DK150127B - Vaeskefordeler for varmeveksler med vertikale roer - Google Patents

Description

i 150127

Opfindelsen angår en væskefordeler for varmevekslere med vertikale rør, såsom filmvarmevekslere, hvilken fordeler består af en massiv cylinder, der har en anslagskant til begrænsning af cylinderens indsætningsdyb-5 de i det tilhørende vertikale rør, og hvor der findes skrueformede riller i cylinderens yderflade.

Pra DE-fremlæggelsesskrift nr. 1.061.743 kendes der en væskefordeler, som anvendes til fordeling af væske i fordampningsrør i et fordampningsapparat, og som består 10 af et massivt cylindrisk legeme med skrueformede noter i sin yderflade.

Fordelingen af en væske som en film i en varmeveksler er af særlig betydning, fordi der i stigende grad anvendes filmvarmevekslere til til- eller bortførsel af 15 varme.

Der kendes et system til væskefilmfordampning, hvor der bevirkes varmeoverføring med delvis fordampning af en væskefase eller absorption af en damp- eller gasfase i en væskefase. Dette system, hvori der indgår vertikale 20 rør i form af et rørbundt, opererer på den måde, at der på indervæggen af de vertikale rør, som udgør den egentlige varmeoverføringsflade, dannes et ensartet væskelag, som under indvirkning fra tyngdekraften strømmer langs rørvæggene i retning oppefra nedefter.

25 Dette kendte system omfatter et øvre væskesamlekam- mer, hvis bund udgør den øvre rørplade for rørbundtet, og et nedre væskesamlekammer, hvis top udgør den nedre rørplade for rørbundtet.

Rørenes øvre ende, som danner indløbsåbning for væ-30 sken, er ikke efterladt fri, fordi væsken ved denne konstruktion har tendens til at løbe opad og ud over væggene i stedet for at danne en regelmæssig film på disse.

Rørenes indløbsåbning må derfor være forsynet med en passende fordeler, som kan begunstige den ønskede film-35 dannelse.

Disse fordelere har sædvanligvis form af rørdele, der ved deres topende har en række tangentialt anbragte boringer eller slidser, som væsken løber igennem. Når 150127 2 disse rørdele sættes i rotation, bringes væsken til at væde hele den indre omkreds af rørdelen, hvorved der på faldrørenes inderflade dannes en væskefilm.

Hvis disse rørdele ikke er udført korrekt, kan de 5 medføre, at en del af væsken danner små dråber i det indre område af røret - uden at klæbe til væggen, dvs. at der ikke sker nogen strømning langs væggen. Dertil kommer, at rørdelene kræver megen plads i faldrørets øvre del, hvorved den disponible varmeoverføringsflade redu-10 ceres.

Denne type rørdel har desuden den ulempe, at når der arbejdes med korroderende væsker, vil der opstå betydelig korrosion i rørene i området umiddelbart under rørdelens nedre ende. Dette skyldes dannelsen af turbu-15 lens i væsketrinnet mellem rørdelens væg og faldrørets væg.

De kendte rørdele har endvidere den ulempe, at de er kostbare i fremstilling på grund af deres komplicerede udformning og den forarbejdningsnøjagtighed, som er 20 påkrævet, fordi rørdelen må udføres med boringer, som har deres indre munding anbragt tangentialt i forhold til rørdelens cylindriske eller koniske indervæg.

Med udgangspunkt i den indledningsvis omhandlede konstruktion har opfindelsen til formål at skabe en væ-25 skefordeler, som - ud over at den er robust og enkel af udformning og tilsvarende driftssikker og billig i fremstilling - arbejder på en sådan måde, at der - uanset en varierende strømhastighed - sikres en upåklagelig filmdannelse på rørenes indervæg.

30 Til opnåelse heraf er væskefordeleren ifølge opfin delsen ejendommelig ved, at der i cylinderens nedre flade er indarbejdet en udsparing, som udadtil er begrænset af en cirkelformet kant, og at de skrueformede riller har en dybde, som er mindre end bredden af den cirkel-35 formede kant.

Ifølge' opfindelsen kan udsparingen hensigtsmæssigt være keglestubformet og have en plan øvre flade og en sideflade, som er skråtstillet under en vinkel på mellem 150127 3 20° og 60°/ idet den fortrinsvis er skråtstillet under en vinkel på 45° med udsparingens plane øvre flade.

Med udformningen ifølge opfindelsen er der skabt en væskefordeler, der, som forklaret i det følgende, opfyl-5 der de stillede krav og derved har væsentlige fordele i sammenligning med de kendte væskefordelere til lignende formål.

Væskefordeleren ifølge opfindelsen eliminerer på overraskende måde forannævnte ulemper ved de kendte væ-10 skefordelere, hvortil kommer, at den arbejder upåklageligt ved store variationer i strømhastigheden, idet der til enhver tid sikres en perfekt filmdannelse på rørenes indervæg såvel ved høje som ved meget lave strømhastigheder, som forekommer under operationer af kort varighed 15 eller under specielle vedligeholdelsesoperationer for rensningsformål, såsom kemisk rensning.

