DE2303788A1 - Flow distributor for heat exchanger head - producing uniform flow - Google Patents
Flow distributor for heat exchanger head - producing uniform flowInfo
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Abstract
Description
Fluß-Verteilungsgerät für Wärmeaustauscherröhrenbündelkopf Die Erfindung betrifft Gas-Flüssigkeits-Kühlgeräte, wie z.B aufrechte, vielfache,mit Rippen versehene Röhrenwärmeaustauscher, die einen oben liegenden Heißflüssigkeitskopf für die Verteilung der Flüssigkeit zu den einzelnen gerippten Rühren umfaßt, um gleichförmige Ströme von herabfließendem Durohfluß zu erreichen, die dabei in indirektem Wärmeaustausch mit einen Kiihlgasdurchfluß gebracht werden. Heat exchanger tube bundle head flow distribution apparatus The invention relates to gas-liquid cooling devices such as upright, multiple, finned Tubular heat exchangers that have an overhead hot liquid head for distribution of the liquid to the individual finned agitators to create uniform flows of downflowing Durohfluss to achieve, thereby in indirect heat exchange be brought with a cooling gas flow.
Ein Flüssigkeitskühlger@t @t der beschriebenen Art umfaßt Im allgemeinen einen oberen, Heißwasser sammelnden Kopf, in dem die heiße Flüssigkeit zugeführt oder verteilt wird, um einen gleicllförmigen auf Schwerkraft beruherden Abwärtsfluß durch einen Bereich zu ermöglichen, der einen Durchflußweg von kühlender Umgebungsluft schneidet, um die Flüssigkeit zu kühlen. Eine gleichförmige Verteilung des Flüssigkeitsdurchflusses durch den Kühlbereich ist notwendig, um einen maximalen Betriebswirkungsgrad im Gerät zu erhalten. Großer Wärmeaustauschwirkungsgrad wird normalerweise erreicht, indem eine Anzahl von Seite an Seite angeordneten, parallelen, mit Rippen versehenen Röhren verwendet wird, um das zu kühlende Fluidum in indirektem Wärmeaustausch mit dem Kühlmedium zu bringen.A liquid cooler of the type described generally includes an upper, hot water collecting head, in which the hot liquid is fed or distributed around a uniform downward gravity flow through an area to allow a flow path of cooling ambient air cuts to cool the liquid. A uniform distribution of the liquid flow through the cooling area is necessary to achieve maximum operating efficiency in the Device. Great heat exchange efficiency is usually achieved, by a number of side-by-side, parallel, ribbed ones Tubing is used to cool the fluid in indirect heat exchange with to bring the cooling medium.
Bei einer besonders wichtigen Anwendung von Wärmeaustauscherstrukturen dieser Art besteht das zu kühlende Fluidu@ aus heiß@ Wasser von teilweisen dem Kondensator eines elektrischen Kraftwerkes, und nach dem/Abkühlen in dem "trockenen" Wärmeaustauscher wird das Wasser gesammelt und in einem direkten, verdampfungsmäßigen "nassen" Kühlturmabschnitt weitergekühlt, bevor es zu dem Kondensator zurückgeführt wird.In a particularly important application of heat exchanger structures of this type, the fluid to be cooled consists of hot @ Water from partly the condenser of an electric power plant, and after / cooling down in the "dry" heat exchanger the water is collected and in a direct, Evaporative "wet" cooling tower section is further cooled before going to the condenser is returned.
Der heiße Flüssigkeitsfluß zu dem oben liegenden Kopf des trokkenen Wärmeaustauschers ist in seiner Art oft turbulent aufgrund des Pumpenkopfes darauf, was zu einer verhältnismäßig ungleich förmigen Verteilung der Flüssigkeit von dem Kopf in die einzelnen aufrechten Röhren des Austauschers fahrt. Der sich ergebeude ungleichförmige, auf Schwerkraft beruhende Durchfluß de heißen Flüssigkeit durch die Austauscherröhren varmindert den Gesamtkühlwirkungsgrad des Gerätes. Bisher war es nicht möglich, den Flüssigkeitseinlaßversorgungsweg und den Kopf so zu konfigurierer und zu strukturieren, daß die turbulenten Eigenschaften des Einlaßflusses wirksam vermindert wurden, hauptsächlich wegen des Aufwandes, der aufgrund der Komplexität in der Ailordulmg der Versorgungseinrichtungen und der Köpfe sich ergab, die notwendig waren, um die Turbulenz in dem Eingangsfluß zu vermindern. Infolgedessen waren die meisten Ausrüstungen teilt Flussigkeitsversorgungseinrichtungen und Kopfkonstruktionen von einfacher, wirtschaftlicher Bauart ausgestattet, obwohl soLches auf Kosten der Verminderung des Wirkungsgrades des GerXtes aufgrund der ungleichförmigen Verteilung der herabfließenden FliÆssigkeit erfolgte.The hot liquid flow to the overhead head of the dry one Heat exchanger is often turbulent in its kind due to the pump head on it, resulting in a relatively uneven distribution of the liquid from the Head into the individual upright tubes of the exchanger. The surrender uneven, gravity-based flow of hot liquid through the exchanger tubes reduce the overall cooling efficiency of the device. Until now it was not possible to configure the liquid inlet supply path and head so and structure that the turbulent properties of the inlet flow are effective mainly because of the effort and complexity in the ailordulmg of the utilities and the heads arose that were necessary were to reduce the turbulence in the inlet flow. As a result, they were most equipments share fluid supplies and head structures of a simple, economical design, although at the expense of the Reduction in the efficiency of the device due to the uneven distribution the flowing down liquid took place.
