DE1009205B

DE1009205B - Heat exchanger

Info

Publication number: DE1009205B
Application number: DEL18388A
Authority: DE
Inventors: Robert Edward White; Anthony Jerome Cirrito
Original assignee: Lukens Steel Co
Current assignee: Lukens Steel Co
Priority date: 1953-03-27
Filing date: 1954-03-25
Publication date: 1957-05-29

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft einen drehbar angeordneten Wärmetauscher.The invention relates to a rotatably arranged heat exchanger.

Es ist bereits bekannt, drehbar angeordnete Wärmetauscher von im wesentlichen zylindrischer Form vorzusehen, die einen Einlaß und Auslaß für ein fließfähiges Medium wie Flüssigkeit oder Gas aufweisen und die außerdem mit Siphonrohren zum Abzug des fließfähigen Mediums bzw. des gebildeten Niederschlags ausgebildet sind, wobei die Siphonrohre mit dem Auslaß in, Verbindung stehen. Derartige Wärmetauscher, die beispielsweise in Form von Trockenr trommeln zum Trocknen Verwendung finden, können, werden häufig mit Dampf betrieben, wobei der Dampf durch den Einlaß einfließt und über die Siphonrohre Gas und Kondensat abfließen, Diese bekannten Einrichtungen zum Abziehen des Kondensats genügen jedoch nicht, um eine Sumpfbildung zu vermeiden und sich bildende Flüssigkeitsfilme erheblich herabzusetzen, und dadurch wurde die Wärmeübertragungscharakteristik des Wärmetauschers erheblich ver- schlechtert.It is already known to have rotatably arranged heat exchangers of substantially cylindrical shape provide which have an inlet and outlet for a flowable medium such as liquid or gas and also with siphon pipes to remove the flowable medium or the precipitate formed are formed, the siphon pipes with the outlet in communication. Such heat exchangers, which can be used, for example, in the form of drying drums for drying, are often operated with steam, with the steam flowing in through the inlet and via the siphon pipes Drain the gas and condensate. However, these known devices for drawing off the condensate are sufficient not in order to avoid the formation of a sump and to considerably reduce the formation of liquid films, and thereby the heat transfer characteristics of the heat exchanger were considerably reduced. worsens.

Ferner ist ein Wärmeaustauscher bekannt, der eine Trommel mit Außen- und Innenmantel aufweist, in dessen von diesen beiden Mänteln gebildeten Zwischenraum über lange, axial' angeordnete Rohre Dampf zugeführt und tangential in. den Zwischenraum abgeblasen wird, um eine Aufheizung des Trommelaußenmantels zu erreichen. Im Zwischenraum sind in axialer Richtung absatzweise auf dem Innenmantel befestigte und sich schräg gegen die Außenmantelinnenfläche abstützende Rinnen vorgesehen, die das Kondensat und Gase durch im Innenmantel angeordnete Löcher in den Innenraum der Trommel ableiten, in dem sie dann durch winkelförmige Ableitbleche zur Trommelmitte in einen radial angeordneten Auffangraum geleitet und durch Siphonleitungen abgezogen werden, wobei das von den Ableitblechen nicht erfaßte Kondensat durch seine Schwere bzw. die Zentrifugalkraft dem Boden und dann dem Auffangraum zugeführt werden.. Bei dieser Konstruktion dringt also das Kondensat int den, Trommelinnenraum, so daß sich dort ein Sumpf bildet bzw. Wasser ansammelt, wodurch der relativ dünne Innenmantel rasch abkühlt und dadurch die Kondensation des in den Zwischenraum eintretenden Dampfes gefördert wird. Die dadurch bedingte Vergrößerung der Kondensatmengen im Zwischenraum setzt jedoch den Wirkungsgrad der Aufheizung des Trommelaußenmantels herab, außerdem benötigt diese AnJage einen großen Aufwand an Zu- und Ableitungsrohren.Furthermore, a heat exchanger is known which has a drum with an outer and inner jacket, in the intermediate space formed by these two jackets is supplied with steam via long, axially 'arranged tubes and is blown off tangentially into the interspace in order to heat up the drum outer shell to reach. In the space there are fastened sections on the inner jacket in the axial direction and provided obliquely against the outer jacket inner surface supporting grooves which the condensate and Discharge gases through holes arranged in the inner jacket into the interior of the drum, in which they then passed through angled deflector plates to the center of the drum in a radially arranged collecting space and drawn off through siphon pipes, the condensate not being captured by the deflector plates Due to its gravity or centrifugal force, it is fed to the ground and then to the collecting area be .. With this construction, the condensate penetrates the inside of the drum, so that there a sump forms or water collects, whereby the relatively thin inner jacket cools quickly and thereby the condensation of the steam entering the space is promoted. The resulting However, increasing the amount of condensate in the space increases the efficiency of the Heating of the drum outer jacket down, in addition, this AnJage requires a lot of effort Inlet and outlet pipes.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist bei drehbar angeordneten Wärmetauschern mit einem äußeren, einen Zufluß und einen Abfluß für ein fließfähiges Medium aufweisenden zylindrischen Außenmantel, anTo avoid these disadvantages, rotatable heat exchangers with an outer, an inlet and an outlet for a flowable medium having a cylindrical outer jacket

