchange fluid in the pipe members 4 from bottom to top.

Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher besitzt gegenüber den bisher bekannten Lösungen - HU-PS 128 274 bei gleicher Anzahl von Rohrgliedern und waagerechten Rohrabschnitten einen wesentlich höheren Wirkungsgrad beim Wärmeaustausch. So hat sich durch die v-förmige Ausbildung der Rohrabschnitte 4v der Wirkungsgrad auf das Zweifache erhöht.The heat exchanger according to the invention has over the previously known solutions - HU-PS 128 274 with the same number of tubular members and horizontal pipe sections a much higher efficiency in heat exchange. Thus, the efficiency has increased by a factor of two due to the V-shaped design of the pipe sections 4v.

Claims

Claim:

1. liquid countercurrent heat exchanger for the treatment of resulting in sugar mills ragged Nachprodukte consisting of serpentine tubular members which are arranged on the outer jacket of a rotating in a cooling or reheating column tube axis, while the inner shell of the column brake arms, in the space between engage the tubular members, fastened and a plurality of cooling or Wiedererwärmungssäulen are connected in series, characterized in that the tubular members (4) of V-shaped pipe sections (4v) which are arranged in several levels, and intermediate pipe sections (4c), the the leg ends of the V-shaped pipe sections (4) connect alternately and are connected to the tube axis.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the number of brake arms (5) differs from the number of tubular members (4) and the brake arms (5) offset from each other, are arranged in different planes.

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