Systeme für vertikalen, parallelen hydraulischen Siphonfluß erfordern die Zuführung einer Gesamtwassermenge, die dem Gesamtfluß gleicht oder diesen überschreitet, der in Bezi.ellltng stehet zur Endfallgeschwindigkeit des einzelnen Rohres. Wenn diese Größe bei einem gegebenen System nicht erreichbar wau> wurde das Wasser nur den Röhren zugeführt, die dem Einlaß am näcbsten gelegen waren, und ein "Verhungern" der Röhren trat auf, die am entferntesten von diesem Einlaß lagen. Indem jedoch eine neue vorverteilende und turbulenzberuhigende, perforierte Prallstruktur in dem Kopf vorgesehen wird, der an den Wärmeaustauscherröhren angebracht ist, kann eine recht große Menge von Wasser jedem der vielen nöhreneinlässe zugeführt werden, wodurch die Ausbildung eines Parallelsiphon sichergestellt wird, selbst dann, wenn mit einem Gesamtflußvolumen gearbeitet wird, das geringer ist als der zur Endgeschwindigkeit bezogene Fluß für angegebenes dimensioniertes paralleles Röhrensystem.Require systems for vertical, parallel hydraulic siphon flow the supply of a total amount of water that equals or exceeds the total flow, which is related to the final speed of fall of the individual pipe. if this size cannot be achieved with a given system wau> that was water only fed to the tubes that were closest to the inlet, and a "starvation" of the tubes farthest from this inlet occurred. In doing so, however a new pre-distributing and turbulence-calming, perforated impact structure in the head attached to the heat exchanger tubes quite a large amount of water is fed to each of the many tube inlets, whereby the formation of a parallel siphon is ensured even if working with a total flow volume which is less than that at the final velocity related flux for specified dimensioned parallel pipe system.
Die Turbulenz des Einlaßflusses ist stärker bei Köpfen zur Wärmeaustauscher mit mehreren Durchgängen der bauart, die ausgebildet wird, eine Siphonwirkung zu erzeugen, die das Ein ziehen der Elüssigkeit unterstützt, oder bei der Bauart, die mit einem verminderten Druck am Einlaß arbeitet. Derartige Siphonwirkung wird verwendet, um die Leistung zu vermindern, die nötig ist, die Flüssigkeit zu dem hochgelegenen Heißwasserkopf zu führen.Inlet flow turbulence is more pronounced in heads to heat exchangers with multiple passages of the type that is being formed, to a siphon effect generate that supports the drawing in of the liquid, or, in the case of the type, that works with a reduced pressure at the inlet. Such a siphon effect is used in order to reduce the power that is necessary, the liquid to the high altitude To lead hot water head.
Es ist ein liauptziel der vorliegenden Erfindung, ein Flüssigkeitskühlgerät, wie z.B.einen mit gerippten Röhren versehenen Wärmeaustauscher, zu schaffen, der einen Heißflüssigkeitssammelkopf verwendet, der in wirtschaftlicher Weise konstruiert und mit einem vorzugsweisen Design ausgestattet seil mag, unabhängig von der Verfügbarkeit von geringen Wassermengen, Endgeschwindigkeits-Fließanforderungen oder turbulenten Eigenschaften des Einlaßflüssigkeitszuflusses, und die in der Lage ist, eine gleichförmige Verteilung dazu Flüssigkeit über den Ausla13teil zu bewirken, für einen Durchfluß zu einem dai-unteiliegenden Bereich in Wärmeaustauschbeziehung mit einem Umgebungsluftfluß, um damit einen maximalen Kühlwirkungsgrad des Gerätes sicherzustellen, ohne die Notwendigkeit der Anwendung einer komplizierten Konstruktion, die die Zuverlässigkeit der Ausrüstung wesentlich vermindern würde oder die Herstellungskosten der Ausrüstung wesentlich vergrößern würde.It is a primary object of the present invention to provide a liquid cooling device, such as a finned tube heat exchanger, which uses a hot liquid collection head which is constructed in an economical manner and equipped with a preferred design seil mag, regardless of availability of small amounts of water, final velocity flow requirements or turbulent Characteristics of the inlet liquid inflow, and which is able to provide a uniform Distribution to effect liquid over the outlet part for flow through to a dai-indivisible Area in heat exchange relationship with an ambient air flow in order to maximize the cooling efficiency of the device to ensure, without the need to use a complicated construction, which would significantly reduce the reliability of the equipment or the manufacturing costs the equipment would increase significantly.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Flüssigkeitskühlgerätes mit einem Heißflüssigkeitssammelkopf, bei dem die Flüssigkeit über den ganzen Kopf verteilt und im allgemeinen gleichförmig über den Auslaßmündungen des Kopfes gesalltmelt wird, um einen im wesentlichen gleichmäßigen Durchfluß durch die Mündungen zu schaffen und damit einen gleichförmigen Durchfluß durch den Wärmeaustauscherbereich zur maximalen Kühleffektivität zu liefern.Another object of the invention is to provide a liquid cooling device with a hot liquid collection head in which the liquid all over the head distributed and generally uniformly gathered over the outlet ports of the head is to provide a substantially uniform flow through the mouths and thus a uniform flow through the heat exchanger area to the maximum To deliver cooling effectiveness.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Gerätes, wie es im vorhergehenden beschrieben wurde, wobei die Verteilung des turbulenten Einlaßflusses über den Ropf erreicht wird durch Schaffung eines neuen perforierten Prallbleches, das dazu dient, den Kopf in obere und untere Kammern in einer Weise aufzuteilen, daß Flüssigkeit, die die obere Kammer in turbulenten Zustand betritt, vorverteilt wird über die obere Kammer, bevor die Flüssigkeit durch das Prallblech in die untere Kammer abfließen kann, um einen allgomein gleichförmigen Durchfluß durch die Auslaßmündungen des Kopfes zu erreichen, die sich in die unteren Auslaßkammern oder. -röhren öffnen.Another object of the invention is to provide an apparatus such as it has been described above, with the distribution of the turbulent inlet flow is achieved via the Ropf by creating a new perforated baffle plate, which serves to divide the head into upper and lower chambers in a way that liquid entering the upper chamber in a turbulent state is predistributed passes through the upper chamber before the liquid passes through the baffle into the lower one Chamber can drain to a generally uniform flow through the outlet mouths of the head, which are located in the lower outlet chambers or. -open tubes.
-Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Fldssigkeitskühlgerätes der beschriebenen Bauart, das eine wirtschaftliche Konstruktion aufweist, indem ein extrem wirksames und trotzdem sehr einfaches, perforiertes Vorverteilungsprallblech geschaffen wird, das den Perforationen in dem Prallblech ermöglicht von ähnlicher Größe zu sein wie die Röhreneinlässe, und in einem gleichförmig dazu ausgerichteten Muster dazu angeordnet zu sein, um dabei die Herstellungskosten des Kopfes und des Prallbleches möglichst klein zu halten, und um eine einfachere Säuberungszugangsmöglichkeit zu schaffen, während immer noch eine gleichförmige Durchflußverteilung von dem Kopf erreicht wird, obwohl die Flüssigkeitsdurchflüsse in dem Kopf im turbulenten Zustand sich befinden.Another object of the invention is to provide a liquid cooling device of the type described, which has an economical construction by an extremely effective, yet very simple, perforated pre-distribution baffle is created that allows the perforations in the baffle from To be of a similar size to the tube inlets, and in a uniformly aligned manner Patterns to be arranged in order to reduce the manufacturing cost of the head and the To keep the baffle as small as possible, and to provide easier access for cleaning while still providing a uniform flow distribution from the head is achieved even though the liquid flows in the head in the turbulent state to find oneself.
Ein anderes Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung eines 1-gerätes, wie es oben beschrieben wurde, bei dem das Prallblech in der Lage ist, eine gleichförmige Flußverteilng von dem Kopf über einen weiten Bereich des Einlaßdurchflusses dazu zu schaffen, um dabei die Anwendbarkeit des Gerätes zu erhöhen, indem dessen Betriebsfähigkeit bei maximaler Kühleffizienz unter einer Vielzahl von Betriebsbedingungen sichergestellt wird.Another object of this invention is to provide a 1 device, as described above, in which the baffle is able to produce a uniform Flow distribution from the head over a wide range of the inlet flow to it in order to increase the applicability of the device by increasing its operability with maximum cooling efficiency under a variety of operating conditions will.
bin noch anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Flüssigkeitskühlgerätes der beschriebenen Art, bei dem die Prallblechkonfiguration derart ist, daß sie bewirkt, Flüssigkeit in einen verhältnismäßig stillen Zustand zu bringen, indem die Flüssigkeit gezwungen wird, durch ein perforiertes Prallblech von einer oberen turbulenten Kammer in eine untere ruhige Kammer zu fließen, so daß sich die Flüssigkeit zu einem gleichförmigen Pegel in der unteren Kammer sammelt, um weiter die Fähigkeit des Kopfes zu vergrößern, Flüssigkeitsversorgung zu dem darunterliegenden Wärmeaustauschbereich gleichförmig zu verteilen.Still another object of the invention is to provide a liquid cooling device of the type described in which the baffle configuration is such that it causes Bring liquid into a relatively still state by adding the liquid is forced through a perforated baffle from an upper turbulent chamber to flow into a lower calm chamber, so that the liquid becomes a uniform Level in the lower chamber collects to further increase the head's ability to Liquid supply to the underlying heat exchange area uniformly to distribute.
Ein noch anderes Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung eines geneigten perforierten Prallblechs im Kopf, das eine nahezu konstante Annäherungsgeschwindigkeit an die Prallblechperforationen erzeugt, um Luft von der darüberliegenden Luftkammer zu beseitigen, wie auch einen nahezu konstanten Flüssigkeitsdurchfluß durch die verschiedenen Perforationen zu erreichen, um eine gleichförmige Verteilung der Flüssigkeit in der Kopfkammer unterhalb des Prallbleches sicherzustellen.Yet another object of this invention is to provide an inclined perforated baffle plate in the head, the one almost constant approach speed at the baffle perforations to generate air from the overlying air chamber to eliminate, as well as an almost constant flow of liquid through the different perforations to achieve a uniform distribution of the liquid in the head chamber below the baffle plate.
Im folgenden wird daher ein Flüssigkeitskühlgerät mit Vielfachröhrenwärmeaustauscher beschrieben, der einen oben liegenden Heißflüssigkeitssammel- und -verteilungskopf aufweist, um heiße.In the following, therefore, a liquid cooling apparatus with a multi-tube heat exchanger will be described which has an overhead hot liquid collection and distribution head has to be hot.
