DE2812094A1

DE2812094A1 - CASE EVAPORATOR

Info

Publication number: DE2812094A1
Application number: DE19782812094
Authority: DE
Inventors: Hermann Ing Grad Holland
Original assignee: GOEPPNER KAISERSLAUTERN EISEN
Current assignee: GOEPPNER KAISERSLAUTERN EISEN
Priority date: 1978-03-20
Filing date: 1978-03-20
Publication date: 1979-09-27
Also published as: FR2420362A1

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. C. STOEPEL · DIJPL.-XNG. W. GOLLWITZER · DIPL.-ING. F. W. MOLLPATENT LAWYERS DIPL-ING. C. STOEPEL DIJPL.-XNG. W. GOLLWITZER DIPL.-ING. F. W. MOLL

674 LANDAU/PFALZ · AM SCHÜTZENHOF O Q 1 674 LANDAU / PALATINATE AM SCHÜTZENHOF OQ 1

TEL·. 00841/8000,8035 > TELEX 458388 O. Ό ITEL ·. 00841 / 8000,8035> TELEX 458388 O. Ό I POSTSCHECK! 67 LUDWIGSHAPEN 27562 · BANK: DEUTSCHE BANK 674 LANDAU-PFALZPOST CHECK! 67 LUDWIGSHAPEN 27562 BANK: DEUTSCHE BANK 674 LANDAU-PFALZ

18. März 1978March 18, 1978

Eisenwerke Kaiserslautern Göppner GmbH, Kaiserslautern / PfalzEisenwerke Kaiserslautern Göppner GmbH, Kaiserslautern / Pfalz

" Fallstromverdampfer ""Falling film evaporator"

Die Erfindung betrifft einen Fallstrom verdampf er mit senkrecht ausgerichteten Heizrohren, die in sich im wesentlichen waagerecht erstreckenden Rohrboden gehaltert sind. Bei derartigen Fallstromverdampfern handelt es sich unter anderem im wesentlichen darum, daß die Heizrohre mit der einzudampfenden Flüssigkeit gleichmäßig beschickt werden können, ohne daß bei der vorausgehenden Verteilung der Flüssigkeit auf die Heizrohre diese schon Veränderungen durch auf sie einwirkende höhere Temperaturen erfährt.The invention relates to a downdraft he evaporates with vertically aligned heating pipes that are essentially horizontal extending tube sheet are supported. Such falling film evaporators are, among other things, essentially about the fact that the heating tubes can be evenly charged with the liquid to be evaporated, without the previous one Distribution of the liquid on the heating pipes already changes due to higher temperatures acting on them learns.

Bei bekannten Falls trom Verdampfern sind die verschiedensten Vorrichtungen zur Flüssigkeitsverteilung bekannt. Hierzu dienen ζ. B. Siebwannen oder schalenartige Überlaufkörper, mehrstufigWell-known Falls trom vaporizers are very diverse Devices for liquid distribution known. Serve for this ζ. B. sieve trays or bowl-like overflow bodies, multi-stage

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untereinander angeordnete Rinnen oder schliesslich auch standrohrartig überragende Heizrohre mit unterhalb des Flüssigkeits spiegeis angeordneten Öffnungen. Schließlich wurden hierzu auch schon Düsen, Brausen, perforierte Rohre, Siebboden und dergleichen vorgeschlagen./Gutters arranged one below the other or finally also like a standpipe towering heating pipes with openings below the liquid level. Finally, this was also the case nozzles, showers, perforated pipes, sieve trays and the like suggested./

