DD248419A1 - FLUESSIGKEITSVERTEILERBODEN - Google Patents
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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. 1The invention relates to a liquid distribution tray for uniform distribution of liquids on the Außenflaechen of vertically arranged pipes. Such fluid distribution boilders are mainly used in apparatuses for the heat and mass transfer. The aim of the invention is a simply structured liquid distribution tray. The object of the invention is to ensure the complete wetting of the tube outer surfaces and thus the guarantee of high efficiency of the material and heat exchange processes. The object is achieved according to the invention in that the liquid distribution tray consists of an unstable functional plate and a self-supporting support plate. The function plate has openings for the tubes and around them, evenly distributed, liquid passage openings on. The fluid passage openings are formed as conical, radially outwardly tapered slots. They are in the funnel-like deformations that form around each tube when the fluid distributor tray is drilled. The functional plate is made of a material with suspension properties. The invention ensures a uniform distribution of the liquid on the outer surfaces of the vertically arranged tubes. Fig. 1
Description
Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
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.The invention relates to a liquid distribution tray for uniformly distributing liquids on the outer surfaces of vertically arranged pipes, in particular pipes in heat and mass transfer apparatuses such. As evaporator, cooler, adsorber and expeller.
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.The optimal distribution of liquids on the outer surface of vertically arranged pipes is still a major problem in practice. From an optimally sprinkled surface, the efficiency of the heat and mass transfer depends. In order to achieve a high degree of efficiency, in addition to the selection of a suitable solution, it also requires good feasibility and longevity.
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.There are many international solutions known. Despite the variety of solution variants, developments continue. In particular, it should be noted that the newer solutions vary the distribution through an annular gap arranged around the tube. So there are many solutions that suggest inserting a specially designed component into the gap to center the tubes.
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.Such a solution is also proposed in DE-AS 1551406. Disadvantage of these solutions are the effort in the assembly by attaching the centering and the incomplete reaching the centering, because by the pipe tolerances sufficient clearance must be present. But slight deviations from concentricity lead to poor distribution of the liquid.
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.Also known from DE-OS 3317951 a liquid distribution tray for external sprinkling is known, which applies the annular gap for sprinkling. Since the centering of the tubes is not described, the known disadvantages of these annular gap solutions are to be expected here.
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 dieThe solution set forth in DD-PS 46672 is a liquid distribution tray, in which distributed around the tubes semicircular openings, which allows the passage of liquid from the bottom to the tube, are arranged. In this solution, the
Durchmesser der Öffnungen für die Rohre gleich dem Außendurchmesser dieser Rohre.Diameter of the openings for the tubes equal to the outer diameter of these tubes.
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.This solution has the disadvantage that only calibrated pipes can be used, otherwise due to the positive tolerances of the pipe outside diameter, no assembly would be possible. Since the heat exchanger units consist of many juxtaposed tubes, the use of calibrated pipes is economically complex and thus reserved for special cases.
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.Although in this type of solution, a good distribution of the liquid is achieved on the outer surfaces of the tubes and the problem of centering does not stand (because forced centering), the solution can not prevail for economic reasons.
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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.The aim of the invention is to provide a liquid distributor base, which is constructed simple and reliable, and when using pipes with different outer diameters (in the tolerance range) no Zentrierungsprobleme and assembly problems.
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.The invention has for its object to develop a liquid distribution tray for distributing liquids on the outer surfaces of a large number of vertically arranged tubes, which ensures complete wetting of the tube outer surfaces.
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.The object is achieved in that the liquid distribution tray consists of two superimposed plates, an unstable functional plate and a self-supporting support plate consists. The self-supporting support plate has, in addition to the openings in the function plate also openings, but which are larger in diameter. The functional plate of the liquid distributor base is funnel-shaped around each tube to the support plate out. In this funnel-like deformation conical, radially outwardly tapering slots are arranged. These slots form the fluid passage openings that are evenly distributed around each tube. The diameter of the openings for the tubes in the function plate at the outlet is equal to the outer diameter of the tubes. On the material for the function plate certain demands are made in terms of the suspension behavior.
So kann die instabile Funktionsplatte eine Metallfolie sein, deren trichterartige Verformung federnd an der Rohraußenwand anliegen.Thus, the unstable functional plate may be a metal foil whose funnel-like deformation resiliently abut the tube outer wall.
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.The same result can also be achieved with a hard plastic film or with soft plastic elastomers. These resilient properties of the functional plate are also required for the assembly of this liquid distributor floor. For the first time, it becomes possible to economically produce a liquid distributor tray of this type (outer diameter of the tubes and diameter of the openings in the liquid distributor tray), because the described functional condition, in which the liquid distributor tray fits snugly against the outer wall of the tubes, does not adjust until after assembly , Before mounting the tubes, the diameter of the openings in the unstable functional plate is smaller than the outer diameter of the tubes. The functional plate has no funnel-like deformations and the liquid passage openings are indicated only in the form of radial incisions. Only with the installation of the tubes, which are guided from above through the unstable functional plate, the funnel-like deformations of the functional plate done until the diameter of the openings has expanded to the outer diameter of the tubes.
