DE2657131C3 - Dampfkondensator - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf t.nen Dampfkondensator mit Wärmeübertragungsflächen, welcher zwei
verschiedene Wärmeübertragungsplatten aufweist, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind und
abwechselnd Durchführungen für Kühlflüssigkeit und Dampf bilden, wobei die Wärmeübertragungsflächen
Rillen und Rippen aufweisen, die in der Grundfläche Vertiefungen und Erhöhungen bilden, welche eine
Kondensatableitanordriung mit vertikalen und schrägen
Rillen für jeden Bereich der Kondensations- und Wärmeübertragungsflächen darstellen.
Als Stand der Technik ist bereits ein derartiger Dampfkondensator bekannt (DE-OS 19 08 800) Um bei
einer Kondensatableitvorrichtung der vorgenannten Art erfolgreich zu verhindern, daß die Stärke der
Flüssigkeitsschicht auf der Plattenoberfläche zunimmt, ist es notwendig, den Raum zwischen den schrägen
Rillen zu verringern, was demzufolge zu einer größeren Anzahl schläger Rillen pro Wärmeübertragungüflächen
führt. Es müssen hierbei also eine Anzahl erweiterter und verengter Abschnitte in einer Dampfdurchführung
vorgesehen werden, wodurch nachteiligerweise ein höherer Dampfdruckverlust eintritt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Dampfkondensator der eingangs genannten Art zu
schaffen, welcher durch Verringerung und Vergleichmä-Bigung
der Filmdicke Über die gesarrite Oberfläche der WärmeÜbertragüngspliitte eine Verbesserung der War*
meübertragungsflächen und der Koridensatabieitfähigkeil
aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäO dadurch gelöst,
daß zwischen den schrägen Rillen der Kondensatableil· anordnungen Vertikairilleri angeordnet sind, deren
Untere Enden 2ü den schrägen Rillen hin offen sind Und
daß die Kondensat-Aufnahmekapazität der Vertikalrillen nach unten hin schrittweise zunimmt
Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer im wesentlichen konstanten Filmdicke. Es wird eine Wärmeübertragungsfläche
mit einer verbesserten Wärmeübertragungsleistung erzielt Die Vertikalrillen ermöglichen es,
daß sich das Kondensat infolge der Oberflächenspannung in den Tälern der Vertikalrillen sammelt, wodurch
der Oberflächenbereich der Kondensatströmung auf den Wellenspitzen verringert und der Schichtkoeffizient
auf der Kondensations- und Wärmeübertragungsfläche insgesamt verbessert wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine Vorderansicht einer Wärmeübertragungsplatte;
Fig.2 eine perspektivische Darstellung von Wärmeübertragungsplatten,
teils gebrochen;
Fig. 3 eine Darstellung des Strömungsverlaufs von Dampf und Kühlflüssigkeit in einem Kondensator;
F i g. 4 und 5 Beispiele %'Ofi verschiedenen Ausführungen
von Vertikalrillen.
Die in F i g. 2 dargestellten Wärmeübertragungsplatten 1 und 2 sind abwechselnd so nebeneinander
angeordnet daß zwischen der Vorderseite la der Wärmeübertragungsplatte 1 und der Rfickseite 2a der
Wärmeübertragungsplatte 2 eine Dampfdurchführung A gebildet und zwischen der Rückseite Ib der
Wärmeübertragungsplatte 1 und der Vorderseite 2b der Wärmeübertragungsplatte 2 eine Durchführung B für
Kühlflüssigkeit entsteht Die Durchführungen A und B für Dampf bzw. Kühlflüssigkeit wechseln miteinander
ab.
