DE1601156A1

DE1601156A1 - Vorrichtung fuer die Verteilung von Fluessigkeit auf den Austauschflaechen eines Waermeaustauschers

Info

Publication number: DE1601156A1
Application number: DE19671601156
Authority: DE
Inventors: Rosenblad Dipl-Ing Curt F
Original assignee: Rosenblad Corp
Current assignee: Rosenblad Corp
Priority date: 1966-09-13
Filing date: 1967-09-12
Publication date: 1970-06-18
Also published as: FI44630C; US3332469A; SE328320B; GB1190794A; FI44630B

Description

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Vorrichtung für die Verteilung von Flüssigkeit auf. den Austauschflächen eines Wärmeaus tauschers _____ __ _" - ___.*_

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flussigkeitsvertei lungs vorrichtung für Wärmeaustauscher des Typs., bei dem die Austauschflächen aus im wesentlichen vertikal stehenden, parallel angeordneter!,, im wesentlichen flachen Blechafi bestehen, die zwei Durchgangssysteme bilden, von denen das eine für ein wärmendes Medium, Zv=B. kondensierenden Dampf, und das andere für die Erwärmung einer Flüssigkeit vorgesehen ist, die in Form, eines dünnen Filmes vom oberen Teil der Austauschflächen zum. unteren fließen kann, wobei die Oberflächen der Früssigkeitsdurchgänge im wesentlichen von rinnender Flüssigkeit bedeckt sind*

Vorbekannte Vorrichtungen für die Verteilung von Flüssigkeit auf solchen Austauschflacaen bestanden aus "Sprühdüsen, gewönnlich mit engen, nahe den Austausohfläcaen angeordneten öffnungen. Hierdurc/r ergaben sich Schwierigkeiten für die Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen und ununterbrochenen Besprühüng der Austauschflacxien, zwecks Erzielung wirksamer Bedeciiung dieser Flächen mit einem im Wesentlicnen gleichmäßigen Flüssigiceitsfilm. Derartige Vorrichtungen gaben den Anlap zu besonderen Schwierigkeiten in Fallen-* in denen die Flüssigkeit größere oder kleinere feste Teilchen enthielt, was sehr häufig der Fall ist* wenn Ablaugen von dör ZeIlstoffhersteilungerwä|itnt twer^en. §.oilon_i für we lohen Eweck Wärmeaustauscher vor-

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stehend erwähnten Typs wünschenswert sind. Derartige Vorrichtungen Verlangen eine in kurzen Abständen sich Wiederholelade Reinigung der Düsen, was umso beschwerlicher ist, da die Düsen so nahe den Austauschflächen sitzen. Verstopfung der Düsen verhindert wirksame Bedeckung der Austauschflächen mit Flüssigkeit und beeinträchtigt dadurch die Wirksamkeit des Wärmeaustauschers,

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Ablenkvorrichtung, die die Flüssigkeit von den Sprühdüsen auffängt und sie daran hindert, von den Sprühdüsen direkt auf die Austauschflächen aufzutreffen. Die Ablenkvorrichtung besteht aus aufwärts konvexen, langen und schmalen Ablenkelementen, deren Querschnitt die Form eines umgekehrten V haben kann, mit einer Breite an der Basis, die ungefähr gleich der Breite der Flüssigkeitsdurchgänge im Wärmeaus tauscher ist. Die Ablenkelemente sind in zwei Systemen angeordnet, von denen das erste System im wesentlichen mitten über dem oberen Teil der Flüssigkeitsdurchgänge, und das zweite System mit einem Ablenkelement zwischen jedem Ablenkelement des ersten Systemes in der Weise angeordnet ist* daß sie einen wesentlichen Teil der von den Sprühdüsen fallenden Flüssigkeit am direkten Auftreffen auf einen Teil der Austauschflächen des Wärmeaustauschers hindern. Die Sprühdüsen sind gleichmäßig Über eine gegebene Fläche des Oberteiles des Wärmeaustauschers verteilt.

