DE2162931A1

DE2162931A1 - Waermeaustauschvorrichtung

Info

Publication number: DE2162931A1
Application number: DE19712162931
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Leister
Original assignee: GHH MAN ANLAGEN
Current assignee: GHH MAN ANLAGEN
Priority date: 1971-12-17
Filing date: 1971-12-17
Publication date: 1973-06-20

Description

Wärmeaustauschvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Wärmeaustauschvorrichtung, bei welcher die Wärmeaustauschmittel in unmittelbare Berührung treten und aus nicht mischbaren Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte bestehen, wobei die eine Flüssigkeit als disperse Phase im Gegenstrom zur anderen kontinuierlichen Phase die Wärmeaustauschvorrichtung durchströmt.
Derartige Wärmeaustauschvorrichtungen werden beispielsweise bei Meerwasserentsalzungsanlagen mit Entspannungsverdampfung anstelle von Oberflächenwärmeaustauschern mit metallischen Trennwänden eingesetzt und haben den Zweck, die bei der Kondensation der Dämpfe anfallende Wärme für die Erwärmung des kalten Meerwassers zu nutzen (US-PS 5 498 886).. Dies geschieht in der Weise, daß in einer Wärmeaustauschvorrichtung zunächst das kondensierte Süßwasser seine Wärme an ein Wärmeträgeröl abgibt, und daß in einem zweiten Wärmeaustauscher die Wärme vom Wärmeträgeröl an das Meerwasser abgegeben wird.
Bei Wärmeaustauschvorrichtungen der vorgenannten Art hat sich mit zunehmender Größe gezeigt, daß in der Vorrichtung Sekundärströmungen entstehen, die dem reinen Gegenstromverhalten überlagert sind und die eine unerwünschte Verschlechterung des Wirkungsgrades des Wärmeaustauschers zur Folge haben. Diese Nebenströmungen sind darauf zurückzuführen, daß infolge des Temperaturunterschiedes zwischen dem Kopf und dem Boden des Wärmeaustauschbehälters konvektive Ausgleichsströmungen entstehen, die zu Rückvermischungen führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannte Wärmeaustauschvorrichtung so zu verbessern, daß Rückvermischungen vermieden werden und damit der Wirkungsgrad der Anlage verbessert wird. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß im Wärmeaustauschbehälter mehrere siebartig ausgebildete Zwischenböden übereinander angeordnet sind, wobei jeder Zwischenboden mindestens eine größere Durchlaßöffnung für die kontinuierliche Pnase uesitzt.
Neben der angestrebten Vermeidung der Rückvermischungen hat die erfindungsgemäße Einführung von Zwischenböden und die damit verbundene mehrfache Koaleszenz der dispersen Phase noch den Vorteil, daß innerhalb der Koaleszenzräume eine gute Vermischung des Öls stattfindet, welche bei ungleichmäßigem Wärmeaustausch zwischen den Siebböden für einen Temperaturausgleich im Ol sorgt.
Um eine gute radiale Durchmischung der Flüssigkeiten und damit den bestmöglichen Wärmeaustausch zu erreichen, wird nach der Erfindung weiterhin vorgeschlagen, die Durchlaßöffnungen für die kontinuierliche Phase von Zwischenboden zu Zwischenboden abwechselnd in der Mitte und am Rande anzuordnen. Hierbei ist es aus Fertigungsgrunden zweckmäßig, wenn die randseitige Durchlaßöffnung durch einen ringförmigen Spalt zwischen dem Zwischenboden und der Innenwand des Wärmeaustauschbehälters gebildet wird.
Durch die unterschiedliche Formgebung der Zwischenböden wird die kontinuierliche Phase gezwungen, abwechselnd mittig und an den Rändern durch den Behälter zu strömen und innerhalb eines gewissen Bereiches zwischen zwei Boden annähernd im Gegenstrom zur dispersen Phase zu strömen. Diese Art der Führung der beiden Flüssigkeiten verhindert die Bildung von sogenannten Strömungstoträumen, die für den Wärmeübergang von Nachteil sind.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß an den Rändern der Durchlaßöffnungen in Richtung des Durchganges der kontinuierlichen Phase zylindrische Wände angesetzt sind. Die hierdurch geschaffenen Koaleszenzräume haben den Vorteil, daß das durch die Siebböden dispers verteilte 01 in den Koaleszenzräumen der nachfolgenden Siebböden wieder zusammenwachsen kann, so daß Temperaturunterschiede bei der dispersen Phase in der koagulierten Phase wieder ausgeglichen werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Wärmeaustauschvorrichtung, Fig. 2 eine leicht montierbare Zwischenbodeneinheit für kleinere Behälter und Fig. 5 eine Zwischenbodeneinheit für größere Behälter.
Die in Fig. 1 gezeigte Wärmeaustauschvorrichtung besteht aus einem geschlossenen Behälter 1 mit mehreren übereinander angeordneten, siebartig ausgebildeten Zwischenböden 2 und 5. In diesen Zwischenböden befinden sich außer den Sieblöchern 4 noch etwas größere Durchlaßöffnungen 9 und 10 für die als kontinuierliche Phase durchlaufende Flüssigkeit, wobei diese Öffnungen vorzugsweise abwechselnd in der Mitte und am Rande angeordnet sind.
Die randseitige Üffnung 10 wird hierbei durch einen ringförmigen Spalt zwischen dem Siebboden 3 und der Innenwand des Behälters 1 gebildet. Die randseitige Öffnung 10 und die mittige Durchlaßöffnung 9 sind durch zylindrische Wände 11 um einen solchen Betrag des Zwischenbodenabstandes nach lunten verlänger, daß sie einen Koaleszenzraum unter dem Siebboden für die disperse Phase bilden.
Der Behälter 1 hat an seinem oberen Ende eine Zuflußöffnung 5 für die kontinuierliche Phase, beispielsweise warmes Süßwasser, und eine Abflußöffnung 8 für die erwärmte Kühlflüssigkeit, beispielsweise Öl. Entsprechend befinden sich am Boden des Behälters 1 eine Abflußöffnung 6 für die abgekühlte kontinuierliche Phase und eine Zuflußöffnung 7 für die Kühlflüssigkeit (Öl).
Die Kühlflüssigkeit wird durch ein am Ende der Zuflußöffnung 7 befindliches Sieb 12 dispers verteilt und steigt im Gegenstrom zu der sinkenden kontinuierlichen Phase durch die einzelnen Siebböden 2 und 5 nach oben. Unter jedem Siebboden 2 und 5 hat die Kühlflüssigkeit Gelegenheit zusammenzuwachsen. Dies wird durch die herabgezogenen Wände 11 begünstigt, welche sogenannte Koaleszenzräume bilden. Die abgeführte Kühlflüssigkeit kann die aufgenommene Wärme in einer zweiten, nicht gezeigten Wärmeaustauschvorrichtung an eine andere Flüssigkeit, beispielsweise Meerwasser, wieder abgeben.
Fig. 2 zeigt eine Zwischenbodeneinheit, bestehend aus zwei unterschiedlich ausgebildeten Siebböden 2 und 5, die durch Stege 15 in einem günstigen Abstand zueinander verbunden sind. Der untere Siebboden 2 besitzt vier stegartige Füße 14, mit denen die Zwischenbodeneinheiten aufeinander abgestützt sind. Diese Einheiten lassen sich leicht in den Behälter 1 ein- und ausbauen und außerdem auch einfach fertigen.
Um zu gewährleisten, daß die sinkende kontinuierliche Phase immer abwechselnd vom Rand zur Mitte und umgekehrt strömt, ist der Siebboden 2 der Zwischenbodeneinheit zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß dieser mit seinem Rand dichtend an der Wand des Behälters 1 anliegt, während der Rand des darüber befindlichen Siebbodens 3 einen kleineren Durchmesser als die Innenwand aufweist.
Bei größeren Wärmeaustauschvorrichtungen ist es zweckmäßiger, die in Fig. 5 gezeigte Zwischenbodeneinheit mit mehreren Durchlaßöffnungen 15 zu verwenden, wobei diese Öffnungen 15 vom Siebboden 1 zum Siebboden 18 versetzt zueinander angeordnet sind. Aus Gründen der einracheren Fertigung sind hierbei die Ränder der Durchlaßöffnungen 15 als rohrförmige Wand 11 bis zum Boden des darunter befindlichen Siebbodens 18 heruntergezogen. Die sinkende kontinuierliche Phase tritt jeweils bei 15 in das Rohr ein und fließt aus dem Langlocli 16 wieder in den Wärmeaustauschraum. Die Langlöcher 16 befinden sich unterhalb des Koaleszenzraumes.

