DD248419A1 - Fluessigkeitsverteilerboden - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fluessigkeitsverteilerboden zur gleichmaessigen Verteilung von Fluessigkeiten auf die Aussenflaechen von vertikal angeordneten Rohren. Solche Fluessigkeitsverteilerboeden kommen hauptsaechlich in Apparaten fuer den Waerme- und Stoffaustausch zum Einsatz. Ziel der Erfindung ist ein einfach aufgebauter Fluessigkeitsverteilerboden. Aufgabe der Erfindung ist die Sicherung der vollstaendigen Benetzung der Rohraussenflaechen und damit die Gewaehrleistung eines hohen Wirkungsgrades der Stoff- und Waermeaustauschprozesse. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass der Fluessigkeitsverteilerboden aus einer instabilen Funktionsplatte und einer selbsttragenden Stuetzplatte besteht. Die Funktionsplatte weist Oeffnungen fuer die Rohre und um diese herum, gleichmaessig verteilt, Fluessigkeitsdurchtrittsoeffnungen auf. Die Fluessigkeitsdurchtrittsoeffnungen sind als konische, radial sich nach aussen verjuengende Schlitze ausgebildet. Sie befinden sich in den trichterartigen Verformungen, die sich um jedes Rohr herum bilden, wenn der Fluessigkeitsverteilerboden berohrt wird. Die Funktionsplatte besteht aus einem Material mit Federungseigenschaften. Die Erfindung sichert eine gleichmaessige Verteilung der Fluessigkeit auf die Aussenflaechen der vertikal angeordneten Rohre. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsverteilerboden zum gleichmäßigen Verteilen von Flüssigkeiten auf die Außenflächen vertikal angeordneter Rohre, insbesondere auf Rohre in Wärme- und Stoffaustauschapparaten, wie z. B. Verdampfer, Kühler, Adsorber und Austreiber.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die o'ptimale Verteilung von Flüssigkeiten auf die Außenfläche vertikal angeordneter Rohre bereitet in der Praxis bis heute große Probleme. Von einer optimal berieselten Fläche ist der Wirkungsgrad des Wärme- und Stoffaustausches abhängig. Um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, bedarf es neben der Auswahl einer geeigneten Lösung auch deren gute Realisierbarkeit und Langlebigkeit.

Es sind international viele Lösungsvorschläge bekannt geworden. Trotz der Vielzahl der Lösungsvarianten gehen die Entwicklungen weiter. Insbesondere ist festzustellen, daß die neueren Lösungen die Verteilung durch einen um das Rohr angeordneten Ringspalt variieren. So gibt es viele Lösungen, die das Einstecken eines besonders gestalteten Bauteiles in den Spalt vorschlagen, um die Rohre zu zentrieren.

Eine solche Lösung wird auch in der DE-AS 1551406 vorgeschlagen. Nachteil dieser Lösungen sind der Aufwand bei der Montage durch das Aufstecken der Zentrierhülsen und das nicht vollständige Erreichen der Zentrierung, weil durch die Rohrtoleranzen ausreichend Spiel vorhanden sein muß. Aberschon geringfügige Abweichungen von der Konzentrizitätführen zur mangelhaften Verteilung der Flüssigkeit.

Auch aus der DE-OS 3317951 ist ein Flüssigkeitsverteilerboden für die Außenberieselung bekannt, der den Ringspalt zur Berieselung anwendet. Da die Zentrierung der Rohre nicht beschrieben ist, sind hier die bekannten Nachteile dieser Ringspalt-Lösungen zu erwarten.

Die in der DD-PS 46672 dargelegte Lösung stellt einen Flüssigkeitsverteilerboden dar, bei dem um die Rohre verteilt halbrunde Öffnungen, die den Flüssigkeitsdurchtritt vom Boden zum Rohr gestattet, angeordnet sind. Bei dieser Lösung sind die

Durchmesser der Öffnungen für die Rohre gleich dem Außendurchmesser dieser Rohre.