Die vom obersten Teil der Ablenkelemente aufgefangene Flüssigkeit verbreitet sich durch ihr Gewicht entlang den Seiten der Ablenkelemente und fällt von den unteren Rändern der Ablenkelemente hinab. Die vom ersten System Ablenkelemente aufgefangene Flüssigkeit verbreitet sich ziemlich gleichmäßig und

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fällt auf die oberen Teile der Ablenkelemente des zweiten Systemes hinab, von deren unteren Rändern die Flüssigkeit in Form eines im wesentlichen gleichrnäiiigen Filmes entlang im wesentlichen der gesamten- Erstreckung der Flüssiikeitsduroiigänge des Wärmeaustausehers hinabfällt.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ergibt einen im wesentlichen gleichmäßigen Flüssigkeitsfilra von im wesentlichen gleichmäßiger Dicke'über die vertikaler. Aus feafischflachen < >

Die Vorrichtung nach der Erfindung hat Düsenöffnungen und Durchgang© genügend großen DurcnmessersV um d©r freien Fluß "'·'■■ iron feste Teilchen enthaltender Flüssigkeit zuzulassen, wodurch ά&τ Heinigungsbedarf der Sprühdüse'n und anderer Teile entfällt«

Die Vorrichtung nach Qer Erfindung gestattet die Anwendung einer sehr begrenzten Anzahl Sprühdüsen mit entsprechend großer. Sprühöffnungen in gleienmäpiger Verteilung über das Oberteil des Wärmeaustauschers/wobei die Größe der Spriuidüsen der. freien Durchsang in der. Flüssigkeit enthaltener- fester Teil-ohen ohne Vers top fungsgefahr mläSt. -

Die Erfindung wird nachstehend unter 3e£ugr,a.,ira;e auf die beigefügten Zeichnungen näher _ bescarieber., auf denen

Fig. 1 einen 'vertikalen Schnitt quer >u den ,Vas-ausc;-.-f lachen in einem Plattenwärmeaus-auscaer des Typs, zeigt., Ό ei dem die Austauschfiaelien aus in: vmsentlichen vertikalei., parallelen und flacnen Blecher, bestellen, die flir die Aufnahme einer auf axe Austausahflächen fallenden Flussig'.ceitssel-.icf.t vorgesehen sinda und der mit einer Fiüssigl-zeitsverteilu^gsvorrichtung nach der Erfindung verseher, ist, * - -.-".--.

■ Fig« "2 einen vertikalen Sianitt dvirch den "iarneaustaus j^er

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gem. Flg. 1 quer zu dem in Pig. I gezeigten Schnitt und entlang der Linie 2-2 in Pig. 1, in Richtung der Pfeile gesehen, zeigt,

Fig. Z> einen horizontalen Schnitt durch den Wärmeaustauscher gern* Fig. 1 entlang der Linie 3-3 in Richtung der Pfeile zeigt,

Fig. A ein Teil des Wärmeaustauschers gem. Fig. 1-5 in Fig. 1 entsprechendem Schnitt zeigt, und

Fig. 5 dasselbe Teil auf die gleiche Weise wie Fig. 4,-jedoöri mit einer etwas anderen Ausführung der Flüssigkeitsverteilur.jS-vorriCxitung zeigt. . " . - . ■ -. ■

Wie aus Vorstehendem hervorgeht, zeigen Fig. 1-4 eine Ausführung der Flüssigkeitsverteilungsvorrichtung, und Fig. > eine etwas andere Ausführung derselben Vorrichtung. .

Die Austauschflachen des Wärmeaustauschers bestehen' aus im viesentlichen vertikal, parallel angeordneten, im wesentlichen flachen Blechen, die ein Plattenpaket mit im wesentlichen sowohl .-xorizontal als aue^ vertikal rechteckigem Schnitt bilden. Die Austausekflachen sind in einem Bleciigenäuse eingeschlossen, dessen Wände 11 mittels 3olzenverband oder durcn Schweißung oder auf andere bekannte Weise zusammengefügt sind. Die untereinander 1σ wesentlichen parallelen Wärmeaus taus cab leche 1.6. bilden zwei getrennte Dur e'hgar.rs sy sterne, bei denen die Durch-.r'ärü:e für der* fallenden Flüssigkeitsfilm oben, unten sowie nach mindestens einer Seite offen gelassen sind, während die Durchgär.^e für das wärr.er.de Medium, aas beispielsweise ein kondensierender Dampf sein kann, oben, "unten und nach mindestens einer Seite geschlossen sind. 3ei dem in den Figuren dargestellten· Wärmeaustauscher sind die Durchgänge für das wärmende Medium

