FI90313B - Välinestekuumennin levymäisiä kalvohaihduttimia varten ja menetelmä nesteen haihduttamiseksi - Google Patents

Description

1 90313 Välinestekuumennin levymäisiä kalvohaihduttimia varten ja menetelmä nesteen haihduttamiseksi 5 Esillä olevan keksinnön kohteena on parantaa levymäisten kalvohaihduttimien tehoa ja erityisesti keksinnön kohteena on menetelmä ja kokoonpano syöttönesteen esikuumentamiseksi samalla, kun poistokaasuja jäähdytetään.

10 Sellaisia kalvohaihduttimia käytetään laajalti, joissa neste virtaa alaspäin kehistään yhteen liitetyistä levypa-reista muodostuvien kuumennuselinten pintoja pitkin. Tämän kaltaista haihdutintä on esimerkiksi kuvattu Lettersin US-patentissa no 3 366 158, joka on jätetty 30.1.1968. Levy-15 maisia lämmönvaihto-osia käyttävää valikoivaa lauhdutinta on kuvattu Lettersin US-patentissa no 4 216 002, joka on jätetty 5.8.1980.

Levymäiset haihduttimet ja haihdutinjärjestelmät yleensä-20 kin ovat alttiita säteilyhäviöille ja tuuletushäviöille. Säteilyhäviöitä voidaan vähentää eristystä käyttämällä. Tuuletushäviöitä voidaan puolestaan vähentää ali jäähdyttämällä poistokaasut ennen niiden poistoa haihduttimesta.

25 Joissakin haihdutintyypeissä alijäähdytys on saatu aikaan jossakin määrin käyttämällä jonkin muotoista sisäistä nesteen esikuumennin/poistokaasun jäähdytinlaitetta ja/tai käyttämällä ulkoisia kuumentimia, mutta tällaiset kokoonpanot eivät ole osoittautuneet onnistuneiksi levymäisissä 30 kalvohaihduttimissa, koska sisään tuleva neste vaihtaa lämpöä suoraan haihduttimessa tuotetun höyryn kanssa tehokkaammin kuin silloin, kun lämmönsiirto saadaan aikaan epäsuorasti levyosien välissä sijaitsevan kuumennusväli-aineen avulla. Tämä prosessi hajaannuttaa käytettävissä 35 olevaa lämpötiladifferentiaalia ja käyttövoimaa.

Nesteen esikuumennus ja poistokaasun jäähdytys saadaan 2 90 31 3 kalvohaihduttimissa aikaan esillä olevan keksinnön mukaisesti ympäröimällä haihduttimen joidenkin levyosien ylemmät osat kuomulla, jonka alle tiivistymättömät aineet kerääntyvät haihdutintä käytettäessä. Tiivistymättömien 5 kaasujen esiintyminen estää syöttönestettä pääsemästä suoraan kosketukseen haihduttimessa tuotetun kuuman höyryn kanssa ja vaihtamasta lämpöä suoran kosketuksen kautta.

Syöttöneste kuumennetaan kiehumispisteeseen vaihtamalla 10 lämpöä levyosissa sijaitsevan kuumennyshöyryn kanssa samalla kun neste virtaa alas kuomussa sijaitsevia osapinto-ja pitkin. Kiehuminen tuottaa sekä tiivistyviä että tiivistymä ttömiä aineita, jotka voivat poistua ainoastaan kulkeutumalla alaspäin ja kuomun kehän alapuolelle.

15 Höyrystymättä jäänyt neste jatkaa alaspäin suuntautuvaa virtaustaan kuumennusosien ylitse joko haihtumista tai haihduttimen alaosassa tapahtuvaa keräystä varten.

20 Kuumennushöyry syötetään muiden kuomun ulkopuolella sijaitsevien kuumennusosien yläosista levyosiin, joiden yläosat sijaitsevat kuomun sisäpuolella, ja höyry siirtyy alijäähdytysosan levyosiin, t.s. kuomun sisällä oleviin osiin mainittujen osien alempien päiden lähettyvillä.

25

Esillä olevan keksinnön mukaiset alijäähdytys- ja esikuu-mennusosat sisältäviä haihduttimia voidaan edullisesti käyttää vaiheina tai osina monikattilaisessa haihdutuslai-tejärjestelmässä, jonka lävitse haihdutettaviksi tarkoite-30 tut kuumennushöyry ja syöttöneste kulkeutuvat vastavirran suuntaisesti.

