DE3134435C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Steigrohrwärmetauscher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein bekannter Oberflächenverdampfer (DE-PS 53 043), der als Steigrohrwärmetauscher ausgebildet ist, weist ein Düsen­ becken auf, dessen Düsenplatte ringförmige Düsenöffnungen besitzt, die die senkrechten Heizrohre in ihrem oberen Ab­ schnitt umgeben und die zu verdampfende Flüssigkeit auf den jeweiligen äußeren Rohrmantel leiten. Nachteilig ist dabei, daß bei großen Rohrlängen eine gleichmäßige Benetzung der Rohre über die gesamte Länge kaum zu erreichen ist.

Ein weiterer bekannter Steigrohrwärmetauscher (CH-PS 25 603) weist zusätzliche, über die Länge der Rohre verteilte Düsen­ platten auf, die die jeweiligen Rohre umgebende ringförmige Düsen besitzen, um die zu verdampfende Flüssigkeit auf die Rohre aufzubringen. Dabei haben die Düsenplatten keine stützende Wirkung auf die Rohre, so daß ein derartiger Wärme­ tauscher bei großer Rohrlänge eine besonders stabile und schwere Ausführung der Rohrgruppen erfordert.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Steig­ rohrwärmetauscher der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei möglichst großer Rohrlänge und gleichmäßiger Flüssig­ keitsverteilung auf die Rohrmäntel möglichst leicht und den­ noch stabil ausgeführt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Anordnung einer Stützplatte hat den be­ sonderen Vorteil, daß lange Rohre eine zusätzliche Ab­ stützung erfahren, so daß sie für eine gute Wärmeübertragung dünnwandig gehalten werden können. Dabei gewährleistet die besondere Anordnung der Stützplatte oberhalb der Düsenplatte und unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der im Düsenbecken ge­ sammelten Flüssigkeit, daß die durchgehende und gleichmäßige Benetzung der Rohrmäntel mit der zu verdampfenden Flüssig­ keit nirgends unterbrochen ist.

Die erfindungsgemäße Kombination von Stützplatte und Düsen­ becken stellt dabei gleichzeitig sicher, daß die Düsenform optimal dimensioniert und für eine günstige Durchströmung gestaltet werden kann.

Die Erfindung führt somit zu leichten, preiswerten und beson­ ders effektiven Wärmetauschern, bei denen Schwingungen und Vibrationen durch die dem Düsenbecken zugeordneten Stützplat­ ten ausgeschlossen werden. Ferner lassen sich derartige Steigrohrwärmetauscher auch nach vollständiger Montage im Herstellungsbetrieb auch in horizontaler Lage ohne weiteres transportieren.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher beschrieben.

In dieser zeigt die einzige Figur in Seitenansicht eine schematische Schnittdarstellung eines Steigrohrwärmetauschers.

Der in der Figur gezeigte Wärmetauscher weist einen verti­ kalen zylindrischen Mantel 4 auf, in dem eine Gruppe von Rohren mittels Rohrplatten 5 und 6 angebracht ist. Im unteren Ab­ schnitt des Wärmetauschers ist eine Einlaßverbindung 8 vor­ gesehen, durch die hindurch Dampf oder möglicherweise Flüssigkeit in den Raum 9 im unteren Abschnitt des Wärme­ tauschers eingeführt und von da aus innerhalb der Rohre 7 der Rohrgruppe nach oben in den Raum 10 im oberen Abschnitt des Wärmetauschers weitergeleitet wird, aus dem der Dampf oder die Flüssigkeit durch die Verbindung 11 entweicht. Der Dampf oder die Flüssigkeit kann auch durch die Verbindung 11 in den Wärmetauscher eingeführt werden, wobei in diesem Falle der Dampf oder die Flüssigkeit in den Rohren 7 der Rohrgruppe vom oberen Abschnitt aus nach unten fließt und durch die Verbindung 8 im unteren Abschnitt aus dem Wärmetauscher austritt.