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sowohl oben, unten als auch entlang beiden Seiten geschlossen. Die Wärmeaustauschbleche bilden somit paarweise völlig-geschlossene Durchgänge für das wärmende Medium, die zwischen sich völlig offene Durchgänge für einen fallenden Flüssigkeitsfilm bilden. Die völlig geschlossenen Durchgänge sind mit 17 und die völlig offenen mit 19 bezeichnet. Die Wärmeaustauschbleche werden mittels herkömmlicher Anordnungen, z.B. Distanzelementen 18, in gewünschtem Abstand voneinander gehalten. -

Das wärmende Medium, z.B. kondensierender Dampf, wird den Durchgängen 17 durch ein Rohr 20 zugeführt, das mit einem Anschlußrohr 21 versehen ist, das sich entlang allen Durchgängen 17 für das wärmende Medium; erstreckt und mit "ihnen verbunden ist. Der Kondensat vom wärmenden Medium wird von den Durchgängen 17 durch ein Vertexlungsrohr 2o abgeleitet, das mit jedem der Durchgänge 17 verbunden ist* Dieses Verteilungsrohr steht -in Verbindung mit dem Abflußrohr 22. Innerhalb des Blechgehäuses, das das von den Austauschflächen gebildete Plattenpaket umschließt, und oberhalb des Paketes, läuft eine Hauptleitung für die Zuführung der zu wärmenden Flüssigkeit. Unterhalb des genannten Plattenpaketes befindet sieh eine geschlossene Kammer 25, die- mit einem Sumpf für Flüssigkeit versehen ist. Diese Kammer hat Trenneinrichtungen, um von der Flüssigkeit verdunsteten Dampf von ihr zu trennen. Die Trenneinrichtung kann z.B. ein Ablenkblech 27 sein, das mit einem Dampf aus laßr ohr 29 versehen ist..

In der dargestellten Ausführungsform des Wärmeaustauschers 10 ist dieser für das Eindampfen von Flüssigkeit, -2,.B-. Ablauge' von einem Zellstoffkocher vorgesehen. Die eingedampfte Lauge 2b wird vom Sumpf 25 unterhalb des Wärmeaustauschpaketes-ΐβ, 17,

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durch das Rohr 28 abgeleitet. Eine gewisse Menge Ablauge läßt man gewöhnlich- durch den Eindampfer umlaufen, um die gewünschte Kence Flüssigkeit auf den Austauschflächen zu erhalten, so daß diese völlig von Flüssigkeit in Form eines Filmes bedeckt werden können. Dies geschieht durch Pumpen der Flüssigkeit durch das Rohr J5O, die Pumpe 51, und weiter durch das Rohr 32 zum Verteilerrohr 39* das die Flüssigkeit zu den Sprühdüsen 4l und 42 weiterleitet. Die zu den Sprühdüsen umlaufende Lauge wird mit Frischlauge vermischt, die durch das mit Regelventil 35 verseaene Rohr ^, wie in Fig. 2 gezeigt, zugeführt wird. Das Ventil 33 kann auf herkömmliche Weise vom Flüssigkeitsstand im Sumpf 25 gesteuert werden. .

In der in Fig. l-'4 gezeigten Ausführungsform wird die zu verdampfende Flüssigkeit der Kammer 24 durch eine Anzahl Sprühdüsen zugeführt, die einen abwartsgerichteten Flüssigkeitsregen bewirken. Auf den Figuren sind drei solcher Düsen wiedergegeben, von denen die mittlere mit 4l und die äußeren mit 42 bezeichnet sind. Die Düsen sind so angeordnet, daß die Flüssigkeit möglichst '■ gleichmäßig Über das gesamte oben offene Kanälsystem des Wärmeaustauschers verteilt wird,wobei die Sprühbereiche der Sprühdüsen einander in gewissen Teilen überlappen. Die von den Sprühdüsen fallende Flüssigkeit wird, von zwei Systemen Ablenkelementen 45 aufgefangen, über die die Flüssigkeit sich verteilt, und die sie zum oberen Teil der Austauschflächen der Flüssigkeltsdurchgänge weiterleiten. Die Ablenksysteme werden nachstehend beschrieben.

