DE3419172C1

DE3419172C1 - Apparatus for the uniform distribution of liquid in falling film evaporators

Info

Publication number: DE3419172C1
Application number: DE3419172A
Authority: DE
Inventors: Peter 5060 Bergisch Gladbach Hallet; Joachim 4049 Rommerskirchen Niestroj
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: BWS Technologie GmbH
Priority date: 1984-05-23
Filing date: 1984-05-23
Publication date: 1985-09-05
Also published as: FR2569128A3; FR2569128B3

Abstract

The invention relates to an apparatus for the uniform distribution of liquid onto the heating tubes set into tube sheets of falling film evaporators, in particular in the sugar industry, having a liquid feed and a plurality of stages of annular channels, arranged one beneath the other and subdivided into the same number of straight chambers, having an overflow on both sides, the overflow edges of the channels of the lowest channel stage being tooth-shaped and the folded outlet teeth lying above the bridges of the tube sheet. The virtually velocity-independent distribution onto the tube sheet is ensured by conducting the volume running off onto the tube sheet by drawn-down staggered guide rods independently in a parabola.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Flüssigkeitsverteilung auf die in Rohrboden eingelassenen Heizrohre von Fallstromverdampfern, insbesondere in der Zuckerindustrie, mit einer Flüssigkeitszuführung und mehreren Stufen untereinander angeordneten ringförmigen, in die gleiche Anzahl von geraden Kammern unterteilten Rinnen mit beidseitigem Überlauf, wobei die Überlaufränder der Rinnen der untersten Rinnenstufe zackenförmig ausgebildet sind und die abgebogenen Ablaufzacken oberhalb der Stege des Rohrbodens liegen.The invention relates to a device for evenly distributing liquid to those embedded in the tube sheet Heating pipes of falling film evaporators, especially in the sugar industry, with a liquid feed and several stages arranged one below the other, annular channels divided into the same number of straight chambers with bilateral channels Overflow, whereby the overflow edges of the channels of the lowest channel step are jagged and the bent drainage prongs are above the webs of the tube sheet.

In Fallstromverdampfern durchströmt die einzudampfende Flüssigkeit die von außen her dampfbeheizten Heizrohre in dünner Schicht von oben nach unten. Die Flüssigkeit wird durch Wärmezufuhr über die Heizrohrwände eingedampft.In falling film evaporators, the liquid to be evaporated flows through the externally steam-heated Heating pipes in a thin layer from top to bottom. The liquid is caused by the supply of heat through the heating tube walls evaporated.

Damit sich kein zu dicker bzw. zu dünner, die Verdampfung ungünstig beeinflussender Flüssigkeitsfilm an den Innenwänden der Heizrohre bildet, darf die den einzelnen Heizrohren zugeführte Flüssigkeitsmenge nicht zu groß und auch nicht zu klein sein. Infolge der Verdampfung der Flüssigkeit bildet sich innerhalb der Heizrohre Dampf, der mit der einzudickenden Flüssigkeit nach unten wandert. Der entstehende Dampf drückt den Flüssigkeitsfilm nicht nur an die Rohrwand, sondern unterstützt auch den Fluß nach unten. Die Verdampfung bewirkt fernerhin, daß der Flüssigkeitsfilm nach unten hin dünner wird. Er darf jedoch nicht so dünn werden, daß er abreißt, was zur Überhitzung der Flüssigkeit führen würde. Um diesen Forderungen gerecht zu werden, muß jedem Heizrohr die gleiche genau vorherbestimmte Menge an einzudampfender Flüssigkeit zugeführt werden.So that there is no film of liquid that is too thick or too thin and which has an adverse effect on evaporation the inner walls of the heating pipes, the amount of liquid supplied to the individual heating pipes neither be too big nor too small. As a result of the evaporation of the liquid forms inside the Heating tubes Steam that travels downward with the liquid to be thickened. The resulting steam not only presses the liquid film against the pipe wall, but also supports the flow downwards. The evaporation also has the effect that the liquid film becomes thinner towards the bottom. However, he is not allowed to do so thin so that it tears off, which would cause the liquid to overheat. To meet these demands To become, each heating tube must have the same precisely predetermined amount of liquid to be evaporated are fed.

Zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Verteilung der in einem dicken Strahl ankommenden Flüssigkeit auf viele kleine dünne Einzelströme sind vielgestaltige Vorrichtungen wie Brausen, Düsen, Einhängekörper, Lochplatten usw. bekannt.To maintain an even distribution of the incoming liquid in a thick stream on many small, thin individual streams are diverse devices such as showers, nozzles, suspension units, Perforated plates, etc. known.

Eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Flüssigkeitsverteilung in Fallstromverdampfern ist beispielsweise ausA device for uniform liquid distribution in falling film evaporators is, for example, from

ίο der DE-PS 25 54 071 bekannt. Bei dieser Vorrichtung sind die Überlaufränder der untersten Rinnen mit dreieckigen Ausschnitten verschen, so daß dreieckige Zakken verbleiben. Dabei ist jede zweite Zacke eines Randes mit seiner Spitze auf gleicher Höhe nach unten abgebogen, wobei die Spitzen oberhalb der Rohrbodcnstege liegen und ihre Abstände der Teilung der Heizrohre entsprechen. Diese Maßnahme erbringt nur unzureichende Ablaufverhältnisse in bezug auf die Theorie der Rohrbodenbeschickung. Der Nachteil der bekannten Vorrichtung ist darin zu sehen, daß der Auftreffpunkt des Flüssigkeitsstromes auf dem Rohrboden in Abhängigkeit von der Auflaufgeschwindigkeit bzw. der Flüssigkeitsmenge steht. Zum Beispiel bei zu hoher Beschikkung der Rinnen, trifft der Flüssigkeitsstrom unter ungünstigen Bedingungen nicht mehr den Rohrboden, sondern fließt direkt in das Heizrohr und führt zu ungleichmäßigen und unkontrollierten Verdampfungen. Es stellt sich nämlich eine parabeiabhängige Abwurfkurve der zu verteilenden Flüssigkeit ein..ίο known from DE-PS 25 54 071. With this device the overflow edges of the lowest channels are given away with triangular cutouts, so that triangular Zakken remain. Every second prong of an edge is bent down with its tip at the same height, whereby the tips lie above the Rohrbodcnstege and their distances of the division of the heating tubes correspond. This measure produces only inadequate flow conditions with regard to the theory of Tube sheet feeding. The disadvantage of the known device is that the point of impact of the liquid flow on the tube sheet as a function of the run-up speed or the amount of liquid stands. For example, if the channels are fed too high, the liquid flow hits at an unfavorable level Conditions no longer the tube sheet, but flows directly into the heating tube and leads to uneven and uncontrolled evaporation. This is because a para-dependent release curve arises the liquid to be distributed ..

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachsten Mitteln eine Rohrbodenbeschickung zu schaffen, mit der eine gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung oberhalb des Rohrbodens geschaffen wird, so daß alle Heizrohre mit der gleichen vorher bestimmten Menge an einzudampfender Flüssigkeit beaufschlagt werden.The invention is based on the object of creating a tube sheet feeder using the simplest means, with which a uniform distribution of liquid is created above the tube sheet, so that all Heating pipes are charged with the same predetermined amount of liquid to be evaporated.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Bereich der Überlaufränder der Seitenwände der untersten Rinnen trapezförmige Ausnehmungen vorgesehen sind, an die als Ablaufzacken schmale, bis nahe an die Oberfläehe des Rohrbodens geführte Führungsstäbe angebracht sind, und daß die Ausnehmungen mit den Führungsstäben in den Seitenwänden um eine halbe Rohrteilung versetzt sind.
Mit dieser Maßnahme wird eine geschwindigkeitsunabhängige Verteilung auf dem Rohrboden sichergestellt. Entlang des Führungsstabes bildet sich ein kreisringförmig ablaufender Flüssigkeitsquerschnitt, wodurch die Ablaufmenge parabelunabhängig wird. Damit ist nicht nur ein gezielter Flüssigkeitsablauf gewährleistet, sondern darüber hinaus lassen sich Schwankungen in der Zuführung der Flüssigkeitsmenge ohne Schwierigkeiten ausgleichen. Der erfindungsgemäße Vorteil wird insbesondere dann erreicht, wenn die Basisfläche der trapezförmigen Ausnehmungen etwa der Breite der Führungsstäbe entspricht.This object is achieved in that trapezoidal recesses are provided in the area of the overflow edges of the side walls of the lowermost channels, to which narrow guide rods are attached as drainage points, which are guided up to the surface of the tube sheet, and that the recesses with the guide rods in the side walls half a pipe division are offset.
This measure ensures a speed-independent distribution on the tube sheet. A circular liquid cross-section is formed along the guide rod, which means that the flow rate is independent of the parabola. This not only ensures a targeted drainage of the liquid, but also allows fluctuations in the supply of the amount of liquid to be compensated for without difficulty. The advantage according to the invention is achieved in particular when the base area of the trapezoidal recesses corresponds approximately to the width of the guide rods.

