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Mischkondensator Die Erfindung bezieht sich auf Mischkondensatoren,
deren Füllkörper aus einer Anzahl von senkrecht nebeneinander gelagerter Platten
besteht. Über die Oberflächen dieser Platten fließt die Flüssigkeit in Form eines
Flüssigkeitsfilms herunter, an dem der in Kreuzrichtung zugeführte Dampf fortlaufend
kondensiert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannten Mischkondensatoren
so zu gestalten, daß bei geringem dampfseitigem Druckverlust eine Erhöhung der Durchflußgeschwindigkeit
des Dampfes sowie eine Erhöhung des Flüssigkeitsdurchsatzes in Form eines Films
und damit eine Erhöhung der Kondensationsleistung erzielt wird, ohne daß dabei der
Flüssigkeitsfilm an den Plattenoberflächen abreißt und es so zur unerwünschten Verstopfung
des Kondensationssystems kommt.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die zwischen den Platten vorgesehenen
Durchflußkanäle sich in der Dampf-Stromrichtung kontinuierlich oder stufenweise
verengen und daß die den Flüssigkeitsfilm führenden Platten an ihrer Flüssigkeitszuführungsseite
mit spaltförmigen Einführungsdüsen versehen sind, welche an die Plattenoberfläche
kontinuierlich einmünden und proportional der Verengung der Durchfiußkanäle angepaßt
sind.
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Die Vorteile nach der Erfindung beruhen darauf, daß durch die kontinuierliche
oder stufenweise Verengung der zwischen den Platten vorgesehenen Durchlaßkanäle
in der Dampf-Stromrichtung eine Erhöhung der Durchflußgeschwindigkeit der Mischung
stattfindet, wodurch auch die Kondensation an der Haut der Kühlflüssigkeit erhöht
wird. Durch die in der Eintrittszone breiteren Spalte wird die Verminderung der
Druckverluste auf der Dampfseite günstig beeinflußt. Die spaltförmigen EinführunCsdüsen,
die an die Plattenoberfläche kontinuierlich einmünden und proportional der Verengung
der Durchflußkanäle angepaßt sind, ermöglichen, daß das Wasser gleichmäßig über
das Plattensystem gegossen wird, wodurch auch bei hoher hydraulischer Beanspruchung
der Platten die Flüssigkeitshaut an den Platten erhalten bleibt.
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Die aus den Platten bestehenden Füllkörper sind gemäß einer besonderen
Ausführungsform nach der Erfindung in Form eines in der Dampf-Stromrichtung sich
verengenden Konfusors ausgeführt. Die aus den Platten bestehenden Füllkörper können
aber auch an der Austrittsseite der Luft- und Dampfmischung mit zusätzlichen Zwischenplatten
versehen sein, wodurch die Durchflußkanäle im Sinne der Erfindung verengt werden
und die gesamte Kontaktfläche des Kondensators vergrößert wird.
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Der Ausflußquerschnitt der Einführungsspaltdüsen erweitert sich gemäß
der Erfindung entgegen der Dampf-Stromrichtung keilförmig derart, daß die durch
den Flüssigkeitsfilm verursachte hydraulische Belastung der Plattenoberfläche kontinuierlich
proportional vergrößert wird.
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Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, die zur Erzeugung und Führung
des Flüssigkeitsfilms dienenden Platten des Füllkörpers in der Richtung des Flüssigkeitsabflusses
mit einer oder mehreren Ausgleichs- und Beruhigungseinlagen in Form von Spaltdüsen
zu versehen. Die Spaltdüsen sowie auch die Ausgleichs- und Beruhigungseinlagen an
den Platten des Füllkörpers sind zweckmäßig mittels durchlaufender Bolzen und Distanzrohre
zu befestigen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus den Zeichnungen hervor.
Es zeigt F i g. 1 und 2 die prinzipielle Anordnung von Kondensatoren mit Kreuzströmung,
und zwar im Längs- und Querschnitt, F i g. 3 und 4 Schnitte durch zwei Kreuzstrom-Kondensatoren
nach der Erfindung und F i g. 5 bis 9 verschiedene konstruktive Einzelheiten der
Kreuzstrom-Kondensatoren.
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In der grundlegenden Anordnung von Kreuzstrom-Kondensatoren, die in
den F i g.1 und 2 schematisch gezeigt ist, tritt die Kühlflüssigkeit 1 in den Verteiler
2 ein, um aus ihm durch die spaltförmigen Gleichrichtungseinlagen
3
an die aus den glatten, perforierten oder anders profilierten Platten 4 bestehende
Flüssigkeitshautanlage zu geraten. Das Beispiel einer profilierten Platte 4 in Form
eines' Wellenzuges ist schematisch in F i g. 5 in einer Ansicht von oben gezeigt.
Die Pfeile 6 deuten die Richtung der Dampfströmung entlang der in der Querichtung
wellenförmig profilierten Platten 4. Der Dampf strömt durch die Kanäle zwischen
einzelnen Platten 4 und kondensiert an der Flüssigkeitshaut 5, mit der er sich vermischt.
