DE2052154A1 - Low temp gas evaporator - with low conductivity tube facing to prevent frosting - Google Patents

Low temp gas evaporator - with low conductivity tube facing to prevent frosting

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Abstract

An evaporator for liquefied gases, comprising tubes in which the gas is evaporated by heating externally with air is contructed with the tubes faced on their outer surface, opt. also on their inner surface, with a thin layer of material possessing a lower coefficient of thermal conductivity than the remainder of the tube material. The preferred value is 0.02-0.04 (0.03) K. cal/m2h degrees C. The objective is to prevent frosting up of the outside of the tubes due to atmospheric moisture precipitation, without resort to additional heaters. The low conductivity material may be foamed plastics.

Description

Vorrichtung zum Verdampfen von FlUssiggasen bei tiefen Temperaturen Die Errindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdampfen von Flüssiggasen, bei der das FlUssiggas durch das Rohr innere von luftbeheizten Wärmeaustauschrohren gerührt wird. Device for the evaporation of liquid gases at low temperatures The invention relates to a device for vaporizing liquid gases in which the liquid gas is stirred through the tube inside of air-heated heat exchange tubes will.

Es ist bekannt, Flussiggase vom Erzeuger zu Umfüllwerken oder zum Kunden zu bringen, diese dort entsprechend dem Bedarf zu verdampfen und in Stahlflaschen bzw. andere Behälter abzufüllen. Zum Zwecke einer derartigen Verdampfung werden diese Flflssiggase in der Regel durch das Rohrinnere von W§rmeaustauschrohren eines Verdampfers geführt. Meistens werden dazu Rippenrohrverdampfer verwendet, bei denen die einzelnen Rippenrohre parallel oder hintereinandergeschaltet sind und atmosphärische Luft als Heizmedium verwendet wird. Dabei wird eine Zwangskonvektion im Rohraußenraum bevorzugt, bei der die atmosphärische Luft mittels eines GeblEses entlang der Rohraußenfl&che bewegt wird.It is known to transfer liquefied gases from the producer to the transfer plants or to the Bring customers to vaporize them there as needed and put them in steel bottles or to fill other containers. For the purpose of such evaporation These liquefied gases usually pass through the inside of a heat exchanger tube Evaporator led. In most cases, finned tube evaporators are used for which the single ones Finned tubes connected in parallel or in series and atmospheric air is used as the heating medium. This is a forced convection in the pipe outer space preferred, in which the atmospheric air by means of a fan is moved along the pipe outer surface.

Beim Betrieb dieser Wärmeaustauscher besteht, bedingt durch die Temperaturen von atmosphärischer Luft und flüssigen Gasen, eine Temperaturdifferenz bis zu 2000C zwischen der Rohrinnen-und der Rohraußenseite bzw. zwischen der dampfseitigen und der luftseitigen Wärmetauschfläch'e des Wärmetauschers. Dadurch wird die Rohraußenseite so stark unterkühlt, daß sich die feuchte atmosphärische Luft im Bereich der Rohraußenseite unter den Gefrierpunkt von Wasser abkühlt, was zur Folge hat, daß sich Reif bzw. Eis auf der luftseitigen Wärmetauschfläche bildet und daß der freie Querschnitt des Rohraußenraumes bei fortschreitender Betrlebsdauer mehr und mehr geschlossen wird.During the operation of this heat exchanger there is, due to the temperatures of atmospheric air and liquid gases, a temperature difference up to 2000C between the inside and outside of the pipe or between the steam side and the air-side heat exchange surface of the heat exchanger. This becomes the outside of the pipe so strongly hypothermic that the moist atmospheric air in the area of the pipe outside cools below the freezing point of water, which has the consequence that frost or Ice forms on the air-side heat exchange surface and that the free cross-section of the pipe outer space more and more closed as the period of operation progresses will.

Aus der Auslegeschrift 1 057 625 ist bekannt, eine Reif- bzw.From Auslegeschrift 1 057 625 it is known that a hoop resp.