Esillä olevan keksinnön avulla saadaan vältetyksi monimutkaiset ja kalliit ulkoiset kuumennuskokoonpanot. Esillä 35 olevan keksinnön mukaisen kokoonpanon muut edut käyvät selkeämmin ilmi esillä olevan keksinnön suositellun sovel- 3 9 0 31 3 luksen kuvauksesta etenkin, kun kuvausta tarkastellaan yhdessä liitteenä olevien piirrosten kanssa, joissa samat viitenumerot viittaavat samoihin osiin ja joissa kuvio 1 on yksinkertaistettu kuva esillä olevan keksinnön 5 mukaisesta haihduttimesta siten, että putkitus ja suojus on jätetty pois, ja kuvio 2 kuvaa esillä olevan keksinnön mukaista monikatti-laista haihdutuslaitejärjestelmää.

10 Kuviossa 1 on kuvattu esillä olevan keksinnön mukaisen kalvohaihduttimen sisäisiä osia. Kuviossa 1 kuvatussa haihduttimessa osat on sijoitettu runkoon tai suojukseen kuvion 2 mukaisesti tai kuten edellä mainituissa US-paten-teissa on kuvattu.

15

Levymäiset kuumennusosat 10 ja 11 on järjestetty yleensä yhdensuuntaisesti toisiinsa nähden vierekkäisten osien vastakkaisten pintojen määrittäessä pystysuorat kanavat, jotka mahdollistavat nestemäisen jäähdytysaineen virtauk-20 sen kalvona alaspäin osien 10 ja 11 pintoja pitkin. Osat 10 käsittävät ryhmän osia, jotka sijaitsevat kuomun alla; mainittu kuomu on kuvattu numerolla 12, ja se on yläseinän 13 ja sivuseinät 14 sisältävän kotelon muotoinen. Levyosi-en 10 ylemmät päät ovat kuomun 12 sivuseinien 14 ympäröi-25 mät. Kuomun 12 pohja on avoin, jolloin mahdollistetaan höyryn vapaa kulku kuomusta 12 haihduttimen rungon sisäosaan (jota ei ole kuvattu kuviossa 1 muiden osien paremman kuvauksen mahdollistamiseksi). Levyosat 11 muodostavat toisen ryhmän, joka ei sijaitse kuomun alla.

30

Suoraan osien 10 yläpuolella kuomussa 12 sijaitsee nesteen jakelukaukalo 15, joka sisältää yleensä vaakasuoran pohjan ja ylöspäin suuntautuvat sivuseinät. Kaukalon 15 pohjassa on reikiä (ei kuvassa), jotka mahdollistavat nesteen kulun 35 kaukalosta 15 levyosien 10 pinnoille kaukalon 15 alapuolelle. Syöttöneste syötetään kaukaloon 15 haihduttimen f. π 7 < 7 4 y {} j \ o rungon ulkopuolelta putkijohtoa pitkin (ei kuvattu kuviossa 1), joka kulkee kuomun 12 sivuseinässä olevan aukon 16 lävitse, kuten kuviossa 1 on nuolella kuvattu.

5 Haihduttimen esikuumennusosan levyosat 10, t.s. kuomun 12 alla sijaitsevat osat ovat kaikki yhteydessä ylempään kokoojaan 17, jonka kautta poistokaasut poistuvat osista 10 nuolella kuviossa 1 kuvatun mukaisesti kuomun 12 seinän 14 ja haihduttimen ulomman rungon lävitse kulkevaa putkijoh-10 toa pitkin.

Esikuumennusosan osat 10 ovat myös yhteydessä alakokoojan kanssa kuumennushöyryn johtamiseksi osiin 10 höyryn tulo-aukon 19 kautta.

15

Kuomun 12 ulkopuolella sijaitsevat osat 11 on yhdistetty yläkokoojan 27 ja alakokoojan 28 avulla, ja niihin johdetaan nesteen jakelukaukalon 25 kautta jaettavaa jäähdytys-nestettä; kaukalon 15 tavoin tämäkin kaukalo sisältää 20 rei'itetyn tasaisen pohjan ja ylöspäin suuntautuvat sivu-seinät .

