DE2116960A1 - Plate type heat exchanger - having baffle inserts for 2-phase feed - Google Patents

Plate type heat exchanger - having baffle inserts for 2-phase feed

Info

Publication number
DE2116960A1
DE2116960A1 DE19712116960 DE2116960A DE2116960A1 DE 2116960 A1 DE2116960 A1 DE 2116960A1 DE 19712116960 DE19712116960 DE 19712116960 DE 2116960 A DE2116960 A DE 2116960A DE 2116960 A1 DE2116960 A1 DE 2116960A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
liq
manifold
heat exchanger
gap
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19712116960
Other languages
English (en)
Inventor
Lutz Dipl.-Ing.Dr.; Knapp Helmut. Prof.Dipl.-Phys.Dr.; 1000 Berlin Jeromin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Messer Griesheim GmbH
Original Assignee
Messer Griesheim GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Messer Griesheim GmbH filed Critical Messer Griesheim GmbH
Priority to DE19712116960 priority Critical patent/DE2116960A1/de
Publication of DE2116960A1 publication Critical patent/DE2116960A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/026Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0265Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box
    • F28F9/0268Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box in the form of multiple deflectors for channeling the heat exchange medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J5/00Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
    • F25J5/002Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/32Details on header or distribution passages of heat exchangers, e.g. of reboiler-condenser or plate heat exchangers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  • Kennwort: Verteilung Zweiphasenströmung Erfinder: Dr. Jeromin, Dr. Knapp Vorrichtung zum Verteilen einer Zweiphasenströmung auf Plattenwärmeaustauscher Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verteilen einer Zweiphasenströmung auf Plattenwärmeaustauscher bei großen volumetrischen Flüssigkeits- zu Dampfverhältnissen.
  • Im Prinzip besteht ein solcher Wärmeaustauscher aus- einer Vielzahl aneinandergelagerter Platten (Passagen), die von den wärmeaustauschenden Medien durchströmt werden. Dabei ist immer eine Passage mit wärmeaufnehmenden Medium benachbart mit zwei Passagen mit wärmeabgebendem Medium und umgekehrt.
  • Jede dieser beiden Gruppen von Passagen besitzt am Einlauf und am Auslauf ein Verteiler- bzw. Sammelrohr, in dem die wärmeaustauschenden Medien auf die Pssagen verteilt bzw. nach Durchlaufen der Passagen gesammelt werden.
  • Plattenwärmeaustauscher aus Aluminium haben sich besonders in der Tieftemperaturtechnik gut bewährt, da sich bei ihnen die Forderung, verschiedene Stoffströms ohne gegenseitige Vermischung gegeneinander Wärme austauschen zu lassen, bei einem relativ niedrigen Preis optimal verwirklichen läßt.
  • Als Alternative zu den Plattenwärmeaustauschern bieten sich aus Rohren gewickelte Wärmeaustauscher an, die jedoch wesentlich teurer sind, Der Hauptnachteil der Plattenwärmeaustauscher gegenüber gewickelten öiegt in der Notwendigkeit, daß alle Passagen möglichst gleichmäßig mit den wärmeaustauschenden Stoffen beaufsohlagt werden müssen, da ein Auegleioh der Mengenströme von Passage zu Passage nicht möglich ist, Wenn s.3, ein Stoff A gleichmäßig auf seine Passagen verteilt ist, so wird er pro Passage die gleiche wärmemenge zum Austausch anbieten. Strömt nun in den benachbarten Paseagen der Stoff B ungleichmäßig verteilt auf seine Passagen, so werden die einzelnen Passagenströme