Der Wärmetauscher ist so ausgelegt, daß die zu verdampfende Flüssigkeit dem mantelseitigen Abschnitt des Wärmetauschers, d. h. dem abgeschlossenen Raum zugeführt wird, der durch den Mantel 4 des Wärmetauschers, durch die Außenfläche der Rohre 7 der Rohrgruppe und durch die Rohrplatten 5 und 6 festgelegt ist. Die zu verdampfende Flüssigkeit wird in den Wärme­ tauscher durch eine im Bereich seines oberen Abschnittes ange­ ordnete Verbindung 12 eingeleitet und der Düsenplatte 13 zugeführt. Über der Düsenplatte 13 ist ein Düsenbecken 14 ausgebildet, in dem die Lage des Flüssigkeitsspiegels durch das Überlaufrohr 15 festgelegt ist. Die Düsenplatte 13 des Düsenbeckens 14 ist so ausgebildet, daß sie gleichzeitig als Stützplatte für die Rohre 7 der Rohrgruppe dient. Dazu sind zur Erzeugung der Düsen 16 die für die Rohre 7 ge­ bohrten Löcher mit Nuten versehen. Die zu verdampfende Flüssigkeit wird von dem Düsenbecken 14 aus mittels der Düsen 16 so weitergeleitet, daß sie als Flüssigkeitsfilm auf der Außenfläche der Rohre 17 abwärts fließt. Die Düsen 16 sind derart dimensioniert, daß die Rohre angefeuchtet, d. h. über ihre ganze Abschnittsfläche mit einem Flüssigkeitsfilm überzogen sind. Der Wärmetauscher kann von solchem Typ sein, daß der von dem Flüssigkeitsfilm erzeugte Dampf mittels in die Rohrgruppe hinein ausgebildeter Dampfflußdurchgänge entweder vom unteren Abschnitt des Wärmetauschers durch die Verbindung 17 hindurch oder von jeder Wärmetauscher-Teil­ einheit 1, 2 und 3 an eine Verbrauchereinheit weitergeleitet wird. Beim letzteren Typ müssen die Düsenplatten zwischen den Wärmetauschereinheiten 1, 2 und 3 derart aus­ gelegt sein, daß sie getrennt arbeiten können und nur der Flüssigkeitsfilm über die gesamte Länge der Rohrgruppe hinweggeführt wird. In anderen Worten ausgedrückt verhindert die diesem Düsenplatten-Typ entsprechende, zwischen den Wärmetauschereinheiten 1 und 2 gelegene Düsenplatte 18, daß Dampf über die Platte hinweg nach unten weitergeführt wird, wobei über der Platte jedoch ein neues Düsenbecken 19 ausgebildet ist, von dem aus die Düsen 20 die Flüssigkeit wiederum derart weiterleiten, daß sie auf der Außenfläche der Rohre 7 der Rohrgruppe als Flüssigkeitsfilm weiterfließt und dadurch die Gleichförmigkeit des Flüssigkeitsfilms sicherge­ stellt ist. Wird der Dampf getrennt von jeder Wärmetauscher­ einheit 1, 2 und 3 der Verbrauchereinheit zugeführt, so ge­ schieht dies, wie in Verbindung mit der Teileinheit 1 darge­ stellt, über die Verbindung 21. Bei einem Wärmetauscher, bei dem der Dampf getrennt von jeder Teileinheit 1, 2 und 3 der Verbrauchereinheit zugeführt wird, muß die Düsenplatte oder das Düsenbecken zwischen den Teileinheiten 2 und 3 natürlich vom gleichen Typ wie die zwischen den Teileinheiten 1 und 2 sein.