Es hat sich jedoch gezeigt, dass die gewünschte gleichmäßige Flüssigkeits verteilung auf die einzelnen Heizrohre am besten dadurch erzielt werden kann, dass die Heizrohre einen gewissen Überstand über dem oberen Rohrboden haben. Dies hat zur Folge, daß die sich auf dem oberen Rohrboden sammelnde Flüssigkeit über den gesamten Rohrringquerschnitt in das Heizrohr einfließt, so daß sich hier von Anfang an der erwünschte Flüssigkeitsfilm über die gesamte Rohrinnenfläche bildet. Dabei mußte bisher in Kauf genommen werden, dass die Flüssigkeit auf dem Weg zu den Rohrüberständen vom beheizten Rohrboden Wärme aufnimmt. Dies kann bei vielen Flüssigkeiten zu unerwünschten Veränderungen ; derselben führen z.B. zu Vorverdampfungen oder Vorkonzentrationen in bestimmten Zonen oder Teilströmen oder noch weitergehend zu Veränderungen, die von der Temperaturhöhe und der Verweilzeit abhängen. Ein Beispiel hierfür sind Zuckersäfte, die gegebenenfalls schon auf dem Rohrboden karamelisieren können.However, it has been shown that the desired even distribution of liquid to the individual heating pipes is best achieved through this it can be achieved that the heating tubes have a certain protrusion over the upper tube sheet. As a consequence, that the liquid that collects on the upper tube sheet flows into the heating tube over the entire tube ring cross-section, so that the desired liquid film forms over the entire inner surface of the pipe from the start. So far, in That liquid is taken on the way to the purchase Tube protrusions from the heated tube sheet absorbs heat. In the case of many fluids, this can lead to undesirable changes; these lead, for example, to pre-evaporation or pre-concentrations in certain zones or partial flows or even further to changes that depend on the temperature level and the residence time. An example of this are sugar juices that caramelize on the tube sheet if necessary.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wurden Vorrichtungen vorgesehen, die eine Flüssigkeits verteilung oberhalb des Rohrbodens vornehmen und die Flüssigkeitsteilströme einzeln, gezielt und dosiert den verschiedenen Heizrohren zuführen. Dies führt nun wiederum zu dem Nachteil, daß nicht, wie bei den geschildertenIn order to avoid these disadvantages, devices have been provided which make a liquid distribution above the tube sheet and the liquid partial flows individually, specifically and Feed it dosed to the various heating pipes. This in turn leads to the disadvantage that not, as in the case of the

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Heizrohren mit Überstand, sich sogleich am Heizrohreinlauf der .gewünschte Flüssigkeitsfilm über die vollständige Rohrinnenfläche entwickelt.Heating pipes with a protrusion, the desired liquid film over the entire inner surface of the pipe at the heating pipe inlet developed.

Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, die Zuführung und Verteilung der zu verdampfenden Flüssigkeit zu den einzelnen Heizrohren so fortzubilden, daß der gewünschte gleichmäßige Flüssigkeitsfilm über die gesamte Rohrinnenfläche sich bereits unmittelbar nach dem Einströmen der Flüssigkeit in das Heizrohr bildet, wobei eine optimale dosierende Flüssigkeitsverteilung stattfindet, wobei jedoch verhindert wird, daß die Flüssigkeit bei diesem Verteil Vorgang vom oberen Rohrboden Wärme aufnehmen kann..The invention is accordingly based on the task of supplying and distributing the liquid to be evaporated to the individual To develop heating pipes in such a way that the desired uniform liquid film over the entire inner surface of the pipe is achieved already forms immediately after the liquid has flowed into the heating tube, with an optimal metered liquid distribution takes place, but it is prevented that the liquid in this distribution process heat from the upper tube sheet can accommodate ..

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch einen Fallstromverdampfer mit senkrecht ausgerichteten und in Rohrboden gehalterten Heizrohren mit Zuführung der zu verdämpfenden Flüssigkeit über den oberen Rohrboden und mit Überständen der Heizrohre über den oberen Rohrboden dergestalt, dass dieser obere Rohrboden doppelbödig aus einem Oberblech und einem Unterblech besteht, so daß ein mit einem Kühl- oder Wärmeisolier mittel beaufschlagbarer Hohlraum entsteht.The invention solves the problem posed by a falling film evaporator with vertically aligned heating tubes held in the tube sheet with the supply of the liquid to be evaporated over the upper tube sheet and with protrusions of the heating tubes over the upper tube sheet in such a way that this upper Double bottom tube sheet consists of an upper plate and a lower plate, so that a medium can be acted upon with a cooling or heat insulation Cavity arises.

Der Überstand kann von den oberen Rohrenden selbst gebildet sein, er kann aber auch durch in den Doppelboden eingeschweißte Distanz- und Einwalzgegenrohre gebildet sein.The overhang can be formed by the upper pipe ends themselves, but it can also be formed by spacers welded into the double floor. and roll-in counter tubes are formed.