Flüssigkeit zu sammeln und eine gleichförmige Versorgung zu de einzelnen Röhren des Austauschers sicherzustellen. Ein perfo riertes Prallblech teilt den Kopf in obere und untere Kammern, so daß Parallelsiphonwirkung in geeigneter Weise innerhalb es Wärmeaustauschers erreicht werden kann, selbst wenn die Wasserversorgung, die erhältlich ist, ungewöhnlich niedrig ist. Ebenso wird irgendwelcher turSulenter Einwärtsflüssigkeitsfluß in die obere Kammer durch u&S perforierte Prallblech gestillt, um eine gleichförmige Verteilung der Flüssigkeit in der unteren Kammer sicherzustellen, so daß eine gleichförmige Flüssigkeitsbelastung des Wärmeaustauscherbereichs sichergestellt wird.Collect fluid and provide a uniform supply to the individual Ensure the tubes of the exchanger. A perforated baffle divides the Head into upper and lower chambers so that parallel siphon action is appropriate can be reached inside the heat exchanger even if the water supply, that is available is unusually low. Likewise, any turSulenter becomes Inward liquid flow into the upper chamber through u&S perforated baffle quenched to ensure a uniform distribution of the liquid in the lower chamber ensure, so that a uniform liquid loading of the heat exchanger area is ensured.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der beiliegenden Darstellung eines Ausführungsbeispiels sowie aus der folgenden Beschreibung.Further advantages and possible applications of the invention result from the accompanying illustration of an exemplary embodiment and from the following Description.
Es zeigt: Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht eines Teils eines Vielfachröhrenflüssigkeitskühlgerätes gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine vertikale Schnittansicht einer anderen Form des Kopfes, Fig. 3 eine teilweise vertikale Schnittansicht einer modifizierten Ausführungsform des in Fig. 2 gezeigten Kopfes ur Illustration einer Varietät von winkelförmigen Anordnungen des Prallblechs.1 is a vertical sectional view of a portion of a multi-tube liquid refrigerator according to the invention, Fig. 2 is a vertical sectional view of a another shape of the head, Fig. 3 is a partially vertical sectional view of a modified one Embodiment of the head shown in Fig. 2 to illustrate a variety of angular arrangements of the baffle plate.
In den Figuren ist eine Flußverteilungs- und Kühlstruktur 10 dargestellt, die bei einem Flüssigkeitskühlgerät, wie z.13.In the figures, a flow distribution and cooling structure 10 is shown, which in a liquid cooling device such as 13.
einem Flüssigkeitskühlturm, verwendet wird, wobei dieser @ühlturm z.B. einen Trockenkühlabschnitt und einen Verdampfungskühlabschnitt aufweisen kann, die von einer gemeinsamen Luftbewegungsquelle bedient werden, die einen Kühlfluß von Umgebungsluft über beide Küblabschnitte bewegt. Die Struktur 10 umfaßt einen Trockenkühlabschnitt mit einem im wesentlichen geschlossenen, rechteckigen Ko@f 14, der eine Seiteneinlaßöffnung .16 aufweist, die sich in eine innere Höiilung 18 des Kopfes öffnet.a liquid cooling tower, is used, this @ üühlturm e.g. may have a dry cooling section and an evaporative cooling section, served by a common source of air movement providing a cooling flow moved by ambient air over both tubing sections. The structure 10 includes one Dry cooling section with a substantially closed, rectangular Ko @ f 14 having a side inlet port .16 that opens into an inner cavity 18 of the head opens.
Eine Fluidumversorgungsröhre 20 ist an der Höhlung 18 angeschlossen, in verbindender Beziehung mit dem Einlaß 16. Der Kopf 14 liegt über einem Wärmeaustauscherbereich 12 und. besitzt eine Vielzahl von Auslaßmündungen 23 in einer Bodenwand 22, die ein Herabfließen von Flüssigkeit von der Höhlung 18 in den Bereich 12 ermöglichen; Eine Vielzahl von mit Rippen versehenen Auslaßröhren 24 sind in einer Bodenwand des Kopfes 14 angeschlossen und stehen mit den Auslaßöffnungen 25 in Verbindung.A fluid supply tube 20 is connected to the cavity 18, in communicating relationship with inlet 16. Head 14 overlies a heat exchanger area 12 and. has a plurality of outlet openings 23 in a bottom wall 22 which allow fluid to flow down from cavity 18 into area 12; A plurality of finned outlet tubes 24 are in a bottom wall of the head 14 and are connected to the outlet openings 25 in communication.
Röhren 24 erstrecken sich von der Bodenwand 22 parallel in gleichem Abstand zueinander in den Bereich 12 nach unten hinein, um einen Weg von Flüssigkeitsfluß in indirektem Wärmeaustausch mit der umgebungsluft durch den Bereich 12 zu deiinieren. Unterhalb der Röhren 24 befindet sich ein oben offener Flüssigkeits sammelwehrkasten 26, der die herabfließende Flüssigkeit sammelt, die von den Röhren 24 in einer Höhe ausgegeben wird, die die unteren Enden der Röhren eintaucht. Die Flüssigkeit in der1 Kasten 26 läuft aus diesem heraus, indem sie über die etwas kürzere Seite 28 wie auch durch die Mündung 30 im Boden des Kastens fließt.Tubes 24 extend from bottom wall 22 in parallel in the same way Distance from one another into area 12 downwardly by a path of liquid flow Deiinieren in indirect heat exchange with the ambient air through the area 12. Below the tube 24 is an open top liquid weir box 26 which collects the liquid flowing down from the tubes 24 is dispensed at a level that submerges the lower ends of the tubes. the Liquid in the 1 box 26 runs out of this by being over the something shorter side 28 as it also flows through the mouth 30 in the bottom of the box.