Die Wärmeübertragungsplatte 1 weist einen Eingang 4 und einen Ausgang 5 für Dampf und einen Eingang 6
und einen Ausgang 7 für Flüssigkeit in den entsprechenden Ecken auf. Somit befinden sich auf den Diagonallinien
der Wärmeübertragungsplatten je zwei Ein- und Ausgänge. Der Dampfeingang 4 und ausgang 5 ist unter
Ausnutzung der Ecken der Wärmeübertragungsplatte jeweils dreieckig ausgebildet, wobei der Eingang 4
größer als der Ausgang 5 ist.
Der Flüssigkeitseingang 6 und -ausgang 7 ist von jeweils runder Form gleichen Durchmessers. Die Ziffer
8 bezeichnet eine /\bdichtungsnut. die sich im Umfang
der vier Ein- und Ausgänge und des wirksamen Wärmeübertragungsteils erstreckt
Die Linie 9 bezeichnet eine Dichtung, die in die Abdichtungsnut 8 eingesetzt ist. Die Ziffer 10 bezeichnet
am Umfang des Dampfein- und -ausgangs angeordnete Vorsprünge, die der Verstärkung der Ein- und Ausgänge
dienen. Die Ziffer 11 bezeichnet Mittel zur Verstärkung
des großen Eingangs 4.
Die Wasserabscheider bestehen aus vertikalen Rillen 12 und schrägen Rillen 13. die auf der Wärmeübertragungsplatte
angeordnet sind und zur Dampfdurchführung A hin offen sind. Die Rillen 12, 13 sind wie folgt
angeordnet: an den Positionen a und b, die die wirksame wärmeübertragende Fläche in drei gleiche Teile teilen,
und an den entgegengesetzten seitlichen Positionen r und c/sind die vertikalen Rillen i2 angeordnet, während
zwischen den Positionen a, und c, a Und /»sowie bund d
die schräg zueinander verlaufenden Rillen 13 an den
oberen Spitzen miteinander Verbunden sind, während ihre Unteren Enden zu den vertikalen Rillen 12 hin offen
sind.
In dem dargestellten Aüsfuhfungsbeispiei sind die
Rillen druckbearbeitet, um Formen Von quadratischem
OC
U I Ul
oder rechteckigem Querschnitt zu bilden. Die Rillen können aber auch jede andere Form aufweisen,
vorausgesetzt, sie eignen sich zum Sammeln des Kondensats und zur Ableitung aus der Anordnung.
Beispielsweise können auch L-förmige Winkelstücke durch Schweißen angebracht sein.
Zwischen den schrägen Rillen 13 befinden sich Vertikalrillen 3, die in Ströniungsrichtung des Kondensats
verlaufen, und deren untere Enden zu den schrägen Rillen 13 hin offen sind. Die Vertikalrillen 3 ermöglichen
es nach F i g. 4 und 5, daß sich das Kondensat 26 auf den Wellertspitzen 3" in den Tälern 3' infolge der
Oberflächenspannung sammelt, wodurch der Oberflächenbereich der Kondensatströmung auf den Wellenspitzen
3" verringert und der Schichtkoeffizient auf der Kondensations- und Wärmeübertragungsfläche la bzw.
2a insgesamt verbessert wird. Die Vertikalrillen können beispielsweise dreieckig geformt sein und sowohl
kontinuierlich als auch unterbrochen seilt. Was die Höhe der Vertikalrillen betrifft, so wird ein zufriedenstellen-
Aac Ergebnis erzielt be! einem Verhältnis zwischen
AbstandpundHöheAvonp/ftS 3/5.
