DE803241C

DE803241C - Surface heat exchanger

Info

Publication number: DE803241C
Application number: DEP1106A
Authority: DE
Inventors: Carl Johan Lockman
Original assignee: Rosenblads Patenter AB
Current assignee: Rosenblads Patenter AB
Priority date: 1948-12-29
Filing date: 1948-12-29
Publication date: 1951-04-02

Description

Oberflächen-Wärmeaustauscher Die Erfindung betrifft einen Oberflächen-Wärmeaustauscher für Heiz-. Verdampfungs- und ähnliche Zwecke sowie ein -\-erfahren zum Betreiben desselben.Surface heat exchanger The invention relates to a surface heat exchanger for heating. Evaporation and similar purposes as well as a - \ - experienced to operate same.

Die Erfindung bezieht sich iin speziellen auf solche Vorrichtungen. die zur Übertragung von Wärme von Dämpfen auf eine Kesselstein bildende Flüssigkeit dienen und bei denen die Wege der verschiedenen Wärme austauschenden Mittel während des Betriebes vertauscht werden können, um jeglichen Kesselstein. der durch die Flüssigkeit während einer Periode an den Wandungen eines der Strömungskanäle gebildet wird, durch die lösende Wirkung der Dämpfe und ihres Kondensats im wesentlichen zu entfernen, wenn dieselben während einer folgenden Periode durch denselben Kanal fließen.The invention relates in particular to such devices. the liquid used to transfer heat from vapors to a scale forming liquid serve and in which the ways of the various heat exchanging means during of operation can be swapped for any scale. the through the Liquid formed on the walls of one of the flow channels during a period is essentially due to the dissolving effect of the vapors and their condensate to remove if the same through the same channel during a subsequent period flow.

Dieses Verfahren zur Entfernung von Kesselstein durch abwechsehidesDurchleiten eines jeden der Mittel durch einen der Kanäle ist ersichtlicherweise sehr zweckmäßig, da es praktisch ohne Unterbrechung des Betriebes durchgeführt werden kann. Der Wechsel kann in kürzeren oder längeren Intervallen vorgenommen werden, ohne die Kontinuität des Betriebes oder clie Kosten ungünstig zu beeinflussen, so daß die Reinigung zeitlich derart eingestellt werden kann, daß sie dann stattfindet, wenn die Kesselsteinablagerungen noch sehr gering und relativ leicht zu lösen sind.This method of removing scale by alternately purging it each of the means through one of the channels is obviously very useful, since it can be carried out practically without interrupting operations. The change can be done at shorter or longer intervals without sacrificing continuity of the operation or the costs, so that the cleaning takes place in terms of time can be adjusted so that it takes place when the scale deposits are still very small and relatively easy to solve.

Die Reinigungswirkung der Dämpfe ist jedoch mehr oder \\-eiliger abhängig von gewissen Faktoren sowie durch diese begrenzt. Hierzu gehört die wichtige Forderung, daß die Dämpfe ein genügendes Kondensatvolumen im Verhältnis zu den Oberflächen der Kanalwandungen bilden, um ein kontinuierliches und reichliches Befeuchten der gesamten Wandungen mittels eines gleichmäßig verteilten Kondensatstromes zu bewirken, da natürlich gerade das Kondensat als Lösungsmittel besonders aktiv ist.The cleaning effect of the vapors is more or less dependent limited by and limited by certain factors. This includes the important requirement that the vapors have a sufficient volume of condensate in relation to the surfaces of the canal walls to ensure continuous and abundant moistening of the to effect entire walls by means of an evenly distributed condensate flow, there of course the condensate is particularly active as a solvent is.