Zur Vorverteilung der einzudampfenden Flüssigkeit können überTo pre-distribute the liquid to be evaporated, you can use

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dem oberen Rohrboden Loch verteiler boden, Siebböden oder Roste angeordnet sein. Im Bereich über den Heizrohreinläufen können Abdeckplatten zur Verhinderung des direkten Einlaufs der Flüssigkeit in die Heizrohre vorgesehen sein.the upper tube sheet hole distributor tray, sieve trays or grids be arranged. In the area above the heating pipe inlets, cover plates can be installed to prevent the liquid from flowing in directly be provided in the heating pipes.

Im Oberblech können gegebenenfalls Sintermetallplatten, Düsen oder dergleichen eingesetzt sein, die ein Übertreten von dem in dem Zwischenraum zwischen den beiden Blechen des Roh.rbodens geführten Medium in die auf das Oberblech strömende Flüssigkeit erlauben.In the upper plate, sintered metal plates, nozzles or the like can optionally be used, which prevent the in the space between the two sheets of the raw bottom into the liquid flowing onto the top sheet allow.

Mit der erfindungsgemässen Ausbildung eines Fallstromverdampfers im Bereich seines oberen Rohrbodens wird vor allem verhindert, daß die zu den einzelnen Heizrohren zu verteilende Flüssigkeit keine unkontrollierten, temp era tür be dingten Veränderungen durch den aufgeheizten Rohrboden mehr erfahren kann. Gleichzeitig wird auf die einfachste Art und Weise die günstigste Meng en verteilung erreicht und jedes Heizrohr von einem art- und mengengleichen Flüssigkeitsfilm durchflossen, der sich unmittelbar beim Rohreintritt über die gesamte Rohrinnenfläche bildet.With the inventive design of a falling film evaporator in the area of its upper tube sheet, it is primarily prevented that the liquid to be distributed to the individual heating pipes does not cause any uncontrolled, temperature-related changes can learn more about the heated tube sheet. At the same time, the most favorable quantities are distributed in the simplest possible way and every heating pipe is traversed by a film of liquid of the same type and quantity, which is located directly at the pipe inlet forms over the entire inner surface of the pipe.

Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der durch dieselbe erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele des Erfindungs gegenstandes anhand der beigefügten Zeichnungen.Further features of the invention and details of the advantages achieved by the same emerge from the following Description of various embodiments of the subject invention with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1 zeigt in einem Teillängsschnitt den BereichFig. 1 shows the area in a partial longitudinal section

eines Fallstromverdampfers in der Umgebung seines oberen Rohrbodens, ina falling film evaporator in the vicinity of its upper tube sheet, in

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Fig. 2 ist in vergrößertem Maßstab ein TeilausFig. 2 is part of Fig. 2 on an enlarged scale

schnitt mit der Darstellung zweier oberer Rohrenden und deren Umgebung wiedergegeben,Section with the representation of two upper pipe ends and their surroundings reproduced,

Fig. 3 zeigt eine variierte Ausführungsform,Fig. 3 shows a varied embodiment,

Fig. 4 zeigt eine weitere abgeänderte Ausführungsform.Fig. 4 shows a further modified embodiment.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen, strömt die einzudampfende Fluss igkeit durch eine Rohrleitung tangential in das Kopfteil eines Fallstromverdampfers 2 ein und verteilt sich über ein Lochblech 3, bevor sie über einen Löchverteilerboden 4 dem oberen Rohrboden 5 des Verdampfers zufließt. Auf diesem oberen Rohrboden 5 bildet sich ein Flüssigkeitsstand 6, dessen Höhe durch die Heizrohrüberstände 7a der Heizrohre 7 vorgegeben ist. Dieser Heizrohrüberstand 7a bildet die Einlaufe über welche die Flüssigkeit 8 in die Heizrohre 7 einfliessen kann. Etwa aus den Heizrohren 7 entweichender Dampf 9 wird nach oben in Richtung des Pfeiles 10 abgeführt.As can be seen from Fig. 1, the liquid to be evaporated flows through a pipe tangentially into the head part of a falling film evaporator 2 and is distributed over a perforated plate 3 before it flows to the upper tube sheet 5 of the evaporator via a hole distributor base 4. Forms on this upper tube sheet 5 a liquid level 6, the height of which is predetermined by the heating tube protrusions 7a of the heating tubes 7. This heating pipe overhang 7a forms the inlets through which the liquid 8 can flow into the heating pipes 7. Approximately from the heating pipes 7 escaping steam 9 is discharged upwards in the direction of arrow 10.