Die Ziffer 14 bezeichnet über die Wärmeübertragungsfläche
verteilte Vorsprünge, die nach Fig.2 als Abstandhalter zwischen den Wärmeüberiragungsplatten
1 und 2 und als Verstärkung dienen. Der Strömungsverlauf von Dampf und Kühlflüssigkeit in den
abwechselnd nebeneinander angeordneten Wärmeübertragungsplatten ist in F i g. 3 dargestellt Dabei
strömt der durch den Gaseingang 4 im oberen Bereich eintretende Dampf nach unten in die Dampfdurchführungen
A. wobei er durch das Kühlmittel in den Kühldurchführungen 5 abgekühlt wird und kondensiert.
Das dabei gebildete Kondensat fließt auf die oben beschriebene Art in die Vertikalrillen, die schrägen und
die vertikalen Rillen, und wird durch den Ausgang 5 aus dem System abgeleitet Die Kühlflüssigkeit tritt durch
den Eingang 6 im unteren Bereich ein und strömt durch die Kühldurchführungen B nach oben, wo sie über den
Flüssigkeits..usgang 7 im oberen Bereich aus dem System abgeleitet wird.
Wie bereits ausgeführt, besteht die Aufgabe der Vertikalrillen 3 darin, das Kondensat 26 zu sammeln, das
sich auf der Kondensations- und Wärmeübertragungsfläche la bzw. 2a bildet, wobei das Kondensat in den
Rillentäler.) 3' unter Ausnutzung de. Oberflächenspannung gesammelt und abwärtsgeleitet wird, wobei zur
Verbesserung der Wärmeübertragungsleistung die Dicke der Kondensatschicht verringert wird. Was das
Verhältnis zwischen dein Abstand ρ der Vertikalrillen
und der Höhendifferenz h zwischen den Tälern 3' und den Spitzen 3" der Vertikalrillen anbelangt, so hat sich
bei einer Wärmeübertragungsfläche mit Druckbearbeitung p/h = 3/1 als am günstigsten erwiesen.
F i g. 4 zeigt eine Anordnung, bei der der Biegungsradius
r der Täler 3' der Vertikalrillen 3 in einer Wärmeübertragungsfläche in kontinuierlicher Wellenform
geringer als der Radius R der Spitzen 3" ist. Da bei dieser Anordnung die Biegung (π ■ /?J des Abflußkanals
für das Kondensat kleiner ist als die Wölbung (n ■ R) des Kondensations- und Wärmeübertragungsteüs, erhöht
sich die Strömungsdicke t des angesammelten Kondensats gegenüber der herkömmlichen Anordnung,
bei der es keine Veränderung der Wölbung in Spitze und Tal gibt, unter denselben Bedingungen, d. h.
wenn die nach unten Strömende Kondensatmenge die gleiche ist Daher kt die kondensatabscheidende
Wirkung der Täler 3' hoch. Der wirksame Wärmeübertragungsbereich
an den Spitzen 3', auf denen sich kein oder nur ein dünner Kondensatfilm gebildet hat, wild
vergrößert, wodurch die Wärmeübertragungsleistung verbessert wird. Das Wölbungsverhältnis der Täler 3' zu
den Spitzen 3" sollte entsprechend der auf der Wärmeübertragungsfläche gebildeten Kondensatmenge
festgesetzt werden. Beispielsweise kann die Differenz zwischen dem unteren Radius r und dem oberen
Radius R vergrößert werden, um das Verhältnis von Kondensat-Abflußkanal zu Kondensations- und Wärmeübertragungsfläche
der Spitzen 3" zu verringern. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die g-ebildete
Kondensatmenge gering ist
Weiter ist es nicht unbedingt notwendig, daß die Querschnittsform der Täler 3' und der Spitzen 3"
bogen- und kreisförmig sind. Die oben beschriebenen Ergebnisse können erzielt werden, wenn die Täler und
Spitzen bogenförmig sind, wobei die Spitzen größer als die Täler sind. Außerdem ist es auch möglich, die
Kapazität zur Ableitung des Kondenv a zu vergrößern, indem die jeweiligen Bögen größer aic die entsprechenden
Halbkreise sind.