Claims

Patentansprüche:

Wärmeaustauschvorr3chtung, bei welcher die Wärmeaustauschmittel in unmittelbare Berührung treten und aus nicht mischbaren Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte bestehen, wobei die eine Flüssigkeit als disperse Phase im Gegenstrom zur anderen, kontinuierlichen Phase die Wärmeaustauschvorrichtung durchströmt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Wärmeaustauschbehälter (1) mehrere so artig ausgebildete Zwischenböden (2, 5) übereinander angeordnet sind, wobei jeder Zwischenboden mindestens eine größere Durchlaßöffnung (9, 10) für die kontinuierliche Phase besitzt.

2. Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnungen (9, 10) für die kontinuierliche Phase von Zwischenboden (2) zu Zwischenboden ()) abwechselnd in der Mitte und am Rande angeordnet sind.

5. Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die randseitige Durchlaßöffnung (10) durch einen ringförmigen Spalt zwischen dem Zwischenboden (3) und der Innenwand des Wärmeaustauschbehälters (1) gebildet wird.

4. Wärmeaustauschvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rändern der Durchlaßöffnungen (9, 10) in Richtung des Durchgangs der kontinuierlichen Phase zylindrische Wände (11) angeset2t-s-ied-.

5. Wärmeaustauschvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Zwischenböden (2, 5) unterschiedlicher Ausbildung über Stege (1)) miteinander verbunden sind und mindestens drei nach unten abstehende Stege (14) aufweisen, mit denen die Zwischenbodeneinheiten sich aufeinander abstützen.

6. Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des unteren Zwischenbodens (2) der Zwischenbodeneinheit dichtend an der Behälterwand anliegt.

7. Wärmeaustauschvorrichtung nacn Anspruch 1 mit mehreren Durchlaßöffnungen in jedem Zwischenboden, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnungen (15, 16) von Zwischenboden (17) zu Zwischenboden (18) jeweils versetzt zueinander angeordnet sind.