DE3147378C2 - Rieselfilm-Verdampferplatte für eine Kälteanlage - Google Patents

Abstract

Verdampferplatte für eine Berieselungs-Kälteanlage, mit zwei durch Schweißen miteinander verbundenen Blechwänden, zwischen denen ein Kältemittel nach oben in einen Sammelkanal aufsteigt, der von oberen Randabschnitten der Blechwände gebildet ist und sich über die ganze Breite der Verdampferplatte mit durchgehend gleichem Querschnitt erstreckt, wobei die Blechwände an ihren Rändern und ferner durch mehrere übereinanderliegende Reihen von Schweißstellen miteinander verbunden sind und im übrigen Abstand voneinander haben, wobei die Blechwände als Blechplatten ausgebildet sind, und die Schweißstellen durch direkt zwischen den Blechplatten bestehende Schweißnähte gebildet sind, die in mehreren übereinanderliegenden waagerechten Reihen jeweils mit gegenseitigem Abstand und seitlich versetzt zu den Schweißnähten der benachbarten Reihen verteilt sind, und der Sammelkanal eine größere Dicke hat als der Rest der Verdampferplatte.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rieselfilm-Verdampferplatte nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer bekannten Verdampferplatte dieser Art (US-PS 20 60 211) werden waagerecht gewellte Blechwände verwendet, und die Schweißnahtabschnitte sind zwischen einander gegenüberliegenden Wellenbergen und zwischen die Blechwände gelegten vertikalen Abstandsbändern gebildet, die in einer Reihe mit gegenseitigen Abständen über die Breite der Verdampferplatte verteilt sind. Es ergeben sich dadurch Schweißnahtabschnitte, die horizontal und vertikal aufeinander ausgerichtete Reihen bilden. Bei dieser bekannten Verdampferplatte kann zwar ein über die Breite der Platten gleichmäßiger Rieselfilm erreicht werden, doch ist eine gleichmäßige Kühlwirkung nicht möglich, weil das Kältemittel in annähernd vertikalen Strömungsfäden zwischen den Schweißnahtabschnitten nach oben strömt und die zwischen den Strömungsfäden liegenden Bereiche weniger stark beaufschlagt werden, wobei noch hinzukommt, daß in diesen Zwischenbereichcn infolge der Anwesenheit der Abstandsbänder starke Ungleichmäßigkeiten in bezug auf Wärmekapazität und Wärmedurchgangszahl vorliegen. Wegen der sich bildenden senkrechten Strömungsfäden kann es leicht zur Bildung von Eis kommen, wenn man in der Nähe des Gefrierpunktes der zu kühlenden Flüssigkeit arbeitet. Auch ist die Herstellung der beschriebenen bekannten Verdampferplatte sehr aufwendig, weil nicht nur die Herstellung der gewellten Blechwände, sondern auch das Einlegen und ordnungsgemäße Verschweißen der Ab-Standsbänder einen beträchtlichen Aufwand erfordert.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine einfach zu fertigende Rieselfilm-Verdampferplatte mit hoher Wärmedurchgangszahl, hoher Gleichmäßigkeit des Wärmeaustausches und geringem Strömungswiderstand für das Kältemittel zu schaffen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst mit der Rieselfilm-Verdampferplatte nach dem Anspruch 1. Bei der erfindungsgemäßen Verdampferplatte wird durch die in Horizontalrichtung versetzte Anordnung der fibereinander in waagerechten Reihen liegenden Schweißnahtabschnitte der Kältemitteldampf zickzackartig nach oben geführt, ohne daß dies mit einem beträchtlichen Strömungswiderstand erkauft werden muß. Durch die zickzackartige Führung ergibt sich eine vorteilhafte Turbulenz im Kältemittel und damit eine Vergleichmäßigung des Wärmedurchganges bei durchgehend hoher Wärmedurchgangszahl. Durch die gegenseitige seitliche Versetzung der Schweißnahtabschnitte wird auf der gesamten Verdampferplatte ein gleichmäßiger Rieselfilm sichergestellt Da somit sowohl eine gleichmäßige Kühlung als auch eine gleichmäßige Dicke des Berieselungsfilms über die Breite der Verdampferplatte erzielt werden kann, läßt sich die zu kühlende Flüssigkeit ohne Gefahr von Eisbildung bei verhältnismäßig hohen Verdampfungstemperaturen bis nahe an den Gefrierpunkt herunterkühlen.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Verdampferplatte ist äußerst einfach, weil nicht vorher verformte Blechwände, sondern einfach Blechplatten verwendet werden können, die erforderlichenfalls nach dem Verschweißen durch Beaufschlagen mit innerem Druck auf größere Abstände zueinander in den zwischen den Schweißnahtabschnitten liegenden Bereichen gebracht werden können. Diese Herstellungsweise ist sehr leicht und hochgradig automatisierbar.