In einer Anordnung wie in Fig.5 dargestellt, wird
zwischen dem Bogen einer Spitze 3" unci der Wärmef'bertragungsgrundfläche la bzw. 2a ein Winkel
θ gebildet, wobei sich die Spitze 3", die auf der Seite der
Dampfdurchführung A vorragt, nach unten zur Seite der Kühlflüssigkeitsdurchführung S erstreckt Dadurch solä
die Kapazität der Längsrillen zur Abscheidung und Aufnahme des Kondensats erhöht werden. Infolgedessen
wird die Kondensatschicht auf der Kondensationsund Wärmeübertragungsfläche dünner und der Bereich
der Wärmeübertragungsfläche, entlang der Kondensat abfließt, wird verringert was λιγ Erhöhung der
Wärmeübertragungsleistung beiträgt
Durch Festsetzen des Winkels θ unter Veränderung der Höhe der Spitzen 3" über der Grundfläche, wobei
im oberen Bereich eine geringe Höhe A'unH im unteren
Bereich eine größere Höhe //"verwendet wird, kann die
Kapazität der Vertikalrillen zur Aufnahme des Kondensat der abfließenden Kondensatmenge angepaßt
werden. Durch Festsetzen des Abstands ρ zwischen den einzelnen Vertikalrillen kann außerdem der Bereich der
gesamten Wärmeübertragungsfläche vergrößert werden, der nicht von einer dicken Kondensatschicht
bedeckt ist und dadurch eine hohe Wärmeübertragungsleistung aufweist
Insbesondere wird auch bei einem kurzen Abstand p', selbst wenn die angesammelte Kondensatmenge 26 so
ansteigt, daß die Wärmeübertragungsgrundfläche la bzw. 2a gefüllt ist, die Kondensat-Aufnahmekapazität
nicht verringert. Bei Verwendung eines großen Abstands p" wird das Kondensat im Wellental 3' der
Wärmeübertragungsgrundfläche la bzw. 2a am Übergangspunkt zwischen Grund- und Spitzenwölbung
angezogen, so daß diese Wärmeübertragungsgrundfläche ebenfalls als wirksame Wärmeübertragungsfläche
wirkt.
Obwohl die K vndensataufnahmekapazität in den Darstellungen mit verschiedenen festgesetzten Längen
gezeigt ist» können diese Längen auch verschieden sein, und es ist nicht unbedingt nötig« daß ih/'e jeweiligen
beiden Enden in einer Linie liegen.
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf eine ebene WafmeubertiVgungsplattenform, jedoch ist die
Erfindung auch auf Kondensatoren mit anders geformten Wärmeübertragungsflächen, ζ. B. spiral- oder
rohrförmigen Flächen, geeignet
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Dampfkondensator mit Wärmeübertragungsflächeri,
welcher zwei verschiedene Wärmeübertragungsplatten aufweist, die abwechselnd nebeneinander
angeordnet sind und abwechselnde Durchführungen für Kühlflüssigkeit und Dampf bilden, wobei
die Wärmeübertragungsflächen Rillen und Rippen aufweisen, die in der Grundfläche Vertiefungen und
Erhöhungen bilden, welche eine Kondensatableitan-Ordnung
mit vertikalen und schrägen Rillen für jeden Bereich der Kondensations- und Wärmeübertragungsflächen
darstellen, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den schrägen Rillen (13, 15, 16, 20) der Kondensatableitanordnungen Vertikalrillen
(3) angeordnet sind, deren untere Enden zu den schrägen Rillen hin offen sind und daß die
Kondensat-Aufnahmekapazität der Vertikalrilien (3) nach unten hin schrittweise zunimmt
Z Dampfkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegung (R) an der
Wellenspitze einer zur Dampfdurchführungsseite hin ragenden Vertikalrille (3) größer als die Biegung
(r)\m Wellental ist
3. Dampfkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Biegung an der
zur Dampfdurchführungsseite hin ragenden Wellenspitze einer Vertikalrille und der Wärmeübertragungsgrundfläche
ein spitzer Winkel gebildet ist, der sich nach unten zur Kühlflüssigkeitsdurchführung (B)
hin erstreck;
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