In der Praxis können diese idealen Verhältnisse ohne besondere Anordnungen nicht erzielt werden, da z. B. die Kondensatablagerung nahe der Eintrittsstelle der Dämpfe unbedeutend ist, und in dieser Zone noch weniger Kondensat über die Wandoberflächen und möglicherweise bloß über Teile derselben unmittelbar verteilt wird, während der Kondensatfluß gegen das gegenüberliegende Ende des Dampfkanals immer mehr zunimmt. Im Falle von relativ widerstandsfähigen Kesselsteinablagerungen kann daher die Reinigungswirkung nahe dem Eintritt vollkommen ungenügend sein, während sie in der Mittelzone halbwegs ausreichend und erst am gegenüberliegenden Ende zufriedenstellend ist. Unter solchen Verhältnissen ist jedoch der praktische Wert des Verfahrens zweifelhaft bzw. in hohem Maße herabgesetzt, da diesfalls die unvollständig entfernten Teile der Kesselsteinablagerung fortwährend zunehmen und früher oder später ein Abstellen der Vorrie4htung zwecks gründlicherer Reinigung durch chemische oder mechanische Mittel erforderlich machen, was erhebliche 2 ehrkosten verursacht.In practice, these ideal conditions can not be achieved without special arrangements, since z. B. the condensate deposit near the entry point of the vapors is insignificant, and in this zone even less condensate is distributed over the wall surfaces and possibly only over parts of the same directly, while the condensate flow towards the opposite end of the steam channel increases more and more. In the case of relatively resistant scale deposits, the cleaning effect near the inlet can therefore be completely inadequate, while it is halfway sufficient in the central zone and only satisfactory at the opposite end. Under such circumstances, however, the practical value of the method is doubtful or greatly reduced, since in this case the incompletely removed parts of the scale deposit continuously increase and sooner or later it is necessary to shut down the equipment for more thorough cleaning by chemical or mechanical means, which considerably 2 causes honorarium.

Die Erfindung hat zum Gegenstand die Anordnung einer Einrichtung zur Umwälzung des Kondensats durch den Dampfkanal, um eine zufriedenstellende und gleichmäßigere Kondensatströmung über die Kanalwandungen zu gewährleisten und so die Reinigungswirkung zu erhöhen und die obengenannten Mängel zu beseitigen.The invention has for its object the arrangement of a device for Circulation of the condensate through the steam channel to ensure a satisfactory and more uniform To ensure condensate flow over the channel walls and thus the cleaning effect to increase and eliminate the above-mentioned deficiencies.

Die Erfindung hat ferner zum Gegenstand eine Einrichtung, z. B. Zerstäuberdüsen, zur Verteilung des umgewählten Kondensats in unterteiltem Zustand, um das Feuchthalten der Kanalwandungen weiter zu erleichtern und die Reinigungswirkung weiter zu steigern.The invention also has a device such. B. atomizer nozzles, to distribute the recirculated condensate in a divided state to keep it moist to further facilitate the channel walls and to further increase the cleaning effect.

Die Erfindung hat weiter zum Gegenstand, die Heizdämpfe in einem Strahlkondensator zur Umwälzung und Verteilung des Kondensats in gewünschter Weise zu verwenden.Another object of the invention is the heating vapors in a jet condenser to use to circulate and distribute the condensate in the desired manner.

Die Erfindung hat ferner zum Gegenstand, die Umwälzung des Kondensats in Mengen durchzuführen, welche die durch neue Kondensation gebildete Menge übersteigen und vorzugsweise ein Vielfaches derselben betragen.Another object of the invention is the circulation of the condensate to be carried out in amounts which exceed the amount formed by new condensation and preferably be a multiple thereof.

Gemäß der Erfindung ist bei einer Vorrichtung der obengenannten Art eine Umwälzvorrichtung für das Dampfkondensat vorgesehen, das aus dem Austrittsende des einen oder anderen Kanalsystems austritt, um dieses Kondensat zum Eintrittsende desselben Kanalsystems zurückzuführen, sowie eine Verteilereinrichtung, um den Kondensatrücklauf in unterteiltem Zustand an diesem Eintrittsende einzuführen.According to the invention, in a device of the type mentioned above a recirculation device is provided for the steam condensate emerging from the outlet end one or the other channel system exits to this condensate to the inlet end of the same sewer system, as well as a distributor device to the condensate return to be introduced in a divided state at this entry end.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Fig. i zeigt mehr oder wenSer schematisch in Seitenansicht einen Plattenwärmeaustauscher der obengenannten Art, der mit einer erfindungsgemäßen Umwälzeinrichtung für das Kondensat versehen ist. Fig. ia ist ein Teilschnitt nach der strichpunktierten Linie a'-a"-a" und zeigt den Einlaß zu einem der Aufnahmeräume für die Mittel sowie die Einrichtung zur Verteilung des umgewälzten Kondensats.The subject matter of the invention is shown in the drawing, for example. Fig. I shows a more or less schematic side view of a plate heat exchanger of the above type, with a circulation device according to the invention for the Condensate is provided. Fig. Ia is a partial section after the dash-dotted line a'-a "-a" and shows the inlet to one of the receiving rooms for the means as well as the Device for distributing the circulated condensate.

