DE3131785A1 - OPEN CAPACITOR - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
- F28B3/00—Condensers in which the steam or vapour comes into direct contact with the cooling medium
- F28B3/06—Condensers in which the steam or vapour comes into direct contact with the cooling medium by injecting the steam or vapour into the cooling liquid
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Description
BAYER AKTIENGESELLSCHAFT 5090 Leverkusen, BayerwerkBAYER AKTIENGESELLSCHAFT 5090 Leverkusen, Bayerwerk
Zentralbereich Hö/bc/c j j Aug< Central area Hö / bc / cjj Aug <
Patente, Marken und LizenzenPatents, trademarks and licenses
Offener KondensatorOpen capacitor
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum geräuscharmen Einbringen großer Dampfmengen in eine1 strömende Flüssigkeit.The invention is directed to a method and apparatus for low-noise introduction of large quantities of steam into a flowing liquid 1.
Nach der DE-OS 2 439 562 ist das Aufheizen von Wasser mit Wasserdampf bekannt, wobei der Wasserdampf'in ein offenes Rohr oder Rohrbündel geleitet wird, in diesen entspannt und kondensiert wird, und das Kondensat in das zu erwärmende, das Rohr oder Rohrbündel umgebende Wasser austritt, wobei die Rohrlänge und der Rohrdurchmesser so bemessen sind, daß der gesamte Wasserdampf spätestens am Ende des Rohres oder Rohrbündels vollständig entspannt und kondensiert ist.According to DE-OS 2 439 562, the heating of water is known with water vapor, the water vapor in a open tube or tube bundle is passed, is expanded and condensed in this, and the condensate in the water to be heated, surrounding the tube or tube bundle, emerges, whereby the tube length and the tube diameter are dimensioned so that the entire water vapor at the latest at the end of the tube or tube bundle is completely relaxed and condensed.
Es ist weiter bekannt, zur Geräuschminderung durch
Vermeidung großer Dampfblasen Dampf durch viele kleine Bohrungen einzudüsen, die Flüssigkeitsgeschwindigkeit
hoch einzustellen (bis 20 m/sec), eine hohe Dispergierung fördernde Turbulenz zu erzeugen, die Dampfgeschwindigkeit
hoch einzustellen (nahe Schallgeschwindigkeit) und den Dampf möglichst tief in dieIt is also known to reduce noise through
Avoiding large steam bubbles, injecting steam through many small holes, setting the liquid speed high (up to 20 m / sec), generating turbulence that promotes high dispersion, setting the steam speed high (close to the speed of sound) and bringing the steam as deeply as possible into the
Flüssigkeit hineinzuschießen.Pour liquid into it.
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Zumindest bei den Anheizvorgängen, wo die Flüssigkeitstemperaturen noch niedrig sind, und wegen der hohen Strömungsgeschwindigkeit verursachen solche Dampfanwärmer immer noch viel Lärm. So beträgt bei einem derartigen Dampfanwärmer (NW 65, Wasserumlauf 25 m /h, Dampfeinspeisung 400 kg/h, Wasseraustrittstemperatur 600C) der Lärmpegel 98 dB (A).At least during the heating-up processes, where the liquid temperatures are still low, and because of the high flow speed, such steam heaters still cause a lot of noise. So (water outlet temperature 60 0 C NW 65, water circulation 25 m / h, vapor feed 400 kg / h) is in such a Dampfanwärmer the noise level 98 dB (A).
Ein weiterer Nachteil bekannter Dampfanwärmer ist die schlechte Regelbarkeit. Das zulässige Verhältnis von maximaler zu minimaler Dampfeinspeisung beträgt höchstens 7:1. Bei kleineren Dampfmengen kann Flüssigkeit in den Dampfraum unkontrolliert eindringen und zu Kondensationsschlagen führen.Another disadvantage of known steam heaters is their poor controllability. The admissible ratio of The maximum to the minimum steam injection is a maximum of 7: 1. With smaller amounts of steam, liquid penetrate into the steam space in an uncontrolled manner and lead to condensation hammering.