Ein Prallblech 32 in der Form einer flachen Platte ist an gegenüberliegenden Seiten und Enden iiiit den vertikalen Seitenwänden des Kopfes 14 verbunden und erstreckt sich transversal im wesentlichen vollständig über die Höhlung 18 in geneigter Beziehung mit einem spitzen Winkel relativ zu'der flachen horizontalen Bodenwand 22, um die Höhlung 18 in eine obere Kammer 36 und eine untere Kammer 38 aufzuteilen. Die unterste Kante des Prallblechs 32 ist angrenzend zum Einlaß 16 angeorduet, der sich in die obere Kammer 36 öffnet, während die Mündungen 23 sich in die untere Kammer 38 öffnen. Das perforierte Prallblech 32 ermöglicht eine verhältnismäßig freie Flüssigkeitsverbindung zwischen der oberen und der unteren Kammer und ist vorzugsweise versehen mit einer Vielzahl von gleichgroßen^ Perforationen 40, die in einem im wesentlichen gleichförmigen Muster über im wesentlichen die gesamte Fläche des Prallblechs 32 angeordnet sind. Eine Entlüftung 42 am Kopf 14, die sich in einen oberen Teil der unteren Kammer 38 öffnet, kann mit einer Verzweigung verbunden werden, die mit einer Anzahl von Köpfen 14 in Verbindung steht, die in paralleler Betriebsbeziehung verbunden sind und einen Teil eines verhältnismäßig großen Wärmeaustauschersystems bilden.A baffle 32 in the form of a flat plate is on opposite sides Sides and ends are connected to the vertical sidewalls of the head 14 and extend extends transversely substantially entirely across cavity 18 in inclined relationship at an acute angle relative to the flat horizontal bottom wall 22, around the To divide cavity 18 into an upper chamber 36 and a lower chamber 38. The lowest Edge of the baffle 32 is angeorduet adjacent to the inlet 16, which extends into the upper chamber 36 opens while the mouths 23 open into lower chamber 38. The perforated baffle 32 allows a relatively free fluid communication between the upper and the lower chamber and is preferably provided with a Plurality of equally sized ^ perforations 40 arranged in a substantially uniform Patterns are arranged over substantially the entire surface of the baffle 32. A vent 42 on head 14 extending into an upper part of the lower chamber 38 opens, can be connected to a branch with a number of Heads 14 is connected, which are connected in parallel operational relationship and form part of a relatively large heat exchange system.
Im Betrieb wird ein freier, normalerweise turbulenter Flüssigkeitsfluß durch den Einlaß 16 in die obere Kammer 56 gerichtet Die flache, plattenartige Konfiguration des Prallblechs 32 in Verbindung mit deren geneigter Anordnung, die im wesentlichen die Höhlung 18 überquert, bewirkt, daß der turbulente Einlaßstrom sich über die gesamte obere Kammer 36 erstreckt und nur eine verhältnismäßig kleine Dampfzone 43 oberhalb der Flüssigkeitsspiegellinie 44 läßt. Die Größe und die Anordnung .der Perforationen 40 sind mit dem Gebiet und der Anordnung des Prallblechs 32 innerhalb des Kopfes 14 korreliert, um bei der Erzeugung des gewünschten Grades von Vorverteilung des turbulenten Einlaßflusses über die obere Kammer 36 zu helfen.In operation there is a free, normally turbulent flow of liquid directed through inlet 16 into upper chamber 56. The flat, plate-like configuration of the baffle 32 in Connection with their inclined arrangement, which substantially traverses the cavity 18 causes the turbulent inlet flow extends over the entire upper chamber 36 and only a relatively small one Vapor zone 43 above the liquid level line 44 leaves. The size and arrangement .the perforations 40 are with the area and arrangement of the baffle 32 within of the head 14 is correlated to produce the desired degree of predistribution the turbulent inlet flow across the upper chamber 36 to help.
