DE2820874B2

DE2820874B2 - Wärmetauscher mit mindestens einer eine unter Druck stehende Flüssigkeit abgrenzenden Strahlplatte

Info

Publication number: DE2820874B2
Application number: DE2820874A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Osaka Sumitomo (Japan)
Original assignee: Hisaka Works Ltd
Current assignee: Hisaka Works Ltd
Priority date: 1977-05-17
Filing date: 1978-05-12
Publication date: 1980-04-10
Also published as: US4216825A; FR2390980B1; SE426551B; SE7805318L; FR2390980A1; JPS53141958A; DE2820874A1; GB1603143A; DE2820874C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit mindestens einer eine unter Druck stehende Flüssigkeit abgrenzenden Strahlplatte, die in geringem Abstand parallel zu einer Wärmeübertragungsplatte angeordnet ist und Düsenöffnungen für einen Durchtritt und ein senkrechtes Aufprallen der Flüssigkeit auf der Wärmeübertragungsplatte aufweist, und mit in Abstand von Aufprallmittelpunkten in der Wärmeübertragungsplatte ausgebildeten rillenförmigen Vertiefungen.

Als Stand der Technik ist es bereits bekannt, daß in einem Aufprallwärmetauscher auf den Wärmeübertragungsflächen der Wärmeübertragungsplatten eine Anzahl von Rillen bzw. rillenförmigen Vertiefungen in Abständen von einem Aufprallmittelpunkt, auf den ein Strahl auf die Wärmeübertragungsplatte aufprallt, angeordnet sind (DE-OS 22 33 047). Hierbei sind die Vertiefungen mit untereinander gleichen Abständen angeordnet.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin ein Dampferzeugerrohr, welches so ausgebildet ist, ciaS in der längs der Wärmeübertragungsfläche fließenden Flüssigkeit durch eine grobe Oberflächenstruktur Turbulenzen erzeugt werden (DE-OS 20 32 891).

Weiterhin ist ein Verfahren zur Verbesserung der Wärmeübertragung und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt, welches kreisförmige bzw. schlitzförmige Düsenöffnungen aufweist. Hierbei sind auf der vom Medium überstrichenen Seite der Trennflache eine Anzahl offener Zellen vorgesehen, in welche je ein freier Strahl des Mediums unter Druck mit einer zur Trennflache senkrechten Geschwindigkeitskomponente eingeleitet wird (DE-OS 21 43 155).
"> Zum Stand der Technik zählt weiterhin ein Aufprallstrahlplatten-Verdampfer, bei dem eine zu verdampfende Flüssigkeit auf die Wärmeübertragungsfläche aufgespritzt wird, um die Flüssigkeit auf dieser Wärmeübertragungsfläche zu bewegen (US-PS 8 68 749). Hierbei

Ό werden Wärmeübertragungsplatten und mit kleinen Löchern versehene Strahlplatten verwendet, welche so angeordnet sind, daß ein erstes Fließmittel durch die kleinen Löcher der Strahlplatten ausgespritzt wird und -uf die Wärmeübertragungsflächen der gegenüberliegenden Wärmeübertragungsplatten aufprallt zum Wärmeaustausch mit einem zweiten Fiießmittel. Dieses zweite Fließmittel fließt entlang der hinteren Fräche der genannten Wärmeübertragungsplatten, wodurch die Flüssigkeit verdampft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, bei einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art einen verbesserten Aufbau der Wärmeübertragungsflächen zu schaffen, welche das Blasensieden unterstützt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

2Ί daß in einem Aufprallverdampfer die rillenförmigen Vertiefungen mit untereinander unterschiedlichen, für jede einzelne Vertiefung mit gleichen radialen Abständen von jeweils einem Aufprallmittelpunkt angeordnet sind.