des Stoffes B mit unterschiedlichen Temperaturen aus ihren Passagen austreten. Bei starker Ungleichverteilung kann das zu einem völlig unzureichenden Wärmeaustausch führen. Bei gewickelten Wärmeaustauschern macht sich dagegen die Ungleichverteilung in den einzelnen Rohren nicht so unangenehm bemerkbar, da im Außenraum ein gewisser Ausgleich stattfindet. Rohre, die mit überdurchschnittlich großen Mengenströmen belastet sind, weisen nämlich auch größere Wärmeübergangszahlen und so auch größere Wärmedurchgangszahlen auf. Die entsprechend höhere Wärmemenge wird im Außenraum in gewissem Umfang auch tatsächlich angeboten.
  • Besonders kritisch wird der Einsatz von Plattenwärmeaustauschern, wenn zumindest einer der wärmeaustauschenden Stoffe zweiphasig ist, d.h. aus einem Flüssigkeits-Dampf-Gemisch besteht. Die gleichmäßige Verteilung des Gemisches auf die einzelnen Passagen hat sich als äußerst schwierig erwiesen.
  • Soll z.B. ein in den Plattenwärmeaustauscher eingetretendes Flüssigkeits-Dampf-Gemisch völlig kondensiert werden und es wir konstruktiv nicht gewährleistet, daß das Gemisch gleichmäßig auf alle Passagen verteilt ist, so kann es leicht passieren, daß aus einigen Passagen immer noch ein Zweiphasengemisch austritt, während aus anderen das erwünschte Kondensat herausläuft. In den erstgenannten Passagen war der Dampfanteil zu hoeh, so daß der durch die benachbarten Passagen angebotene Wärmeentzug nicht ausreich, das Zweiphasengemisch völlig zu kondensieren.
  • Die bekannten Maßnahmen zur gleichmäßigen Vorteilung einer Zweiphasenströmung auf die einzelnen Passagen eines Plattenwärmeaustauschers beruhen auf dem Prinzip der Phasentrennung in einem Abschneider und einer anschließenden Neuverteilung im Verteilerrohr des Plattenwärmeaustauschers US-Patente 3 212 277, S 282 334). Dabei tritt z.B. die Dampfphase durch einen Stuten in die Mitte des Verteilerrohres am Plattenwärmoaustauscher en, während die Flüssigkeitsphase durch kleine Löcher oder Disen eines in der Längsachse daß Verteilerrohres angebrachten rohres in den Dampfstrom fein verteilt wird, Aus der Art der Fissigkeitsverteilung ist ersichtlich, daß die Anordnung nur bei relativ kleinen Verhältnissen von Flüssigkeitsmenge zu Dampfmenge verwendet werden kann. Außerdem ist die Anordnung durch den zusätzlichen Abschneider und die anschließende Mischung der abgetrennten Phasen im Verteilerkopf recht aufwendig und zudem mit einem verhältnismäßig hohen Druckabfall behaftet, Besonders für kleine volumetrische Flüssigkeits-Dapmf-Verhältnisse hat sich eine Anordnung bewährt, bei der die Fweiphasenströmung seitlich in das Verteilerrohr zugeführt vtird und das Verteilerrohr durch ein zur Verteilerrohrachse geneigtes oder gekrümmtes Leitblech geteilt ist, so daß sich zwischen Wärmeaustauschereintrittsfläche und der Verteilerrohrwand ein sich in Strömungsrichtung verengender Keilraum bildet (deutsche Offenlegungsschrift 1 901 475). Wenn jedoch die volumetrische Flüssigkeitsmenge relativ zur Dampfmenge stark ansteigt, staut sich die Flüssigkeit hauptsächlich in dem der Eintrittsöffnung gegenüberliegenden Teil des Weilraumes, so daß eine Gleichverteilung von Flüssigkeit und Dampf auf alle Passagen nicht mehr gesichert ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Gleichverteilung einer Zweiphasenströmung mit hoher volumetrischer Flüssigkeitsmenge über ein seitlich angeordnetes Verteilerrohr auf die einzelnen Passagen eines Plattenwärmeaustauschers ohne die Verwendung eines Abschneiders ermöglicht. Nach der Erfindung erhält das Verteilerrohr einen so größen Querschnitt, daß eine Trennung der Phasen in Flüssigkeit und Dampf erfolgt, und ferner wird im Verteilerrohr nahe an der Eintrittsöffnung in das Verteilerstück des Plattenwärmeaustauschers ein Trennblech senkrecht angeordnet, welches mit der Wand des Verteilerrohres oben und unten Je einen Spalt bildet.