Diese Lösung hat den Nachteil, daß nur kalibrierte Rohre verwendet werden können, weil sonst bedingt durch die positiven Toleranzen der Rohraußendurchmesser, keine Montage möglich wäre. Da die Wärmeübertragereinheiten aus vielen nebeneinander angeordneten Rohren bestehen, wird die Verwendung kalibrierter Rohre ökonomisch aufwendig und damit nur Sonderfällen vorbehalten sein.

Obwohl bei dieser Art der Lösung eine gute Verteilung der Flüssigkeit auf die Außenflächen der Rohre erreicht wird und das Problem der Zentrierung überhaupt nicht steht (weil Zwangszentrierung), kann sich die Lösung aus ökonomischen Gründen nicht durchsetzen.

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Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Flüssigkeitsverteilerbodens, der einfach und funktionssicher aufgebaut ist, und bei Verwendung von Rohren mit unterschiedlichen Außendurchmessern (im Toleranzbereich) keine Zentrierungsprobleme und Montageprobleme bereitet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeitsverteilerboden zum Verteilen von Flüssigkeiten auf die Außenflächen einer großen Anzahl vertikal angeordneter Rohre zu entwickeln, der eine vollständige Benetzung der Rohraußenflächen gewährleistet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Flüssigkeitsverteilerboden aus zwei übereinander angeordneten Platten, einer instabilen Funktionsplatte und einer selbsttragenden Stützplatte, besteht. Die selbsttragende Stützplatte weist adäquat zu den Öffnungen in der Funktionsplatte ebenfalls Öffnungen auf, die aber im Durchmesser größer sind. Die Funktionsplatte des Flüssigkeitsverteilerbodens ist um jedes Rohr herum trichterartig zur Stützplatte hin verformt. In dieser trichterartigen Verformung sind konische, radial sich nach außen verjüngende Schlitze angeordnet. Diese Schlitze bilden die Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen, die gleichmäßig um jedes Rohr herum verteilt sind. Der Durchmesser der Öffnungen für die Rohre in der Funktionsplatte ist am Auslauf gleich dem Außendurchmesser der Rohre. An das Material für die Funktionsplatte werden hinsichtlich des Federungsverhaltens bestimmte Ansprüche gestellt.

So kann die instabile Funktionsplatte eine Metallfolie sein, deren trichterartige Verformung federnd an der Rohraußenwand anliegen.

Das gleiche Ergebnis kann auch mit einer Hartplastfolie oder auch mit Weichplast-Elastomeren erreicht werden. Diese federnden Eigenschaften der Funktionsplatte sind auch für die Montage dieses Flüssigkeitsverteilerbodens erforderlich. Erstmals wird es möglich, einen Flüssigkeitsverteilerboden diese Type (Außendurchmesser der Rohre und Durchmesser der Öffnungen im Flüssigkeitsverteilerboden sind gleich groß) ökonomisch herzustellen, weil der beschriebene Funktionszustand, bei dem der Flüssigkeitsverteilerboden eng an der Außenwand der Rohre anliegt, sich erst nach der.Montage einstellt. Vor der Montage der Rohre sind die Durchmesser der Öffnungen in der instabilen Funktionsplatte kleiner als die Außendurchmesser der Rohre. Die Funktionsplatte weist noch keine trichterartigen Verformungen auf und die Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen sind nur in Form von radialen Einschnitten angedeutet. Erst mit der Montage der Rohre, die von oben durch die instabile Funktionsplatte geführt werden, erfolgen die trichterartigen Verformungen der Funktionsplatte, bis sich der Durchmesser der Öffnungen auf den Außendurchmesser der Rohre erweitert hat.

Gleichzeitig mit diesem Vorgang verläuft synchron die Herstellung der konischen, radial sich nach außen verjüngenden Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen aus den ursprünglichen Einschnitten. Die Rohre werden vollständig durchgeschoben und in der Bodenplatte fixiert.

