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Kombinierter Dampfvorkühler zu Verdunstungskondensatoren
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Die Erfindung betrifft einen kombinierten Dampfvorkühler zu Verdunstungskondensatoren,
der eine kühlende, mit inneren Rippen versehene Rohrschlange enthält, die von einer
wasserspritzenden Einheit räumlich getrennt angeordnet ist, Der erfindungsgemässe
Dampfvorkühler gewährleistet einen hohen Wert der Effektivität bei der Kühlung des
überhitzten Dampfes in den Verdunstungskondensatoren.
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Die Arbeit der zur Erzeugung der ~künstlicher Kälte" vorgesehenen
Kühlinaschinen stützt sich auf einem Prozesse, das umgekehrt zur Arbeit der Kolbenmaschinen
abläuft. Bei den mit gasförmigem Arbeitsmittel in Betätigung gesetzten Kühlmaschinen
ist ein Kompressor zur Weiterführung des Kühlmittels in eine Stelle höheren Drucks
und höherer Temperatur vorgesehen, wobei ein Wärmeaustauscher, ein Kondensator durch
Wärmeabfuhr die Kondensation des Dampfes bewirkt. Nachdem wird das Kondensat durch
ein Drosselventil geführt, wo sein Druck abfällt, und sich das Mittel durch Verdampfen
kühlt.
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Das gekühlte Mittel wird zu dem kälteseitigen Wärmeaustauscher geführt,
und von hier, von dem Verdampfer aus wird durch den Kompressor ausgesaugt.
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Ein wichtiger Punkt dieses Kreisprozesses ist die Kondensation, die
zur Weitergebung der in dem Verdampfer aufgenommenen Wärme zur Umgebung vorgesehen
ist. Nach dem Kompresser entsteht überhitzter Dampf im Kreisprozess, der zum Kondensator
weiterfliesst. Der Kondensator spielt daher eine Doppelrolle: einerseits dient zur
Kühlung des überhitzten Dampfes zum gesättigten Zustand, und andererseits zur Kondensation
des entstandenen gesättigten Dampfes.
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Die in der Kühlindustrie angewendeten Kondensationssysteme gehören
in Allgemeinem zu den Verdunstungskondensatoren, die Kondensationsröhren enthalten,
wobei der in dem Innenraum der Kondensationsrühren fliessende Dampf durch Spritzen
des Wassers auf die äussere Oberflfiche und durch Strömenlassen der Luft gekühlt
wird. Bei den gewöhnlichen Ausführungen solcher Anlagen strömt die zur Kühlung vorgesehene
Luft von unten nach oben längs einer Rohrschlange und das Spritzwasser im Gegenteil
zur Richtung des Luftstroms, von oben nach unten.
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Die Verdunstungskondensatoren sind zur Wärmeabfuhr aus dem überhitzten
Dampf mit einem Dampfvorkühler versehen.
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Der Dampfvorkühler ist mit äusseren Rippen ausgebildet.
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Es ist bekannt, dass die Kühlung des überhitzten Dampfes zur Kühlung
des Gases ähnlich abspielt. Bei dem Prozess der Gaskühlung nimmt die+Wärmeübertragungskoeffizient
einen mit einer Grössenordnung kleineren Wert auf, als bei der Kondensation. Deswegen
ist erforderlich, an der äusseren Oberfläche der Röhre Rippen auszubilden.
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Bei den Verdunstungskondensatoren wird das Wasser mit einer Wasserspritzeneinheit
den Röhrenstrecken der Kondensation gegeben. Ein Teil der entstandenen Tropfen wird
mit dem Luftstrom mitgebracht, deswegen wird ein Tropfenabschneider zwischen dem
Kondensationsteil und dem Dampfvorkühler angewendet. Der Tropfenabschneider ist
durch einen relativ hohen Stromwiderstand zu kennzeichnen, der zur Steigerung des
Energieverbrauchs der Anlage führt.
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Die gerippten Röhren des Dampfvorkühlers bilden auch
einen
erhöhten Strömungswiderstand im Wege der Luft, der auch zur Steigerung des Energieverbrauchs
der Anlage führt.
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Die Wärmeübergabebedingungen des Dampfvorkühlers können zweckmässig
verbessert werden, wenn innere Rippen im Innere der Röhre angeordnet werden.
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Es ist gewöhnlich, bei den mit einer niedrigen Wärme übergabekoeffizient
gekennzeichneten Wärmeaustauschprozessen Rippen zur Verbesserung der Bedingungen
anzuwenden.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass - weil die Anwendung
der inneren Rippen zur Verbesserung der Wärmeübergabebedingungen zweckmässig ist,
- der Aufbau von äusseren Rippen auf der Röhre zur Verbesserung der Bedingungen
der äusseren W#rmeübergabe zweckdienlich sein kann.