Der Wärmeaustauscher i besteht im vorliegenden Beispiel aus Platten, wie aus Fig. ia hervorgeht, in der die parallel gereihten Platten mit 2 und die zwischen benachbarten Platten gebildeten Kanäle für die Mittel mit 3 bezeichnet sind. Die Längsränder der Platten 2 verlaufen parallel zur Längsachse der Vorrichtung und können z. B. durch Schweißen untereinander oder mit den Seitenwänden verbunden sein, so daß sämtliche Kanäle an den Längsseiten geschlossen werden. An den Stirnenden sind die Platten, wie bei 4 in Fig. i ersichtlich, schräg abgeschnitten. An jedem dieser Stirnenden sind die Kanäle zwischen den Platten abwechselnd an den Schrägkanten geschlossen, z. B. durch Verschweißen der benachbarten Platten, und zwar so, daß die Kanäle, die links oben offen sind, auch links unten offen sind und umgekehrt. Dadurch werden für die verschiedenen Kanalsysteme Ein- und Auslässe gebildet, die mit den benachbarten, zwischen den Stirnrändern der Platten und den Außenwänden gebildeten, gemeinsamen Stirnräumen in Verbindung stehen. An diese Stirnräume sind Verbindungsleitungen 6 und 7 angeschlossen, die das Mittel zu bzw. von den entgegengesetzten Enden eines der Kanalsysteme leiten sowie entsprechende Verbindungsleitungen 8 und 9 für das andere Kanalsystem. Jede der am oberen Ende der verschiedenen Kanalsysteme angeordneten Leitungen 6 und 8 kann entweder mit der Hauptzuleitung io für Heizdampf oder mit der Ableitung i i für die erhitzte Flüssigkeit verbunden werden, und zwar mittels der mit Ventilen versehenen Zweigleitungen 6' bzw. 6" und 8' bzw. 8". Ebenso kann jede der am unteren Ende angeordneten Leitungen 7 und 9 entweder mit der Hauptzuleitung 12 für die zu erhitzende Flüssigkeit oder mit der Ableitung 13 für das Dampfkondensat verbunden werden, und zwar mittels der mit den Ventilen versehenen Zweigleitungen 7' bzw. 7" und 9' bzw. 9". Auf diese Weise kann Heizdampf dem einen oder anderen Kanalsystem des Wärmeaustauschers je nach Bedarf durch die Rohre io, 6', 6 bzw. io, 8', 8 zugeführt werden, während das Dampfkondensat von dem gerade Dampf führenden Kanalsystem in jedem Falle durch die Rohre 7, 7", 13 bzw. 9, 9", 13 entfernt werden kann. In gleicher Weise kann die zu erhitzende Flüssigkeit jedem der Kanalsysteme durch die Rohre 12, 7', 7 bzw. 12, g', 9 zugeführt werden. Es wird somit ermöglicht, den Dampf und die Flüssigkeit durch verschiedene Kanalsysteme unter gegenseitigem Wärmeaustausch zu führen und die Wege der Wärmeaustauschmittel periodisch auszutauschen, indem die entsprechenden Ventile in den Zweigleitungen geöffnet und geschlossen werden, so daß der Strom eines jeden Mittels von einem zum andern Kanalsystem umgeschaltet und diese: abwechselnd von verschiedenen :Mitteln durchströmt wird, wodurch in wünschenswerter Weise eine gewisse, kontinuierliche Reinigungswirkung während des Betriebes ausgeübt wird.In this example, the heat exchanger i consists of plates, As can be seen from Fig. ia, in which the panels lined up in parallel with 2 and the Denoted by 3 channels for the means formed between adjacent plates are. The longitudinal edges of the plates 2 run parallel to the longitudinal axis of the device and can e.g. B. connected by welding to each other or to the side walls so that all channels are closed on the long sides. At the forehead the plates, as can be seen at 4 in Fig. i, cut off at an angle. On everyone these front ends are the channels between the plates alternating on the sloping edges closed, e.g. B. by welding the adjacent plates, in such a way that the channels that are open at the top left are also open at the bottom left and vice versa. This creates inlets and outlets for the various sewer systems with the neighboring ones, between the front edges of the panels and the outer walls formed, common frontal spaces are in connection. At these frontal spaces are Connecting lines 6 and 7 connected, which the means to and from the opposite The ends of one of the channel systems and lead corresponding connecting lines 8 and 9 for the other duct system. Each of the at the top of the various canal systems arranged lines 6 and 8 can either with the main supply line io for heating steam or connected to the derivative i i for the heated liquid, namely by means of the valved branch lines 6 'or 6 "and 8' or 8". as well each of the lines 7 and 9 arranged at the lower end can either be connected to the main supply line 12 for the liquid to be heated or with the discharge line 13 for the steam condensate are connected by means of the branch lines provided with the valves 7 'or 7 "and 9' or 9". In this way, heating steam can be used by one or the other Channel system of the heat exchanger through pipes io, 6 ', 6 or io, 8 ', 8 are supplied, while the steam condensate from the steam leading straight Channel system can be removed in each case through pipes 7, 7 ", 13 or 9, 9", 13 can. In the same way, the liquid to be heated can each of the channel systems through the tubes 12, 7 ', 7 and 12, g', 9, respectively. It is thus made possible the vapor and the liquid through different channel systems under mutual Conduct heat exchange and periodically exchange the paths of heat exchange media, by opening and closing the appropriate valves in the branch lines so that the flow of each medium is switched from one to the other canal system and this: alternately by different: means flowing through it, making in more desirable Way a certain, continuous Cleaning effect during the Operation is carried out.