Höyry kulkeutuu alakokoojaan 28 aukon 29 kautta, kuten kuviossa on nuolella osoitettu, sitten se siirtyy ylöspäin 25 osien 11 lävitse ylempään kokoojaan 27, mistä se siirretään kuvion 1 mukaisesti kuomun 12 alla sijaitsevien osien 10 alempaan kokoojaan 19.

Kuviossa 2 on kuvatttu nesteen kiertoa monikattilaisessa 30 haihdutinjärjestelmässä; kuviosta voidaan nähdä, kuinka neste voidaan toimittaa jakelukaukaloon 25 kierrättämällä osa haihduttinkattilan pohjaosaan kerätystä nesteestä kaukaloon 25 sopivan putkijohdon ja pumpun avulla. Kuviossa on nähtävissä neljä haihdutinkattilaa A, B, C ja D.

35 Kuviosta 2 voidaan nähdä, kuinka neste syötetään haihdu-tinkattilan D yläosaan oikeassa reunassa ja kuinka tii- 5 90313 vistynyt tuote poistuu haihdutinkattilan A pohjaosasta piirroksen vasemmassa reunassa.

Kuumennushöyryäf yleensä vesihöyryä, kierrätetään vasta-5 virtaan nesteeseen nähden siten, että se kulkeutuu jokaisen kattilan ylemmältä vyöhykkeeltä höyryn tuloaukkoon seuraavan kattilan pohjassa samalla tavalla kuin kuviossa 1 kuvattu sisäinen höyryn kierto osien 11 yläosasta osien 10 alaosaan. Yksinkertaistamisen vuoksi höyryn kiertoa ei 10 ole kuvattu kuviossa 2, mutta jokaisessa kattilassa A - D voidaan höyryä kierrättää kuviossa 1 kuvatun mukaisesti.

Vastavirrassa toimivien monikattilaisten haihduttimien käyttö on alalla hyvin tunnettua, joten putkitusta, pump-15 puja jne. ei ole tarpeen kuvata yksityiskohtaisesti. Esillä olevan keksinnön mukaisen nesteen esikuumennus- ja höyryn ali jäähdy tyskokoonpanon käyttö levymäisessä haihduttimessa tai monikattilaisen haihduttimen eri haihdutinvai-heissa on kuitenkin tähän mennessä ollut alalla tuntema-20 tonta.

Kun kuvion 1 mukaista haihdutinta käytetään, haihdutettavaksi tarkoitettu neste syötetään jakelukaukaloon 15 esimerkiksi 165°F lämpötilassa. Neste kiehuu höyryyn vaihtu-25 van lämmön kulkeutuessa osissa 10, ja mahdollisesti haihtumatta jäänyt neste kerääntyy haihduttimen alaosaan.

Kiehuvan nesteen tuottama höyry, joka voi sisältää sekä tiivistyneitä että tiivistymättömiä aineita, kohoaa haih-30 duttimen suojuksessa, ja kuomun 12 sisällä olevaan tilaan kerääntyy tiivistymättömiä aineita, joista se täyttyy haihduttimen jatkaessa toimintaansa. Mainitut tiivistymät-tömät aineet voivat poistua kuomusta ainoastaan sitten, kun ne ovat täysin täyttäneet kuomun, jolloin ne voivat 35 kulkeutua kuomun seinien 14 alareunojen alitse. Tämän tuloksena on se, että tiivistyneet aineet eivät voi päästä 6 90313 kuomuun ja suoraan yhteyteen nesteen kanssa osien 10 yläpuolella tai osien yläosien lähettyvillä. Kuomun 12 alle kerääntyneet tiivistymättömät aineosat eivät voi kuumentaa nestettä merkittävässä määrin, joten neste kuumennetaan 5 epäsuorasti osien 10 sisällä olevan kuumennusväliaineen avulla, ja se alkaa kiehua ennen kuin se poistuu kuomualu-eelta. Tämän tuloksena on toimintavaihe, jossa neste esi-kuumennetaan kuomussa 12 ja osista 10 kokoojan 17 kautta poistuva höyry ali jäähdytetään esimerkiksi 175°F lämpöti-10 laan. Haihduttimen pohjaan kerääntyneen nesteen lämpötila on esimerkiksi 185°F.