Bei speziellen Dampfwärmern mit einem größeren Regelbereich müssen bei abnehmender Dampflast die Einspeisestellen nach und nach verschlossen werden? bekannt sind elektrisch und pneumatisch betätigte Schiebehülsen. Solche Vorrichtungen sind sehr störanfällig.For special steam heaters with a larger control range Do the feed-in points have to be closed gradually as the steam load decreases? known are electrically and pneumatically operated sliding sleeves. Such devices are very prone to failure.
Aufgabe der Erfindung sind Verfahren und Vorrichtungen zum geräuscharmen Einbringen großer Dampfmengen in Flüssigkeiten, die sich dadurch auszeichnen, daß innerhalb großer Regelbereiche ein sicheres und stabiles Arbeiten erreicht wird.The object of the invention is to provide methods and devices for the low-noise introduction of large amounts of steam in liquids, which are characterized by the fact that a safe and stable work is achieved.
Verfahrensmäßig wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Dampf zunächst zu einen Wärmetauscher geführt wird, an dessen Ende er noch dampfförmig in die Flüssigkeit eintritt, wobei solche Strömungsbedingungen eingehalten werden, daß der in Form einerIn terms of the method, the object is achieved in that the steam is first fed to a heat exchanger at the end of which it still enters the liquid in vapor form, with such flow conditions that the in the form of a
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Dampfsäule, die an das Wärmetauschelement anschließt, achsparallel zur strömenden Flüssigkeit in die strömende Flüssigkeit hineinreicht.Steam column connected to the heat exchange element, extends axially parallel to the flowing liquid into the flowing liquid.
Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschfläche bei den Betriebsbedingungen nicht ausreicht, um den Dampf vollständig zu kondensieren, und die öffnungen des oder der Wärmetauschelemente im Hinblick auf die Strömung so ausgebildet sind, daß der austretende Dampf in Form von sich von den Wärmetauschelementen fortpflanzenden zusammenhängenden Säulen in die Flüssigkeit parallel zur Strömung hineinreicht.The device is characterized in that the Under the operating conditions, the heat exchange surface is not sufficient to completely condense the steam, and the openings of the heat exchange element or elements are designed with regard to the flow so that the escaping steam in the form of coherent columns propagating from the heat exchange elements reaches into the liquid parallel to the flow.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further advantageous designs are described in the subclaims.
Der entscheidende Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich innerhalb eines weiten Regelbereiches eine stabile und geräuscharme Fahrweise ergibt. Beim Anfahren, wo eine hohe Temperaturdifferenz zwischen dem Dampf und der Flüssigkeit herrscht, kann es vorkommen, daß bereits innerhalb des Wärmetauschers dem Dampf soviel Wärme entzogen wird, daß er dort kondensiert und aus den Wärmetauschelementen Kondensat austritt, das sich dann geräuschlos unter die aufzuwärmende Flüssigkeitsmenge mischt. Je geringer die Temperaturdifferenz zwischen Dampf und Flüssigkeit wird, um so weiter wird sich die Front, wo der Dampf im Wärmetauschelement kondensiert, zu der Austrittsseite des Wärmetauschelements bewegen, bis schließlich Dampf in die Flüssigkeit eintritt. Das Verfahren zielt auf die Betriebszustände ab, das eineThe decisive advantage of the invention is that it is within a wide control range results in a stable and quiet driving style. When starting where there is a high temperature difference between the vapor and the liquid prevails, it can happen that already within the heat exchanger the Steam so much heat is extracted that it condenses there and condensate from the heat exchange elements escapes, which then mixes noiselessly with the amount of liquid to be heated. The lower the Temperature difference between vapor and liquid will, the further the front will become where the vapor condensed in the heat exchange element, move to the outlet side of the heat exchange element until finally Vapor enters the liquid. The method aims at the operating states, one