Flüssigkeitsstrom existiert durch im wesentlichen alle Perforationen 40 hindurch mittels der Vorverteilung der Flüssigkeit in der Kammer 36, und daher sammelt sich Flüssigkeit zu einer gleichförmigen Tiefe innerhalb der unteren Kammer 38, wie es durch den Flüssigkeitsspiegel 46 darin dargestellt ist, selbst unter sich verändernden Zuflußraten, einschließlich niedrigerer Raten als normal, was sonst zu einem "Verhungern" von solchen Röhren 24 führt, die am weitesten entfernt vom Einlaß 16 mild. Dies i.ihrt zu einem im wesentlichen gleichförmigen statischen Flüssigkeitsdruck direkt oberhalb der Bodenwand 22 und einen gleichförmigen statischen Druck an jeder der Mündungen 23, unabhängig von der Wasserzuflußrate. Entsprechend ergibt sich ein gleichförmiger Flüssigkeitsstrom durch die vorzugsweise gleichgroßen Mündungen 23, um den Flüssigkeitsstrom gleichförmig über den Bereich 12 beim nachfolgenden Herablaufen der Flüssigkeit zu machen durch die Röhren 24 führt, Obwohl selbst der Einlaßfluß zu dem Kopf von turbulenter Art ist, erzeugt weiterhin doch die Prallplatte 32 eine ruhige Zone in der Form der unteren Kammer 38, so daß eine gleichförmige Verteilung des Flüssigkeitsstromes in die darunterliegende Wärmeaustauscherregion 12 sich ergibt.Fluid flow exists through essentially all of the perforations 40 through by means of the pre-distribution of the liquid in the chamber 36, and therefore liquid collects to a uniform depth within the lower chamber 38, as represented by the liquid level 46 therein, even below changing inflow rates, including lower than normal rates, what otherwise it will lead to a "starvation" of those tubes 24 which are farthest away from inlet 16 mild. This results in a substantially uniform static Liquid pressure just above the bottom wall 22 and a uniform static Pressure at each of the orifices 23, regardless of the water flow rate. Corresponding results in a uniform flow of liquid through the preferably equally large Orifices 23 to the liquid flow uniformly over the area 12 in the subsequent Run down to make the liquid through the tubes 24 leads, although even the Inlet flow to the head is of a turbulent nature, it still creates the baffle 32 a quiet zone in the shape of the lower chamber 38, so that a uniform Distribution of the liquid flow in the underlying heat exchanger region 12 results.
Während die Röhren 24 die Flüssigkeit in indirektem Wärmeaustausch mit dem Umgebungsluftstrom im Bereich 12 führen, wird deutlich, daß die Struktur 10 angrenzend zu einem Verdampfungskühlturm verwendet werden kann, bei dem Flüssigkeit von den Sammelkasten 26 in direktem Verdampfungswärmeaustausch mit dem Kühlluftstrom gebracht werden kann. In diesem Zusammenhang hat der im einzelnen weiter oben illustrierte und beschriebene Flüssigkeitskühlapparat eine besondere Anwendungsmöglichkeit für eine Kombination von Nass-TrockenhItin,bei dem die Flüssigkeit nach der Sammlung innerhalb des Kastens 26 von dort auf eine darunterliegende Verdampfungsfüllanordnung in direktem Wärmeaustausch mit einem anderen Stromweg von Umgebungsluft herabfällt, wobei dieser Luftstrom parallel ist zu dem Luftstrom durch den Bereich 12, wonach eine Kombination mit dem Ausfluß der Luft von dem Verdampfungsabschnitt vor Ausgabe an die Atmosphäre bewirkt wird.While the tubes 24 the liquid in indirect heat exchange with the ambient air flow in area 12, it becomes clear that the structure 10 adjacent to an evaporative cooling tower can be used, with the liquid from the collection box 26 in direct evaporative heat exchange can be brought with the cooling air flow. In this context he has in detail a particular liquid chiller illustrated and described above Possible application for a combination of wet-dryness in which the liquid after collection within the box 26 from there to an underlying evaporation filler assembly falls in direct heat exchange with another current path from ambient air, this air flow being parallel to the air flow through area 12, whereafter a combination with the outflow of air from the evaporation section before discharge to the atmosphere.
Perforationen 40 in dem Prallblech 32 sind von einer Größe, die eine volle Verteilung der einströmenden Flüssigkeit über die Breite der Kammer 56 sicherstellt, so daß die Flüssigkeit, die sich indem Kammer 38 sammelt, in einem verhältnismäßig.Perforations 40 in the baffle 32 are of a size that is one ensures full distribution of the inflowing liquid over the width of the chamber 56, so that the liquid that collects in chamber 38 in a proportionate.
stillen Zustand gehalten wird, bevor die Flüssigkeit durch die Mündungen 23 in der Bodenwand 22 abfließt. Der Verteilungs-- und der Stilleffekt auf die Flüssigkeit, der in der Kammer 36 auftritt, verbessert die Sammlung der Flüssigkeit in der unteren Kammer zu einem gleichförmigen Pegel oberhalb der Bodenwand 22.silent state is held before the liquid passes through the mouths 23 in the bottom wall 22 flows off. The distribution and silence effect on the liquid, occurring in the chamber 36 improves the collection of the liquid in the lower one Chamber at a uniform level above the bottom wall 22.
Das gesamte Gebiet der Öffnung zwischen der oberen und der unteren Kammer, das von allen Flächen der Öffnungen 40 gebildet wird, stelltjedocheinen Flüssigkeitsstrom durch das Prallblech 32 sicher, mit einem minimalen Druckverlust, um einen Rückdruckwiderstand gegenüber dem Gesamtpumpensystem möglichst klein zu halten.The entire area of the opening between the upper and lower However, the chamber formed by all faces of the openings 40 constitutes one Fluid flow through the baffle plate 32 safely, with a minimal pressure loss, in order to minimize back pressure resistance compared to the overall pump system keep.
Im allgemeinen sind die Perforationen 40 in dem perforierten Prallblech 32 von gleicher Größe, wie die Größe der Röhreneinlaßmündungen 27 und vorzugsweise sind sie in vertikaler Ausrichtung dazu angeordnet, um einen Zugang zu den Wärmeaustauscherrohren sowohl bel der Herstellung al auch bei der Wartung zu ermöglichen. Alternativ ist das Prallblech 32 entfernbar, wohei. die Notwendigkeit der Lochausrichtung oder der gleichen Lochgröße zwischen dem Prallblech 32 und der unteren Platte 22 entfällt. Normalerweise fällt der Durchmesser der Röhren 24 in den Bereich von 1,25 bis 5 cm (1/2 bis 2 inch).Generally, the perforations 40 are in the perforated baffle 32 of the same size as the size of the tube inlet mouths 27 and preferably they are arranged in a vertical orientation thereto to provide access to the heat exchanger tubes, both in terms of manufacture and maintenance to enable. Alternatively, the baffle 32 is removable, where appropriate. the need the hole orientation or the same hole size between the baffle 32 and the lower plate 22 is omitted. Typically, the diameter of the tubes 24 falls in the range from 1.25 to 5 cm (1/2 to 2 inches).
