DE2232074B2

DE2232074B2 - Anordnung zur homogenen verteilung einer stroemenden gas-fluessigkeitsmischung auf mehrere parallele rohre

Info

Publication number: DE2232074B2
Application number: DE19722232074
Authority: DE
Inventors: Tore; Frejd Bo; Norrköping Brandin (Schweden)
Original assignee: Stal Refrigeration AB, Norrköping (Schweden)
Priority date: 1971-07-07
Filing date: 1972-06-30
Publication date: 1977-10-20
Also published as: US3795259A; DE2232074C3; SE355241B; DE2232074A1; GB1385516A

Description

2. Anordnung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer und die feste Platte (2) nicht rotationssymmetrisch sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Seitenwand, mit der Einlauföffnung (1) und der Außenwand der Kammer Leitschienen (tO) eingesetzt sind.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand der Kammer, in die die Rohre (5) münden, mit Löchern (7) zu den Rohren versehen ist, deren Durchmesser wesentlich kleiner als der Durchmesser der Rohre

(5) ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand der Kammer, in die die Rohre (5) münden, mit einer porösen Platte abgedeckt ist.

45 ...w ist wodurch die Kühlw.rkung ungleichmäßig ^gl° η RohTe verteilt und damit herabgesetzt .st. überdieRohreverie^ ^ ^ 17 43 989 bekannten

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? auf die das Strömungsmine,

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur homogenen Verteilung einer strömenden Gas-Flüssigkeitsmischung auf mehrere parallele Rohre gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Anordnung ist im wesentlichen bekannt aus der FR-PS 12 49 001 und der US-PS 17 43 989. Ein zweiphasiges, aus Gas und Flüssigkeit bestehendes Strömungsmittel kommt beispielsweise in Kühlanlagen vor und kann aus einer Mischung von gasförmigem und flüssigem Kühlmittel bestehen, wie es gleich hinter dem Expansionsventil auftritt, wo ein Teil des Kühlmittels in den gasförmigen Zustand übergeht. Auch öl vom Kompressor kann in der Mischung vorkommen. An sich ist es, z. B. mittels Düsen, verhältnismäßig leicht, eine ziemlich homogene Mischung der verschiedenen Phasen zu erhalten; die Mischung ist aber nicht stabil und bei abnehmender Strömungsgeschwindigkeit, z. B. in einer Verteilerkammer für die Rohre eines Kühlers, tritt leicht eine Trennung der Phasen aufgrund der Schwerkraft ein. Dies ist besonders der Fall, wenn die Rohre horizontal verlaufen. Das hat zur Folge, daO< die Flüssigkeitskonzentration in den unteren Rohren . KK r-a 12 49 001 ist ein Wärmeaustauscher 1 bei dem in der Verteilerkammer, in welche das st-ömende Mittel von einem zentralen Rohr auf eine VieTahl paralleler Rohre verteilt werden soll, e.ne Verteilerplatte angeordnet ist, die über ihren ganzen Querschnitt mit vorzugsweise gleichmäßig verteilten Löchern versehen ist und die um ihre Peripherie herum keTne Durchtrittsmöglichkeit für das Stromungsmittel h Der Zweck dieser Platte besteht in der gleichmäßigen Verteilung des Strömungsmittels auf alle parallelen ^ROr5er vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art ^homogenen Verteilung einer strömenden Gas-Flus- ^ke^chune auf mehrere parallele Rohre zu SSn, bei der eine ungleichmäßige Verteilung der Sn Phasen des Strömungsmittels in den verschiedenen parallelen Rohren vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird e.ne Anordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die erf.ndungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung s.nd in den Unteransprüchen genannt.

Durch die Erfindung wird erreich daß das Stromungsgemisch auf dem gesamten Weg bis zu den

t:^rX Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert

. ._o. . ... Schnitt durch eine Verteilerkammer gemäß der Erfindung,

Fig.2 eine Variante der Verteilerkammer nach Fig.l.

In der Verteilerkammer gemäß F i g. 1 kommt die Gas-Flüssigkeitsmischung von links durch das Rohr 8, das in eine enge Düse 1 übergeht. An diesem Übergang nimmt die Strömungsgeschwindigkeit kräftig zu, wobei die Mischung homogener wird. Dieser Effekt kann durch die Form des Überganges verstärkt werden, z. B. mittels schraubenförmiger Leitschaufeln od. dgl. in dem Rohr 8. Das Rohr 8 kann auch mit einem tangentialen Einlauf ausgeführt werden, wodurch ein Zykloneffekt entsteht.

Wenn die Mischung in die Kammer selbst kommt, trifft sie auf eine feste Platte 2, die rechtwinklig zur Hauptströmungsrichtung angeordnet ist. Dadurch wird die Mischung gehindert, gerade durch die Kammer zu

den mittleren Rohren zu strömen. Stattdessen wird die Mischung gezwungen, in der Spalte 3 radial nach außen zu der Kante der Platte 2 zu strömen, wo sie umgelenkt wird und in der Spalte 4 zwischen der Plane 2 und der Seitenwand 6 radial nach innen strömt.