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"Dampfsäule", die aus einem Wärmetauschelement herauskommt, als stabiles Gebilde in die Flüssigkeit hineinreicht. Bei wechselnden Betriebsbedingungen folgt die Länge der Dampfsäule und damit die direkte Kondensationsflache in einfacher Weise diesen Änderungen. Die öffnungen am Ende der Wärmetauschelemente müssen so ausgebildet und angeordnet sein, daß die Dampfsäule, die aus den Wärmetauschelementen in die Flüssigkeit hinausragt, nicht durch die strömende Flüssigkeit abgeschert und zerteilt wird, sondern daß sie praktisch ein verlängertes Wärmetauschelement ohne Trennwand ist. Das System ist im ganzen Bereich stabil. Ein solcher Betrieb ist neu und sehr vorteilhaft. In der Literatur ist stets geraten, "offene Wärmetauscher" so zu verwenden, daß der Wärmeträger innerhalb der Rohre vollständig kondensiert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine kleinere "apparative" Wärmetauschfläche aus."Steam column" coming out of a heat exchange element, extends into the liquid as a stable structure. If the operating conditions change, the Length of the steam column and thus the direct condensation surface in a simple way these changes. The openings at the end of the heat exchange elements must be like this be designed and arranged that the vapor column emerging from the heat exchange elements in the liquid protrudes, is not sheared and divided by the flowing liquid, but that it is practical is an elongated heat exchange element without a partition. The system is stable across the board. Such a Operation is new and very advantageous. In the literature it is always advised to use "open heat exchangers" in such a way that that the heat transfer medium condenses completely within the tubes. The device according to the invention is characterized by a smaller "apparatus" heat exchange surface.
Bei dem erfindungsgemäßen offenen Kondensator ist sowohl Gleichstrombetrieb als auch Gegenstrombetrieb möglich. Dem Nachteil des Gegenstrombetriebs gegenüber dem Gleichstrombetrieb, daß wegen des beigemischten Kondensats mit relativ wärmerer Flüssigkeit gekühlt werden muß, steht der Vorteil der bei Gegenstrom größeren mittleren Temperatürdifferenζ gegenüber. Ob die Vor- oder Nachteile überwiegen, kann rechnerisch ermittelt werden.In the case of the open capacitor according to the invention, both Direct current operation as well as counter current operation possible. Compared to the disadvantage of countercurrent operation the direct current operation, that because of the added condensate with relatively warmer liquid must be cooled, the advantage of countercurrent flow is the larger mean temperature differencesζ opposite to. You can calculate whether the advantages or disadvantages outweigh the disadvantages.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat eine ausgezeichnete Regelcharakteristik. Der Anwärmer paßt sich selbsttätig an die jeweilige Dampfmenge an,The device of the present invention has excellent Control characteristic. The heater adapts itself automatically to the respective amount of steam,
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und zwar von 0 bis zum Auslegungsmaximum. Das Regelverhältnis ist theoretisch unendlich.· Die Regelung erfolgt rein hydraulisch und ohne bewegte Teile. Nach oben ist auch praktisch keine Grenze gegeben, da sich die Zahl der Wärmetauschelemente beliebig erhöhen läßt. Die Dampfgeschwindigkeit braucht also nicht über ein Optimum gesteigert zu werden.from 0 to the design maximum. The control ratio is theoretically infinite. Control is purely hydraulic and has no moving parts. To there is practically no limit at the top, since the number of heat exchange elements can be increased at will leaves. So the steam speed does not need to be over to be increased to an optimum.
Bei geraden Rohren läßt sich eine besonders große Packungsdichte erzielen, was ein großes Verhältnis von Dampfaustrittsflachen zur Querschnittsfläche der strömenden Flüssigkeit ergibt. Dabei stellen sich bezogen auf den Apparatequerschnitt hohe Werte für die direkte Kondensationsfläche zwischen Dampf und Flüssigkeit und damit für die Kondensationsleistung ein.In the case of straight pipes, a particularly high packing density can be achieved, which is a large ratio from steam exit areas to the cross-sectional area of the flowing liquid results. In relation to the apparatus cross-section, high values for the direct condensation surface between vapor and liquid and thus for the condensation performance a.
