DE2404384C3 - Heizkörper zum Einbau in ein Verdampfergehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Heizkörper zum Einbau in ein Verdampfergehäuse, mit aus einer Vielzahl von hintereinander angeordneten, aus jeweils zwei verbundenen Platten bestehender. Heizkammern mit dazwischen angeordneten Packungen und mit dazwischen befindlichen Flüssigkeitsräumen, wobei die Seitenwände der Heizkammern senkrecht zur Richtung ihrer Symmetrieachse profiliert sind und die Heizkammern Öffnungen zum Zuführen des Heizdampfes bzw. zum Abführen des Kondensatwassers aufweisen.

Es sind Dünnschichtverdampfer vom Typ Kestner, sowie Dünnschichtverdampfer mit Rotoren und Wischern und andere Typen bekannt. Charakteristisches Kennzeichen von Verdampfern dieses Types ist der hohe Wert der Wärmeübergangskoeffizienten. Sie weisen jedoch grundsätzliche Nachteile auf, wie eine begrenzte Möglichkeit der Vergrößerung der Heizfläche der Heizkörper sowie eine begrenzte Möglichkeit der Vergrößerung der Lösungsdurchsatzleistung sowie die Schwierigkeit der Oberflächenreinigung des Verdampfers beim Eindampfen von verunreinigten oder kristallisierenden Lösungen.

Es ist auch ein Heizkörper bekannt (s. DE-PS 5 40 204), der aus einzelnen Gußstücken zusammengesetzt ist und für Verdampfer, Vorwärmer und andere Wärmeaustauschgefäße dient, bei dem durch die Formgebung der Gußstücke Führungskanäle für die im Wärmeaustausch befindlichen Medien gebildet sind, und der derart gestaltet ist, daß die einzelnen Gußstücke als Höhlpiäiten ausgebildet sind, in denen das eine Medium umläuft und die an der Außenseite mit Rippen versehen sind, so daß benachbarte Platten Strömungswege für das andere Medium bilden. Bei einem derartig bekannten Heizkörper, bei dem die Rippen der einen Platte mit den Rippen gleicher Lage der anderen Platten ein System von Führungskanälen für die zu beheizende Flüssigkeit bilden, sind jedoch die zwischen den einzelnen Platten des Heizkörpers gebildeten Flüssigkeitskanäle derart gestaltet, daß sie über ihre ganze Höhe des Heizkörpers denselben Querschnitt aufweisen.
Eine derartige Gestaltung weist den Nachteil auf, daß der Verdampfungsprozeß unter ungünstigen Bedingungen verläuft, wobei das Abführen des anwachsenden Dampfvolumens im oberen Teil erschwert ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Bedingungen für den Wärmeaustausch zu verbessern und auch die Erzielung einer gedrängten baulichen Gestaltung, d. h, einer großen Heizfläche bei gleichem Volumen der gesamten Vorrichtung zu gewährleisten, sowie eine Vereinfachung der Reinigung der Heizflächen durch eine leichte Montage und Demontage des Heizkörpers zu ermöglichen. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Querschnitt der Heizkammern sich in Richtung von oben nach unten vergrößert und daß die Heizkammern im Innern einen Abstandsrahmen besitzen, in dessen Symmetrieachse sich je eine Öffnung zum Zuführen des Heizdampfes bzw. zum Abführen des Kondensatwassers sowie eine weitere Öffnung zum Abführen von nicht kondensierbaren Gasen befinden, und dessen Seitenflächen Öffnungen besitzen, aus denen der Heizdampf zu den Heizkammern strömt und die nicht kondensierbaren Gase und das Kondensatwasser aus den Heizkammern abströmen.

Es ist vorteilhaft, wenn im Raum zwischen dem Mantel des Verdampfergehäuses und den Enden der Heizkammern eine Anzahl von Trennwänden angebracht sind, die in Durchflußrichtung der Flüssigkeit geneigt sind.

Die Heizfläche des Heizkörpers besteht aus einer Vielzahl von hintereinander angeordneten aus jeweils zwei verbundenen Platten bestehenden Heizkammern mit dazwischen angeordneten Packungen und mit dazwischen befindlichen Flüssigkeitsräumen. Die Heizkammer weist desgleichen einen veränderlichen Durchflußquerschnitt auf, der sich in Richtung der Kondensatentnahme erweitert und in Richtung der Entnahme der nicht verflüssigten Gase verengt und besteht aus zwei symmetrischen miteinander verbundenen Platten aus profilierten Blechen. Die Oberfläche der ßeitenwände der Heizkarnmer ist in Durchflußrichtung der Flüssigkeit profiliert. Im Innern der Heizkammer ist ein Abstandsrahmen befestigt, in dem sich Öffnungen zum Abführen des Kondensatwassers und nicht kondensierbarer Gase befinden. Nach dem Zusammenfügen der Platten mit den Packungen entstehen somit die drei Kanäle: ein Kanal für den Heizdampf, für das Kondensatwasser und für die nicht verflüssigten Gase.