Es sind zwar vor mehreren Jahrzehnten Verdampferplatten für Eintauch-Verdampfer bekanntgeworden, die aus zwei miteinander stellenweise durch Punktschweißungen verbundenen Blechwänden bestehen, wobei die Punktschweißungen in mehreren horizontalen Reihen mit gegenseitigem seitlichem Versatz verteilt sind (US-PS 17 79 911, US-PS 19 58 899), doch kann mit solchen Punktschweißungen eine mit der vorliegenden Erfindung vergleichbare Arbeitsweise nicht erzielt werden, weil die ptnktförmigen Schweißstellen von dem aufsteigenden Kältemittel annähernd glatt umströmt werden können, so daß es nicht zur Bildung von vergleichbar starken Turbulenzen kommt und nach wie vor die Möglichkeit der Bildung von senkrechten Strömungsfäden und damit einer ungleichmäßigen Kühlwirkung besteht. Abgesehen davon, war bei diesen bekannten Verdampferplatten auch nicht für eine gleichmäßige Ableitung des aufgestiegenen Kältemittels durch einen über eine ganze Breite der Platte erstreckten Sammelkanal gesorgt, noch war eine zum gleichmäßigen Verteilen einer Rieselflüssigkeit geeignete Ausbildung eines Sammelkanals vorgesehen.

Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß mit der erfindungsgemäßen Verdampferplatte unter Anwendung des Kältemittels Ammoniak Wärmedurchgangszahlen bis zu 1,7 kW/(m²K) zu erzielen sind; ein solcher Wert liegt um etwa 25% über bisher erreichbaren Werten. Da mit der erfindungsgemäßen Verdampferplatte somit Wärmedurchgangszahlen zu erreichen sind, die wesentlieh über denen bekannter Ausführungen liegen, lassen sich erheblich kleinere Verdampferplatten zur Erreichung gleicher Kühlleistungen einbauen; das verringert die Anschaffungskosten und den Platzbedarf der Anlage. Schließlich kann wegen der hohen Gleichmäßigkeit der Kühlwirkung, insbesondere veranlaßt durch die zickzackartige Führung des Kältemittels nach oben, die erfindungsgemäße Verdampferplatte mit kleineren TemDeraturdifferenzen zwischen Kältemittel und Rie-

selflüssigkeit betrieben werden als bekannte Verdampferplaiten. Das erhöht die entnehmbare Wärmemenge, verringert den Energiebedarf an den Kompressoren und ermöglicht somit Einsparungen bei Investitionsund Betriebskosten.

Vorzugsweise entsprechen die gegenseitigen Abstände der Schweißnahtabschnitte in e^;rer Reihe etwa der Länge der Schweißnahtabschnitte selbst Dadurch ergibt sich ein besonderes günstiger Kompromiß zwischen Strömungswiderstand und Verwirbelungsgrad.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schernatische Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Verdampferplatte; F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie U-II der Fig. 1.