Bei der Ausbildung des offenen Kondensators können je nach Bedarf hinsichtlich Material und Geometrie die verschiedensten Forderungen erfüllt werden. Die Wärmetauschelemente können zylindrisch oder kastenförmig sein. Innerhalb des Bündels kann eine Zwangsumlenkung der Flüssigkeitsströmung vorgenommen werden. Es ist prinzipiell auch möglich, die Flüssigkeit durch die Wärmetauschelemente zu schicken und den Dampf um die Elemente herum zu führen; durch die mit Flüssigkeit beschickten Austauschelemente kann so auch eine Führung des Dampfes erreicht werden; in diesem Fall treten die Dampfsäulen aus dem "Mantelbereich" aus und werden von entsprechenden "Flüssigkeitssäulen" aus den Wärmetausehelementen umgeben.In the design of the open capacitor, depending on requirements in terms of material and geometry the most diverse requirements are met. The heat exchange elements can be cylindrical or box-shaped be. A forced deflection of the liquid flow can be carried out within the bundle. In principle, it is also possible to send the liquid through the heat exchange elements and directing the steam around the elements; through the exchange elements charged with liquid in this way a guidance of the steam can also be achieved; in this case the columns of steam emerge from the "jacket area" and are surrounded by corresponding "columns of liquid" from the heat exchange elements.
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um eine hohe Leistung zu erreichen, muß der Dampf in eine strömende Flüssigkeit eingeleitet werden. Normalerweise ist dazu eine Pumpe und entsprechende Leitelemente um die Wärmetauschelemente (vielfach identisch mit dem Gehäuse) erforderlich. Es kann aber auch eine Konvektionsstromung ausreichend sein. Da der Zustand, wo die Dampfsäule senkrecht nach oben bzw. nach unten austritt, am stabilsten ist, wird eine senkrechte Anordnung der Wärmetauschelemente bevorzugt. Bei sehr langen Wärmetauschelementen kann ein Abstützen gegeneinander erforderlich werden, um ein Aneinanderschlagen oder Durchhängen der einzelnen Elemente zu vermeiden. Auch ein Siebgewinde kann diese Aufgabe übernehmen.in order to achieve high performance, the steam must be in a flowing liquid can be introduced. Usually this is a pump and appropriate Guide elements around the heat exchange elements (often identical to the housing) are required. It can but also a convection flow will be sufficient. Because the state where the column of steam goes straight up or exits downwards, is most stable, a vertical arrangement of the heat exchange elements is required preferred. In the case of very long heat exchange elements, it may be necessary to support each other in order to a beating or sagging of each Avoid items. A sieve thread can also take on this task.
Um eine wirbelarme Strömung an den Enden der Wärmetauschelemente zu erreichen, ist es zweckmäßig, die Enden anzufasen. Besonders bei dickwandigen Rohren ist eine Innenfase oder Außenfase zweckmäßig.Around a low-eddy flow at the ends of the heat exchange elements To achieve this, it is advisable to bevel the ends. Especially with thick-walled pipes an inner or outer bevel is appropriate.
Der größte Regelbereich und die größte Dampfleistung lassen, sich bei senkrechtem Einbau und einer Dampfführung von oben nach unten erzielen.The largest control range and the largest steam output can be achieved with vertical installation and steam guidance from top to bottom.
Die Vorrichtung läßt sich kostengünstig aus Normrohrleitungsteilen herstellen; sie sind auch in Edelstahlqualität verfügbar. Die Rohrboden können aus Normflanschen auf NC-Maschinen hergestellt werden. Der Apparat kann gegebenenfalls auch ohne eigenes Gehäuse in ein entsprechendes Rohrleitungssystem eingeschoben werden.The device can be inexpensively made from standard pipeline parts produce; they are also available in stainless steel quality. The tube sheets can be made from Standard flanges can be produced on NC machines. The apparatus can also be used without its own Housing can be pushed into a corresponding pipeline system.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden weiter beschrieben. Es zeigen:The invention is illustrated in the drawing and further described below. Show it:
Fig. 1 einseitig offener Rohrbündelkondensator; Fig. 2 einseitig offener Flachkanunerkondensator; Fig. 3 Dampfanwärmer im Gegenstrombetrieb; Fig. 4 Dampfanwärmer im Gleichstrombetrieb; Fig. 5 eckiger Flachkammerkondensator; Fig. 6 Schnitt durch den oberen Teil des EinsatzesFig. 1 tube bundle condenser open on one side; 2 flat channel capacitor open on one side; 3 steam heater in countercurrent operation; 4 steam heater in direct current operation; 5 an angular flat-chamber capacitor; Fig. 6 section through the upper part of the insert
eines Kondensators nach Fig. 5; Fig. 7 offener Rohrbündelkondensator in einem Behälter. a capacitor according to FIG. 5; 7 open tube bundle condenser in a container.