Anmelder:Applicant:

Lukens Steel Company,
Coatesville, Pa. (V. St. A.)Lukens Steel Company,
Coatesville, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Höger, Dr.-Ing. E. MaierRepresentative: Dr.-Ing. W. Höger, Dr.-Ing. E. Maier

und Dipl.-Ing. W. Stellrecht, Patentanwälte,and Dipl.-Ing. W. Stellrecht, patent attorneys,

Stuttgart-S, TJhlandstr. 16Stuttgart-S, TJhlandstr. 16

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. März 1953Claimed priority:
V. St. v. America March 27, 1953

Robert Edward White, Havertown, Pa.,
und Anthony Jerome Öirrito, Honey Brook, Pa.Robert Edward White, Havertown, Pa.,
and Anthony Jerome Öirrito, Honey Brook, Pa.

.(V, SkA.),-sind als Erfinder genannt worden. (V, SkA.), - have been named as inventors

dessen Innenwand in Längsrichtung eine Abzugsrinne angeordnet ist, in deren unmittelbarer Nähe die Einlaßöffnung mindestens einer mit dem Abfluß verbundenen Siphonleitung angeordnet ist, gemäß der Erfindung vorgesehen, daß innerhalb des Außenmantels ein Innenmantel vorgesehen ist und zwischen den beiden Mänteln die Abzugsrinne von Mantel zu Mantel über die ganze Länge derselben reichend ungefähr in Längsrichtung angeordnet ist und daß ferner am Innenmantel auf der dem mindestens einen Siphonrohr entgegengesetzten Seite der Abzugsrinne Löcher vorgesehen sind, wobei das mindestens eine Siphonrohr in den Zwischenraum der beiden Mäntel hineinragt. Die Abzugsrinne kann dabei eine Abzugsplatte sein, deren Mittelebetie durch die Außenmantelachse geht, und der Innenmaritel kann zylindrisch und koaxial zum Außenmantel· angeordnet sein. Durch die Abzugsrinne und ihre Anordnung zwischen den beiden Mänteln wird erreicht, ■ daß sich das Kondensat am Vorderen.de der Siphönrohre ansammelt und dadurch leicht abfließen kann,;so daß eine Sumpfbildung oder Wasseransammlung-^vermieden, und damit eine schnelle Abkühlung des -Dampfes verhindert wird. Weiterhin wird der .sich auf der "Trommelinnenfläche bildende Flüssigkeitsfilm herabgesetzt.the inner wall of which is arranged in the longitudinal direction a chute, in the immediate vicinity of which the inlet opening at least one siphon line connected to the drain is arranged, according to the invention provided that an inner jacket is provided within the outer jacket and between the both coats the drainage chute from coat to coat over the entire length of the same reaching approximately is arranged in the longitudinal direction and that also on the inner jacket on the at least one Siphon pipe opposite side of the drainage channel holes are provided, the at least one Siphon pipe protrudes into the space between the two jackets. The drainage channel can be a drainage plate whose middle part goes through the axis of the outer jacket, and the inner maritel can be cylindrical and be arranged coaxially to the outer jacket. By the chute and its placement between the two Coats is achieved ■ that the condensate accumulates on Vorderen.de the siphon pipes and thereby can easily run off, so that a swamp formation or water accumulation- ^ avoided, and thus a rapid cooling of the steam is prevented. Furthermore, the liquid film that forms on the "inner surface of the drum" is reduced.