Bei diesem erfindungsgemäß aus Funktionsplatte und Stützplatte bestehenden Flüssigkeitsverteilerboden haben Abweichungen der Außendurchmesser keinerlei negative Auswirkungen auf die Montage und auf die Funktion, die Gestaltung der Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen als konische, radial sich nach außen verjüngenden Spalte, gewährleistet bei unterschiedlichen Außendurchmessern der einzelnen Rohre jeweils eine andere Spaltbreite und dadurch einen jeweils ausreichenden Flüssigkeitsdurchtritt. Die offene Fläche der Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen ergibt sich zwangsweise in Abhängigkeit vom Außendurchmesser der einzelnen Rohre. Die Funktionsplatte liegt in einzelnen Kreisbogen, die jeweils nur von den Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen unterbrochen sind, an jeder Rohraußenwand dicht an. Die Stützplatte hat nur die Aufgabe die Funktionsplatte zu stabilisieren. Sie kann deshalb aus gelochtem Flachmaterial oder aus einer Gitterkonstruktion bestehen. Die Öffnungen in der Funktionsplatte können rund oder quadratisch sein.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverteilerbodens bestehen in der Gewährleistung einer gleichmäßigen Verteilung der Flüssigkeit, auch einer geringen Flüssigkeitsmenge, am gesamten Rohrumfang in relativ geringer Filmschicht, wodurch ein guter Stoff- und Wärmeaustausch gesichert ist. Weitere Vorteile sind die einfache, ökonomische herstellung des Flüssigkeitsverteilerbodens und die Verwendung von Rohren mit fertigungsbedingten Toleranzen im Außendurchmesser. Durch die Festlegung der Anzahl und der Länge der Einschnitte für die Flüssigkeitseintrittsöffnungen kann die für die Rieselfilmbildung benötigte Flüssigkeitsmenge vorbestimmt werden.

Ausführungsbeispiei

Die Erfindung wird nachfolgend näher dargestellt.

In der Zeichnung zeigen

FigJ1 einen vertikalen Schnitt durch einen Rohrbündelwärmeübertrager im Bereich des Flüssigkeitsverteilerbodens Fig. 2 eine Draufsicht auf den Flüssigkeitsverteilerboden im Rohrbündel-Wärmeübertrager Fig.3 einen Ausschnitt der Draufsicht des unberohrten Flüssigkeitsverteilerbodens.

In einem vertikal aufgestellten Rohrbündel-Wärmeübertrager nach Fig. 1 ist ein Flüssigkeitverteilerboden 1 im oberen Bereich angeordnet, der mit der Wand 2 des Rohrbündel-Wärmeübertragers gasdurchlässig verbunden ist.

Der Flüssigkeitsverteilerboden 1 besteht aus der Funktionsplatte 3 mit den Öffnungen 4für die Rohre 5 und den Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen 6.

Die Funktionsplatte 3 besteht aus einer Metallfolie. Sie ist im Durchmesser kleiner als der Rohrbündel-Wärmeübertrager und wird von einer vertikal angeordneten Begrenzung 7 umgeben. Diese Funktionsplatte 3 weist Federungseigenschaften auf und ist instabil. Deshalb wird sie auf einer Stützplatte 8 angeordnet. Die Stützplatte 8 ist eine selbsttragende gestanzte Lochplatte aus Metall. Die Öffnungen 9 in der Stützplatte 8 sind im Durchmesser größer als die Öffnungen 4 in der Funktionsplatte 3, aber adäquat zu diesen angeordnet. Der Durchmesser der Öffnungen 9 in der Stützplatte 8 ist auch größer als der Außendurchmesser der Rohre 5.

Als Folge der Berohrung des Flüssigkeitsverteilerbodens 1 weist die Funktionsplatte 3 um jedes Rohr 5 trichterartige Verformungen 10 zur Stützplatte 8 hin auf, und die Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen 6 in den trichterartigen Verformungen 10 sind als konische, radial sich nach außen verjüngende Schlitze ausgebildet.