Ved væskefordeleren ifølge opfindelsen varierer antallet af riller i cylinderens yderflade mellem et minimum på to og et maksimum, som afhænger af dimensionerne 20 af cylinderen og dermed af faldrøret, hvori cylinderen er indsat. Det maksimale antal riller andrager sædvanligvis ikke mere end tyve. Rillerne skal have en stigning eller hældning på mellem 180° og 18° og kan være forsynet med en kant eller anslag. Rillerne har fortrins-25 vis et rektangulært tværsnit, men kan også have et f.eks. mangekantet eller rundt tværsnit. Rillerne har en maksimal dybde på mellem 0,05 og 10 mm, og dybden af rillerne er mindre end tykkelsen af kanten af cylinderens nedre flade.

30 Væskefordeleren arbejder på følgende måde.

Væsken, der befinder sig i området af det vertikale rørbundts øvre rørplade, træder ind i kanalen, som er dannet af rillen og indervæggen af faldrøret, hvori cylinderen er indsat, hvorefter væsken løber gennem hele 35 kanalen og under cylinderen fordeles som en film over faldrørets fulde væg.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor 4 150127 fig. 1 viser et sidebillede i snit af en varmeveksler, hvori der anvendes væskefordelere ifølge opfindelsen, fig. 2 et sidebillede af en væskefordeler ifølge opfindelsen, illustreret delvis i snit efter linien A-A 5 i fig. 3, fig. 3 et planbillede af væskefordeleren, og fig. 4 et sidebillede af væskefordeleren.

I den i fig. 1 viste varmeveksler indgår der dels et øvre væskekammer 1 og et rørbundt, der består af 10 vertikale faldrør 3 og har en øvre rørplade 2, der danner bund i væskekammeret 1, og en nedre rørplade 4, og dels et nedre væskekammer 5, der er forbundet med rørbundtets nedre rørplade 4, og som tjener til optagelse af den væske, som ankommer fra rørbundtet. I den 15 øvre munding af hvert af de vertikale faldrør 3 er der indsat en væskefordeler 6.

Fig. 2, 3 og 4 viser detaljer ved væskefordeleren 6, der består af en massiv cylinder 8, som med lille tolerance og en smule prespasning er indsat i den øvre 20 ende af det tilhørende vertikale rør 3. Cylinderen 8 har foroven en anslagskant 9, som tjener til nøjagtig begrænsning af indsætningen af fordeleren 6 i røret 3.

Fordeleren 6 har forneden en keglestubformet udsparing 10, hvis sideflade 11 er skråtstillet under 25 en vinkel på f.eks. 40°, og hvis øvre flade 12 er plan.

Fig. 2 viser et sidebillede af fordeleren 6, illustreret delvis i forenklet snit efter linien A-A i fig.

3, dvs. uden visning af væskeafgangsriller 13, som fordeleren 6 er udformet med. Disse riller 13 frem-30 går af fig. 3 og 4, idet fig. 3 viser fordeleren med rillerne 13 set fra oven, medens fig. 4 viser fordeleren med rillerne 13 set fra siden.

Fordeleren 6 har fortrinsvis seks riller 13, men kan alt efter kravene have flere eller færre riller end 35 seks.

Rillerne 13 er sædvanligvis skråtstillet under en vinkel på 45°, men kan alt efter kravene være skråtstillet under en større eller mindre vinkel end 45°.

5 150127

Den omstændighed, at væsken allerede er i kontakt med rørfladen på ydersiden af rillerne 13, bevirker, at man undgår problemet, der forekommer ved forannævnte fordelere af rørdeltypen under væskefilmpassagen mellem 5 rørdelen og røret ved rørdelens nedre ende, og de deraf følgende korrosionsfænomener, som forårsages af turbulens, når der arbejdes med korroderende væsker.

Hvis man anvender seks riller 13, der alle er skråtstillet under en vinkel på 45°, opnår man en opti-10 mal udformning, som sikrer kontinuitet af væskefilmen i en ekstremt lille afstand under fordeleren 6. Dertil kommer, at fordeleren 6 kun er indsat med lille afstand i røret 3, således at summen af denne afstand og afstanden, som kræves for dannelse af den kontinuerlige 15 væskefilm, ikke overstiger den normale tykkelse af rørpladen, hvilket medfører, at varmeoverføringsfladen ikke reduceres.

Den omstændighed, at fordeleren 6 forneden har nævnte keglestubformede udsparing 10, hvis sideflade 20 normalt er skråtstillet under en vinkel på 45°, medfører, at man undgår enhver risiko for, at der skal opstå fladeadhæsion mellem væsken, der løber i retning mod rørets centrale område, og fordelerens bund, hvilket ville resultere i, at en del af væsken ikke ville danne nogen 25 film.

Den cirkulære kant omkring udsparingen 10 må altid være tykkere end dybden af rillerne 13, for at der kan sikres den tilstræbte arbejdsmåde.

Som det fremgår af fig. 2, 3 og 4, er fordeleren 6 30 særlig robust og enkel af udformning og tilsvarende driftssikker og billig i fremstilling.