  • Es läßt sich demnach durch sehr einfache Mittel - größeres Verteilerrohr, Trennblech - die gewünschte Gleichverteilung erreichen.
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert werden.
  • Es zeigen: Fig. 1 einen Aluminium-Plattenwärmeaustauscher mit seitlicher Zuführung der Zweiphasenströmung, geschnitten entlang der Linie C - D in Fig. 2.
  • Fig. 2 Eine Seitenansicht von Fig, 1 entlang der Linie A - B.
  • Fig. 3 Einen Aluminium-Plattenwärmeaustauscher mit zentraler Zuführung der Zweiphasenströmung, geschnitten entlang der Linie C - D in Fig. 4.
  • Fig. 4 Eine Seitenansicht von Fig. 3 entlang der Linie A - B, Fig. 5 Einen vergrößerten ausschnitt aus Fig. 1, 'ie die Figuren 1 bis 4 zeigen, wird der Aluminium-Plattenwärmeaustauscher t von unten nach oben durchströmt. Das Verteilerrohr 2 ist seitlich angeordnet. Dic Zuspeisung der Zweiphasenströmung in das Verteilerrohr durch das Zuführungsrohr 3 kann entweder wie in iig. 1 und 2 seitlich oder wie in Fig. 3 und 4 zentral erfolgen. Der Querschnitt den Verteilerrohres 2 ird in Jedem Fall so groß gewählt, daß eine Trennung der Phasen in Flüssigkeit und Dampf nach dem Eintritt der Zweiphasenströmung mit Sicherheit stattfindet. Die an der Eintrittsöffnung des Verteilerstückes 5 der einzelnen Passagen 9 wird ein über die ganze Länge des Verteilerrohres reichendes Trcnnblech 4 senkrecht angeordnet, welches- verhindert, daß die Flüssigkeit und der Dampf unkontrolliert in die einzelnen PasEagen einströmen.
  • Zwischen Trennblech 4 und Verteilerrohr 2 bleiben oben und unten je ein Spalt frei (Fig. 5), wobei der untere so dimensioniert ist, daß sich im Verteilerrohr 2 ein Flüssigkeits spiegel ii ausbildet und somit am unteren Spalt immer ein Flüssigkeitsschluß vorliegt. Durch den unteren Spalt wird dann die Flüssigkeit und durch den oberen der Dampf- zur Eintrittsöffnung des Verteilerstückes 5 strömen. Die Druckabfälle des Dampfes im oberen Spalt und tier Flüssigkeit im unteren werden durch die Wahl der Spalthöhe so dimensioniert, daß eine gleichmäßige Verteilung von Flüssigkeit und Dampf auf der ganzen Breite des Wärmeaustauschers gewährleistet ist und instationäres Strömungsverhalten verminden wird. Um den Dampf einen abwärts gerichteten und der Flüssigkeit einen aufwärts gerichteten Impuls zu verleihen, wird das Trennblech 4 so dicht an der Eintrittsöffnung des Verteilerstückes 5 algeordnet, daß die Geschwindigkeiten des Dampfes und der Flüssigkeit ausreichen, um eine innige Vermischung beider Phasen beim Aufeinanderprallen an der Einströmöffnung zu gewährleisten.
  • Diese Forderung wird durch unordnung eines Strömungsraumes 6 für den Dampf zwischen Trennblech und Passage sowie eines Strömungsraumes 7 für die Flüssigkeit unterstützt. Der letzte Strömungsraum wird dadurch gewonnen, daß man unterhalb des Verteilerstückes 5 einen TIohlraum 8 anordnet, der z.B. aus einem Kastenprofil bestehen kann. Eine noch gleichmäßigere Verteilung der Flüssigkeit und des Dampfes auf die ganze Breite einer Passage 9 kann zusätzlich dadurch erreicht werden, daß eine versetzte Wellblech-Riffelung 10 (lanced fine) für das Verteilerstück 5 vzie auch für Jede einzelne Passage 9 gewählt wird.