Gemäß der Erfindung ist die Vorrichtung mit Einrichtungen zum Uin-,välzen des Kondensats durch das gerade Dampf führende Kanalsystem versehen. Eine solche Einrichtung besteht aus einem Kondensatsaminler 14, dessen Einlaß an die Kondensatableitung 13 und dessen Auslaß an eine Pumpe 15 angeschlossen ist, die das Kondensat einer Hauptrückleitung 16 zuführt, die über mit Ventilen versehene Zweigleitungen 16' und 16" in die Dampfeinlässe eines jeden Kanalsystems des Wärmeaustauschers mündet. Auf diese Weise kann das Kondensat, wie umgewälzt werden, um zusammen mit dein zugeführten Dampf in jenes Kanalsystem rück-geleitet zu werden, in dem jeweils Heizdampf geführt wird. Um durch den Kondensatrücklauf die größtmögliche Reinigungswirkung zu erzielen, wird das Kondensat in die entsprechenden Dampfeinlässe der Vorrichtung durch Zerstäuberdüsen 17 oder gleichwertige Einrichtungen an den Enden der Zweigleitungen 16' und 16" (Fig. i a) eingeführt. Auf die§e `'eise wird e i i ne vortel illiafte Unt erteilung und Verteilung t' des Kondensatstromes erhalten, so daß ein Großteil unmittelbar auf die obersten Teile der Wärmeübertragungsflächen fällt und erheblich dazu beiträgt, daß dieselben gut und gleichmäßig ganz überflutet werden und eine befriedigende Reinigungswirkung gewährleistet wird.According to the invention, the device is provided with devices for Uin-, rolling of the condensate through the duct system leading straight to the steam. Such The device consists of a condensate collector 14, the inlet of which is connected to the condensate drain 13 and its outlet is connected to a pump 15, the condensate of a Main return line 16 feeds through valve branch lines 16 ' and 16 "opens into the steam inlets of each duct system of the heat exchanger. This allows the condensate to be circulated, as is, to be fed along with your Steam to be fed back into the duct system in which heating steam is conducted will. In order to achieve the greatest possible cleaning effect through the condensate return, the condensate is fed into the corresponding steam inlets of the device through atomizing nozzles 17 or equivalent facilities at the ends of branch lines 16 'and 16 " (Fig. I a) introduced. In this way, an advantage will be given to a subdivision and distribution t 'of the condensate flow obtained so that a large part immediately falls on the uppermost parts of the heat transfer surfaces and contributes significantly to that they are well and evenly completely flooded and a satisfactory one Cleaning effect is guaranteed.