Eisbildung auf der Rohraußenfläche bzw. im Rohraußenraum dadurch zu vermeiden, daß im Rohraußenraum, zwischen den Wärmeaustauschrohren, Heizrohre angeordnet sind, welche die atmosphärische Luft Uber den Gefrierpunkt von Wasser aufheizen und dadurch gleichzeitig die Temperaturdifferenz zwischen der Rohrinnen- und der Rohraußenseite vergrößern sowie eine zu starke IjnterkUhlung der Rohraußenseite und der feuchten Luft in diesem Bereich verhindern. Derartige Vorrichtungen haben Jedoch den Nachteil, daß ein großer zusätzlicher apparativer Aufwand erforderlich ist.This leads to ice formation on the outer surface of the pipe or in the outer space of the pipe avoid that in the pipe outer space, between the heat exchange pipes, heating pipes are arranged which heat the atmospheric air above the freezing point of water and thereby at the same time the temperature difference between the pipe interior and the Enlarge the outside of the pipe as well as one excessive cooling of the Avoid the outside of the pipe and the moist air in this area. Such devices However, they have the disadvantage that a large amount of additional equipment is required is.

Der Erfindung liegt die Aurgabe zugrunde, einen luftbeheizten Wärmeaustauscher zu entwickeln, bei dem auf der Rohraußenseite eine Reif- bzw. Eisbildung weitgehend verhindert wird.The invention is based on the gift of an air-heated heat exchanger to develop, in which a frost or ice formation largely on the outside of the pipe is prevented.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die W!rmeaustauschrohre, bis auf einige Rohre am Produktaustritt, im Bereich der luftseitigen Wärmetauschfläche, an ihrer Außenseite eine dünne Schicht aus einem Material mit einer gegenUber der Wärmeleitzahl des übrigen Materials der Rohre wesentlich kleineren Wärmeleitzahl aufweisen.This object is achieved in that the heat exchange tubes to on some pipes at the product outlet, in the area of the air-side heat exchange surface, on its outside a thin layer of a material with an opposite The thermal conductivity of the rest of the pipe material is much lower exhibit.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers besteht darin, daß die Temperatur im Bereich der Rohraußenseite so eingestellt ist, daß die atmosphärische Luft in diesem Bereich nicht unter den Gefrierpunkt von Wasser abkUhlt und somit eine Reif- bzw. Eisbildung auf der Wärmetauschfläche weitgehend verhindert wird. Dadurch wird eine mindestens doppelt so lange Betriebsdauer gegenüber herkömmlichen, vergleichbaren Wärmeaustauschern erzielt. Somit wird es z.B. möglich, in einem FlUssiggas-Umfilllwerk, welches In einem Zweischichtbetrieb von 2 x 8 " 16 Stunden betrieben wird, anstelle von zwei herkdmmllchen, nacheinander in Betrieb genommenen, Verdampfern einen erfindungsgemäßen Verdamprer einzusetzen, da dieser doppelt so lange betrieben werden kann, bevor ein Auftauen erforderlich ist.The advantage of the heat exchanger according to the invention is that that the temperature in the area of the pipe outside is set so that the atmospheric Air in this area does not cool below the freezing point of water and thus frost or ice formation on the heat exchange surface is largely prevented. This means that the service life is at least twice as long as compared to conventional, comparable heat exchangers achieved. Thus becomes it e.g. possible in a liquefied gas refilling plant, which in a two-shift operation of 2 x 8 " 16 hours of operation, instead of two normal dummies, one after the other taken to use evaporators an evaporator according to the invention, since this can operate twice as long before defrosting is required.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes weist die Rohraußenseite nur in dem Bereich eine dUnne Schicht mit einer wesentlich kleineren WSrmeleltzahl auf, in welchem noch tiefkaltes FlUssiggas durch das Rohrinnere strömt und die Rohraußenseite wesentlich unter den Gefrierpunkt von Wasser unterkühlt wird. In dem Bereich hingegen, in welchem das FlUssiggas im Rohrinnenraum schon teilweise oder sogar ganz verdampft ist und die Rohraußenseite nicht mehr oder nur unwesentlich unter den Gefrierpunkt von Wasser unterkühlt wird, ist eine Beschichtung nicht erforderlich.In a particularly preferred embodiment of the subject of the application the outside of the pipe only has a thin layer with a substantial in that area Smaller heat melting number, in which cryogenic liquid gas is still flowing through the inside of the pipe flows and the outside of the pipe is subcooled significantly below the freezing point of water will. In contrast, in the area in which the liquefied gas in the pipe interior is already is partially or even completely evaporated and the outside of the pipe no longer or only If water is subcooled insignificantly below the freezing point, it is a coating not mandatory.

In einer Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes weist die dünne Schicht eine Wärmeleitzahl von # = 0,02 bis 0,04# Wcal/m2h grd,vorzugsweise von 0,03, auf. Dabei kommt der Stärke der dünnen Schicht eine besondere Bedeutung zu, diese sollte erfindungsgemäß so ausgelegt sein, daß weder die Rohrwand geschwächt noch der freie Querschnitt der Lurtpassage ein geengt wird.In a further development of the subject of the application, the thin Layer has a coefficient of thermal conductivity of # = 0.02 to 0.04 # Wcal / m2h degree, preferably of 0.03, on. The thickness of the thin layer is particularly important, this should be designed according to the invention so that neither the pipe wall is weakened the free cross-section of the Lurtpassage is narrowed.

Bei der Auslegung der dünnen Schicht wird die Wärmeleitzahl und die Stärke dieser Schicht von der Temperatur und Geschwindigkeit des Flüssiggasstromes ii Rohrinneren, von der gewtlnsohten Temperatur an der Rohraußenseite, ton dem aufrechtzuerhaltenden freien Querschnitt des Rohraußenraumes sowie von der aufrechtzuerhaltenden Stabilität der Rohrwand bestimmt.When designing the thin layer, the coefficient of thermal conductivity and the Thickness of this layer depends on the temperature and speed of the liquid gas flow ii Inside the pipe, from the desired temperature on the outside of the pipe, to the one to be maintained free cross-section of the pipe outer space and the stability to be maintained determined by the pipe wall.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Wärmeaustauscher ein Rippenrohrverdampter der stehenden Bauart mit hintereinandergeschalteten Wärmeaustauschrohren wobei oberhalb dieser ein Gebläse angeordnet ist, welches atmosphärische Luft durch den freien Querschnitt am Außenrohr drUckt, so daß die Luft von oben nach unten entlang der Rippenrohre bewegt wird.In a preferred embodiment, the heat exchanger is a Finned tube evaporator of the vertical design with heat exchange tubes connected in series above this a fan is arranged, which atmospheric air through presses the free cross-section on the outer tube so that the air flows from top to bottom is moved along the finned tubes.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele naher beschrieben.Further details of the invention are based on the in the figures schematically illustrated embodiments described in more detail.

Die Figur 1 zeigt einen Rippenrohrverdampfer der stehenden Bauart und Figur 2 einen Querschnitt desselben.FIG. 1 shows a finned tube evaporator of the vertical type and FIG. 2 shows a cross section of the same.

Die Figur 1 zeigt einen luftbeheizten Rippenrohr-Verdampfer 1 der stehenden Bauart mit 20 zwei Meter langen Rippenrohren 2, welche hintereinander geschaltet und innerhalb ein Blechmantels 3 von 700 mm Durchmesser angeordnet sind, wobei das Kuhimittel bei 4 in die Rippenrohre eintritt und diese bei 5 verläßt. Wie aus Figur 2 ersichtlich, bestehen die einzelnen Rippenrohre 2 aus eine. Kernrohr 6 aus Chrom-Mickel-Stahl von 21,3 x 2 mm, auf welches jeweils ein beripptes Aluminiumrohr 7 aufgeschrumpft ist, das acht Rippen 8 mit einer Höhe von 64 mm besitzt und wobei die Rippenstärke am äußeren Ende 1,5 mm und am inneren Ende 2,5 mm beträgt. Bis auf drei Rohre 9 am Produktaustritt 5 sind die Rippen aller anderen Rohre beidseitig mit einer 3,5 mm dicken Schicht 10 aus Styropor beschichtet.FIG. 1 shows an air-heated finned tube evaporator 1 the standing design with 20 two meter long finned tubes 2, which one behind the other connected and arranged within a sheet metal jacket 3 of 700 mm diameter, the cow means entering the finned tubes at 4 and exiting at 5. As can be seen from Figure 2, the individual finned tubes 2 consist of a. Core tube 6 made of chrome Mickel steel of 21.3 x 2 mm, on each of which a ribbed aluminum tube 7 is shrunk, which has eight ribs 8 with a height of 64 mm and wherein the rib thickness is 1.5 mm at the outer end and 2.5 mm at the inner end. To On three tubes 9 at the product outlet 5, the ribs of all other tubes are on both sides coated with a 3.5 mm thick layer 10 made of styrofoam.

Dieser Rippenrohr-Verdampfer wurde über eine Betriebsdauer von mehr als 16 Stunden bei einem Stickstoffdurchsatz von ca.This finned tube evaporator has been used for longer than 16 hours with a nitrogen throughput of approx.

205 Nm³/h, einem Betriebsdruck von ca. 170 anti, einer Lufttemperatur von 24°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 55 d gefahren, wobei an der Rohraußenseite ca. 2,5 nM³/s atmosphärischer Luft 11 bei einer statischen Druckdifferenz von 10 kp/.2 mittels eine Gebläses 12 von oben nach unten gefördert wurden und wobei während der ganzen Betriebsdauer die Temperaturdifferenz iwisohen Luft 13 und Medium 5 am Austritt 5, 13 konstant 100C betrug.205 Nm³ / h, an operating pressure of approx. 170 anti, an air temperature of 24 ° C and a relative humidity of 55 d driven, with on the outside of the tube approx. 2.5 nM³ / s of atmospheric air 11 with a static pressure difference of 10 kp / .2 were promoted by means of a fan 12 from top to bottom and during the temperature difference between air 13 and medium 5 am throughout the operating period Exit 5, 13 was a constant 100C.

6 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnungen6 claims 1 sheet of drawings

Claims (6)

PatentansprUche 1. Vorrichtung zum Verdampfen von FlUssiggasen, bei der das FlUssiggas durch das Rohrinnere von luftbeheizten WSrmeaustauschrohren geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschrohre (2), bis auf einige Rohre (9) am Produktaustritt, im Bereich der luftseitigen WSrmetauschfläche, an ihrer Außenseite eine dUnne Schicht (10) aus einem Material mit einer gegenUber der Wärmeleitzahl des Ubrigen Materials der Rohre wesentlich kleineren WHrmeleitzahl aufweisen. Claims 1. Device for vaporizing liquid gases, at which led the liquid gas through the inside of the pipe of air-heated heat exchange pipes is, characterized in that the heat exchange tubes (2), except for some tubes (9) at the product outlet, in the area of the air-side heat exchange surface, on its Outside a thin layer (10) made of a material with a coefficient of thermal conductivity compared to the of the rest of the material in the pipes have a significantly lower WHrmeleitzahl. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschrohre (2), bis auf einige Rohre am Produktaustritt (5), im Bereich der dampfseitigen Wärmeaustauschfläche, an ihrer Innenseite eine dUnne Schicht (10) aus einem Material mit einer gegenUber der Wärmeleitzahl des Ubrigen Materials der Rohre wesentlich kleineren Wärmeleitzahl aufweisen.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the heat exchange tubes (2), with the exception of a few pipes at the product outlet (5), in the area of the steam-side heat exchange surface, on its inside a thin layer (10) made of a material with an opposite the coefficient of thermal conductivity of the remaining material in the pipes is much lower exhibit. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Ss dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit der wesentlich kleineren Wärmeleitzahl einen A -Wert von 0,02 bis 0,04 kcal/m2h grdFvorzugsweise von 0,03, aufweist.3. Apparatus according to claim 1 or Ss characterized in that the material with the much lower coefficient of thermal conductivity an A -Value of 0.02 to 0.04 kcal / m2h degF, preferably 0.03. 4. Vorrichtung nach einem der AnsprUche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit der wesentlich kleineren Wärmeleitzahl ein geschäumter Kunststoff ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the material with the much lower coefficient of thermal conductivity is a foamed plastic is. 5. Vorrichtung nach einem der AnsprUche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (1) ein Rippenrohrverdampfer der stehenden Bauart mit hintereinandergeschalteten Wärmeaustauschrohren (2, 9) ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the heat exchanger (1) is a finned tube evaporator of the standing type with one behind the other Heat exchange tubes (2, 9) is. 6. Vorrichtung nach einem der AnsprUche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Wärmeaustauschrohre (2, 9) ein Gebläse (12) angeordnet ist, dessen Druckseite mit dem Rohraußenraum in Verbindung steht.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that above the heat exchange tubes (2, 9) a fan (12) is arranged, whose Pressure side is in communication with the outside of the pipe.
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