Der offene Rohrbündelkondensator, wie er in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, besteht im wesentlichen aus einem Einsteckrohrbündel 1, das in ein Gehäuse ragt. Der obere Teil des Apparates hat große Ähnlichkeit mit einem "klassischen" Wärmetauscher. In den Raum um die Rohre 3 tritt durch den seitlich am Gehäuse angebrachten Stutzen 4 die Flüssigkeit ein oder aus. Der wesentliche Unterschied tritt am unteren Bereich des Apparates auf. Die Rohre 3 enden nicht wie oben in einem Rohrboden 5 sondern münden frei. Dampf wird über den Stutzen 7 eingespeist. Tritt die Flüssigkeit bei 4 ein und bei dem Stutzen 6 aus, herrscht Gleichstrombetrieb, tritt sie bei 6 ein und bei 4 aus, Gegenstrombetrieb. Unabhängig davon ob im Gleich- oder Gegenstrombetrieb gefahren wird, können bei geringen Temperaturdifferenzen zwischen Flüssigkeit und Dampf aus den Rohren 3 recht stabile Dampfsäulen 8 in die Flüssigkeit ragen.The open tube bundle condenser, as it is shown schematically in Fig. 1, consists essentially from a plug-in tube bundle 1 which protrudes into a housing. The upper part of the apparatus is very similar with a "classic" heat exchanger. The space around the tubes 3 enters through the side of the housing attached nozzle 4 the liquid in or out. The main difference occurs at the bottom Area of the apparatus. The tubes 3 do not end in a tube sheet 5, as above, but open free. Steam is fed in via the nozzle 7. The liquid enters at 4 and at the nozzle 6 off, if DC operation prevails, it enters at 6 and exits at 4, countercurrent operation. Independent whether it is operated in cocurrent or countercurrent operation, with small temperature differences between Liquid and vapor protrude from the tubes 3, quite stable vapor columns 8 into the liquid.
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Senkrecht stehende Rohrbündel 1 sind bevorzugt. Eine besonders kompakte "Dampfsäule" erhält man bei einem Dampfeintrag von oben nach unten; im umgekehrten Fall wird die Dampfsäule stärker in die Länge gezogen.Vertical tube bundles 1 are preferred. A particularly compact "steam column" is obtained from one Steam entry from top to bottom; in the opposite case, the steam column is drawn longer.
Die Rohre 3 können stumpf auslaufen; um möglichst wenig Wirbel zu erzeugen, kann es vorteilhaft sein die Rohre innen oder außen anzufasen.The tubes 3 can run out bluntly; in order to generate as little vortex as possible, it can be advantageous Chamfer pipes inside or outside.
Fig. 2 zeigt ein anders ausgebildetes Rohrbündel 1. Anstelle gerader zylindrischer Rohre wie in Fig. 1 sind hier Flachkammern vorhanden. Bei einem längeren inneren Rohrbündel kann es sinnvoll sein, Stützgewebe zur Verbesserung der mechanischen Stabilität zu verwenden oder Schikanen zur Umlenkung der Strömung um die Rohre; sie sind hier nicht gezeichnet. Zum Ende des Rohrbündels hin sollte jedoch die Strömung um die Rohre weitgehend parallel und wirbelarm zu den Rohren verlaufen. Da die Druckunterschiede innerhalb und außerhalb der Flachkammer sehr gering sind,FIG. 2 shows a differently designed tube bundle 1. Instead of straight cylindrical tubes as in FIG. 1 there are flat chambers here. In the case of a longer inner tube bundle, it can be useful to use supporting fabric to use to improve the mechanical stability or baffles to divert the flow around the pipes; they are not drawn here. Towards the end of the tube bundle, however, the flow should around the pipes are largely parallel to the pipes with little eddies. Since the pressure differences within and are very small outside the flat chamber,
kann die Wanddicke sehr niedrig sein.the wall thickness can be very low.