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Die Erfindung benutzt die obige Erkenntnis und ihr zugrunde liegt
die Aufgabe, einen Verdunstungskondensator zu schaffen, der die Erhöhung der Effektivität
der Wärmeabfuhr und gleichzeitig die Verminderung des Platzverbrauchs der gesamten
Anlage gewährleistet.
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Zur Lösung der obigen Aufgabe wurde ein in Verdunstungskondensatoren
anwendbarer Dampfvorkühler erarbeitet, der eine kühlende, mit inneren Rippen versehene
Rohrschlange enthält, die von einer wasserspritzenden Einheit räumlich getrennt
angeordnet ist, wobei erfindungsgemäss auf der Rohrschlange äussere Rippen ausgebildet
sind, die als Tropfenabschneider vorgesehen sind und derart ausgebildet sind, dass
sie den Weg der Luft brechen.
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Die Untersuchungen haben bewiesen, es ist zweckmässig, die äusseren
Rippen in Form von Blechlamellen auszubilden, die eine zueinander parallele Oberfläche
aufweisen. Die Blechlamellen können in gekrümmter Form oder aus zwei geraden Platten
ausgebildet werden, wobei diese Platten einen nicht grösseren als 600 Winkel mit
der Achse der Röhre bestimmen. Es können die Blechlamellen aus drei Teilen ausgebildet
werden, die miteinander verbunden die Form der Buchstabe Z bilden.
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Die Wasserspritzereiheiten können zweckdienlich zwischen den äusseren
Rippen des Dampfvorkühlers angeordnet werden.
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Die erfindungsgemässe Lösung zeigt mehrere Vorteile im Vergleich
zu den bekannten. Zuerst, die äusseren Rippen, die zur Sammlung einer grösseren
Menge der Feuchtigkeit geeignet sind, bilden eine grössere Oberfläche als die Oberfläche
der bekannten Lösungen, deswegen ist die Sammlung der Feuchtigkeit sehr wirksam.
Zweitens, ist eine spezielle Einheit zum Tropfenabschneiden unnötig, deswegen wird
der Widerstand der Anlage im Luftstrom vermindert.
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Drittens, können die Mapstaben des ganzen Verdunstungskondensators
vermindert werden. Dies alles bedeutet auch die Verminderung der Herstellungskosten
des Kondensators.
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Die erfindungsgemässe Anlage ist daher ein Verdunstungskondensator,
dessen Verbesserung liegt in der Anwendung äusserer Rippen neuartiger Form in dem
Dampfvorkühler, das in der Fähigkeit dieser Rippen zur Sammlung der Feuchtigkeit
aus der Luft resultiert und derart zur Verbesserung der Effektivität der Kühlung
führt. Die neue Form bedeutet eine
Krümmung, die Fliegelform oder
die Z-Buchstabenform der äusseren Rippen, obwohl andere Gestalten auch vorteilig
sein können.
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Der erfindungsgemässe Dampfvorkühler wird nachstehend anhand beispielsweise
dargestellter Ausführungen, mit Hinweis auf die beiliegende Zeichnung dargestellt.
In der Zeichnung zeigt die Fig.1 den Durchschnitt eines traditionell aufgebauten
Verdunstungskondensators, die Fig.2 die Vorderansicht eines mit einem erfindunsgemässen
Dampfvorkühler versehenen Verdunstungskondensators, die Fig.3 die Seitenansicht
des mit einem in der Fig.2 dargestellten erfindungsgemässen kombinierten Dampvorkühl
er versehenen Verdunstungskondensators, die Fig.4 eine andere vorteilhafte Ausführung
des erfindungsgemässen Dampfvorkühlers in Seitenansicht, die Fig.5 die Seitenansicht
einer gekrümmten äusseren Rippe, die Fig.6 die-Seitenansicht einer flügelartigen
äusseren Rippe, die Fig.? die Seitenansicht einer in Form der Buchstabe Z ausgebildeten
äusseren Rippe, die mit der Röhre des Dampfvorkühlers verbunden ist, die Fig.8 den
Durchschnitt der Röhre des Dampfvorkühlers, und die Fig.9 den Durchschnitt einer
anderen Ausführung des Dampfvorkühlers mit inneren Rippen.
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Bei dem traditionellen Aufbau des Verdunstungskondensators,
wie
es in der Figur 1 sichtbar ist, ist eine Rohrschlange 1 mit einem Dampfvorkühler
2 verbunden, der äussere scheibenförmige Rippen aufweist. Zwischen der Rohrschlange
1 und dem Dampfvorkühler 2 ist eine Wasserspritzereinheit 3 und ein Tropfenabschneider
7 angeordnet. Der Tropfenabschneider 7 dient zur Sammlung der Feuchtigkeit aus der
Luft. Die Luft wird durch einen mit einer Luftschraube versehenen Absaugen in Bewegung
gesetzt. Das durch die Wasserspritzereinheit 3 zerspritzte Wasser sammelt sich in
einem Behälter 5, woraus mit einer Pumpe 6 ausgenommen werden kann.