Wird der im Wärmetauscher von dem Flüssigkeitsfilm erzeugte Dampf ausschließlich über die im unteren Abschnitt des Wärme­ austauschers angeordnete Verbindung 17 aus dem Wärmetauscher herausgeführt, so muß die zwischen den Teileinheiten 1 und 2 gelegene Düsenplatte 18 natürlich durch ein Düsenbecken, wie z. B. das zwischen den Teileinheiten 2 und 3 gelegene, ersetzt werden, das eine Weiterleitung des Dampfes von der Teileinheit 1 zu der Teileinheit 2 nicht verhindert. Zwischen den Teilein­ heiten 2 und 3 ist in der Zeichnung ein Düsenbecken 22 gezeigt, in dem zwischen der Bodenplatte des Beckens, also der Düsenplatte 33, und den Rohren 7 der Rohrgruppe Düsenöffnungen 23 ausgebildet sind, die z. B. ringförmige, die Rohre 7 umschließende Düsenöffnungen sein können. Zwischen den Teileinheiten 2 und 3 zeigt die Zeichnung ein Düsenbecken 22, das eine getrennte Stützplatte 24 zur Ab­ stützung der Rohre der Rohrgruppe 7 erfordert, die über der Düsenplatte 33 des Düsenbeckens 22 mit Abstand angeordnet ist. Ist die Vorrichtung in Betrieb, so ist die Stütz­ platte 24 in der sich in dem Düsenbecken 22 befindenden Flüssig­ keit eingetaucht, so daß sie den längs der Rohre 7 der Rohrgruppe abwärtsfließenden Flüssigkeitsfilm nicht unterbricht. In einem solchen Falle muß die Stützplatte 24 in den zwischen den Rohren 7 der Rohrgruppe gelegenen Abschnitten weiter Durchflußöff­ nungen 25 für die Flüssigkeit aufweisen.

In jeder Teileinheit 1, 2 und 3 wird der Flüssigkeitsspiegel in den Düsenbecken 14, 19, 22 durch ein Überlauf­ rohr 15, 26, 30 festgelegt, das ein kurzes, sich nur wenig über die Düsenplatte 16, 18, 33 hinaus erstreckendes Überlaufrohr oder ein länge­ res Überlaufrohr des in der Zeichnung gezeigten Typs sein kann. Zwischen den Überlaufrohren 15 und 26 bzw. 26 und 30 ist eine Führungs­ platte 31 bzw. 32 vorgesehen, um den Fluß vom oberen Überlaufrohr 15 bzw. 26 unmittelbar in das untere Überlaufrohr 26 bzw. 30 zu verhindern.

Die in den untersten Abschnitt des Wärmetauschers hinein­ gelaufende Flüssigkeit wird in dem Becken oberhalb der Rohr­ platte 6 gesammelt, von wo aus sie über die Verbindung 27 abgeführt wird.

Die Flüssigkeit kann auch unter Druck über die Verbindung 12 in den oberen Abschnitt des Wärmetauschers eingeführt werden. Die Formung des Flüssigkeitsfilms in den Teileinheiten 2 und 3 kann durch Einführen von zu verdampfender Flüssigkeit durch Verbindungen 28 und 29 hindurch in die entsprechenden Düsenbecken 19 bzw. 22 gesteuert werden.

Claims (5)

1. Steigrohrwärmetauscher

• - mit einer Gruppe von aufrecht stehenden Rohren
• - mit innenseitiger Strömung eines Wärmemediums und
• - außenseitiger Führung der zu verdampfenden Flüssigkeit von oben nach unten,
• - mit Anordnung zumindest einer sich zwischen den Enden der Rohre (7) quer über die Gruppe erstreckenden Düsenplatte (33) zur Sammlung der herablaufenden Flüssigkeit und deren Weiterleitung durch die Rohre (7) umschließende Düsenöffnungen (23)

dadurch gekennzeichnet, daß

• - mindestens eine Stützplatte (24) zur Abstützung der Rohre (7) in einem solchen Abstand oberhalb der den Boden eines Düsenbeckens (22) bildenden Düsen­ platte (33) angeordnet ist, daß die Stützplatte (24) im Betrieb in der im Düsenbecken (22) befindlichen Flüs­ sigkeit eingetaucht ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatte (24) in den zwischen den Rohren ge­ legenen Abschnitten weite Durchflußöffnungen (25) für die zu verdampfende Flüssigkeit aufweist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatte als Düsenplatte (33) des Düsenbeckens (22) ausgebildet ist und daß die die Rohre (7) aufnehmen­ den Löcher zur Ausbildung der Düsen (20) mit Nuten ver­ sehen sind.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Düsenbecken (22) ein oder mehrere Über­ laufrohre (30) zugeordnet sind, um jeglichen Flüssigkeits­ überschuß zur nächsten, tieferen Wärmetauschereinheit (3) abfließen zu lassen.