Typische Anwendungsfälle sind in den Figuren 3 und 4 dargestellt. Gleiche Merkmale tragen in beiden Figuren gleiche Bezugszeichen. In Fig. 3 wird dem Dampfanwärmer 20 im Gegenstrom, in Fig. 4 im Gleichstrom zur Beheizung eines Rührwerkbehälters 21 betrieben. Das Wasser 22 im Heizmantel 23 des Rührwerksbehälters 21 wird über Rohrleitungen 24 durch die Kreiselpumpe 25 umgewälzt und dabei durch den Anwärmer 20 gefördert. Zur Temperaturerhöhung öffnet die Kas-Typical applications are shown in FIGS. Both figures have the same characteristics same reference numerals. In Fig. 3, the steam heater 20 operated in countercurrent, in FIG. 4 in cocurrent for heating an agitator container 21. The water 22 in the heating jacket 23 of the agitator tank 21 is circulated via pipes 24 by the centrifugal pump 25 and thereby by the heater 20 promoted. To increase the temperature, the cas-
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kadentemperaturregelung 26 das Ventil 27, und Dampf strömt in den Anwärmer 20 ein. Eine Druckhalteregelung 29 hält den Druck im System konstant, indem sie überschüssiges Kondensat (evtl. auch Kühlwasser) über das Ventil 30 ausschleust. Soll die Produkttemperatur im ■ Rührwerksbehälter 21 gesenkt werden, so schließt die Temperaturregelung 26 das Dampfventil 27 und öffnet das Kühlwasserventil 31.Cadence temperature control 26 the valve 27, and steam flows into the heater 20. A pressure maintenance control 29 keeps the pressure in the system constant by removing excess condensate (possibly also cooling water) via the Valve 30 discharged. If the product temperature in the agitator container 21 is to be lowered, the closes Temperature control 26 the steam valve 27 and opens the cooling water valve 31.
Mit dem beschriebenen Anwärmen wird, eine Geräuschbildung beim Einleiten von Dampf in Flüssigkeit praktisch vermieden, da es mit diesen Apparaten möglich ist die sonst übliche Blasenbildung mit unvermeidlicher Kavitation zu unterdrücken. Durch die Abkühlung des Dampfes in den Wärmetauschelementen wird die Dampfgeschwindigkeit erheblich reduziert, bzw. es tritt zu Beginn eines AufheizVorgangs ohnehin nur Kondensat aus den Rohrenden aus. Aber auch dann, wenn der Dampf noch nicht innerhalb des Rohrs kondensiert und Dampfsäulen 8 in die Flüssigkeit hineinreichen, bildet sich ein stabiler stationärer Zustand ohne Kavitationsschläge aus. Aus diesen Gründen sollen die Rohre 3 des Rohrbündels 2 eine hohe Wärmeleitung haben; Kunststoffrohre, die gelegentlich auch zur Lärmminderung vorgeschlagen worden sind, wären we-ηiger geeignet. Gerade, gleich lange Rohre haben sich am besten bewährt. Ein Anwärmer wie in Fig. 1 dargestellt wurde beispielsweise mit 132 Röhrchen aus Edelstahl bestückt; die Wanddicke eines Röhrchens betrug 1 mm, der Durchmesser 6 mm und die Länge 800 mm. Das Gehäuse, ebenfalls aus Edelstahl,With the described warming up, a noise is generated practically avoided when introducing steam into liquid, as it is possible with these apparatuses to suppress the usual blistering with unavoidable cavitation. By cooling down the Steam in the heat exchange elements becomes the steam speed considerably reduced, or at the beginning of a heating process only condensate occurs anyway from the pipe ends. But even if the steam has not yet condensed inside the tube and Vapor columns 8 reach into the liquid, forms a stable steady state without cavitation impacts is achieved. For these reasons, the Tubes 3 of the tube bundle 2 have a high thermal conductivity; Plastic pipes that are occasionally used for Noise abatements have been proposed, would be weaker suitable. Straight pipes of the same length have proven to be the best. A heater like in Fig. 1 shown, for example, was equipped with 132 small tubes made of stainless steel; the wall thickness of a tube was 1 mm, the diameter 6 mm and the length 800 mm. The case, also made of stainless steel,