Bei der bekannten Vorrichtung sind die den Heizrohren zugeordneten untersten Rinnen so angeordnet, daß die Ablaufzacken jeweils links und rechts neben einem Heizrohr auf die entsprechenden Rohrbodenstege wcisen. Bei dieser Anordnung sind die Ablaufwege der Flüssigkeit auf dem Rohrboden von der Auftreffstelle der Flüssigkeit auf den Boden bis zum Ablauf über den Rohrrand in das Heizrohr nur innerhalb einer Rohrreihe etwa gleich. Der Ablaufweg bis zum nächstliegenden Rohr der Nebenreihe ist wesentlich längen Auch hierdurch ergibt sich eine ungleichmäßige Beaufschlagung der einzelnen Heizrohre.
Um die Ablaufwege der Flüssigkeit auf dem Rohrbo-In the known device, the lowermost gutters associated with the heating pipes are arranged in such a way that the drain prongs on the left and right next to a heating pipe wcisen on the corresponding tube sheet webs. In this arrangement, the drainage paths of the liquid on the tube sheet from the point of impact of the liquid on the floor to the discharge over the edge of the tube into the heating tube are only approximately the same within a row of tubes. The drainage path to the nearest pipe in the next row is considerably long. This also results in an uneven loading of the individual heating pipes.
To determine the drainage paths of the liquid on the tube base

den nicht nur zwischen den Rohren einer Heizrohrreihe, sondern zwischen allen Rohren gleich zu machen, wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß die parallel oberhalb einer Rohrreihe der Heizrohre verlaufenden Rinnen gegenüber der Rohrmitte um ein Maß »a« zu einer Seite versetzt und nur oberhalb jeder zweiten Rohrreihe angeordnet sind. Das Maß »a« wird definiert durch die Geometrie des Rohrbodens und der Rinnenbreite, so daß der Auftreffpunkt der zu verteilenden Flüssigkeit auf den Rohrboden einen gleichen Ablaufweg zu den drei nächstgelegenen zu beaufschlagenden Heizrohre aufweist. Auch diese Maßnahme gewährleistet eine gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung auf den Rohrboden. To make that the same not only between the pipes of a row of heating pipes, but between all pipes, the invention provides that the grooves running parallel above a row of pipes of the heating pipes are offset from the pipe center by a dimension "a" to one side and only above every second row of pipes are arranged. The dimension "a" is defined by the geometry of the tube sheet and the channel width, so that the point of impact of the liquid to be distributed on the tube sheet has the same drainage path to the three closest heating tubes to be acted upon. This measure also ensures a uniform distribution of the liquid on the tube sheet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im nachfolgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows

F i g. 1 eine .schematische Darstellung der Flüssigkeitszuführung und Flüssigkeitsverteilung innerhalb eines FiillstiOinverdampfers,F i g. 1 is a schematic representation of the liquid supply and liquid distribution within a fill-up evaporator,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie A-B in Fig.4, als vergrößerte Darstellung der untersten Verteilerrinne, F i g. 3 einen Schnitt gemäß Linie C-D in F i g. 4,FIG. 2 shows a section along the line AB in FIG. 4, as an enlarged representation of the lowermost distributor channel, FIG. 3 shows a section along line CD in FIG. 4,

F i g. 4 eine Draufsicht auf zwei Rinnen der untersten Rinnenstufe,F i g. 4 a plan view of two channels of the lowest channel step,

F i g. 5 eine einzelne Ablaufrinne der untersten Rinnenstufe, F i g. 5 a single gutter of the lowest channel level,

F i g. 6 eine Ansicht in Richtung A nach F i g. 5,F i g. 6 is a view in the direction A of FIG. 5,

F i g. 7 eine Ansicht in Richtung B nach F i g. 5.F i g. 7 is a view in the direction B of FIG. 5.