Das Kondensat fließt herunter in den Sammelbehälter 10, aus dem die Mischung
des Kondensats mit der Kühlflüssigkeit durch die Öffnung 11 abfließt.
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Infolge der allmählichen Kondensation sinkt auch die Durchflußgeschwindigkeit
des Dampfes in den Kanälen, und zugleich verwandelt der Dampf einen Teil seiner
kinetischen Energie in Druck, ähnlich wie es mit der in einem Diffusor strömenden
Flüssigkeit geschieht. Durch die Öffnung 7 tritt der Rest des nichtkondensierten
Dampfes bzw. der Dampf- und Luftmischung aus bzw. wird er dort abgesaugt.
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Falls es sich um die Kondensation des Dampfes handelt, der auch eine
inerte Komponente (z. B. Luft in Wasserdampf) enthält, oder falls die Eintrittsgeschwindigkeit
des Dampfes zu hoch liegt, kann man vorteilhaft die in den F i g. 3 bzw. 4 gezeigte
Anordnung des Mischkondensators mit Flüssigkeitshaut verwenden. In F i g. 3 ist
ein in Form eines Konfusors angeordnetes Plattensystem mit allmählich sich verengenden
Kanälen in der Richtung des Dampfstroms veranschaulicht. Die engen Zwischenräume
in der Zone, die sich unmittelbar vor der Saugleitung der Vakuumpumpe befindet,
welche die Absaugung der Dampf- und Luftmischung besorgt, d. h. in der Zone der
Austrittsöffnung 7, tragen zur Erhöhung der Durchflußgeschwindigkeit der Mischung
bei, wodurch auch die Kondensation an der Haut der Kühlflüssigkeit in diesem Teil
erhöht wird. Die Wahl der etwas breiteren Spalten in der Eintrittszone des Plattensatzes
beeinflußt günstig die Verminderung der Druckverluste auf der Dampfseite.
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In F i g. 4 ist eine konstruktiv etwas einfachere Anordnung mit der
vergrößerten wirksamen Fläche in dem hinteren Teil des Mischkondensators gezeigt,
was durch zusätzliche Anbringung der Kühlplatten 4a erzielt werden kann. Ähnlich
wie in dem vorherigen Beispiel hat auch hier der verengte Durchflußquerschnitt eine
günstige Wirkung. In allen Fällen wird die übriggebliebene Mischung des Dampfes
mit der Luft mit Hilfe der in der Abbildung nicht gezeigten Vakuumpumpe abgesaugt,
wobei die Pumpe an die Austrittsöffnung 7 angeschlossen wird.
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Zwecks Sicherstellung des stetigen Ausführens der Flüssigkeitshaut
an die Platten und zwecks Erhaltung ihrer ununterbrochenen Oberfläche ohne unerwünschte
Fallwellen, und zwar auch bei hoher hydraulischer Beanspruchung der Platten 4, ist
der Verteiler mit Vorteil in der in F i g. 6 und 7 gezeigten Art angeordnet. Mit
Hilfe von spaltförmigen Einführungsdüsen 3', die an der Ausflußseite stetig auf
einzelne Platten 4 übergehen, wird das Wasser 1 gleichmäßig über das Plattensystem
gegossen. Die Platten 4 mit den Einführungsdüsen 3' sind mit Hilfe der Bolzen 8
zu einer starren Struktur miteinander verbunden. über die Bolzen 8 sind Distanzrohre
9 übergezogen, die die einzelnen Platten 4 trennen. Etwa auftretende Ungleichmäßigkeiten
in der Flüssigkeitshaut 5 können mit Hilfe düsenartiger Wischeinlagen beseitigt
werden, die zwischen den Platten 4 in geeigneten Abständen in der Richtung des Flüssigkeitsstroms
1 anzubringen sind.
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Mit Rücksicht auf die Zunahme des Partialdrucks des Inertgases in
Richtung 6, in welcher der Dampf durch das System strömt, erweist es sich als vorteilhaft
für den Temperaturausgleich des Kondensats entlang des ganzen Systems, wenn die
Flüssigkeit 1
auf die Haut 5 aus keilartig sich verengenden Spaltdüsen 3"
(F i g. 8 und 9) verteilt wird, und zwar derart entlang des Systems erweitert, daß
der Ausflußquerschnitt der Einführungsspaltdüsen 3" sich entgegen der Dampf-Stromrichtung
6 keilförmig derart erweitert, daß die durch den Flüssigkeitsfilm 5 verursachte
hydraulische Belastung der Plattenoberfläche kontinuierlich proportional vergrößert
wird.
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Die Platten 4 des Füllkörpers sind, wie in F i g. 6 dargestellt, in
der Richtung des Flüssigkeitsabflusses 5 mit einer oder mehreren Ausgleichs- und
Beruhigungseinlagen 18 in Form von Spaltdüsen versehen. Die Spaltdüsen 3 sowie auch
die Ausgleichs- und Beruhigungseinlagen 18 sind an den Platten
4 des Füllkörpers mittels durchlaufender Bolzen 8 und Distanzrohren 9 befestigt.