Daher sind die Perforationen o gewöhnlich ähnlich in Größe und Abstand.Therefore, the perforations are usually similar in size and spacing.
Die spezielle Anordnung und Konfiguration des Prallblechs 32 kann geändert werden, so wie es für eine besondere Kopfausführung 14 für wünschenswert gehalten wird, sowie mit Bezug auf die Anordnung des Einlasses 16. In der in Fig. 1 dargestellten Struktur ist die unterste kante des Prallbleches 32 angrenzend zum Einlaß 16 angeordnet und erstreckt sich im allmeinen davon nach oben, um den im wesentlichen horizontalen Strom von Einlaßfluß i die Kammer 38 zu unterbrechen. Dcr Einlaßflüssigkeitsstrom trifft damit wirksam auf das Prallblech 32 auf, um sich iiuer die Kammer 36 auszubreiten, jedoch ist das Prallblech so geneigt, daß die Flüssigkeit glatt neu ausgerichtet und zu einem verhältnismäßig stillen Zustand gesammelt wird, fObCi Turbulenz wesentlich reduziert wird, angrenzend zur oberen Oberfläche des Prallblechs 32, so daß die Flüssigkeit in die untere Rammer 38 mit minimaler Turbulenz herabfließen kann. Das Prallblech 32 sollte in einem Winkel angeordnet werden, der eine im wesentlichen konstante horizontale Geschwindigkeit innerhalb der Kammer 36 sicherstellt.The particular arrangement and configuration of the baffle 32 can can be changed as is desirable for a particular head design 14 is held, as well as with reference to the arrangement of the inlet 16. In the in Fig. 1 is the lowermost edge of the baffle plate 32 adjacent to the structure shown Inlet 16 and extends gradually upward therefrom to the im interrupting chamber 38 substantially horizontal flow of inlet flow i. The inlet liquid stream thus effectively strikes the baffle 32 around itself iiuer to expand the chamber 36, but the baffle is inclined so that the Fluid realigned smoothly and into a relatively still state is collected, fObCi turbulence is significantly reduced, adjacent to the upper Surface of the baffle 32, so that the liquid in the lower ram 38 with can flow down with minimal turbulence. The baffle 32 should be at an angle arranged at a substantially constant horizontal speed inside the chamber 36 ensures.
Die Struktur 10 ist besonders nützlich zur Schaffung einer gleichförmigen Stromverteilung von heißer Flüssigkeit bei verhältnismäßig niedrigen Einlaßstromraten. Dies steigert stark die Vielseitigkeit und Anpassungs-fähigkeit der Verwendung des Kühlgerätes, das eine Flußverteilungsstruktur 10 verwendet, da sie in der Lage ist, mit maximalem Wirkungsgrad über einen weis-en Bereich von Einlaßstromraten zu arbeiten. Selbst bei eyftremeu Wetterbedingungen, wie z.B. Betrieb bei kaltem Wetter, bei der das Kühlgerät typischerweise mit verminderten Durchtlußaten arbeiten mag, stellt die Struktur 10 eine gleichförmige Fluß verteilung in dem Wärmeaustauscherbereich 12 hinein sicher.The structure 10 is particularly useful in creating a uniform Current distribution of hot liquid at relatively low Inlet flow rates. This greatly increases the versatility and adaptability the use of the refrigeration device employing a flow distribution structure 10 it is capable of maximum efficiency over a white range of inlet flow rates to work. Even with eyftremeu weather conditions, such as operation in cold weather Weather in which the refrigerator typically operates at reduced flow rates Like, the structure 10 provides a uniform flow distribution in the heat exchanger area 12 in for sure.
Fig. 2 illustriert eine Ausführungsform eines Kopfes 114 gemäß der Erfindung, angepaßt für zentralen Aufwärtseinfluß von Flüssigkeit zu dem Verteilungskopf. In diesem Falle kann der Kopf 114 wiederum eine rechteckige, kastenartige Querschnittsanordnung haben, und er kann eine seitlich sich erstreckende trogartige Struktur oder alternativ eine kreistörmige, zylindrische Struktur aufweisen. Eine zentral angeordnete Anheberöhre 148 erstreckt sich nach oben durch das Zentrum des Kopfes 114, nln sich in eine obere Kammer 136 zu öffnen, deren untere Extremität von der V-förmigen Prallplatte 132 gebildet wird, deren unterster Apex in Umgebungsbeziehung zu dem zentralen Anheber 148 befestigt ist. Die einander gegenüberliegenden geneigten Beine des Prallblechs 132 erstrecken sich im allgemeinen nach außen und oben von dem oberen Ende des Anhebers 48 zu den vertikalen Seitenwänden i34 hin und sind mit den letzteren verbunden, so daß das Prallblech 132 im wesentlichen die gesamte innere Höhlung 118 überquert, um diese in eine obere Kammer 136 ulld eine untere Kammer 138 zu teilen. Auslaßmündungen 123 in der Bodenwand 122 des Kopfes 114 führen zu-entsprechenden gerippten Wärmeaustauscherröhren 124. Entlüftungen 142 kommunizieren mit der unteren Kammer 138 in beiden oberen Ecken diesei Kammer.FIG. 2 illustrates an embodiment of a head 114 according to FIG Invention adapted for central upward flow of liquid to the distribution head. In this case, the head 114 can again have a rectangular, box-like cross-sectional configuration and it may have a laterally extending trough-like structure or alternatively have a circular, cylindrical structure. A centrally arranged lifting tube 148 extends up through the center of the head 114, nln into a Open upper chamber 136, lower limb from the V-shaped baffle 132 is formed, the lowermost apex of which is in environmental relation to the central elevator 148 is attached. The opposing inclined legs of the baffle 132 extend generally outwardly and upwardly from the top of the lifter 48 to the vertical side walls i34 and are connected to the latter, so that the baffle 132 traverses substantially the entire inner cavity 118, in order to divide them into an upper chamber 136 and a lower chamber 138. Outlet mouths 123 in the bottom wall 122 of the head 114 lead to corresponding finned heat exchanger tubes 124. Vents 142 communicate with the lower chamber 138 in both upper ones Corners of this chamber.