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Um die Wirkung der Abzugsplatte zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn diese vollkommen dicht auf ihrer ganzen Länge am Mantel und gegebenenfalls mit ihren, beiden Enden an den Stirnseiten des Wärmetauschers, beispielsweise durch Schweißen, befestigt ist.In order to increase the effectiveness of the trigger plate, it is advantageous if it is completely tight on it entire length on the jacket and, if necessary, with both of its ends on the front sides of the heat exchanger, for example by welding.

Um eine Verminderung der Gasgeschwindigkeit in dem Ringraum zwischen, dem Außen- und dem Innenmantel möglichst zu vermeiden, kann der Innenmantel spiralförmig derart ausgebildet werden, daß der Quer- ίο schnitt dieses Ringraumes von der nacheilenden bis zur voreilenden Seite der Abzugsrinne ständig abnimmt. Als Zugang zum Ringraum kann, dabei die sich durch die Spiralform des Innen-matitels von, selbst ergebende Öffnung benutzt werden.To reduce the gas velocity in the annular space between the outer and inner jacket To avoid as much as possible, the inner jacket can be designed in a spiral shape in such a way that the transverse ίο cut this annulus from the trailing to the leading side of the chute is constantly decreasing. As access to the annulus, which is itself through the spiral shape of the inner mat resulting opening can be used.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigtExemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. It shows

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Trockentrommel nach der Erfindung,1 shows a partially cut-away side view of a first embodiment of a drying drum according to the invention,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 einen, Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Trockentrommel nach der Erfindung. FIG. 2 shows a section along line 2-2 of FIG. 1, FIG. 3 shows a cross section through a second embodiment a drying drum according to the invention.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ist eine· Doppelmanteltrommel 20 dargestellt, die einen Innenmantel 21 und einen Außenmantel 22 besitzt. Die, übliche Drehrichtung der Trommel ist durch einen Pfeil in Fig. 2 angedeutet. Ein« Platte 23 ist starr zwischen den Mänteln 21 und 22 in dem ringförmigen Raum 24 angeordnet, der zwischen den verschiedene Durchmesser aufweisenden Mänteln 21 und 22 vorhanden ist. Die Platte 23 ist vorzugsweise gegenüber dem äußeren, Mantel 22 abgedichtet, und außerdem ist die Platte* 23 bei 25 an dem inneren Mantel 21 angeschweißt oder sonstwie dicht befestigt. Vorzugsweise erstreckt sich diese Schweißung bzw. Befestigung über die ganze Berührungsfläche der Platte 23 mit der Innenfläche des Mantels 21 und ist vollkommen dicht. Ein oder mehrere Endstücke 32 aufweisende Siphonrohre 27 stehen in Verbindung mit einem Kondensator 28 und erstrecken, sich durch Öffnungen, 29 des Innenmantels 21 hindurch, wobei die Rohre bei ihrem Durchtritt durch die öffnungen: des Mantels vollkommen abgedichtet sind.In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, a double jacket drum 20 is shown, which has a Inner jacket 21 and an outer jacket 22 has. The usual direction of rotation of the drum is through indicated by an arrow in FIG. A plate 23 is rigid between the shells 21 and 22 in the annular Space 24 arranged between the jackets 21, which have different diameters and 22 is present. The plate 23 is preferably sealed against the outer, jacket 22, and In addition, the plate * 23 is welded at 25 to the inner jacket 21 or otherwise tightly fastened. This weld or fastening preferably extends over the entire contact surface of the Plate 23 with the inner surface of the shell 21 and is completely tight. One or more end pieces 32 having siphon pipes 27 are in communication with a condenser 28 and extend through Openings 29 of the inner jacket 21, the tubes passing through the openings: des Jacket are completely sealed.