Die Flüssigkeitsverteilungsvorriehtung nach der Erfindung ist in Fig. 4 mehr im einzelnen dargestellt. Wie aus dieser

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Figur ersichtlich ist*, sind die oberen Ränder der Bleche 16 durch dichte Schweißnähte 46 verbunden, die in einer Horizontalebene mit der Schweißnaht zentral über Jedem. Durchgang für das wärmende Medium liegen« Unterhalb der Schweißnähte weisen die Bleche 16 ein flaches, schräges Teil 51 auf. Die 'Zwischenräume 19 zwischen den Wärme aus tause lib rechen le- bilden die ober: offenen ■ Durchgänge für die zu erwärmende bzw, einzudampfende Flüssigkeit ο Die schrägen Teile 51 der Bleche Ii- sowie die Schweißnähte" 46-bilden das zweite System Ablenkelemente der beiden* Systeme 45» Das System wnfaßt auch ein erstes System Ablenkbleche 47* von denen jedes durch Stützanordnungen 52 getragen wird, die sich über¹ die Durchgänge V$ erstrecken und sich auf den oberen Bändern der Blechpaare abstützen, die die Durchgänge 17 bilden,. In der dargestellten Ausführungsform sind, die Aölerür,-elemente aus Blechstreifen ausgeführt, die so sebogen sir.d, da,; ihr Querschnitt ein. umgekehrt;es V bildet, und die entlarv ui.ü zentral über jedem der Durchtarife 19 angeordnet sind.. Jedes eier Ablenkelemente 47, 48 lie^.t ir.it seiners oberen Rand in ungefähr derselben Horizontalebene wie die oberer* Ränder aer Schweißnähte "46. Die Ablenkelemente 47 liegen symmetrisch über den Durchgängen 19? roit den eueren Rändern zentral über jeder.. Durchgang IS* <· _: -

In der in Figo 1-4 geseilter; /41siuirruncsform ii&z die J-vuv.-iflache des umgekehrten V, das jedes AblerU-ielement bildet, i;.. i'jesentlic.ien dieselbe Breite wie die Durelljränse 19« ■ ■ -.

Die Aclenl^elemente 47, 4S werden durch die Stützar.ordnungen 52 auf ihrem Platz gehalten, die besonders in Fig. 3-5 gezeigt sind» Jede Sitzanordnung 52 lift "vorzugsweise in ?-?:rrr.

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mit einem Oberstück 54 und einem Fuß 55 aus Blech ausgestanzt. Das Oberstück 54 stützt sich auf die Schweißnähte 46 an den oberen Rändern der Bleche 1,6. Der Fuß hat nahezu dieselbe Breite wie die Durchgänge 19· Eine Aussparung 57 und der Fuß 55 fixieren die Stutζanordnung in Beziehung zum Durchgang 19, über dem sie angeordnet ist. Die Stützanordnungen sind mit dreieckigen Löchern versehen, die direkt über deren Schenkeln liegen und die betr. Ablenkbleche in gewünschter Lage über den betr. Durchgängen halten, wenn diese in die dreieckigen Löcher eingezogen sind.

Die Flüssigkeit, die von einer oder mehreren Sprühdüsen mit einander teilweise überlappenden Sprühbereichen über die obere Fläche des Wärmeaustauschers mit ihren oben offenen Plussigkeits.durchgängen gesprüht wird, wird zum überwiegenden Teil von den Ablenkelementen im ersten Ablenkelement-System aufgefangen. Die Flüssigkeit verteilt sich über das konvexe Teil der Elemente -und rinnt ziemlich gleichmäßig verteilt an deren unteren Händern entlang auf das zweite-System Ablenkelemente hinunter. Zu einem minderen Teil wird die Flüssigkeit von den Ablenkelementen im zweiten Ablenkelement-System aufgefangen, und zu einem sehr geringen Teil kann die Flüssigkeit von den ; Sprühdüse^ direkt auf die Austauschflächen auftreffen. Diese Kenge ist in Fig. 4-durch die Strahlbahnen 59 und 60 dargestellt.