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hatte die Nennweite 100. Mit einem solchen Anwärmer wurde ein 10 m Rührwerksbehälter über Druckwasserheizkreisläufe durch Eintrag von 400 kg Wasserdampf/h aufgeheizt. Die Wasserumlaufmenge lag bei ca. 25 m /h, Wassertemperatur vor der Dampfeinleitung 250C, die maximal zugelassene Wasserumlauftemperatur betrug 1300C, der Wasserüberdruck am Eingang zum Anwärmer 4,2 bar, der Dampfüberdruck 5 bar. Der Lärmpegel im Betrieb lag 70 dB (A). Durch die Dampfeinleitung wurde er nicht meßbar erhöht. Dagegen werden mit einem Dampfstrahler üblicher Bauart und etwa vergleichbarer Leistung zu Beginn des Heizvorganges ein Lärmpegel von 98 dB (A) und am Ende des Aufheizvorgangs immer noch ein Lärmpegel von 80 dB (A) gemessen. Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Anwärmer ist auch noch der relativ geringe flüssigkeitsseitige Druckverlust und das sehr große Dampfregelverhältnis. Bei dem oben, beschriebenen Anwärmer betrug der Druckverlust ohne Dampfeintrag weniger als 0,1 bar; bei konventionellen Anwärmern liegt er bei 0,6 bar. Das zulässige Dampfregelverhältnis beträgt nach Herstellerangaben 1:7; in Spezialausführungen bis 1:60. In dem oben beschriebenen Fall variierte der Dampfeintrag zwischen 0 und 400 kg/h; das Dampfregelverhältnis ist also praktisch unendlich, über ein vergrößertes Ventil wurde auch ein Dampfeintrag von 1200 kg/h erreicht, ohne daß der Lärm angestiegen ist. Es ist damit noch nicht die Obergrenze der Leistung erreicht worden.had a nominal width of 100. With such a heater, a 10 m agitator vessel was heated up via pressurized water heating circuits by introducing 400 kg of water vapor / h. The water flow rate was about 25 m / h, the water temperature before the introduction of steam 25 0 C, the maximum allowable water circulation temperature was 130 0 C, the water pressure at the entrance to heaters 4.2 bar, of steam pressure 5 bar. The noise level during operation was 70 dB (A). It was not measurably increased by the introduction of steam. On the other hand, with a steam jet of conventional design and roughly comparable power, a noise level of 98 dB (A) is measured at the beginning of the heating process and a noise level of 80 dB (A) at the end of the heating process. Another advantage of the heater according to the invention is the relatively low pressure loss on the liquid side and the very large steam control ratio. In the case of the heater described above, the pressure loss without the introduction of steam was less than 0.1 bar; with conventional heaters it is 0.6 bar. According to the manufacturer, the permissible steam control ratio is 1: 7; in special designs up to 1:60. In the case described above, the steam input varied between 0 and 400 kg / h; the steam control ratio is practically infinite; an enlarged valve also allowed steam entry of 1200 kg / h to be achieved without the noise increasing. The upper limit of performance has not yet been reached.