Im Mantel 21 ist eine Anzahl von Öffnungen 31 auf der den, Siphonrohren entgegengesetzten, Seite vorgesehen, und zwar so, daß die Verbindungslinie ihrer Mittelpunkte parallel zur Platte 23 ist. Statt Öffnungen 31 vorzusehen!, kann auch ein Längsschlitz angebracht werden, der sich über die ganze Länge des Innenmantels 21 erstreckt. Dadurch, daß die Löcher 31 hintereinander unmittelbar hinter der Platte 23 in bezug auf den üblichen, Drehsinn, der Trommel, d. h. an der nacheilenden Seite der Platte, angeordnet sind, folgt der in den Raum 24 eintretende Dampf einem Weg von, ungefähr 360° innerhalb des Raumes 24, wie dies in der Zeichnung angedeutet ist. Während dieses Umlaufs findet die Kondensation statt, und es wird dadurch die Dampfgeschwindigkeit auf dem Weg vom Eintritt bis zum Austritt herabgesetzt. Das flüssige Kondensat wird in der Weise abgezogen, daß im Gebrauch die Trockentrommel in der angedeuteten Richtung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit gedreht und daß Dampf dem Inneren, des Mantels 21 zugeführt wird. Ein Teil des als Wärmeübertragungsmittel dienenden Dampfes kondensiert zu Flüssigkeit, und es ist wesentlich, daß diese Flüssigkeit sich nicht zu einem größeren, Flüssigkeitssumpf ansammelt und daß die auf der Oberfläche des Mantels 22 entstehenden, Flüssigkeitsfilme auf ein Minimum herabgesetzt werden. Innerhalb des ringförmigen Raumes 24 findet die Wirkung der Platte 23 in bezug auf die Siphonrohre statt, um Flüssigkeitsansammlungen, zu entfernen, und zurückbleibende Filme auf dem Mantel zu vermindern,. Durch die Anordnung der Löcher 31 relativ zur Platte 23 und den vorgesehenen Dampfweg wird erreicht, daß die nicht kondensierten Gase den Endstücken 32 der Siphonrohre 29 zugetrieben werden. Dadurch wird ein gleichmäßigerer Wärmeübergang über die ganze Oberfläche des äußeren, Mantels 22 erzielt, und der Dampf drängt den kondensierten Film der Platte 23 zu, wodurch der Kondensatfilm in seiner Stärke weiter herabgesetzt wird.A number of openings 31 are provided in the jacket 21 the side opposite the siphon pipes, provided in such a way that the connecting line of their Center points parallel to the plate 23. Instead of providing openings 31, a longitudinal slot can also be provided which extends over the entire length of the inner jacket 21. By making the holes 31 in a row immediately behind the plate 23 with respect to the usual direction of rotation of the drum, i.e. H. on the trailing side of the plate, the steam entering space 24 follows one Away from, approximately 360 ° within the space 24, as indicated in the drawing. During this The condensation takes place in circulation, and it is thereby the steam speed on the way from Entry reduced to exit. The liquid condensate is drawn off in such a way that in use the drying drum rotated in the direction indicated at a predetermined speed and that steam is supplied to the interior of the jacket 21. Part of the as a heat transfer medium Serving vapor condenses to liquid, and it is essential that this liquid not accumulates to a larger, liquid sump and that the resulting on the surface of the shell 22, Liquid films are reduced to a minimum. Inside the annular space 24 takes place the action of the plate 23 in relation to the siphon pipes instead of removing accumulations of liquid, and to lessen residual films on the coat. The arrangement of the holes 31 relative to the plate 23 and the intended vapor path is achieved that the non-condensed gases the End pieces 32 of the siphon pipes 29 are driven. This ensures a more even heat transfer achieved over the entire surface of the outer, jacket 22, and the steam pushes the condensed Film of the plate 23, whereby the condensate film is further reduced in its thickness.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, und die dort gezeigte Konstruktion entspricht im wesentlichen der Konstruktion, nach Fig. 2, jedoch ist hier ein innerer Mantel 21° von spiralförmiger Form derart vorgesehen, daß der ringförmige Raum 24^a von der nacheilenden bis zur voreilenden, Seite der Platte 23^ß abnimmt. Bei Verweor dung einer Doppelmanteltrommel ergeben, sich die Vorteile, daß die Dampfgeschwindigkeit in dem ringförmigen Raum 24^a im wesentlichen, konstant gehalten wird, und außerdem ist die absolute Geschwindigkeit wegen der ständigen Verengung des Raumquerschnittes verhältnismäßig hoch. Die konstante Dampfgeschwindigkeit ergibt einen gleichmäßigen, Wärmeübergang über den ganzen, Mantel, und die nicht kondensierbaren. Bestandteile und der Kondensatfilm werden durch die mitreißende Wirkung weiter vermindert.In Fig. 3 shows a second embodiment of the invention is shown, and the design shown therein substantially corresponds to the construction of Fig. 2, but here an inner shell 21 is provided ° of helical form such that the annular space 24 ^a of the trailing to leading, side of the plate 23 ^ß decreases. When Verweor extension of a double jacket drum, there are the advantages that the steam speed in the annular space 24 ^{a is} kept essentially constant, and also the absolute speed is relatively high because of the constant narrowing of the space cross-section. The constant steam speed results in a uniform, heat transfer over the whole, jacket, and the non-condensable. Components and the condensate film are further reduced by the dragging effect.