Der obere Rohrboden 5 ist doppelbödig aus einem Oberblech 11 und einem Unterblech 12 als Schweißkonstruktion ausgebildet. Die Heizrohie7 sind in diesem Doppelboden in Distanz- und Einwalzgegenrohren 13 gehaltert.The upper tube sheet 5 is double-bottomed from an upper plate 11 and a lower plate 12 as a welded construction. The Heizrohie7 are in this double floor in spacer and roll-in counter tubes 13 supported.

Dergestalt wird zwischen den beiden Blechen, dem Oberblech 11 und dem Unterblech 12 ein Hohlraum 14 gebildet, der von einem Kühlmedium durchströmt werden kann oder auch mit einem Wärmeisoliermittel gefüllt sein kann. Hierzu zählt z.B. auch Vakuum.In this way, a cavity 14 is formed between the two sheets, the upper sheet 11 and the lower sheet 12, through which a cooling medium can flow or which can also be filled with a heat insulating medium. This also includes, for example, a vacuum.

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Damit ist sichergestellt, dass die auf dem Oberblech 11 zu den Rohrüberständen 7a der Heizrohre 7 zuströmende Flüssigkeit sich durch die vom Heizdampfraum 15 kommende Wärme nicht mehr unzulässig aufheizen kann und damit teraperaturabgängigen Eigenschaftsveränderungen unterworfen wird.This ensures that the liquid flowing on the upper plate 11 to the pipe protrusions 7a of the heating pipes 7 can no longer heat up inadmissibly due to the heat coming from the heating steam room 15 and thus temperature loss Changes in properties is subjected.

Der Lochverteilerboden 4 kann aus einem Lochblech 16 und perforierten Rohren 17 bestehen, die Abdeckplatten 18 tragen. Dergestalt kann die vom Lochblech 3 abfließende Flüssigkeit ni«ht unmittelbar in die Heizrohre 7 einfließen oder tropfen.The hole distributor base 4 can consist of a perforated plate 16 and perforated There are pipes 17 which carry cover plates 18. In this way, the liquid flowing off from the perforated plate 3 cannot Flow or drip directly into the heating pipes 7.

Bei einer anderen Ausführungsform können anstelle der durch die Überstände 7a der Heizrohre 7 gebildeten Einlaufe die Distanz- und Einwalzgegenrohre 13 nach oben gezogen sein und so Überstände 13a bilden, die genau dem gleichen Zweck dienen wie die Überstände 7a der Heizrohre 7. Die Heizrohre 7 enden dann etwa im Bereich des Oberbleches 11.In another embodiment, instead of the inlets formed by the protrusions 7a of the heating pipes 7, the spacer and roll-in counter tubes 13 be pulled upwards and so form protrusions 13a, which serve exactly the same purpose as the Projections 7a of the heating pipes 7. The heating pipes 7 then end approximately in the area of the upper plate 11.

In diesem Oberblech 11 können gegebenenfalls Sinterplatten 19 eingesetzt sein. Anstelle dieser Sinterplatten können auch Düsen vorgesehen sein. Dient als Kühlmittel 20 Luft, ein Gas, irgendein Kondensat oder irgendwelche Dampfbrüden, dann können diese durch die Sinterplatten oder dergleichen aus dem Hohlraum 14 in die auf dem Oberblech 11 zu den Heizrohren 7 strömende Flüssigkeit eingeblasen werden, um Anlagerungen zu verhindern.In this upper plate 11, sintered plates 19 can optionally be used. Instead of these sintered plates, nozzles can also be used be provided. If air, a gas, any condensate or any vapor vapor is used as the coolant, then these can pass through the sintered plates or the like from the cavity 14 into the liquid flowing on the upper plate 11 to the heating tubes 7 be blown in to prevent deposits.