Die in der Zeichnung wiedergegebene Rieselfilm-Verdampferplatte 1 besteht im wesentlichen aus zwei ßlechwänden 2 und 3, die an ihren Rändern zusammengeschweißt sowie durch mehrere einzelne Schweißnahtabschnitte 4 direkt miteinander verbunden sind, im übrigen aber Abstand voneinander haben. Die Schweißnahtabschnitte 4 sind in mehreren mit gleichen Abständen übereinander liegenden waagerechten Reihen 5, 5' angeordnet. Die Schweißnahtabschnitte sind alle gleich lang. Die gegenseitigen Abstände der Schweißnahtabschnitte in einer Reihe 5 oder 5' entsprechen etwa der Länge der Schweißnahtabschnitte 4 selbst. Die Schweißnahtabschnitte 4 der Reihe 5' sind zu den Schweißnahtabschnitten der darüber und darunter liegenden Reihe 5 gegeneinander versetzt angeordnet und jeweils so lang, daß sie — in vertikaler Richtung gesehen — die Lücken zwischen den Schweißnahtabschnitten der nächsten Reihe abdecken. Das hat zur Folge, daß ein Kältemittel, welches über einen Einlaufstutzen 6 in die Verdampferplatte 1 eingeführt wird, zwischen den beiden Blechwänden 2 und 3 entsprechend den Pfeilen 7 zickzackförmig zwischen den einzelnen Schweißnahtabschnitten der Reihen 5, 5' annähernd vertikal nach oben strömt. Dort wird der Kältemitteldamnf von einem Sammelkanal 8 aufgenommen und aus diesem über einen Auslaßstutzen 9 abgeführt.

Der Außendurchmesser bi des Sammelkanals 8 beträgt mehr als das Doppelte der Dicke b\ der Verdampferplatte.

Der Abstand der Reihen 5 und 5' voneinander ist in Fig. 2 angegeben mit »a«. Der doppelt so große Abstand »c« entspricht dem Abstand zweier benachbarter gleichartiger Reihen 5,5 oder 5',5' von Schweißnahtabschnitten 4.

Oberhalb der Verdampferplatte 1 ist ein Sammelbehälter 10 für eine zu kühlende Flüssigkeit 11 angeordnet. Aus diesem Sammelbehälter 10 tropft die zu kühlende Flüssigkeit 11 auf die beiden oben liegenden Seifen des Sammelkanals 8 und strömt auf ihnen über die volle Breite des Sammelkanals in gleichmäßiger Dicke auf die darunter liegenden Außenseiten der Blechwände 2 und 3 und bildet darauf jeweils einen gleichmäßigen Rieselfilm, der von dem zwischen den Blechwänden 2 und 3 aufströmenden Kältemitteldampf gekühlt wird. eo

An ihrem äußeren Rand sind die beiden Blechwände 2 und 3 rundherum zu einem Rahmen 12 zusammengeschweißt, so daß sich dort zwischen ihnen eine Naht 13 ergibt, die in F i g. 2 gezeigt ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Rieselfilm-Verdampf erplatte (1) für eine Kälteanlage, bestehend aus zwei Blechwänden (2, 3), die an ihren Rändern zusammengeschweißt sowie durch mehrere waagerecht übereinanderliegende Reihen (5,5') von einzelnen Schweißnahtabschnitten (4) miteinander verbunden sind, im übrigen aber Abstand voneinander haben, und wobei von den oberen Randabschnitten der Blechwände ein Sammelkanal (8) gebildet wird, der sich mit durchgehend gleichem Querschnitt über die ganze Breite der Verdampferplatte erstreckt, und in den ein zwischen den Blechwänden aufsteigendes Kältemittel gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß die die Blechwände (2,3) direkt miteinander verbindenden, waagerechten und in zueinander benachbarten Reihen (5, 5') gegeneinander versetzt angeordneten Schweißnahtabschnitte (4) jeweils so lang sind, daß sie — in vertikaler Richtung gesehen — die Lücken zwischen den Schweißnahtabschnitten der nächsten waagerechten Reihe abdecken.

2. Rieselfilm-Verdampferplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitigen Abstände der Schweißnahtabschnitte (4) in einer Reihe (5) etwa der Länge der Schweißnahtabschnitte (4) selbst entsprechen.