Bei den Ausführungsbeispielen, nach Fig. 1, 2 und 3, d. h. bei Doppelmanteltrommeln mit einem ringförmigen Raum zwischen den Mänteln, kann das Wärmeaustauschmedium, wie z. B. Dampf, durch Hohlspeichen zu- oder abgeführt werden, die die Endteile des Trockenapparates bilden.In the exemplary embodiments according to FIGS. 1, 2 and 3, d. H. In the case of double-walled drums with an annular space between the shells, the heat exchange medium, such as B. Steam, supplied or discharged through hollow spokes, which form the end parts of the drying apparatus.

Claims

Patent claims:

1. Rotatable heat exchanger with an outer, an inlet and an outlet for a flowable medium having a cylindrical outer jacket, on the inner wall of which in A chute is arranged in the longitudinal direction, in the immediate vicinity of which at least the inlet opening a siphon line connected to the drain is arranged, characterized in that that an inner jacket is provided within the outer jacket; is and between the two coats, the chute from coat to coat over the entire length of the same reaching approximately in Is arranged in the longitudinal direction, and that further on the inner jacket on the at least one, Siphon pipe opposite side of the drainage channel holes are provided, the at least a siphon pipe protrudes into the space between the two jackets.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the drainage channel is a drainage plate whose center plane goes through the outer jacket axis.

3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the inner jacket is cylindrical and is arranged coaxially to the outer jacket.

4. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the inner jacket is spiral

is shaped such that the cross section of the annular space from the trailing to the leading side of the chute constantly decreases and that an opening resulting from the spiral shape is provided on the inner jacket.

Documents considered: German Patent No. 859 481; . .

French Patent No. 1020914; British Patent No. 5,181, 1911; U.S. Patent Nos. 1,640,855, 2,582,365.

1 sheet of drawings