ίο Hierdurch erfährt vorteilhafterweise der Flüssigkeitsfluß auf den Übertragungsflächen der Siedehitze eine Turbulenzströmung, wodurch das Blasensieden auf den Übertragungsflächen eine Unterstützung erhält
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind bei an

α sich bekannter kreisförmiger Ausbildung der Düsenöffnungen die rillenförmigen Vertiefungen in konzentrischen Kreisen um jeweils einen Aufprallmittelpunkt in den WärmeübertragungsplaUen ausgebildet.
Weiterhin ist es nach einem anderen Merkmal der

•>o Erfindung möglich, daß bei an sich bekannter länglicher, schlitzförmiger Ausbildung der Düsenöffnungen die rillenförmigen Vertiefungen ovalförmig um einen Aufprallbereich herum in den Wärmeübertragungsplatten ausgebildet sind. Hierbei können bei zwei, einen Erwärmungsraum begrenzenden Wärmeübertragungsplatten die Aufprallmittelpunkte und somit die rillenförmigen Vertiefungen gegeneinander versetzt sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Wärmetauscher nach Linie l-l von F i g. 3;

F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt nach Fig. I;
F i g. 3 eine schematische Vorderansicht der Hauptteile der Wärmeübertragungsplatten;

Fig.4 einen Schnitt durch einen Wärmetauscher nach Linie IV-IV von Fig.5, nach einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 5 eine schematische Vorderansicht der Haupt-

M teile der Wärmeübertragungsplatten.

Fig. I zeigt einen Querschnitt durch einen Wärmetauscher mit Wärmeübertragungsplatten 1 und 2 und Strahlplatten 3 und 4. Die Sirahlplatten 3 und 4 besitzen kreisförmige, entsprechend angeordnete Düsenöffnun-

f>5 gen 5, durch die die zu verdampfende Flüssigkeit austritt.

Diese Platten bilden den Hauptteil des Wärmetauschers. Durch die Wärmeübertragungsplatte I und 2

wird hierbei ein Erwärmungsraum A gebildet, in den ein Wärmemedium fließt. Durch die Wärmeübertragungsplatte 2 und die Strahlplatte 3 wird ein Verdampfungsraum B geschaffen, in dem eine Flüssigkeit verdampft wird. Weiterhin wird durch die beiden Strahlplatten 3 und 4 ein Einspeisungsraum Cgeschaffen, in den die zu verdampfende Flüssigkeit zugeführt wird. Durch die Stahlplatte 4 suwie die Wärmeübertragungspiatte 1 eines nächstliegenden Plattensystems ergibt sich wiederum ein Verdampfungsraum B. Die Verdampfungsräume Sund der Einspeisungsraum Csind miteinander über die Düsenöffnungen 5 verbunden.

Auf den Wärmeübertragungsplatten 1 und 2 ist eine Anzahl von rillenförmigen Vertiefungen 16 und 26 in konzentrischen Kreisen angeordnet, deren gemeinsamer Mittelpunkt im Aufprallmittelpunkt liegt, gegen den die zu verdampfende Flüssigkeit durch jede Düsenöffnung 5 gespritzt wird. Diese rillenförmigen Vertiefungen 16 und 26 lassen sich ohne weiteres durch Preßarbeit in die Wärmeüberlragungspiatten I und 2 eindrücken.

Fi g. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung ein?s Teils nach Fig. 1. Auf den Wärnieübertragungsflächen fließt der zu verdampfende Flüssigkeitsstrahl, der in Richtung des Pfeils a durch die Düsenöffnung 5 ausgespritzt wird, auf die Wärmeübertragungsplatte 2; er fließt dabei über die rillenförmigen Vertiefungen in Richtung des äußeren Umfanges. Die rillenförmigen Vertiefungen 26 unterstützen dann die Bildung der zum Blasensieden erforderlichen Kerne; dabei wird an den rillenförmigen Vertiefungen 26 eine Anzahl von Dampfblasen erzeugt.

Die verbleibende Flüssigkeit fließt in Richtung der äußeren rillenförmigen Vertiefungen, während die an jeder rillenförmigen Vertiefung 26 erzeugten Dampfblasen von der Flüssigkeit abgeschieden werden in Richtung des punktierten Pfeils b vor Erreichen der nächstliegenden rillenförmi.gen Vertiefung. Der erzeugte Dampf wird durch einen Dampfausgang (nicht näher dargestellt), der z. B. im oberen Bereich des Verdampfungsraums Sangeordnet ist,entnommen.

