DE605798C

DE605798C - Evaporator

Info

Publication number: DE605798C
Application number: DEM125625D
Authority: DE
Original assignee: Hrch Huppmann GmbH
Current assignee: Hrch Huppmann GmbH
Priority date: 1933-11-18
Filing date: 1933-11-18
Publication date: 1934-11-17

Description

Verdampfer Die Erfindung bringt Verbesserungen -an einem Verdampfer mit an die Abteile eines senkrechten Hauptverteilrohres übereinander angeschlossenen U-förmigen Verdampferschlangen mit waagerechten Schenkeln, von denen der das Kältemittel in das Hauptverteilrohr zurückführende Dampfaustrittsschenkel bis auf halbe Querschnittshöhe mit der im zugehörigen Abteil stehenden Kältemittelflüssigkeit gefüllt bleibt und in seiner oberen Querschnittshälfte unter dem Saugzug gesättigten, die Rohrwand benetzenden Dampf sammelt und abführt. Bei einem bekannten Verdampfer dieser Art besteht das senkrechte Hauptverteilrohr aus übereinander angeordneten Abteilen mit Steigrohren und Fallrohren mit Abzuglöchern nebst Zwischenblechen. Die Kältemittelflüssigkeit wird in das unterste Abteil eingeführt, von wo sie durch das erste Steigrohr in das zweite Abteil gelangt. Von hier fällt die Flüssigkeit in das Verdampfersystem des untersten Abteils. Die beiden Schenkel der an dieses angeschlossenen U-förmigen Verdampferschlange liegen senkrecht übereinander. Die herabfallende Flüssigkeit tritt in den unteren Eintrittsschenkel- ein; füllt diesen vollständig und steigt in den oberen Dampfaustrittsschenkel bis zu dessen halber Ouerschnittshöhe. Der Flüssigkeitsspiegel im oberen Schlangenschenkel wird durch die Füllung des untersten Abteils geregelt. Der im oberen Schenkel gebildete Dämpf steigt durch die verschiedenen Steigrohre der einzelnen Abteile und nimmt dabei stets eine gewisse Menge Ammoniak in Tropfenform jeweils zum nächst oberen Abteil mit. Diese Abteile dienen als Flüssigkeitsabscheider, die auf diese Weise die nötige Speiseflüssigkeit erhalten. Der Dampsteigt senkrecht in dem Hauptverteilrohr hoch, ohne die eigentlichen Verdampferschlangen im Wärmeaustausch zu behindern. Gleichzeitig wird hierdurch die gesamte Verdampferflüssigkeit in Umlauf gehalten, ohne daß auf der untersten Verdampferschlange die ganze Flüssigkeitssäule lastet.Evaporator The invention brings improvements - to an evaporator with U-shaped evaporator coils connected one above the other to the compartments of a vertical main distribution pipe with horizontal legs, of which the vapor outlet leg returning the refrigerant into the main distribution pipe remains filled up to half the cross-sectional height with the refrigerant liquid in the associated compartment and In its upper half of the cross-section, under the induced draft, saturated steam wetting the pipe wall collects and discharges. In a known evaporator of this type, the vertical main distribution pipe consists of compartments arranged one above the other with riser pipes and downpipes with drainage holes and intermediate plates. The refrigerant liquid is introduced into the lowest compartment, from where it passes through the first riser pipe into the second compartment. From here the liquid falls into the evaporator system of the lowest compartment. The two legs of the U-shaped evaporator coil connected to this lie vertically one above the other. The falling liquid enters the lower inlet leg; fills this completely and rises into the upper steam outlet leg up to half its cross-section height. The liquid level in the upper snake leg is regulated by the filling of the bottom compartment. The vapor formed in the upper leg rises through the various riser pipes of the individual compartments and always takes a certain amount of ammonia in the form of droplets to the next upper compartment. These compartments serve as liquid separators, which in this way receive the necessary feed liquid. The steam rises vertically in the main distribution pipe without hindering the actual evaporator coils in the heat exchange. At the same time, the entire evaporator liquid is kept in circulation without the entire liquid column bearing on the lowest evaporator coil.

Von diesem Verdampfer unterscheidet sich der erfindungsgemäße im wesentlichen dadurch, daß der Eintrittsschenkel einer jeden U -Schlange in gleicher Höhe mit deren Dampfaustrittsschenkel liegt, also ebenso nur bis zu halber Ouerschnittshöhe mit Flüssigkeit gefüllt zur Dampfentwicklung und zum Wärmeaustausch ausgenutzt wird.The evaporator according to the invention differs essentially from this evaporator in that the entry leg of each U-snake is at the same height whose steam outlet leg lies, so also only up to half the cross-section height filled with liquid is used for vapor development and heat exchange.

Bei der bekannten Anlage entwickelt sich der Dampf fast nur in dem oberen, halb mit Flüssigkeit gefüllten Schlangenschenkel, dem Dampf= austrittsschenkel: Im unteren, vollständig mit Flüssigkeit gefüllten Eintrittsschenkel kommt dort dagegen noch keine nennenswerte Dampfentwicklung zustande; weil kein freier Flüssigkeitsspiegel vorhanden ist und die den Schenkel vollständig ausfüllende Flüssigkeit die Verdampfung und insbesondere das Weiterwandern etwa doch entstehender Dampfblasen zum Dampfaustrittsschenkel stark behindert. Beim Erfindungsgegenstand dagegen tritt bereits in dem ebenfalls nur halb mit Flüssigkeit gefüllten Eintrittsschenkel eine lebhafte Entwicklung von Dampf ein, dessen raschem Absaugen und Ausdehnen in den Dampfaustrittsschenkel hinein kein Hindernis entgegensteht. Außerdem könneu die auf der unteren Rohrhälfte entstehenden Dampfblasen leicht in die obere freie Hälfte emporsteigen, und es können neue Dampfblasen an der unteren Rohrhälfte entstehen. Infolgedessen beteiligen sich die ganzen Innenflächen der sämtlichen Rohrschenkel an der Verdampfung und Überflutung. Auf diese Weise ergibt sich eine Verdoppelung der Kühlleistung. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird das innere Ende des einen Schlangenschenkels durch das Abteil hindurch in das Steigrohr bzw. den Überlsufstutzen des nächst oberen Abteils eingeführt. Des weiteren sind nach ' der Erfindung die in die Überlaufstutzen ausmündenden Schlangenschenkelenden übereinanderliegender U-Schlangen der Quere nach gegeneinander versetzt. Der aus der aufsteigenden Rohrmündung herausgesaugte Dampf prallt auf diese Weise gegen den Boden des nächst oberen Abteils, an dem der Dampf unter Ausscheidung von Kältemittelflüssigkeit in Tropfenform getrocknet wird. Die ausgeschiedene Kältemittelflüssigkeit füllt das betreffende Abteil ständig bis auf halbe Querschnittshöhe der waagerechten Schenkelteile mit Kältemittelflüssigkeit nach.In the known system, the steam develops almost exclusively in that upper, half-filled snake legs, the steam = outlet leg: In the lower inlet leg, which is completely filled with liquid, there is however no significant development of steam yet; because there is no free fluid level is present and the liquid completely filling the leg causes evaporation and in particular the further migration of any steam bubbles that may arise to the steam outlet leg severely disabled. In the case of the subject matter of the invention, on the other hand, this also occurs entrance limb only half-filled with liquid a lively development of Steam, its rapid suction and expansion into the steam outlet leg there is no obstacle. In addition, can the one on the lower The vapor bubbles that arise from the half of the pipe rise slightly into the upper free half, and new steam bubbles can arise on the lower half of the pipe. Consequently the entire inner surfaces of all tube legs participate in the evaporation and flooding. This doubles the cooling capacity. In a further embodiment of the invention, the inner end of one of the snake legs through the compartment into the riser pipe or the overflow nozzle of the next upper one Compartment introduced. Furthermore, according to the invention are those in the overflow nozzle emptying snake legs of superimposed U-snakes across the way after offset against each other. The one sucked out of the rising muzzle In this way, steam hits the floor of the next upper compartment where the Steam is dried with the separation of refrigerant liquid in the form of drops. The separated refrigerant liquid fills the relevant compartment continuously up to at half the cross-section height of the horizontal leg parts with refrigerant liquid after.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des neuen Verdampfers dargestellt.In the drawing is an embodiment of the new evaporator shown.

Abb. z zeigt denselben im lotrechten Schnitt nach den Linien A-A der Abb. a und 3.Fig. Z shows the same in a vertical section along the lines AA in Figs. A and 3.

Abb. a ist ein waagerechter Schnitt nach B-B und Abb. 3 ein solcher nach C-C der Abb. z. Das Hauptverteilrohr a besteht aus dem untersten Abteil b, aus übereinander angeordneten Ausscheide- oder Kondensabteilen cl bis cl und aus einem Sammelabteil d für den getrockneten Dampf. In das Abteil b mündet das Zuführrohr f, und ari das Sammelabteil d schließt sich das Saugrohr g oben an. Jedes Ausscheideabteil und auch das Sammelabteil d hat einen von seinem Boden aufragenden Saug- und Überlaufstutzen hl bis h7. An die Ausscheideabteile cl bis cl ist je eine U-förmige Rohrschlange il bis i6, k1 bis kl angeschweißt. Die Schenkel i münden in die Abscheideabteile, an welche sie angeschweißt sind, während die Schenkel k diese Abteile durchsetzen und mit ihren aufwärts gerichteten Mündungen ml bis ms in den Absaug-und Überlaufstutzen Tal bis h' des Barüberliegenden Abteils hinaufragen.Fig. A is a horizontal section according to BB and Fig. 3 such a section according to CC of Fig. The main distribution pipe a consists of the lowest compartment b, separating or condensing compartments cl to cl arranged one above the other and a collecting compartment d for the dried steam. The feed pipe f opens into the compartment b, and ari the collecting compartment d is followed by the suction pipe g at the top. Each separating compartment and also the collecting compartment d has a suction and overflow connection h1 to h7 protruding from its base. A U-shaped pipe coil il to i6, k1 to kl is welded to each of the separating compartments cl to cl. The legs i open into the separating compartments to which they are welded, while the legs k pass through these compartments and with their upwardly directed mouths ml to ms protrude into the suction and overflow connection valley to h 'of the compartment overlying the bar.

Erfindungsgemäß liegen die Längsmittel ebenen der beiden zu je einem Abteil gehörigen Schlangenschenkel i, k und der Überlaufrand der Stutzen hin gleicher Höhe. Die Schenkel der Höhe nach aufeinanderfolgender Verdampferschlangen und damit die der Höhe nach auf= einanderfolgenden Stutzen h sind, wie aus den Abb. 2 und 3 ersichtlich, gegeneinander versetzt. Die Abteilböden und die Sohlenenden der Schenkel k sind mit bekannten Olabtropflöchern n versehen. Die Endkrümmung nur des einen Schlangenschenkels i wird an eine Schrägschnittfläche des anderen, nach außen hin durchweg geraden Schenkels k angeschweißt.According to the invention, the longitudinal center planes of the two snake legs i, k belonging to each compartment and the overflow edge of the nozzle are at the same height. As can be seen from FIGS. 2 and 3, the legs of the height of successive evaporator coils and thus the height of the connecting pieces h are offset from one another. The compartment bottoms and the sole ends of the legs k are provided with known oil drain holes n. The end curvature of only one snake leg i is welded to a bevel cut surface of the other leg k, which is consistently straight towards the outside.

Der neue Verdampfer kommt wie folgt zur Wirkung Durch das Rohr f werden Kältemittelflüssigkeit und 01 eingeführt. Die Flüssigkeit steigt über den Rand des Stutzens hl, füllt das Abteil cl und zugleich die mit diesem kommunizierende Verdampferschlange il, kl. Da der Steigstutzenrand bis zur halben -Querschnittshöhe der Schlangenschenkel reicht, werden die Schlangen auch nur--bis zu dieser Höhe mit Flüssigkeit gefüllt. Kleine Abweichungen hiervon liegen innerhalb der Erfindung. Der Saugzug greift an den Mündungen m an und wirkt durch die freien Halbquerschnitte zunächst der Schenkel k und anschließend der Schenkel i hindurch. Zugleich tritt von den Abteilen c Dampf in die Schenkel i ein. Damit -wird dem am Anfang der Rohre i entstehenden Dampf schon fast die kritische Geschwindigkeit erteilt, welche sich dann über die ganze Länge der beiden Schenkel i und k steigert.The new evaporator works as follows. Refrigerant liquid and 01 are introduced through pipe f. The liquid rises over the edge of the nozzle hl, fills the compartment cl and at the same time the evaporator coil il, kl communicating with it. Since the edge of the riser pipe extends up to half the cross-sectional height of the snake legs, the snakes are only filled with liquid up to this height. Small deviations from this are within the scope of the invention. The induced draft acts on the mouths m and acts through the free half cross-sections first of the leg k and then the leg i . At the same time, steam enters the legs i from the compartments c. In this way, the steam produced at the beginning of the tubes i is given almost the critical speed, which then increases over the entire length of the two legs i and k.

Die Geschwindigkeit, welche der im untersten Abteil cl entwickelte Dampf annimmt, während er durch den Eintrittsschenkel il hindurchgesaugt wird, läßt -sich durch geeignete Bemessung der Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels in diesem Abteil, durch ausreichende Nachlieferung von Flüssigkeit und entsprechend hohen Saugzug über die kritische Geschwindigkeit steigern, bei welcher bekanntlich Flüssigkeitströpfchen mitgerissen und die freien inneren Schenkelflächen mit solchen beschlagen werden, um eine möglichst große Dampfmenge möglichst rasch und trocken zu erzeugen. Darauf, daß diese Vorgänge nun auch in den Eintrittsschenkeln bewirkt werden, während in den vollständig mit Flüssigkeit gefüllten Eintrittsschenkeln der eingangs geschilderten bekannten Anlage fast gar keine Dampfentwicklung und -abführung stattfindet, beruht die besonders hohe Leistung des neuen Verdamp- i fers im wesentlichen. Die Steigerung der Dampfgeschwindigkeit über die kritische Geschwindigkeit hinaus kommt daher, daß der Saugzug in den Mündungsstutzen na der Dampfauslaßschenkel k noch stärker wirkt als am Ein- i gang zu den Eintrittsschenkeln i, und daher, daß der Saugzug um - so mehr Dampfblasen mitgerissen hat, desto länger die Strecke geworden ist, auf welcher er über die freien Flüssigkeitsspiegel der beiden Schenkel hinwegstrich. i Mit der Menge des insgesamt angesammelten Dampfes muß auch dessen Durchtrittsgeschwindigkeit steigen,. weil der freie Rohrquerschnitt überall gleich groß ist. Darauf beruht die besonders hohe Leistung des. Verdampfers weiter- 1 hin.The speed which he developed in the lowest compartment cl Accepts steam while it is sucked through the inlet leg il leaves - by suitable dimensioning of the surface of the liquid level in this Compartment, through sufficient replenishment of liquid and correspondingly high Increase induced draft above the critical speed at which liquid droplets are known carried away and the free inner thigh surfaces are covered with such, in order to generate the largest possible amount of steam as quickly and dryly as possible. Thereon, that these processes are now also effected in the entry legs, while in the inlet legs of those described above, which are completely filled with liquid known system takes place almost no steam generation and removal, is based the particularly high performance of the new evaporator essentially. The increase the steam speed beyond the critical speed is due to that the induced draft in the mouth piece na the steam outlet leg k is even stronger acts as at the entrance i to the entry legs i, and therefore that the induced draft - the more vapor bubbles it has carried with it, the longer the route has become, on which he passed over the free fluid levels of the two legs. i With the amount of the total accumulated steam must also its passage speed rise,. because the free pipe cross-section is the same everywhere. Based on it the particularly high performance of the evaporator continues to 1.

Durch den Unterschied der Saugwirkung an den Mündungen m und an den Eintrittsstellen zu den Schenkeln i wird der Umlauf der Flüssigkeit und des Dampfes in der Richtung der Pfeile ' bewirkt. Tritt z. B. aus dem Abteil c3 in den Schenkel i3 nicht ganz getrockneter Dampf mit ein,. so streicht schon dieser fast mit der kritischen Geschwindigkeit über den Flüssigkeitsspiegel. Bis zu seinem Austritt aus der Mündung m3 erfährt der Dampf eine fortgesetzte Steigerung seiner Geschwindigkeit über die kritische Geschwindigkeit hinaus. Die Folge ist eine rasche Verdampfung der Flüssigkeit zu gesättigtem Dampf, der die oberen Rohrquerschnitte überspült, d. h. mit feinsten Flüssigkeitstropfen benetzt, die sich dann um so leichter verdampfen lassen, um sofort wieder ersetzt zu werden. Der aus dem untersten Verdampferelement abgesaugte nasse Dampf scheidet seinen teils durch plötzliche Ausdehnung in den Abteilen cl und c2 und teils durch Anprall an die Decke des Abteils c2 sich kondensierendenFeuchtigkeitsgehalt in dem Abteil.c2 bis zu dessen Füllung bis zum halben Schlangenquerschnitt aus. Der aus dem Rohrstützen m herausgesaugte gesättigte Dampf prallt ebenfalls unter die Decke des nächstfolgenden, Barüberliegenden Abteils. Durch diesen Anprall und durch seine Schwere wird der gesättigte Dampf teilweise in dem Eintrittsschenkel, der an dieses Abteil anschließt, eingesaugt, um erst vollkommen zu verdampfen und durch seine rasche Ausdehnung und seine durch diese bewirkte Volumenvergrößerung zur Erreichung der kritischen Geschwindigkeit schon beim Eintritt in diesen Eintrittsschenkel beizutragen. Dadurch wird die spezifische Flächenleistung weit größer als in der bekannten Anlage. Der gleiche Vorgang wiederholt sich von Verdampferelement zu Verdampferelement in so rascher Aufeinanderfolge,. daß im Kühlraum die sämtlichen Rohrschlangen schon nach einigen Betriebsminuten außen mit weißen Eiskrusten beschlagen erscheinen.Due to the difference in suction the mouths m and at the entry points to the legs i the circulation of the liquid and the steam in the direction of the arrows. Occurs z. B. from the compartment c3 not quite dried steam into the leg i3. so already painting this almost with the critical speed above the liquid level. To when it emerges from the mouth m3, the steam experiences a continuous increase its speed beyond the critical speed. The result is a rapid evaporation of the liquid to saturated vapor, which the upper tube cross-sections flooded, d. H. wetted with the finest drops of liquid, which are then all the easier Allow to evaporate to be replaced immediately. The one from the lowest evaporator element The wet steam that is sucked off is discharged into the in part by sudden expansion Compartments cl and c2 and moisture content condensing in part by impact with the ceiling of compartment c2 in Abteil.c2 up to its filling up to half the snake cross-section. The saturated steam sucked out of the pipe support m also rebounds under it the ceiling of the next compartment above the bar. By this impact and due to its heaviness, the saturated steam is partially in the inlet leg, which connects to this compartment, sucked in to evaporate completely and due to its rapid expansion and the resulting increase in volume to reach the critical speed as soon as you enter this entry leg to contribute. As a result, the specific area performance is far greater than in the known plant. The same process is repeated from evaporator element to evaporator element in such quick succession. that all the pipe coils in the cold room are already there after a few minutes of operation, the outside appear fogged up with white ice crusts.

Damit ergeben sich eine Reihe von Vorteilen, nämlich a) Teilnahme der ganzen Innenfläche der sämtlichen Schenkel aller Verdampferschlangen an Verdampfung und Überflutung mit Hilfe zusätzlicher Kältemittelflüssigkeit und damit kleinste Abmessungen des Verdampfers für verhältnismäßig sehr hohe Leistungen; b) rasche Abführung nur trockener Dampfblasen zum Kompressor unter Ausnutzung hoher Dampfgeschwindigkeiten oberhalb der kritischen Geschwindigkeit zur Einleitung vollendeter Überflutung; c) hieraus starker und rascher, vollwertiger Flüssigkeitsumlauf innerhalb des Verdampfers, d) gleicher statischer Flüssigkeitsdruck auf allen, auch auf den untersten Flächen; e) gleichmäßige Austauschleistung durch Aufnahme von Wärme aus umgebender Kühlflüssigkeit, Luft oder sonstigen Medien in jeder Höhenlage; f) Erzielung einer hohen Geschwindigkeit auch der zu kühlenden, den Verdampfer umgebenden Mittel unter Vermeidung besonderer Umlaufhemmungen ; g) einfache und billige Herstellung, fehlerfreie Konstruktion, leichte Auswechselbarkeit von Rohrelementen; h) leichte Zugänglichkeit zur Untersuchung und Reinigung aller Flächenteile, i) hoher Nutzeffekt der Gesamtanlage durch Erreichung - eines sehr geringen Temperaturunterschiedes zwischen verdampfendem Medium und Kühlmittel; k) freie Ausdehnungsmöglichkeit der Rohre ohne schädliche Rückwirkung auf Schweiß- und Verbindungsstellen; 1) Anpassungsfähigkeit an alle Betriebsverhältnisse durch Ausführung aller Konstruktionen für niedere oder hohe Behälter oder Räume und schließlich Ausschaltbarkeit eines Elementes mit beschädigter Rohrschlange durch deren Zuschweißen ohne Behinderung der vollen Ausnutzung der übrigen Elemente.This results in a number of advantages, namely a) Participation the entire inner surface of all legs of all evaporator coils to evaporation and flooding with the help of additional refrigerant liquid and thus the smallest Dimensions of the evaporator for relatively very high performance; b) rapid Only dry steam bubbles are discharged to the compressor using high steam speeds above the critical speed for initiating complete flooding; c) from this, strong and rapid, full-fledged liquid circulation within the evaporator, d) the same static fluid pressure on all, including the lowest surfaces; e) uniform exchange performance through the absorption of heat from the surrounding coolant, Air or other media at any altitude; f) Achieve high speed also the means to be cooled, surrounding the evaporator, avoiding special ones Circulation escapements; g) simple and cheap production, flawless construction, easy interchangeability of tubular elements; h) easy access for examination and cleaning of all surface parts, i) high efficiency of the entire system through achievement - a very small temperature difference between the evaporating medium and Coolant; k) Free expansion of the pipes without harmful effects on welds and joints; 1) Adaptability to all operating conditions by executing all constructions for low or high containers or rooms and finally an element with a damaged pipe coil can be switched off their welding together without hindering the full utilization of the remaining elements.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Evaporator with U-shaped evaporator coils connected one above the other to the compartments of a vertical main distribution pipe, with horizontal legs, of which the leg returning the refrigerant into the main distribution pipe is filled with refrigerant liquid up to about half the cross-sectional height, characterized in that both legs (i, k) of each U-serpentine are at the same height, so that both are filled with liquid up to about half the cross-sectional height.

2. Evaporator according to Anspfuch z, characterized in that the end the snake leg (k) returning to the main distribution pipe the corresponding compartment (c) through into the overflow nozzle (h) of the next upper one Compartment (c) is introduced, which in turn is up to half the cross-sectional height of the next Snake legs pair is brought up.

3. Evaporator according to claims z and 2, characterized in that the snake leg ends (m) of superimposed U-snakes (i, k) opening into the overflow nozzle (h) are mutually offset.