Die Heizkammer bildet zusammen mit den stirnseitigen Platten einen Einbau, der in einem horizontalen Verdampfungsgehäuse symmetrisch eingebracht ist, dessen Hauptachse unter einem kleinen Winkel zur Horizontalen geneigt ist. Nach dem Abnehmen der Einlaufstutzen und der Auslaufstutzen kann man den ganzen Einbau aus dem Verdampfungsgehäuse hinausschieben. Im Raum zwischen den Heizkammern und dem Mantel des Verdampfungsgehäuseis sind schräge licilliwalluc L/wi>ougi, \AiKi uag iinijau uvo L itibaigtYWiadampfgemisches regeln und einen schraubenförmigen Durchfluß der Flüssigkeit erzwingen. Ein Vorteil des Heizkörpers ist die Möglichkeit der Erlangung einer

großen Heizfläche in der Größenordnung von 6000 m² in einem einzigen Apparat, wodurch ein hoher Raumausnutzungsfaktor ermöglicht wird, der 35 bis 40 m²/m³ beträgt, während er z. B. bei Robert-Apparaten nur 15 m²/m³, und bei Kestner-Appuraten bis zu 20 m²/m³ ausmacht

Die Bedingungen für den Wärmeaustausch sind im erfindungsgemäßen Heizkörper sehr gut, da auf der einen Seite die Breite des Kanales des Heizkörpers gering ist und je nach den Abmessungen der Heizkammer im oberen Teil 5 bis 8 mm und im unteren Teil 8 bis 15 mm beträgt, wobei die Vergrößerung der Breite des Kanales in der Heizkammer in Richtung nach unten den freien Abfluß des Kondensatwassers ermöglicht, während der entsprechend profilierte Kanal zu einer großen Turbulenz des Durchflusses führt

Auf der Seite der zu verdampfenden Flüssigkeit beträgt die Kanalbreite im oberen Teil 8 bis 15 mm und irr. unteren 5 bis 8 mm, wobei die Vergrößerung der Kanalbreite in Richtung nach oben tine bessere Abführung des anwachsenden Dampfvolumens im oberen Teil des Kanales ermöglichen soll.

In beiden Fällen werden optimale Bedingungen für den Übertritt von Wärme geschaffen, so daß der ganze Wärmeübergangskoeffizient sehr hoch ist Der große Querschnitt des Brüdenraumes über dem Einbau bewirkt einen ruhigen Abfluß der Brüden, vordurch die Menge der mitgerissenen Flüssigkeit verringe-t wird. Dagegen bewirken die schräg aufgestellten Trennwände, daß der Durchfluß der einzudampfenden Flüssigkeit über den ganzen Querschnitt gleichmäßig und schraubenförmig ist und gleichzeitig eine Vermischung der verdünnten mit der konzentrierten Flüssigkeit verhindert wird. Das kleine Volumen der Flüssigkeit bei optimalem Überfluten der Heizkammern sichert eine kurze Verweilzeit der Flüssigkeit in der Vorrichtung.

Ein Vorteil ist auch die Leichtigkeit der Montage und Demontage, d. h., der Zutritt zur Heizfläche, auf der sich Verunreinigungen und Kristalle absetzen können.

Ein wichtiger weiterer Vorteil ist die Möglichkeit einer schnellen Änderung der Größe der Heizfläche des Verdampfers durch Änderung der Zahl der Heizkammern, d. h„ die Anpassung der Abdampffähigkeit des Verdampfers an die jeweiligen Bedürfnisse. Die kleine Wärmekapazität der Vorrichtung sichert günstige Bedingungen für die automatische Regelung des Arbeitsvorganges.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.

Es zeigt

F i g. 1 den Heizkammerverdampfer im Längsschnitt; F i g. 2 einen Querschnitt gemäß Fig. 1;

Fig.3 eine Seitenansicht der Heizkammer in vergrößertem Maßstab, und

F i g. 4 einen Schnitt A-A gemäß F i g. 3.