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.Simultaneously with this process, the production of the conical, radially outwardly tapered fluid passage openings from the original incisions runs synchronously. The tubes are pushed through completely and fixed in the bottom plate.
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.In this according to the invention of the functional plate and support plate existing liquid distribution plate deviations of the outer diameter have no negative impact on the assembly and on the function, the design of the liquid passage openings as a conical, radially outwardly tapering column ensures at different outer diameters of the individual tubes each have a different gap width and thereby a sufficient liquid passage. The open area of the liquid passage openings is obtained forcibly depending on the outer diameter of the individual tubes. The functional plate is located in individual circular arc, which are each interrupted only by the liquid passage openings, close to each tube outer wall. The support plate has only the task to stabilize the function plate. It can therefore consist of perforated flat material or of a grid construction. The openings in the function plate can be round or square.
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.The advantages of the liquid distributor tray according to the invention consist in ensuring a uniform distribution of the liquid, even a small amount of liquid, in the entire pipe circumference in a relatively small film layer, whereby a good mass and heat exchange is ensured. Further advantages are the simple, economical production of the liquid distributor base and the use of pipes with production-related tolerances in the outer diameter. By defining the number and the length of the incisions for the liquid inlet openings, the amount of liquid required for the trickle film formation can be predetermined.
Die Erfindung wird nachfolgend näher dargestellt.The invention will be described in more detail below.
In der Zeichnung zeigenIn the drawing show
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.Fig. 1 shows a vertical section through a tube bundle heat exchanger in the region of the liquid distributor plate. Fig. 2 shows a plan view of the liquid distributor plate in the tube bundle heat exchanger. Fig. 3 shows a detail of the top view of the non-tapped liquid distributor plate.
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.1, a liquid distributor plate 1 is arranged in the upper region, which is connected in a gas-permeable manner to the wall 2 of the tube bundle heat exchanger.
Der Flüssigkeitsverteilerboden 1 besteht aus der Funktionsplatte 3 mit den Öffnungen 4für die Rohre 5 und den Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen 6.The liquid distributor plate 1 consists of the functional plate 3 with the openings 4 for the tubes 5 and the liquid passage openings 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.The functional plate 3 consists of a metal foil. It is smaller in diameter than the tube bundle heat exchanger and is surrounded by a vertically arranged boundary 7. This function plate 3 has suspension properties and is unstable. Therefore, it is placed on a support plate 8. The support plate 8 is a self-supporting punched perforated metal plate. The openings 9 in the support plate 8 are larger in diameter than the openings 4 in the function plate 3, but arranged adequately to them. The diameter of the openings 9 in the support plate 8 is also greater than the outer diameter of the tubes fifth
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.As a result of the bore of the liquid distribution tray 1, the function plate 3 around each tube 5 funnel-like deformations 10 to the support plate 8 out, and the liquid passage openings 6 in the funnel-like deformations 10 are formed as conical, radially outwardly tapering slots.
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.The tube bundle heat exchanger is supplied via the liquid distributor plate 1, a cooling liquid which is to be distributed uniformly on the outer surface of all the tubes 5. For this purpose, the cooling liquid is applied via at least one pipeline to the function plate 3. The cooling liquid flows via the funnel-like deformations 10 and the liquid passage openings 6 directly on the outer surfaces of the tubes 5 and immediately distributed evenly over the entire circumference, so that a closed trickle film permanently flows over the outer surface of all tubes 5 and ensures the desired heat transfer.
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.To ensure the accurate system of the functional plate 3 of the liquid distribution tray 1 on the outer wall of the tubes 5 (outer diameter of the tubes 5 equal diameter of the openings 4 in the function plate 3) and to avoid problems that have their cause in the positive tolerances of the tube outer diameter, the Openings 4 of the functional plate 3 made with a diameter which is about 25% less than the outer diameter of the tubes 5. Evenly distributed around these openings 4 are arranged a plurality of radial cuts. When Berohren this function plate 3 arise, due to the o.g. Diameter differences around the tubes 5 around funnel-like deformations 10 and at the same time open the incisions to conical, radially outwardly tapering slots, the liquid passage openings. 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.The liquid distributor plate 1 according to the invention ensures the good distribution of a small amount of liquid at the circumference of the tube in a relatively small film layer. This ensures an intensive material and heat exchange. The structure of the liquid distribution tray 1 allows economical production. By fixing the number and the length of the cuts for the liquid passage openings, the sprinkling amount can be predetermined.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |