DE3542728A1 - Fallfilmverdampfer - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen mit senkrechten Rohren ausgebildeten Verdampfer, dearfcen Enden an einer oberen und einer unteren Rohrplatte befestigt sind, in welchen die zu konzentrierende Flüssigkeit in Gestalt eines Filmes von oben nach unten abfließt, wobei diese Rohre durch Dampf erhitzt werden, welcher einer durch einen die Rohre umgebenden Mantel und durch Rohrplatten begrenzten Kammer zugeführt wird.

TJm einen guten thermischen Wirkungsgrad zu erreichen und eine Qualitätsverschlechterung der behandelten Flüssigkeit zu vermeiden, wenn diese wärmeempfindlich ist, wie es bei Zuckersäften der Fall ist, ist es sehr wichtig, daß die Verteilung der Flüssigkeit zwischen allen Rohren und die Erwärmung der Rohre so gleichmäßig wie möglich erfolgt.

Genauer gesagt, betrifft die Erfindung Fallfilmverdampfer mit einem Flüssigkeits-Verteiler, welcher aus

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in einer Hilfs-Rohrplatte eingepreßten Rohrstücken besteht; diese ist über der oberen Rohrplatte mit Abstand von dieser angeordnet, wobei sich die Rohrstükke nach oben erstrecken über das Uiveau der auf die Hilfs-Rohrplatte geführten Flüssigkeit und Aussparungen oder Öffnungen im oberen Teil der Rohrstücke aufweisen. Die Flüssigkeit fließt dann entlang der Innenfläche der letzteren, fällt auf die obere Rohrplatte und von dort in die Verdampfungsrohre. 10

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde den Wärmeaustausch durch bessere Verteilung des Dampfes und der Flüssigkeit zwischen den Rohren zu optimieren.

Der erfindungsgemäße Verdampfer ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre in der Weise angeordnet sind, daß in der Dampfkammer wenigstens eine Bahn geschaffen wird, welche die Verteilung des Heizdampfes zwischen den Rohren fördert, und dadurch, daß die Anzahl und die Anordnung der Rohrstücke mit denjenigen der Rohre identisch sind, wobei jedes Rohrstück über einem Rohr und koaxial zu diesem angeordnet ist dergestalt, daß wenigstens eine Bahn zwischen den Rohrstücken ausgebildet ist, um die Verteilung der Flüssigkeit zwisehen diesen zu fördern.

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Die Bahnen für Dampf und Flüssigkeit können radial angeordnet sein und sich ihre Breite von der Peripherie des Verdampfers wo sich die Einlasse für Dampf und Flüssigkeit befinden, bis zur Achse des Rohrbündels verringern Mehrere radiale, gleichmäßig um die Achse des Rohrbündels verteilte Bahnen können vorgesehen werden.

Die Flüssigkeit kann nicht nur in die radialen Bahnen sondern auch am ganzen Umfang der Hilfs-Rohrplatte mittels einer diese umgebenden ringförmigen Zulaufkammer zugeführt v/erden, welche durch ein kreisförmiges Überlaufwehr in zwei Teilkammern getrennt wird, wobei die äußere Teilkammer an einer oder mehreren, an ihrem Umfang gleichmäßig verteilten Stellen mit Flüssigkeit versorgt wird und die innere Teilkammer mit dem Raum über der Hilfs-Rohrplatte durch Öffnungen in Verbindung steht, welche in der Höhe der oberen Fläche der letzteren vorgesehen sind. Vorzugsweise sind die Flüssigkeitsbahnen durch Bleche eingefaßt, welche ebenfalls ^nit Öffnungen in der Höhe der oberen Fläche der Hilfs-Rohrplatte vorgesehen sind.

Um den Platzbedarf zu verringern, können die die Flüssigkeit am äußeren Abschnitt der Zulaufkammer zuführenden Rohrleitungen von oben zu den Flüssigkeitsbahnen

vordringen und sich durch den Mantel hindurch, der die Innenwand dieser Kammer bildet, an im tiberlauf wehr vorgesehene Öffnungen anschließen.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist die Dampfkammer in zwei oder mehr Räume durch eine oder mehrere Zwischen-Rohrplatten aufgeteilt und weist jeder Raum einen oder mehrere Einlasse für den Dampf, einen oder mehrere Auslässe für das Kondensat und einen oder mehrere Auslässe für die nicht kondensierbaren Gase auf.

Diese Anordnung stellt eine praktisch gleichmäßige Erhitzung der Rohre über ihre ganze länge sicher.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung weisen die Rohrstücke des Verteilers denselben Durchmesser wie die Rohre des Bündels auf. Dank dieser Maßnahme kann die Hilfs-Rohrplatte gleichzeitig wie die anderen Rohrplatten gebohrt werden, was die Herstellungskosten verringert.
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Andere Merkmale gehen aus der Beschreibung hervor, welche sich auf die Zeichnung bezieht. Diese stellt anhand eines nicht beschränkenden Beispiels eine Ausführungsform der Erfindung dar„

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Es zeigen:

pig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Verdampfer, 5

Pig. 2 u. 3 Schnitte nach den linien 2-2 bzw. 3-3 des Verdampfers nach Pig. 1, wobei der verwendete Maßstab von demjenigen der Pig. 1 abweicht, 10

Fig. 4 u. 5 in größerem Maßstab Konstruktionseinzelheiten des Verdampfers.

Der in der Zeichnung dargestellte Verdampfer besteht aus einem Bündel von Rohren 10, deren Enden durch Einwalzen' an der oberen und unteren Platte 12 bzw. 14 befestigt sind; in Pig. 1 ist zur deutlicheren Darstellung nur ein Rohr dargestellt. Die Rohre sind von einem Zylindermantel 16 umgeben, welcher abdichtend an den Rohrplatten befestigt ist und mit diesen einen Dampfraum begrenzt, welcher durch eine kreisförmige Zwischenplatte 22 in zwei Einzelräume 18 und 20 aufgeteilt ist.

Jeder Einzelraum ist mit mehreren Einlassen 24 für den Dampf und mehreren Auslässen 26 und 28 zur Entfernung

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von Kondensaten und nicht kondensierbauen Gasen versehen. Die Zahl der Dampfeinlasse, welche im dargestellten Beispiel drei beträgt, hängt ν9m Durchmesser des Verdampfers und dem Dampfdurchsatz ab.

Wie aus Pig. 2 ersichtlich, sind an der Fläche der Dampfeinlasse von Rohren freie Räume im Bündel angeordnet, um Bahnen 30 zu bilden, welche das Eindringen des Dampfes zur Mitte des Bündels fördern. Die Breite dieser Bahnen verringert sich von der Außenseite zur Kitte des Bündels, dergestalt, daß eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Dampfes zwischen den Roh-

ren geschaffen wird.

Vor jedem Dampfeinlaß ist ein perforiertes Ablenkblech 32 angeordnet, um den Dampf über die ganze länge der Rohre zu verteilen und diese durch Reduzierung der Geschwindigkeit des Dampfes abzuschirmen.

Über der Rohrplatte 12 ist am Oberteil des Verdampfers ein Flüssigkeitsverteiler vorgesehen. Er besteht aus einer Reihe von Rohrstücken 34, welche an einer oberhalb der Rohrplatte 12 und mit Abstand von dieser angeordneten Rohrplatte 36 befestigt sind. Die Rohrstükke weisen denselben Durchmesser wie die Rohre des Bündels auf und ihre Zahl und Verteilung sind identisch

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mit denen der Rohre des Bündels. Das untere Ende der Rohrstücke weist einen Abstand vom oberen Ende der Rohre 10 des Bündels auf. Im oberen Teil der Rohrstücke sind Schlitze 38 ausgebildet. Die Anzahl, die Breite und die Höhe der Schlitze werden als Funktion des zu konzentrierenden Flüssigkeits-Durchsatzes festgelegt in der Weise, daß das Niveau 39 der auf der Rohrplatte 36 akkumulierten Flüssigkeit konstant zwischen dem Grund der Schlitze und dem oberen Ende der Rohrstücke eingestellt ist... Diese Schlitze könnten durch V-förmige Aussparungen oder durch kalibrierte Öffnungen ersetzt werden.

Jedem Rohr 10 entspricht ein über ihm angeordnetes Rohrstück 34, so daß jedes Rohr einzeln beschickt wird. Die Höhe der Rohrstücke 34 über der Rohrplatte 36 muß ausreichend groß sein, um eine gleichmäßige Verteilung sicherzustellen durch Begrenzung der Füllungsverluste der zu konzentrierenden Flüssigkeit,welche auf der Platte "36 zirkuliert, so daß eine vollkommene Eorizontallage der freien Oberfläche der Flüssigkeit auf der Platte und eine gute Benetzung erreicht wird, die im Inneren des Rohres die Bildung eines Flüssigkeits-Filmes an seinem ganzen Umfang ermöglicht. 25

Auf der Rohrplatte 36 zwischen den Rohrstücken 34 sind

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freie Räume 40 angeordnet, welche radiale Bahnen bilden und in Anzahl, Anordnung, Form und Abmessungen den Dampfbahnen 30 entsprechen. Diese Bahnen sind durch Bleche 42 eingefaßt, welche an ihrer Basis in Höhe der oberen Fläche der Rohrplatte 36 Öffnungen 44 für das Durchströmen der zu konzentrierenden Flüssigkeit aufweisen.

Der Mantel 16 ist ebenfalls in Höhe der Rohrplatte 36 von Öffnungen 46 durchbrochen, welche an seinem ganzen Umfang regelmäßig verteilt angeordnet sind«,

Um den Mantel 16 herum ist eine ringförmige Zulaufkammer 48 oberhalb des Niveaus der Rohrplatte 36 vorgesehen. Diese Kammer ist durch ein Überlaufwehr 50 zweigeteilt; die äußere Teilkammer wird durch drei Rohrleitungen 52 mit der zu konzentrierenden Flüssigkeit versorgt, und die innere Teilkammer steht mit dem Raum über der Rohrplatte 36 durch die Öffnungen 46 des Mantels in Verbindung.

Um den Platzbedarf des Verdampfers zu verringern, durchqueren die Zulaufleitungen 52 das Innere des Verdampfers und sind mit dem Überlaufwehr 50 verbunden, wobei ihnen die Räume 40 von Nutzen sind, welche zwischen den Rohrstücken 34 freigeblieben sind.

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Die zu konzentrierende Flüssigkeit, die durch die Leitungen 52 der äußeren Teilkammer der Kammer 48 an drei Stellen zugeführt wird, fließt durch Überströmen über das Überlaufwehr in die innere Teilkammer der Zulaufkammer, gelangt dann durch die Öffnungen 46 in den Verdampfer, wobei sie auf dem ganzen Umfang der Rohrplatte 36 und an den Bahnen 40 entlang verteilt wird.

Durch diese Beschickungsweise können Stauungen vermieden und die Verminderung der Geschwindigkeit der Flüssigkeit bei ihrem Zulauf auf die Rohrplatte 36 verringert werden; vermieden wird dadurch auch, daß eine Saftmenge auf der oberen Rohrplatte stagniert, und wird die Bildung von Ablagerungen verhindert. Die Flüssigkeit wird so in gleichmäßiger Weise auf die ganze Platte verteilt. Sie strömt über in die Rohrstücke 34, fließt über deren Innenfläche und fällt dann in die Rohre 10_o

Zur Vereinfachung des Aufbaues des Verdampfers könnte die zu konzentrierende Flüssigkeit auf die Bahnen 40 durch die¹ Rohrleitungen 52 verteilt werden, evtl. durch Zwischenschaltung von Umlenkblechen um Stauungen zu vermeiden. Die Zulaufkammer 48 würde dann in Fortfall kommen, und es würde sich erübrigen die Öffnungen 46 im Mantel 16 vorzunehmen.

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Der Oberteil des Verdampfers ist durch einen Deckel 54 verschlossen. An seinem unteren Abschnitt weist
er einen nicht dargestellten Fliissigkeits-Dampf-Abscheider auf.

Selbstverständlich gehören alle Modifikationen, die bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel durch Austausch von technisch gleichwertigen Einrichtungen
vorgenommen werden, in den Rahmen der Erfindung.

Claims (7)

fWpl-lng.K.EMPL Dipl.-lng., Dipl.-Wirtsch.-lng. K. FEHNERS > Schumannstraße 2 D-8000 München W 354272 03. Dezember 1985 Akte: P 25 099 SOCIETE D'EXPLOITATION D 1USINES METALLTJRGIQUES Corbehem (Prankreich) Fallfilmverdampfer Patentansprüche

1.) Mit vertikalen Rohren ausgebildeter Verdampfer, deren Enden an je einer oberen und unteren Rohrplatte "befestigt sind und in welchen die zu konzentrierende Flüssigkeit in Gestalt eines Filmes von oben nach unten fließt, wobei die Rohre durch Dampf erhitzt werden, welcher in einer durch einen die Rohre umgebenden Mantel und die Rohrplatten begrenzten Kammer auf-

genommen wird, und mit einem aus Rohrstücken gebildeten Flüssigkeitsverteiler, welche in einer oberhalb der oberen Rohrplatte und mit Abstand von dieser angeordneten Hilfs-Rohrplatte eingepreßt sind, wobei der obere Teil dieser Rohrstücke sich über, das Niveau erstreckt, das von der auf diese Hilfs-Rohrplatte geführten Flüssigkeit gebildet wird, und Aussparungen oder öffnungen aufweist, durch welche die Flüssigkeit in die Rohrstücke fließt, und wobei das untere Ende der Rohrstücke einen Abstand vom oberen Ende der Rohre aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (10) in der Weise angeordnet sind,.daß in der Dampfkammer (18, 20) wenigstens eine Bahn (30) geschaffen wird, welche die Verteilung des Dampfes zwischen den Rohren fördert, und dadurch, daß die Anzahl und die Anordnung der Rohrstücke (34) mit denjenigen der Rohre (10) identisch sind, wobei jedes Rohrstück über einem Rohr und koaxial zu diesem angeordnet ist dergestalt, daß wenigstens eine Bahn

(40) zwischen den Rohrstücken ausgebildet ist, um die Verteilung der Flüssigkeit zwischen diesen zu fördern.

2.) Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die Bahnen (30, 40)

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radial angeordnet sind und sich ihre Breite von der Peripherie des Verdampfers her, an der sich die Einlasse (24) für Dampf und die Mündungen der Rohrleitungen (52) für Flüssigkeit befinden, bis zur Achse des Bündels der Rohre (10) verringert.

3.) Verdampfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennz eichnet, daß die zu konzentrierende Flüssigkeit am ganzen Umfang der Hilfsrohr-/ platte (36) mittels einer diese umgebenden ringförmigen Zulaufkammer (48) zugeführt wird, welche durch ein kreisförmiges Überlaufwehr (50) in zwei Teilkammern getrennt wird, wobei die äußere Teilkammer an mehreren, an ihrem Umfang gleichmäßig verteilten Stellen mit Flüssigkeit versorgt wird und die innere Teilkammer

mit dem Raum über der Hilfsrohrplatte (36) durch Öffnungen (46) in Verbindung steht, welche in der Höhe der oberen Fläche der letzteren vorgesehen sind.

4.) Verdampfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen (52), welche die Flüssigkeit in die äußere Teilkammer der Zulaufkammer (48) führen, von oben in die Bahnen (40) vordringen, dann sich durch den Mantel (16) hindurch erstrecken und an Öffnungen angeschlossen sind, die

im Überlaufwehr (50) vorgesehen sind.

5.) Verdampfer nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnen (40) durch Bleche (42) eingefaßt sind, welche in der Höhe der oberen Fläche der Hilfs-Rohrplatte (36) mit Öffnungen (44) versehen sind.

6.) Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (34) denselben Durchmesser wie die Rohre (10) aufweisen.

7.) Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfkammer durch eine oder mehrere Zwischen-Rohrplatten (22) in zwei abgeteilte Räume (18, 20)

oder mehrere Räume aufgeteilt ist und jeder Raum einen oder mehrere Einlasse (24) für den Dampf, einen oder mehrere Auslässe (26) zur Entfernung der Kondensate und einen Auslaß oder mehrere Auslasse (28) zur Entfernung der nicht kondensierbaren ü-ase aufweist.