Claims (4)

A n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zum Verteilen einer Zweiphasenströmung auf Plattenwärmeaustauscher mit einem neitlich angeordneten Verteilerrohr an der Wärmeaustauschereintrlttsfläche zum Verteilen der Zweiphasenströmung auf die einzelnen Wärmeaustauscherpassagen, gekennzeichnet durch ein Verteilerrohr mit einem so großen Querschnitt, daß eine Trennung der Phasen in Flüssigkeit und Dampf erfolgt, sowie durch ein im Verteilerrohr nahe an der Eintrittsöffnung in das Verteiler.atUck--(5) des Plattenwärmeaustauschers senkrecht angeordnetes Trennblech (4), welches mit der Wand des Verteilerrohres oben und unten Je einen Spalt bildet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eei Strömungsräume (6, 7) für die Flüssigkeit und dem Dampf vor dem Eintritt in das Verteilerstück vorhanden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Zweiphasenströmung in das Verteilerrohr seitlich erfolgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Zweiphasenströmung in das Verteilerrohr in der Mitte des Verteilerrohres senkrecht zur achse des Verteilerrohres erfolgt.
DE19712116960 1971-04-07 1971-04-07 Plate type heat exchanger - having baffle inserts for 2-phase feed Pending DE2116960A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19712116960 DE2116960A1 (en) 1971-04-07 1971-04-07 Plate type heat exchanger - having baffle inserts for 2-phase feed

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19712116960 DE2116960A1 (en) 1971-04-07 1971-04-07 Plate type heat exchanger - having baffle inserts for 2-phase feed

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2116960A1 true DE2116960A1 (en) 1972-10-19

Family

ID=5804113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19712116960 Pending DE2116960A1 (en) 1971-04-07 1971-04-07 Plate type heat exchanger - having baffle inserts for 2-phase feed

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2116960A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001067009A1 (fr) * 2000-03-07 2001-09-13 Compagnie Industrielle D'applications Thermiques Echangeur de chaleur a plaques

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001067009A1 (fr) * 2000-03-07 2001-09-13 Compagnie Industrielle D'applications Thermiques Echangeur de chaleur a plaques
FR2806156A1 (fr) * 2000-03-07 2001-09-14 Ciat Sa Echangeur de chaleur a plaques

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3317951C2 (de) Rieselfilmverdampfer
DE2248273C2 (de) Plattenwärmeaustauscher
WO2001092799A1 (de) Mehrstöckiger badkondensator
DE2919462A1 (de) Vorrichtung fuer die fluessigkeitsaufgabe in stoff- und waermeaustauschkolonnen
CH671165A5 (de)
WO2001092798A2 (de) Mehrstöckiger badkondensator
DE2817821A1 (de) Luftkuehler
DE2109578B2 (de) Plattenverdampfer
DE1949609C3 (de) Kondensatorverdampfer für einen Doppelsäulenrektifikator
EP1438544B1 (de) Kleinstflüssigkeitsmengenverteiler
DE10322406A1 (de) Platten-Wärmeübertrager
DE2524080C3 (de) Wärmeübertrager, in dem ein dampfförmiges Medium unter Wärmeabgabe an ein anderes Medium kondensiert
DE2116960A1 (en) Plate type heat exchanger - having baffle inserts for 2-phase feed
DE1901475A1 (de) Vorrichtung zum Verteilen einer Zweiphasenstroemung auf Plattenwaermeaustauscher
DE1519637A1 (de) Vorrichtung zur Aufrechterhaltung einer gleichmaessigen Fluessigkeitsverteilung auf die Heizrohre von Fallstromverdampfern,insbesondere fuer die Zuckerindustrie
DE60006321T2 (de) Verdampferkondensor mit hartgelöteten Platten und deren Verwendung in einer Luftdestillationsvorrichtung
DE3131508A1 (de) Verfahren zur aufteilung eines stroemenden gas-fluessigkeit-gemisches in mehrere teilstroeme
CH383423A (de) Wärmeaustauscher
DE1501361C (de) Aus Uberlaufrinnen bestehendes Flussigkeitsverteilersystem fur einen Wärmetauscher
DE877316C (de) Mittelbar wirkende Waermeaustauschvorrichtung zum Kuehlen oder Erwaermen eines Gemisches von Fluessigkeit und Gas oder Dampf
DD275619A1 (de) Fluessigkeitsverteilereinrichtung mit dampfabfuehrungssektion fuer gegenstromfallfilterverdampfer
DE1800062C3 (de) Wärmeaustauscher zur Kondensation von Dämpfen
DE2839896C2 (de) Vorrichtung zum Destillieren von Wasser aus einer wässrigen Lösung
DE568435C (de) Oberflaechenkondensator mit vom Kuehlwasser durchflossenen Kuehlrohren
AT20415B (de) Wärmeaustauschvorrichtung.