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Der überhitzte und zum Beispiel aus Ammonia erzeugte Dampf betritt
den Verdunstungskondensator im Punkt A. Er fliesst durch den Dampfvorkühler 2, die
Rohrschlange 1 zur Kondensation und verliesst den Kondensator im Punkt B als Flüssigkeit.
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Das zu zerspritzende Wasser tritt in den Verdunstungskondensator
bei dem Punkt C herein, und verlangt es aus den Spritzern der Wasserspritzereinheit
3 ausfallend auf die Oberfläche der Rohrschlange 1, und daraus in den Behälter 5,
woraus es durch die Pumpe 6 ausgenommen und zum Kondensator weitergeleitet wird.
Der Tropfenabschneider 7 wird zwischen dem Dampfvorkühler 2 und der Ebene der Wasserspritzereinheit
3 angeordnet. Der Verdunstungskondensator solches Aufbaus kann mit der Höhe H1 gekennzeichnet
werden.
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Erfindungsgemäss ist der Verdunstungskondensator mit einem neuartig
aufgebauten kombinierten Dampfvorkühler 2, wie in Fig. 2 gezeichnet, versehen. Dieser
Dampfvorkühler ist in einer Seitenansicht in Fig. 3 zu sehen. Der Dampfvorkühler
ist über der Rohrschlange 1 angeordnet und zwischen
den Wasserspritzereinheiten
3 eingebaut. Der Dampfvorkühler 2 weist äussere Rippen 8 auf, die so ausgebildet
sind, um der durch den Absäuger 4 in Bewegung gesetzten Luft die Feuchtigkeit entnehmen
zu können. Durch diese Lösung kann die Höhe der Anlage von H1 auf H2 vermindert
werden.
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Der Dampfvorkühler 2 ist mit einer Röhre ausgestattet, die innere
Rippen aufweist. Längs der Achse der Röhre ist sie mit einem Durchschnitt wie in
Figuren 8 und 9 gezeigt, ausgebildet.
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Wie es in Fig. 2 sichtbar ist, sind die äusseren Rippen 8 so ausgebildet,
dass sie die Veränderung der Strömungsrichtung der Luft in Richtung des Absäugers
4 gewährleisten.
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Bei dieser Veränderung wird die in der Luft vorhandene Feuchtigkeit
in Form von Tropfen auf den Rippen 8 kondensiert Dieses Prozess wird mit höherer
Wirksamkeit gekennzeichnet, als bei der Anwendung von flachen äusseren Rippen 8.
Ein Teil der zusammengesammelten Tropfen, wenn läuft herunter, wird unter Einwirkung
der Wärme der Röhre verdampft und so werden die Wärmeübergabebedingungen bei dem
Dampfvorkühler verbessert, weil die konvektive Wärmeaustausch und die Verdampfung
gleichzeitig auftreten. Die äusseren Rippen 8 sind zwischen den Wasserspritzereinheiten
3 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
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Wie es in Fig. 4 sichtbar ist, können die äusseren Rippen des kombinierten
Dampfvorkühlers erfindungsgemäss unmittelbar über den Wasserspritzereinheiten 3
angeordnet werden. Die derartige Ausführung gewährleistet auch die Verminderung
der Höhe der Anlage, im Vergleich mit den bekannten Aufbauen.
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Wie es in den Figuren 5, 6 und 7 dargestellt wurde, können die äusseren
Rippen 8 vorteilhaft in Form von Blechlamellen 9 ausgebildet werden. Die gekrümmten
Blechlamellen sind in Fig. 5, die flügelartigen in Fig. 6 und die als Buchstabe
Z ausgebildeten in Fig. 7 sichtbar. Vorteilhaft bestimmen die Flügel der Ausbildung
der Fig. 6 gemäss einen den Wert 1200 nicht überschreitenden Winkel und die Flügel
sind symmetrisch zu der Längsachse der Röhre angeordnet.
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Aus der Zeichnung ist es klar, dass der erfindungsgemässe Dampfvorkühler
ohne Schwierigkeiten im Oberteil des Verdunstungskondensators angeordnet werden
kann. Durch die Anwendung des erfindungsgemässen Dampfvorkühlers ist die Kühlung
des überhitzten Dampfes wirksamer vorgenommen werden, als bei den bekannten Lösungen
und es ist möglich, den Verdunstungskondensator ohne einen Tropfenabschneider aufzubauen.
Die vorgeschlagene Lösung gewährleistet die Möglichkeit der Verminderung der Maßstabes
der Anlage und derart die Verminderung der Herstellungskosten.
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