Gemäß F i g. 1 wird der einzudampfende Saft über ein Zentralrohr einer schematisch dargestellten Flüssigkeitszuführung 1 der Verteilereinrichtung zugeführt und ringförmig in die oberste Rinnenstufe 2 aufgegeben. Über nicht näher bezeichnete Ablaufränder verteilt sich die Flüssigkeit auf eine mittlere Rinnenstufe und von dort in die unterste Rinnenstufe 4. Die hier mit 5 bezeichneten einzelnen Rinnen sind oberhalb eines Rohrbodens 6 mit den Heizrohren 7 eines Fallstromverdampfers angeordnet. Die von den Rinnen 5 ablaufende Flüssigkeit trifft auf die zwischen den Rohren gebildeten Rohrbodenstege 6a.According to FIG. 1 is the juice to be evaporated over a Central pipe fed to a schematically illustrated liquid feed 1 of the distributor device and given up in a ring in the uppermost channel step 2. Spread over unspecified drainage edges the liquid to a middle channel step and from there to the lowest channel step 4 individual channels are above a tube sheet 6 with the heating tubes 7 of a falling film evaporator arranged. The liquid running off from the channels 5 meets that formed between the pipes Tube sheet webs 6a.

Die Rinnen 5 der untersten Rinnenstufe 4 sind aus Seitenwände 8 und 9 zu einem dreieckförmigen Querschnitt gebildet. Die Seitenwände 8 und 9 weisen im Bereich der Überlaufränder 20 und 21 trapezförmige Ausnehmungen 10 und 11 auf, an deren Basisflächen 25 schmale Führungsstäbe 12 und 13 mit einer Breite 26 angebracht sind. Die Stäbe 12 und 13 sind bis nahe an die Oberfläche 14 des Rohrbodens 6 herangeführt.The channels 5 of the lowest channel step 4 are made of side walls 8 and 9 to form a triangular cross-section educated. The side walls 8 and 9 are trapezoidal in the area of the overflow edges 20 and 21 Recesses 10 and 11, on whose base surfaces 25 narrow guide rods 12 and 13 with a width 26 are attached. The rods 12 and 13 are brought close to the surface 14 of the tube sheet 6.

In den F i g. 2 und 4 sind zwei Rinnen 5 teilweise dargestellt und mit 5a und 5b bezeichnet. Die trapezförmigen Ausnehmungen 10 und 11 sind in der Rinne 5a mit 10a, 100 und 10c bzw. 11a, 116 und Hc bezeichnet. Die entsprechenden Führungsstäbe sind mit 12a, 126, 12c bzw. 13a, 13Z) und 13c bezeichnet. Insbesondere der F i g. 4 ist die versetzte Anordnung der Ausnehmungen 10 und 11 mit den Führungsstäben 12 und 13 zu entnehmen. Dabei sind die Ausnehmungen 10 gegenüber den Ausnehmungen 11 um eine halbe Rohrteilung i/2 versetzt. Außerdem sind die Rinnen 5 gegenüber den Rohrmitten der Heizrohre 7 um das Maß »a« versetzt. Hierdurch ergibt sich ein Auflreffpunkt 27 der auf den Rohrboden 6 auftreffenden Flüssigkeiten. Dieser Auftreffpunkt 27 gewährleistet gleiche Ablaufwege zu den nächstliegenden Rohren. Diese Ablaufwege sind in F i g. 4 mit 15,16 und 17 bezeichnet. Die versetzten Ausnehmungen 10 und 11 und die versetzte Anordnung der Rinnen 5 gegenüber den Heizrohren 7 erbringt den Vorteil, daß nicht mehr jeder Rohrreihe 22,23 oder 24, sondern nur noch jeder zweiten Rohrreihe 22 und 24 eine Rinne 5 zugeordnet werden muß. Mit dieser erfindungsgemäßen Maßnahme werden nicht nur gleich lange Ablaufwege der Flüssigkeit auf dem Rohrboden erreicht, sondern darüber hinaus auch noch die Anzahl der Rinnen in der untersten Rinnenstufe verringert.In the F i g. 2 and 4, two grooves 5 are partially shown and denoted by 5a and 5b. The trapezoidal recesses 10 and 11 are designated in the channel 5a with 10a, 100 and 10c and 11a, 116 and Hc, respectively. The corresponding guide rods are labeled 12a, 126, 12c or 13a, 13Z) and 13c. In particular, FIG. 4 shows the offset arrangement of the recesses 10 and 11 with the guide rods 12 and 13. The recesses 10 are offset from the recesses 11 by half a pipe division 1/2. In addition, the channels 5 are offset from the pipe centers of the heating pipes 7 by the dimension "a". This results in an impingement point 27 for the liquids hitting the tube sheet 6. This point of impact 27 ensures the same drainage paths to the closest pipes. These drainage paths are shown in FIG. 4 denoted by 15, 16 and 17. The offset recesses 10 and 11 and the offset arrangement of the channels 5 with respect to the heating pipes 7 has the advantage that a channel 5 no longer has to be assigned to each row of tubes 22, 23 or 24, but only to every second row of tubes 22 and 24. With this measure according to the invention, not only are the drainage paths of the liquid on the tube sheet of the same length achieved, but also the number of troughs in the lowest trough step is also reduced.