Dem Rohrbündel-Wärmeübertrager wird über den Flüssigkeitsverteilerboden 1 eine Kühlflüssigkeit zugeführt, die gleichmäßig auf die Außenfläche aller Rohre 5 verteilt werden soll. Zu diesem Zweck wird die Kühlflüssigkeit über mindestens eine Rohrleitung auf die Funktionsplatte 3 aufgegeben. Die Kühlflüssigkeit fließt über die trichterartigen Verformungen 10 und den Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen 6 direkt auf die Außenflächen der Rohre 5 und verteilt sich sofort gleichmäßig über den gesamten Umfang, so daß ein geschlossener Rieselfilm permanent über die Außenfläche aller Rohre 5 strömt und die gewünschte Wärmeübertragung gewährleistet.

Zur Gewährleistung der genauen Anlage der Funktionsplatte 3 des Flüssigkeitsverteilerbodens 1 an der Außenwand der Rohre 5 (Außendurchmesser der Rohre 5 gleich Durchmesser der Öffnungen 4 in der Funktionsplatte 3) und zur Vermeidung von Problemen, die in den Plustoleranzen der Rohraußendurchmesser ihre Ursache haben, werden die Öffnungen 4 der Funktionsplatte 3 mit einem Durchmesser hergestellt, der ca. 25% geringer als der Außendurchmesser der Rohre 5 ist. Um diese Öffnungen 4 gleichmäßig verteilt sind mehrere radiale Einschnitte angeordnet. Beim Berohren dieser Funktionsplatte 3 entstehen, bedingt durch die o.g. Durchmesserunterschiede um die Rohre 5 herum trichterartige Verformungen 10 und gleichzeitig öffnen sich die Einschnitte zu konischen, radial sich nach außen verjüngenden Schlitzen, den Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen 6.

Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsverteilerboden 1 sichert die gute Verteilung einer geringen Flüssigkeitsmenge am Rohrumfang in relativ geringer Filmschicht. Dadurch wird ein intensiver Stoff-und Wärmeaustausch gewährleistet. Der Aufbau des Flüssigkeitsverteilerbodens 1 ermöglicht eine ökonomische Herstellung. Durch Festlegung der Anzahl und der Länge der Einschnitte für die Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen ist die Berieselungsmenge vorbestimmbar.

Claims (4)

1. Flüssigkeitsverteilerboden zum gleichmäßigen Verteilen von Flüssigkeiten auf die Außenflächen vertikal angeordneter Rohre, dessen Öffnungen für die Rohre einen Durchmesser haben, der gleich dem Außendurchmesser der Rohre ist und um die Rohre herum, gleichmäßig verteilt und mit diesen in Wirkverbindung stehend, Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsverteilerboden (1) aus einer instabilen Funktionsplatte (3) mit Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen (6) besteht, die auf einerselbsttragenden,zu den Öffnungen (4)für die Rohre (5) in der Funktionsplatte (3) adäquat gelochten Stützplatte (8) aufliegt, die Öffnungen (9) in der Stützplatte (8) einen größeren freien Querschnitt aufweisen als die Öffnungen (4) in der Funktionsplatte (3), die Funktionsplatte (3) aus einem Werkstoff mit Federungseigenschaften besteht und als Folge der Berührung um jedes Rohr herum eine trichterartige Verformung (10) zur Stützplatte (8) hin aufweist sowie die Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen (6) in den trichterartigen Verformungen (10) als konische, radial sich nach außen verjüngende Schlitze ausgebildet sind.

2. Flüssigkeitsverteilerboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die instabile Funktionsplatte (3) eine Metallfolie ist.

3. Flüssigkeitsverteilerboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die instabile Funktionsplatte (3) aus Plastwerkstoffen besteht.

4. Flüssigkeitsverteilerboden nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttragende Stützplatte (8) eine Gitterkonstruktion ist und die angeordneten Öffnungen (9) in der Stützplatte (8) quadratisch sind.