In den Figuren 5 und 6 ist eine andere Form der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es handeltIn Figures 5 and 6 there is another form of the invention Device shown. It deals
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sich dabei um ein Flachkammerbündel 40 ähnlich wie in Fig. 2 in einem rechteckigen Gehäuse .41. Der Dampf tritt seitlich durch den Flansch 42 ein und die Flüssigkeit durchströmt das Gehäuse 41 im Gleichstrom von oben 43 nach unten 44, bzw. im Gegenstrom von 44 nach 43.around a flat chamber bundle 40 similar to that in FIG. 2 in a rectangular housing .41. The steam enters laterally through the flange 42 and the liquid flows through the housing 41 in the direct current of top 43 to bottom 44, or in countercurrent from 44 to 43.
Einzelheiten der Wärmetauschelemente sind in Fig. 6 im Schnitt dargestellt. Der Dampf tritt beim Flansch 42 in den Käfig 45 ein; dieser hat die Funktion, die Flachkammerwärmetauscherelemente 46 zu tragen und für die Dampfverteilung zu sorgen. Innerhalb der Flachkammern 46 sind Ringe 44 eingebaut, die ein Zusammenpressen der Flachkammern verhindern sollen, aber den Durchtritt von Dampf ermöglichen. Zwischen den Flachkammern 46 sind wiederum Ringe 48 um einen Mindestabstand zwischen den Flachkammern 46 zu gewährleisten. Die selbe Funktion haben auch Noppen außen an den Flachkammern. Darüber hinaus dienen diese Noppen 49 noch der Verbesserung des Wärmeübergangs. Mit dem Joch 50 werden die Flachkammern und die Ringe zusammengepreßt.Details of the heat exchange elements are shown in section in FIG. The steam enters the flange 42 in the cage 45; this has the function of supporting the flat-chamber heat exchanger elements 46 and to take care of the steam distribution. Rings 44 are installed within the flat chambers 46, which have a To prevent compression of the flat chambers, but allow the passage of steam. Between The flat chambers 46 are in turn rings 48 to ensure a minimum distance between the flat chambers 46. The same function also has knobs on the outside of the flat chambers. In addition, serve these knobs 49 still improve the heat transfer. With the yoke 50, the flat chambers and the rings pressed together.
Nach Fig. 7 kann ein Rohrbündelkondensator auch zum Anwärmen ohne Zwangsumwälzung betrieben werden. Durch Dampfeinspeisung über den Flansch 60 wird kühlere Flüssigkeit durch die öffnungen 61 unten an dem Gehäuse 62, in das die oben offenen Wärmetauschelemente 63 reichen, angesaugt. Es kommt zu einer Konvektionsströmung. Auch hier können sich stabile Dampfsäulen bilden, die von den Wärmetausch-According to FIG. 7, a tube bundle condenser can also be operated for heating without forced circulation. By feeding in steam via the flange 60, cooler liquid is drawn through the openings 61 at the bottom sucked on the housing 62, into which the open-top heat exchange elements 63 extend. It comes to a convection flow. Here, too, stable columns of steam can form, which are
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elementen 63 ausgehend nach oben in die Flüssigkeit reichen. Um eine Wirbelbildung zu vermeiden, wodurch Blasen aus den Dampfsäulen herausgerissen werden könnten, sollten in der Nähe der Enden der Wärmetauschelemente Dampf und Flüssigkeitsströme grundsätzlich parallel geführt werden. Der Dampf sollte möglichst senkrecht in die Flüssigkeit strömen. Bei einer waagerechten Dampfsäule wird das Ende der Säule aufgrund der geringeren Dampfdichte nach oben weggebogen, wobei zumindest bei großen Dampfleistungen und damit langen Dampfsäulen Dampfblasen aus den Säulen herausgerissen werden und kavitieren können.elements 63 starting upwards into the liquid. To avoid vortex formation, which Bubbles torn from the columns of steam should be near the ends of the heat exchange elements Vapor and liquid flows are basically guided in parallel. The steam should be as possible Flow vertically into the liquid. In the case of a horizontal column of steam, the end of the column is due to bent upwards due to the lower vapor density, whereby at least with large steam outputs and thus Long columns of steam, steam bubbles can be torn out of the columns and cavitate.
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