Von dem zweiten System Ablenkelemente, das aus dem oberen schrägen und zusammengeschweißten Teil der V/ärmeaustauschbleche l6 besteht, rinnt die Flüssigkeit in einem "gleichmäßig verteilten Film über die gesamte Austauschfläche in den Flüssigkeitsdurchgängen von ihren obersten Teilen abwärts.

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In Fig. 5" ist eine abgewandelte Äusführungsform der • Flüssigkeitsverteilungsvorrichtung gern; der Erfindung gezeigt, durch die völlig verhindert wird, daß irgendwelche Flüssigkeit von den Sprühdüsen direkt auf einen Teil der Austäuschflächen auf trifft. Die Ausführung winters cheide t sich von der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform dadurch, daß die unteren Bänder der Ablenkelemente mit umgekehrter V-Form im ersten Ablenksystem weiter voneinander entfernt liegen als in der Ausführungsform in Fig. 4 und somit etwas .größere Breite als der entsprechende Flüssigkeitsdurchgang 19 haben. Bei dieser Ausführung kann Flüssigkeit von der Sprühdüse oder von den Sprühdüsen nicht direkt auf die Austauschflachen für die Flüssigkeit treffen.

Obgleich hier lediglich Beispiele der Ausführung der Flussigkextsverteilungsvorrichtung gem. der Erfindung beschrieben wurden, ist offensichtlich, daß"Veränderungen z.B..in der Bemessung verschiedener Teile, in der Anwendung verschiedener Materialien usw. wie auch eine andere Anwendung der Vorrichtung als die hier durch Beispiel gezeigte möglich sind, ohne Idee und Umfang der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung für die Verteilung von Flüssigkeit auf den Austauschflächen (16) eines Wärmeaustauschers, dessen Austauschflächen im wesentlichen vertikal, parallel und flach sind und zwei Durchgangssysteme (17 und 19) bilden, von denen das eine (17) für ein wärmendes Medium, z.B. kondensierender Dampf, und das andere (19) oben offen und für die Aufnahme einer zu erwärmenden Flüssigkeit vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dajB über dem oben offenen Durchgangssystem (19) des Wärmeaustauschers eine oder mehrere Sprühdüsen (4l und 42) sowie zwei Systeme oben konvexer, langer und schmaler Ablenke lernen te (45) angeordnet sind, die sich über die ganze Länge der oben offenen Durchgänge (19) erstrecken, wobei eines der Ablenkelement-Systeme mit einem Ablenkelement (47) zentral über jedem der die Flüssigkeit aufnehmenden Durchgänge (19) angeordnet, und das zweite System Ablenkelemente (51 und 46) zwischen jedes Ablenkelement (.47) des ersten Systemes eingelegt ist, wobei die Ablenkelemente (45) in den b'eiden. Systemen so angeordnet sind, daß im wesentliehen die ganze Flüssigkeitsmenge von der Sprühdüse (.41) bzw. den Sprühdüsen (41 und 42) aufgefangen wird, so daß die Flüssigkeit nicht direkt die Austauschflächen (16) trifft.

C. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Ränder (49) der Ablenkelemente im wesentlichen in derselben Horizontalebene liegen.

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5« "Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Ränder (50) an den Ablenke lementen (¹VJ) des einen Systemes die angrenzenden unteren Ränder des zweiten Systemes (51 und 46} von Ablenkelementen überlappen*

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkelemente (45) einen Querschnitt haben* der im wesentlichen die ?orm eines umgekehrten V hat, und daß die Ablenkelemente (51 und 46) im zweiten System zentral zwischen jedem Ablenkelement (47) des ersten Systemes liegen.

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