Die Platte 2 wird von nicht dargestellten Stützen oder Distanzelementen an ihrem Platz gehalten. Wenn die Spalte 3 konstante Breite hätte, würde der Strömungsquerschnitt in dieser mit dem Radius zunehmen. Um dies zu kompensieren, ist die linke Seitenwand der Kammer konisch oder trichterförmig, was auch die Abströmungsverhältnisse von der Düse 1 verbessert. Die ideale Form der Kammerwand zur Erzielung einer konstanten Querschnittsfläche und damit einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit wäre hyperbolisch; aber eine gewisse Abweichung davon, z. B. wie gemäß der Zeichnung, ergibt eine Form, die leichter herzustellen ist und die Geschwindigkeitsänderungen lud kleinere Wirbelbiidungen verursacht, die die Mischung der Phasen verbessern. Anstelle der trichterförmigen Ausbildung der Seitenwand der Kammer oder gleichzeitig damit kann auch die Seitenwand der Platte 2 anstelle der ebenen Form eine solche erhalten, daß die annähernde Konstanz des Strömungsquerschnittes erreicht wird.

Das gemischte Mittel wird in der Spalte 4 auf die parallelen Rohre 5 verteilt. Da die Strömung in der Spalte 4 von außen nach innen verläuft, nimmt der Strömungsquerschnitt bei konstanter Spaltbreite ab, was es ermöglicht, die Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten, so daß Gas und Flüssigkeit gemischt sind, obwohl die Menge durch die Verteilung auf die Rohre abnimmt.

Um eine gute Verteilung zu erhalten, muß der Druckfall in den einzelnen Ausläufen zu den Rohren größer sein als der Druckfall in der Verteilerspalte. Dies kann z. B. durch kleine Löcher 7 in einer Verteilerplatte 6 vor der Rohrplatte 9 erreicht werden.

Die Verteilerplatte 6 kann auch aus porösem Material bestehen (z. B. Sinterbronze), so daß das Bohren von

Löchern wegfällt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Flüssigkeitsphase so geringe Viskosität hat, daß sie leicht durch eine poröse Platte geht.

Die hier beschriebene Anordnung ergibt eine gleichmäßige Verteilung von Gas und Flüssigkeit über

eine große Anzahl von Auslaufsöffnungen, z. B. Rohre in einem Wärmeaustauscher.

Die in Fig. 1 beschriebene Anordnung ist im wesentlichen rotationssymmetrisch zu der Achse I-l aufgebaut. Eine verhältnismäßig gleichmäßige Vertei-

lung von Gas und Flüssigkeit kann auch bei nicht rotationssymmetrischem Aufbau erreicht werden, z. B. wenn man die Rotationssymmetrie bis zum Beginn der Spalte 3 oder ein Stück in diese hinien beibehält und dort Leitschienen 10 einlegt, die bis zur äußeren Kante einer nicht kreisförmigen Platte 2 reichen. Eine solche Anordnung ist in Fig.2 dargestellt. Die Figur zeigt

einen Schnitt rechtwinklig zur Hauptströmungsrichtung in einer rechteckigen Kammer.

Auch die Rückseite der Platte kann mit Kanälen oder Leitschienen versehen werden.

Dadurch, daß der Strom im großen und ganzen homogen ist, wo die Kanäle beginnen, kann die Menge pro Kanal gewählt und beibehalten werden, bis die Verteilung auf die Ausläufe beginnt.

Die Aufteilung in Kanäle ist auch bei rotationssymmetrischer Strömung zweckmäßig, wenn man große Variationen der strömenden Menge zulassen oder den Druckfall kleinhalten will, indem man die Spalten 3 und 4 etwas weiter macht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

if I Patentansprüche:

1. Anordnung zur homogenen Verteilung einer strömenden Gas-Flüssigkeitsmischung auf mehrere parallele, vorzugsweise nicht vertikal verlaufende Rohre, bestehend aus einer in Strömungsrichtung der Mischung flachen, sich senkrecht zur Strömungsrichtung erstreckenden Kammer mit einer zentral angeordneten Einlauföffnung für die Mischung an einer Seitenwand und den Mündungen der parallelen Rohre an der gegenüberliegenden Seitenwand, wobei zwischen den beiden Seitenwänden eine feste Platte mit Durchbrüchen im peripheren Bereich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, da3 die Durchbrüche im peripheren Bereich dadurch gebildet sind, daß die Platte (2) sich nicht vollständig bis zur Außenwand der Kammer erstreckt und daß die Abstände zwischen der festen Platte (2) und jeder der zwei Seitenwände der Kammer so bemessen sind, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Mischung in den verschiedenen Abschnitten der Anordnung annähernd konstant ist, wobei die erste Seitenwand der Kammer die Form eines entsprechend bemessenen offenen Trichters oder Kegels