Der Heizkörper zum Einbau in ein Verdampfergehäuse 6 besteht aus einer großen Anzahl von Heizkammern 1 und enthält Abstandsrahmen 2, die

40

45

50

55 hintereinander abwechselnd mit Packungen zwischen zwei stirnseitigen Platten 3 angebracht sind und mittels Anker 4 zusammengehalten werden. Im Raum zwischen dem Mantel des Verdampfergehäases 6 und den Stirnseiten der Heizkammern 1 sind schräge Trennwände 5 befestigt Oben am Verdampfergehäuse 6 ist ein Schirm 7 befestigt Der Dampfeinlaufstutzen 8, der Auslaufstutzen 10 für Kondenswasser und der Auslaufstutzen 11 für nicht verflüssigte Gase sind zur stirnseitigen Platte 3 geführt, während der Brüdenauslaufstutzen 9, der Einlaufstutzen 12 für die verdünnte Lösung und der Auslaufstutzen 13 für die konzentrierte Lösung an den Mantel des Verdampfungsbehälters 6 geführt sind. Der Querschnitt der Heizkammer 1 vergrößert sich in Richtung von oben nach unten und die Heizkammer 1 weist im Inneren den Abstandsrahmen 2 auf, in dessen Symmetrieachse sich je eine öffnung zum Zuführen des Heizdampfes bzw. zum Abführen des Kondensatwassers sowie eine weitere öffnung zum Abführen von nicht kondensierbaren Gasen befinden, und dessen Seitenflächen öffnungen besitzen, aus denen der Heizdampf zu den Heizkammern 1 strömt und die nicht kondensierbaren Gase und das Kondensatwasser aus der Heizkammer 1 abströ-

25 men.

Im Raum zwischen dem Mantel des Verdampfergehäuses 6 und den Enden der Heizkammer 1 ist eine Anzahl von Trennwänden 5 angebracht, die in Durchflußrichtung der Flüssigkeit geneigt sind.

Der Heizkörper für den Einbau in ein Verdampfergehäuse arbeitet wie folgt:

Die mittels des Einlauf Stutzens 12 zugeführte verdünnte Lösung fließt in Richtung des in Durchlaufrichtung geneigten Verdampferhäuses 6 zum Auslaufstutzen 13 für die konzentierte Lösung, wo diese entnommen wird. Der mittels des Dampfeinlaufstutzens 8 zur stirnseitigen Platte 3 zugeführte Dampf strömt in die Heizkammer 1. Infolge der Kondensation des Heizdampfes wird eine große Menge Wärme ausgeschieden, die durch die Wand der Heizkammer 1 auf die Flüssigkeit übertragen wird, die sich in den Flüssigkeitsräumen zwischen den Heizkammern befindet, wobei die Verdampfung der Flüssigkeit verursacht wird. Das Anwachsen des Volumens der Brüden und deren turbulente Bewegung in Richtung nach oben bewirkt ein Ansteigen des Niveaus des Flüssigkeit-Dampf-Gemisches. Das Niveau des Flüssigkeit-Dampf-Gemisches in der Vorrichtung wird durch die Höhe der Trennwände 5 bestimmt Sobald das Niveau des Gemisches über die Höhe der Trennwände 5 ansteigt, fließt der Überschuß entlang der in Durchflußrichtung der Flüssigkeit geneigten Trennwände 5 in den nächsten Verdampfungsabschnitt und gelangt auf den Boden des Verdampfergehäuses. Von dort wird dieser Überschuß infolge der Erwärmung zusammen mit den Brüden in den oberen Teil der Heizkammer verlagert.

Auf diese Weise wird die Lösung allmählich eingedickt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Heizkörper zum Einbau in ein Verdampfergehäuse, mit aus einer Vielzahl von hintereinander angeordneten, aus jeweils zwei verbundenen Platten bestehenden Heizkammern mit dazwischen angeordneten Packungen und mit dazwischen befindlichen Flüssigkeitsräumen, wobei die Seitenwände der Heizkammern senkrecht zur Richtung ihrer Symmetrieachse profiliert sind und die Heizkammern Öffnungen zum Zuführen des Heizdampfes bzw. zum Abführen des Kondensatwassers aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Heizkammern (1) sich in Richtung von oben nach unten vergrößert und daß die Heizkammern (1) im Inneren einen Abstandsrahmen (2) besitzen, in dessen Symmetrieachse sich je eine Öffnung zum Zuführen des Heizdampfes bzw. zum Abführen des Kondensatwassers sowie eine weitere Öffnung zum Abführen von nicht kondensierbaren Gasen befinden, und dessen Seitenflächen Öffnungen besitzen, aus denen der Heizdampf zu den Heizkammern (1) strömt und die nicht kondensierbaren Gase und das Kondensatwasser aus den Heizkammern (1) abströmen.

2. Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Raum zwischen dem Mantel des Verdampfergehäuses (6) und den Enden der Heizkammern (1) eine Anzahl von Trennwänden (5) angebracht sind, die in Durchflußrichtung der Flüssigkeit geneigt sind.