Die trapezförmigen Ausnehmungen 10 und 11 können, wie in F i g. 3 dargestellt, entsprechend der gezeichneten Ausnehmungen 11a und 1 \b ausgebildet sein. Dabei reichen die Ausnehmungen von der Basisfläche bis zu den Überlaufkanten 20 oder 21. Dabei können die Basisflächen entsprechend der durchgezogenen Linie 25a oder aber entsprechend der strichpunktierten Linie mit der Basisfläche 25 ausgebildet sein. Die Größe der Basisfläche richtet sich je nach zu verdampfender Flüssigkeit. The trapezoidal recesses 10 and 11 can, as in FIG. 3, be designed in accordance with the depicted recesses 11a and 1 \ b . The recesses extend from the base surface to the overflow edges 20 or 21. The base surfaces can be formed with the base surface 25 in accordance with the solid line 25a or with the base surface 25 in accordance with the dash-dotted line. The size of the base area depends on the liquid to be evaporated.

In F i g. 5 ist eine einzelne Rinne 5 dargestellt, die mit einer Flüssigkeitsfüllung 18 versehen ist. Die Rinne füllt sich mit Flüssigkeit bis zu einem Flüssigkeitsstand 18a und läuft sodann über die Basisfläche 25 der Ausnehmung 11 aus. Dabei bildet sich rings um den Führungsstab 13 ein kreisringförmiger Flüssigkeitsquerschnitt 19, der gezielt von dem Führungsstab 13 auf den Auftreffpunkt 27 auf der Oberfläche 14 des Rohrbodens 6 geführt wird. Diese Anordnung verhindert, daß die ausströmende Flüssigkeit von der Basisfläche 25 aus eine parabelförmige Kurve einnimmt und demzufolge ein gezieltes Ablaufen nicht mehr sicherstellt. Dabei gewährleistet die schmale Breite 26 der Führungsstäbe 12 und 13 ein sicheres Auslaufen der Flüssigkeit 18 aus den Rinnen 5.In Fig. 5 shows a single channel 5 which is provided with a liquid filling 18. The gutter fills with liquid up to a liquid level 18a and then runs over the base surface 25 of the recess 11 off. A circular liquid cross-section 19 is formed around the guide rod 13, which is guided in a targeted manner by the guide rod 13 to the point of impact 27 on the surface 14 of the tube sheet 6 will. This arrangement prevents the outflowing liquid from the base surface 25 from a assumes a parabolic curve and consequently no longer ensures a targeted expiration. Guaranteed the narrow width 26 of the guide rods 12 and 13 a safe leakage of the liquid 18 from the Gutters 5.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

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Claims

Patent claims:

1.Device for even distribution of liquid on the heating pipes of downdraft evaporators embedded in the tube sheet, especially in the sugar industry, with a liquid feed and several stages of annular channels arranged one below the other, divided into the same number of straight chambers with overflow on both sides, the overflow edges of the channels being the lowest Gutter steps are jagged and the bent drainage teeth lie above the webs of the tube sheet and trapezoidal recesses are provided in the area of the overflow edges of the side walls of the channels, characterized in that the drainage tines are narrow, up close to the surface (14) of the tube sheet (6) Guide rods (12,13) are attached, and that the recesses (10, 11) with the guide rods (12,13) in the side walls (8, 9) are offset by half a pipe division (t / 2) .

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the base surface (25) of the trapezoidal Recesses (10, 11) approximately correspond to the width (26) of the guide rods (12, 13).

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the parallel above a row of tubes (22 to 24) of the heating tubes (7) running grooves (5a, 5b) relative to the tube center by a dimension (a) z \ x one side offset and are arranged only above every second row of tubes (22,24).