Wie dargestellt, unterstützen die riller.förmigen Vertiefungen 16 und 26 die Erzeugung von Kernen zur

Erhöhung der Menge von Dampfblasen pro Zeiteinheil auf den Wärmeübertragungsflächen. Es wird ein Fließen der erzeugten Dampfblasen in der nächstliegenden rillenförmigen Vertiefung vermieden, während sich ein sogenannter Zweiphasen-Strömungszustand ergibt, bei dem eine Vermischung mit Flüssigkeit erfolgt; die Wärmeübertragung wird dadurch stark erhöht.

Auf den Wärmeübertragungsflächen dienen die rillenförmigen Vertiefungen zur Erzeugung von Turbulenzströmungen für das Wärmemedium. Wie in Y ι g. 3 dargestellt ist, sind die rillenförmigen Vertiefungen 16 in der Wärmeübertragungsplaite 1 und die rillenförmigen Vertiefungen 26 in der Wärmeübertragungsplaite 2 so angeordnet, daß ihre Mittelpunkte gegeneinander versetzt sind, wobei sich die rillenförmigen Vertiefungen 16 und 26 an ihren unteren Teilen berühren (in Fig. 3 durch Schraffur dargestellt). Diese Berührungspunkte diennn zur Beeinträchtigung der Strömung des Wärmemediums im Erwärmungsraurr A, und dadurch zur Erhöhung der wärmeübertragungsges hwindigkeit.

F i g. 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungeform. In den Strahlplatten 3 und 4 sind die Düsenöffnungen 5 als längliche Schlitze ausgebildet. Dazu entsprechend sind in den Wärmeübertragungsplatten 1 und 2 eine Anzah ovaler rillenförmiger Vertiefungen 16 bzw. 26 angeordnet, die sich in Längsrichtung zu den genannten Düsenöffnungen 5 erstrecken.

Im Falle der schlitzförmigen Ausbildung der Düsenöffnungen 5 ist die Anzahl der Strahlen der zu verdampfenden Flüssigkeit erhöht, so daß die Verarbeitung großer Mengen möglich ist. Bei kleinen Bohrungen wäre ein Vielfaches davon erforderlich, um e.ne einem einzigen Schlitz entsprechende Öffnungsfläche zu erhalten, so daß sich die Anzahl der Bearbeitungsstufen und die Bearbeitungskosten erhöhen. Bei der Verarbeitung von großen Mengen sind daher schlitzförmige Düsenöffnungen vorteilhafter.

Der Flächenumriß der rillenförmigen Vertiefungen ist nicht beschränkt auf einen Kreis und ein Oval, sondern kann auch annähernd spiralförmig, viereckig oder anderweitig beschaffen sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher mit mindestens einer eine unter Druck stehende Flüssigkeit abgrenzenden Strahlplatte, die in geringem Abstand parallel zu einer Wärmeübertragungsplatte angeordnet ist und Düsenöffnungen für einen Durchtritt und ein senkrechtes Aufprallen der Flüssigkeit auf der Wärmeübertragungsplatte aufweist, und mit in Abstand von Aufprallmittelpunkten in der Wärmeübertragungsplatte ausgebildeten rillenförmigen Vertiefungen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Aufprallverdampfer die rillenförmigen Vertiefungen (16,26) mit untereinander unterschiedlichen, für jede einzelne Vertiefung (16, 26) mit gleichen radialen Abständen von jeweils einem Aufprallmittelpunkt angeordnet sind.

2. Wärmetauscher nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei an sich bekannter kreisförmiger Ausbildung der Düsenöffnungen (5) die rillenförmigen Vertiefungen (16,26) in konzentrischen Kreisen um jeweils einen Aufprallmittelpunkt in den Wärmeübertragungsplatten (1,2) ausgebildet sind.

3. Wärmetauscher nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei an sich bekannter länglicher, schlitzförmiger Ausbildung der Düsenöffnungen (5) die rillenförmigeti Vertiefungen (16, 26) ovalförmig um einen Aufprallbereich herum in den Wärmeübertragungsplatten (1,2) ausgebildet sind.

4. Wärmetauscher nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei, einen Erwärmungsraum (A) begrenzenden Wärmeübertragungsplatten (1,1./die Aufprallmittelpunkte und somit die rillenförmigen Vertiefungen (16,26) gegeneinander versetzt sind.