Die perforierten Beine des Prallblechs 132 sind in einem Winkel geneigt, um vorzugsweise eine konstante Flüssigkeitsstromgeschwindigkeit in entgegengesetzte Richtung von dem Anheber 148 zu liefern, und die Perforationen 140 sind von einer Größe, die ähnlich ist der der Röhren 124 und die axial dazu ausgerichtet sind in einem identi-schen Muster, wie vorher schon beschrieben, obwohl, wie erklärt, diese Anordnung und Größe nicht wesentlich ist für den Betrieb, aber den Wirkungsgräd bei der Herstellung und der Wartung verbessert.The perforated legs of the baffle 132 are inclined at an angle, by preferably a constant liquid flow rate in opposite Direction from elevator 148, and perforations 140 are of one Size similar to and axially aligned with tubes 124 in FIG an identical pattern, as already described, although, as explained, this one Arrangement and size are not essential for the operation, but the efficiency improved in manufacture and maintenance.
Entsprechend sammelt sich, wie bei der Anordnung der Fig. 1, die Flüssigkeit innerhalb der unteren Kammer 158 zu einem im allgemeinen gleichförmigen Pegel, um gleicförmige Flußraten durch die Mündungen 123 zu erzeugen. Eine alternative Anordnung für die Einlaßröhre 116 des Kopfes 114 ist mittels gestrichelter Linien in Fig. 2 an einer Stelle auf einer vertikalen Seitenwand des Kopses 114 gezeigt. Die Prallwand 132 ist wirksam, um eine Neuverteilung dar Flüssigkeit über die Kammer 136 zu bilden und- infolgedessen einen gleichförmigen Flüssigkeitsstrom durch die Mündungen 123, wenn Flüssigkeit durch den Einlaß 116 zugeführt wird.Correspondingly, as in the arrangement of FIG. 1, the liquid collects within the lower chamber 158 to a generally uniform level Generate uniform flow rates through the orifices 123. An alternative arrangement for the inlet tube 116 of the head 114 is indicated by means of dashed lines in Fig. 2 at one location on a vertical sidewall of the head 114. The baffle 132 acts to redistribute the liquid across the chamber 136 and - as a result, a uniform flow of liquid through the mouths 123, when liquid is supplied through inlet 116.
In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß die Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 auch in der Lage sind, eine Siphonwirkung zu erzeugen, die das Einziehen der Flüssigkeit in die obere Kammer erleichtert durch einfaches Schließen der Entlüftung 42, 142 gegenüber der Atmosphäre. Die Mündungen 123 sind von einer Größe und einer Zahl, die eine Sammlung von Flüssigkeit innerhalb der entsprechenden unteren Kammer 38 oder 138 erlaubt, und zwar bis zu einer Höhe, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, wodurch die untere Kammer von einer Kommunikation mit der Atmosphäre durch die Auslaßmündungen abgedichtet wird. Mit der Erreichung einer solchen Abdichtung der inneren Höhlung des Kopfes wird ein fortlaufender Flüssigkeitsstrom durch den Kopf hindurch ein Teilvakuum erzeugen und die gewünschte Siphonwirkung auslösen.In this context it should be mentioned that the embodiments of Fig. 1 and 2 are also able to produce a siphon effect, the drawing in The liquid in the upper chamber is made easier by simply closing the vent 42, 142 opposite the atmosphere. The mouths 123 are one size and one Number showing a collection of fluid within the corresponding lower chamber 38 or 138 allowed, up to a height as shown in Fig. 1, preventing the lower chamber from communicating with the the atmosphere is sealed by the outlet ports. With the achievement of such a seal the inner cavity of the head is a continuous flow of liquid through the Create a partial vacuum through the head and trigger the desired siphon effect.
Fig. 3 illustriert in Phantomlinien eine andere Ausführungs form der Winkelanordnung, bei dem das Prallblech 132 auch erfolgreich angewendet werden kann, obwohl die konstante Geschwindigkeitsanordnung der Fig. 1 und 2 vorzuziehen ist.Fig. 3 illustrates in phantom lines another embodiment of the Angle arrangement in which the baffle plate 132 can also be used successfully, although the constant speed arrangement of Figures 1 and 2 is preferred.
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