Es wurde festgestellt, daß eine maximale Reinigungswirkung nur durch Umwälzen einer Kondensatmenge erhalten wird, welche die durch neue Kondensation in der Vorrichtung gebildete Menge mehr oder weniger übersteigt und im allgemeinen ein Vielfaches dieser letzteren Menge betragen soll. Ein guter Durchschnittswert beträgt zumindest das Zwei- oder Dreifache als brauchbare untere Grenze, selbstverständlich von Ausnahmefällen abgesehen.It was found that a maximum cleaning effect can only be achieved through Circulating an amount of condensate is obtained, which is due to new condensation Exceeds amount formed in the device more or less and in general should be a multiple of this latter amount. A good average is at least two or three times the useful lower limit, of course apart from exceptional cases.

Bei Betriebsbeginn wird daher zweckmäßig das gesamte Kondensat umgewälzt, bis die umlaufende Menge eine bestimmte, geeignete Grenze erreicht hat. Von diesem Augenblick an muß jedoch natürlich jegliche Überschußinenge aus der Rückleitung des Kreislaufes abgezogen werden, zu welchem Zweck eine Abzugleitung, wie die mit Ventil versehene Zweigleitung 18, von der Hauptrückleitung 16 vorzusehen ist. Um die gewünschten Betriebsverhältnisse annähernd konstant zu halten, ist es ferner zweckmäßig, für das Abzugventil icg eine automatische Steuerung vorzusehen, indem man es zweckmäßig in Abhängigkeit von dem Kondensatspiegel in der Entwä ssertingsvorrichtung 1:I setzt. Dies kann durch einen Schwimmer 14a und ein Helielsvsteni 2o. 2o'. 2o" erfolgen. Selbstverständlich kann (liese#s :\lrzieh,@n und die Steuerung auch auf andere Weise vorgenommen werden.At the start of operation, the entire condensate is therefore expediently circulated, until the amount in circulation has reached a certain, suitable limit. Of this At the moment, however, of course, any excess quantity must come from the return line of the circuit are withdrawn, for which purpose a drain line, such as the one with Valve-provided branch line 18 from which the main return line 16 is to be provided. Around It is also important to keep the desired operating conditions more or less constant expedient to provide an automatic control for the trigger valve icg by it is expedient depending on the condensate level in the Entä ssertingsvorrichtung 1: I places. This can be done by a float 14a and a Helielsvsteni 2o. 2o '. 2o " take place. Of course, (read # s: \ lrzieh, @ n and the control can also open other way to be made.

Eine abgeänderte Ausführungsform der Umwälzeinrichtung ist gestrichelt angedeutet und umfaßt eine Umgehungsleitung 16a. tim zu zeigen, daß die Pumpe in diesem Falle weggelassen werden kann, sowie einen Injektor l;a, der die Förderwirkung der Pumpe ersetzt. Das I<'oiideilsat wird am Eintrittsende des Injektors über eine Zweigleitung i Sb von der Hauptrückleitung 16 eingeführt und der Injektor wird zweckmäßig durch einen Zweigstrom des Heizdampfes betätigt, der von der Hauptdampfzuleitung io über eine Zweigleitung ioa zugeführt wird. Das Förderende des Injektors ist an die Kondensatzweigleitungen 16 und 16" zweckmäßig neben ihrer Vereinigungsstelle angeschlossen, da der Injektor in einem solchen Falle auch als Verteilerorgan für das Kondensat arbeiten kann, unter der Voraussetzung, daß die Länge der Zweigleitungen 16 und 16" innerhalb vernünftiger Grenzen gehalten wird. Bei einer solchen Anordnung besteht keine Notwendigkeit zur Anordnung von Zerstäuberdiisen 17 o. dgl., was einen zusätzlichen Vorteil zu jenem darstellt, der in der Verwendung des Heizdampfes zur Erzeugung der Förderkraft gelegen ist.A modified embodiment of the circulation device is shown in dashed lines indicated and includes a bypass line 16a. tim to show that the pump is in In this case can be omitted, as well as an injector 1; a, which the delivery effect the pump replaced. The I <'oiideilsat is over at the inlet end of the injector a branch line i Sb is introduced from the main return line 16 and the injector becomes expediently actuated by a branch flow of the heating steam coming from the main steam supply line io is supplied via a branch line ioa. The end of delivery of the injector is on the condensate branch lines 16 and 16 ″ expediently next to their junction connected, since the injector in such a case also as a distributor for the condensate can work, provided that the length of the branch pipes 16 and 16 "is kept within reasonable limits. In such an arrangement There is no need to arrange atomizer nozzles 17 o. The like. What a represents an additional advantage to that of the use of the heating steam for Generation of the conveying force is located.

