DE3317951C2 - Rieselfilmverdampfer - Google Patents

Abstract

Der Wärmetauscher mit Rieselfilmverdampfung ist ein Mantelrohrwärmetauscher, der in Längsrichtung angeordnet ist, wobei ein flüssiges Kühlmittel von den oberen Abschnitten eines Bündels von Wärmeübertragungsrohren längs der Rohre frei fallengelassen wird und die Verdampfung des dünnen Films aus flüssigem Kühlmittel, der sich an der Oberfläche der Wärmeübertragungsrohre bildet, den Wärmeübergang bewirkt.

Description

menden Flüssigkeit. Jede der Kammern 20 hat einen Auslaß 24 bzw. 25 für das Fluten des zugeordneten Verteilerbodens 17 bzw. 18 mit dieser Flüssigkeit. Im oberen Teil des Mantels ist ein Anschluß 26 zum Abführen der verdampften wärmeaufnehmenden Flüssigkeit vorgesehen, dem ein Flüssigkeitsabscheider im Mantel vorgeordnet ist. Im unteren Bereich des Mantels ist ein Anschluß 27 zum Abführen von nicht verdampfter wärmeaufnehmender Flüssigkeit ausgebildet

Die über die Anschlüsse 22 und 23 in die Kammern 20 eingeführte und durch die Auslässe 24 und 25 auf die Verteilerböden 17 und 18 abgeführte wärmeaufnehmende Flüssigkeit strömt durch die Öffnungen 17a und 18a in den Verteilerböden 17 und 18 als Flüssigkeitsfilm 29 unter dem Einfluß der Schwerkraft nach unten, wobei sie an der Rohraußenfläche 9 Wärme aufnimmt, die von dem im Inneren der Rohre 12 strömenden wärmeabgebenden Fluid 14 an die Rohrwand abgeführt wird. Das wirmeabgebende Fluid 14 wird dabei mit Hilfe der Verteilerkammern 15 und 16 so geführt, daß ei. in Richtung der in Fig. 1 angegebenen Pfeile die Rohre 12 auf drei Bahnen durchströmt.

Die Rohraußenfläche 9 hat eine poröse Struktur, die, wie in F i g. 3 gezeigt ist, mit Hilfe von sich in Umfangsrichtung in der Wand der Rohre 12 erstreckenden Kanäle 10 gebildet wird, die über kleine dreieckige Löcher

11 mit der Rohraußenfläche 9 verbunden sind. Ein solcher Kanal 10 kann eine Höhe von 0,25 mm und eine Tiefe von 0,4 mm aufweisen und mit einem Abstand von 0,55 mm unter der Rohraußenfläche 9 angeordnet sein. Die kleinen dreieckigen Löcher 11 können einen eingeschriebenen Kreis mit einem Durchmesser von 0,1 mm aufweisen.

Bei der in F i g. 4 gezeigten Ausführungsform ist der Rieselfilmverdampfer wie in F i g. 1 und 2 gezeigt, gebaut, jedoch tauchen die unteren Abschnitte der Rohre

12 in wärmeaufnehmende Flüssigkeit ein. Um dies zu erreichen, wird der Anschluß 27 für die Abführung der wärmeaufnehmenden Flüssigkeit in der Nähe des auf mittlerer Höhe liegenden Verteilerbodens 18 angeordnet, wodurch sich im unteren Teil des Rieselfilmverdampfers Flüssigkeit ansammelt, so daß sich im Bereich 32 durch die Wärmezufuhr an die Flüssigkeit Blasensieden in Form von Behältersieden einstellt, während im darüberliegenden Bereich 31 der Flüssigkeitsfilm 29 Wärme aufnimmt und verdampft.

Wenn die Belastung des Rieselfilmverdampfers steigt, verdampft mehr Flüssigkeit im Bereich 32, wodurch der Flüssigkeitspegel 30 fällt und der Bereich 31 für die Filmverdampfung mit höherer Wärmeübergangszahl größer wird, also insgesamt mehr Wärme übertragen werden kann. Bei geringerer Belastung wird weniger Flüssigkeit verdampft, wodurch der Flüssigkeitspegel 30 steigt, was eine automatische Anpassung an die jeweilige Wärmebelastung ermöglicht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Rieseifilmverdampfer mit in einem Mantel vertikal nebeneinander im Abstand angeordneten Rohren, deren Ein- und Auslässe sich durch eine den Mantel jeweils abschließende obere und untere Platte in Verteilerkammern für die Zu- bzw. Abführung eines wärmeabgebenden Fluids erstrecken, mit horizontalen, im Abstand untereinander angeordneten Verteilerböden, in denen öffnungen vorgesehen sind, die die Rohre so umschließen, daß an den Außenflächen der Rohre ein nach unten abfließender Film einer über Anschlüsse im Mantel den Verteilerböden zugeführten wärmeaufnehmenden Flüssigkeit gebildet wird, mit einem Anschluß zum Abführen der wärmeaufnehmenden Flüssigkeit im Abstand über der den Mantel abschließenden unteren Platte im unteren Mantelbereich und mit einem Anschluß zum Abführen des Dampfs der wärmeaufnehmenden Flüssigkeit im oberen Bereich des Mantels, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Teil des Mantels durch eine Seitenwand (19) Kammern (20) abgetrennt sind, in die die Anschlüsse (22, 23) für die Zuführung der wärmeaufnehmenden Flüssigkeit und Auslässe (24, 25) für das Fluten der Verteilerböden (17, 18) mit dieser Flüssigkeit münden, und daß die Rohraußenflächen (9) porös ausgebildet sind.

2. Rieselfilmverdampfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in der Wand der Rohre (12) angeordnete, sich in ihrer Umfangsrichtung erstrekkende Kanäle (10), die über kleine Öffnungen mit der Rohraußenfläche (9) verbunden sind.

3. Rieselfilmverdampfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen kleine dreieckige Löcher (11) sind.

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

Ein solcher, aus der GB-PS 2 61 731 bekannter Rieselfilmverdampfer hat einen zylindrischen Behälter in Form eines Mantels, der oben und unten durch eine Platte abgeschlossen ist. Zwischen den Platten erstrekken sich vertikal im Abstand nebeneinander angeordnete Rohre, deren Einlasse und Auslässe durch die Platten hindurchgehend und in eine obere bzw. untere Kammer münden. Die obere Kammer hat einen Anschluß für die Zuführung einer wärmeabgebenden Flüssigkeit, die in den Rohren nach unten in eine untere Kammer strömt, aus der die Flüssigkeit über einen weiteren Anschluß abgezogen wird. Zwischen der oberen und unteren Platte sind in Abständen horizontale wannenförmige Verteilerböden angeordnet, die abwechselnd an gegenüberliegenden Wandbereichen befestigt sind und sich jeweils nicht ganz bis zum anderen Wandbereich erstrecken, wobei wenigstens dem obersten wannenförmigen Verteilerboden ein Anschluß für die Zuführung einer wärmeaufnehmenden Flüssigkeit zugeordnet ist. Die in den Wannenböden befindliche Flüssigkeit strömt durch die ringförmigen Öffnungen um die Rohre herum in Form eines Films an der Rohraußenseite nach unten und steht dabei im Wärmeaustausch mit der an der Rohrinnenwand ebenfalls in Form eines Films entlanggeführten Flüssigkeit. Bei entsprechender Wahl der Siedepunkte und der Temperaturgefälle kann die an den Rohraußenseiten in Form eines Films strömende Flüssigkeit verdampfen. Dieser Dampf steigt dann innerhalb des Mantels zickzackförmig zwischen den Verteilerböden nach oben und wird durch einen am Mantel vorgesehenen Anschluß abgeführt Sich auf der unteren Platte ansammelnde aufnehmende Flüssigkeit wird über ein Roh,-abgezogen, nach oben gepumpt und dem oberen wannenförmigen Verteilerboden wieder zugeführt

Dieser bekannte Wärmetauscher hat für den nach oben strömenden Dampf einen sehr hohen Strömungswiderstand. Trotz der in Abständen vorgesehenen wannenförmigen Verteilerböden und der dadurch möglichen Erneuerung des vertikal in den Rohraußenflächen nach unten laufenden Flüssigkeitsfilms lassen sich Trokkenstellen aufgrund ungleichförmiger Verdampfung an den Rühren nicht vermeiden, wodurch der Wirkungsgrad des Wärmeaustausches nachteilig beeinflußt wird. Ein Behältersieden im unteren Bereich des Mantels ist nicht vorgesehen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Wärmetauscher der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß unter Gewährleistung einer gewissen lastabhängigen Selbstregelung des Wärmeübergangs die Ausbildung flüssigkeitsfilmfreier Bereiche auf den Rohraußenflächen ausgeschlossen wird.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst, die in den Unteransprüchen vorteilhaft weitergebildet sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher ist es bei konstruktiv einfacher Ausführung möglich, eine Selbstregulierung abhängig von der Belastung aufgrund des gleichzeitig stattfindenden Behältersiedens im unteren Bereich und des Filmverdampfens im oberen Bereich zu bewirken, da durch diese beiden unterschiedlichen Arten der Verdampfung der wärmeaufnehmenden Flüssigkeit unterschiedliche Wärmeübergangszahlen gegeben sind. Dabei wird eine gleichmäßige Verteilung des Wärmeaustausches unter Berücksichtigung dieser unterschiedlichen Wärmeübergänge aufgrund der porösen Ausgestaltung der Rohraußenflächen erreicht.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Rieselfilmverdampfers,

F i g. 2 perspektivisch einen Ausschnitt aus dem Rieselfilmverdampfer von F i g. 1,

Fig.3 als Einzelheit perspektivisch einen Ausschnitt aus einer Rohrwand und

F i g. 4 im Längsschnitt in einer Teilansicht eine zweite Ausführungsform eines Rieselfilmverdampfers.

Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Rieselfilmverdampfer sind in einem Mantel vertikal nebeneinander im Abstand Rohre 12 angeordnet. Die Ein- und Auslässe der Rohre 12 erstrecken sich durch eine den Mantel jeweils abschließende obere und untere Platte 13 in Verteilerkammern 15 bzw. 16 für die Zu- bzw. Abführung eines wärmeabgebenden Fluids 14. In dem Mantel sind horizontale, im Abstand untereinander angeordnete Verteilerböden 17 und 18 vorgesehen, in die sich die Rohre 12 daran gehalten und unter Bildung von öffnungen 17a bzw. 18a hindurch erstrecken. Die Verteilerböden 17/j bzw. 186 umschlossen.

Von einem Teil des Mantels sind durch eine Seitenwand 19 und durch eine weitere horizontale Trennwand Kammern 20 abgetrennt. In jede der Kammern 20 mündet ein durch den Mantel hindurchgehender Anschluß 22 bzw. 23 für die Zuführung einer wärmeaufneh-