Der Verteilerboden 4 kann auch als Profils tab ro st 21 mit auf diesem befestigten Abdeckplatten 18 ausgebildet sein. Schliesslich kann auch anstelle des Lochbleches 3 ein Verteilerrost 22 vorgesehensein. 909839/0280The distributor base 4 can also be designed as a profile tab ro st 21 with cover plates 18 attached to it. In the end A distributor grate 22 can also be provided instead of the perforated plate 3. 909839/0280

Wird das Unterblech 12 des oberen Rohrbodens 5 in konventioneller Art als tragender Boden ausgebildet, können die Distanz- und Einwalzgegenrohre 13 entfallen. Das Oberblech dient dann lediglich zur Ausbildung des Hohlraumes 14 zusammen mit dem Unterblech und damit zur Vermeidung bzw. mindestens Drosselung des Wärmetransportes vom Heizdampfraum 15 in die auf dem Oberblech einzudampfende Flüssigkeit.If the lower plate 12 of the upper tube sheet 5 is designed in a conventional manner as a load-bearing base, the spacer and roll-in counter tubes 13 are not applicable. The upper plate then only serves to form the cavity 14 together with the lower plate and thus to avoid or at least throttle the heat transport from the heating steam chamber 15 to the one on the top plate liquid to be evaporated.

Der obere Rohrboden 5 kann auch aus einem dicken Unterblech 23 und einem dünnen Oberblech 24 bestehen, wobei in dieses dünne Oberblech 24 kreisförmige Durchbrechungen 25 zur Aufnahme der Heizrohre 7 eingefügt und bis zur Oberfläche des dicken Unterbleches 23 durchgezogen sind. Das Oberblech 24 ist durch Schweißnähte 26 rings um die Durchbrechungen für die Heizrohre 7 mit dem Unterblech 23. verbunden. Es entsteht also zwischen beiden Blechen wiederum ein Hohlraum 14. Bei dieser Ausführungsform, kommen die Distanz- und Einwalzgegenröhre 13 der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen in Wegfall. Die Rohrteilung 27 kann in üblicherweise dimensioniert sein.The upper tube sheet 5 can also consist of a thick lower plate 23 and a thin top plate 24, wherein in this thin top plate 24 circular openings 25 for receiving the Heating tubes 7 inserted and pulled through to the surface of the thick lower plate 23. The top plate 24 is welded 26 connected to the lower plate 23 around the openings for the heating pipes 7. So it arises between the two Sheet metal in turn a cavity 14. In this embodiment, come the spacer and roll-in counter tube 13 of the previous one described embodiments in omission. The pipe division 27 can usually be dimensioned.

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Claims

PATENT ADVOCATE! «'I Z U CJ H DIPL.-ING. C. STOEPEL · DIPL.-ING. W. GOLLWITZER DIPL.-ING. F. W. MOLL 674 LANDAU / PALATINATE AM SCHÜTZENHOF ΤΪΙ. 0 63 41 / 3000,6033 · TELEX 453388 POSTSCHECK: 67 ItTDWIGSHAPEN 27562 · BANK: DEUTSCHE BANK 674 LANDAU-PFALZ March 18, 1978 S Eisenwerke Kaiserslautern Göppner GmbH, Kaiserslautern / Pfalz 11 Fall-flow evaporator "Patent claims

1.) Falling film evaporator with vertically aligned heating tubes, which extend in substantially horizontally Tube sheets are held with projections of the heating tubes over the upper tube sheet, characterized in that this upper Double-bottom tube sheet consists of an upper plate and a lower plate and one with a coolant or heat insulating agent forms loadable cavity.

2.) Falling film evaporator according to claim 1, characterized in that that the overhang is formed by the upper pipe ends of the heating pipes themselves.

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OHsQiNAL INSPECTED

3.) falling film evaporator according to claim 1, characterized in that that the overhang is formed by spacer and roll-in counter tubes welded into the double floor.

4.) falling film evaporator according to claim 1 to 3, characterized characterized in that hole distributor trays, sieve trays or grids are arranged above the upper tube sheet.

^; 5.) falling film evaporator according to claim 1 to 4, characterized in that cover plates are provided in the respective areas over the heating pipe inlets.

6.) falling film evaporator according to claim 1 to 5, characterized in that sintered me tallpl atten nozzles or in the upper plate the like are used.

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