In gestrichelten Linien ist ferner die Anordnung einer Verdampfungskammer 21 in Verbindung mit den Hauptzufuhr- und Abfuhrleitungen für die durch den @@'ärmeaustauscher zu leitende Flüssigkeit dargestellt.The arrangement of an evaporation chamber is also shown in dashed lines 21 in connection with the main supply and discharge lines for the heat exchanger through the @@ ' Liquid to be conducted is shown.

Innerhalb des Rahmens der Erfindung sind selbstverständlich gegenüber der beschriebenen und dargestellten Anordnung mehrfache Abänderungen möglich. Beispielsweise können verschiedene Paare von Abzweigventilen zum Wechsel der Stromwege der Mittel durch Dreiwegventile ersetzt werden oder die Hauptrückleitung 16 für das Kondensat kann in die Hauptspeiseleitung 1o für den Heizdampf münden. Selbstverständlich kann der Wärmeaustauscher von beliebiger Bauart sein, jedoch ist die Verwendung eines Lamellen-Plattenaustauschers oder eines solchen vorzuziehen, bei dem die verschiedenen Kanäle für die Mittel im wesentlichen gleichmäßige Form und gleiche Verhältnisse aufweisen.Within the scope of the invention are of course opposite Multiple modifications to the described and illustrated arrangement are possible. For example can use different pairs of branch valves to change the flow paths of the means be replaced by three-way valves or the main return line 16 for the condensate can open into the main feed line 1o for the heating steam. Of course you can the heat exchanger can be of any type, but the use of a Lamellar plate exchanger or one in which the various Channels for the means are essentially uniform in shape and proportions exhibit.

Claims

CLAIMS: i. Surface heat exchangers for the transfer of Heat from vapors on a scale-forming liquid, with the flow of a each heat exchange medium can be switched from one duct system to another, characterized by a Umw-älzeinrichtung for the steam condensate that comes from the The outlet end of one or the other channel system emerges to this condensate to the inlet end of the same sewer system and through a distribution device (17) inside the heat eliminator for the steam condensate. Heat exchanger after Claim i, characterized by a device for: 11> -drawing a variable Koiideilatm ° iire from the return part of the circuit. 3. Heat exchanger after Claim 2, Ire characterized by a float control for (las drained condensate. Heat exchanger according to one of the Aiisl> odor 1 to 3. thus g: kenn @: # i @ hnet. that the circulation device has a main return line (i6), which have different Branch pieces (i6 '. I6 ") opens into the inlet ends of the two channel systems Shut-off device in each of these branches and one in this main return line (i6) switched pumping device (15) comprises. 5. Heat exchanger according to claim 4, characterized characterized that the shut-off devices (i6 ', i6 ") are replaced by a three-way valve are that at the junction of said main return line (i6) and the branch pieces is arranged. 6. Heat exchanger according to claim 4, characterized in that the pumping device consists of an injector (i5 °), which is flown through a branch (io °) of the heating steam is actuated. 7. Wärmeaustauscher.nach claim 6, characterized characterized in that the injector (i5 °) next to the junction between the Main return line (i6) and the branch pieces (i6 ', i6 ") is arranged. B. Heat exchanger according to one of claims i to 6, characterized in that the distributor device is formed by an atomizer device l (17), which consists of a number of atomizer nozzles consists. G. Method for operating a heat exchanger according to one of the preceding Claims, characterized in that the amount of condensate return is one can reach the desired value, which is greater than that amount, which by new condensation is formed, e.g. B. a multiple of the same, whereupon this value is approximately constant is held.