Ajatellaanpa, että juuri kuvattu haihdutin on kuviossa 2 kuvatun nelikattilaisen haihduttimen kattila D. Osa haih-15 duttimen pohjaan kerääntyneestä nesteestä kierrätetään jakelukaukaloon 25 osia 11 pitkin siirtymistä varten, ja osa kerääntyneestä nesteestä siirtyy haihduttimen kattilaan C, joka myös sisältää kuomun alla sijaitsevia levymäisiä osia. Neste on kuumempaa kuin 165°F, jossa lämpöti-20 lassa se alunperin syötettiin kattilaan D, ja se esikuu-mennetaan jälleen kattilan C haihduttimen kuomussa 12 kattilan C levyosissa 10 tapahtuvan epäsuoran lämmön vaihdon avulla.

25 Prosessi toistetaan kattiloissa B ja A, kunnes tiivistetty nestetuote poistetaan kattilan A pohjaosasta. Toiminnan tehokkuus lisääntyy joka kattilassa. Tuuletushäviöitä saadaan vähennettyä.

30 Alaan perehtyneet ymmärtävät, että esillä olevan keksinnön mukaiseen kokoonpanoon ja menetelmään voidaan tehdä useita sovelluksia, joita ei tässä yhteydessä ole yksityiskohtaisesti kuvattu.

Claims (12)

1. Kalvohaihdutin, joka sisältää useita kuumennusosia (10, il), laitteen kuumennusväliaineen kierrättämiseksi osien lävitse ja laitteen nesteen jakamiseksi haihdutta- 5 mistä varten kuumennusosien pinnoille, tunnettu siitä, että jotkin (10) kuumennusosista on yläosistaan sovitettu alaspäin aukenevaan kuomuun (12), joka estää suorayhteyk-sisen lämmönvaihdon haihdutettavan nesteen ja nesteen haihdutuksessa syntyvän lauhtuvan höyryn välillä. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen haihdutin, tunnettu siitä, että kuumennusosat sisältävät oleellisesti tasaiset levyt (10, 11), jotka on liitetty kehistään yhteen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen haihdutin, tunnettu siitä, että kuumennusosat ovat kehistään yhteen liitettyjen tasaisten levyjen (10, 11) muodostamia koteloita ja että laite kuumennusväliaineen kierrättämiseksi sisältää alemman kokoojan (18, 28), joka yhdistää kotelot niiden 20 alempien päiden läheisyydestä, ja ylemmän kokoojan (17, 27), joka yhdistää koteloiden ylemmät päät koteloiden kaa-sauksen mahdollistamiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen haihdutin, tunnettu 25 siitä, että kuomulla (12) on kaasunpoistoaukko.

5. Kalvohaihdutin, joka sisältää useita suojuksen sisällä olevia kuumennusosia (10, 11), laitteen höyryn johtamiseksi kuumennusosiin ja laitteen (17, 27) kuumennusosien 30 kaasausta varten, tunnettu siitä, että joidenkin kuumennusosien (10) ylemmät osat on sijoitettu suojuksessa olevan kuomun (12) sisään lauhtumattornien aineosien keräämiseksi kuomuun.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen haihdutin, tunnettu siitä, että kuumennusosat ovat levymäisiä kuumennusosia (10, 11). 8 903:3

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen haihdutin, tunnettu siitä, että kuomussa (12) sijaitsee kuumennusosien yläpuolella nesteen jakelukaukalo (15).

7 90313

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen haihdutin, tunnettu siitä, että sellaisista kuumennusosista (11) poistuva höyry, joiden yläosat eivät ole kuomun ympäröimiä, syötetään sellaisiin kuumennusosiin (10), joiden yläosat ovat kuomun (12) ympäröimiä. 10

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen haihdutin, tunnettu siitä, että siihen kuuluu lisäksi laite suojuksen pohjaan kerääntyneen nesteen kierrättämiseksi kuomun ulkopuolella sijaitsevaan nesteen jakelulaitteeseen (25) nesteen jaka- 15 miseksi kuumennusosiin (11), joiden yläosat eivät ole kuomun peittämiä.

10. Patenttivaatimuksen 5 mukainen haihdutin, tunnettu siitä, että jokainen kuumennusosa sisältää parin yleensä 20 tasaisia, kehistään yhteen liitettyjä levyjä (10, 11) ja että kuumennusosat ovat ylempien (17, 27) ja alempien (19, 29. kokoojien yhdistämiä.

11. Menetelmä nesteen haihduttamiseksi, jossa haihdutet-25 tava neste johdetaan haihduttimessa olevaan tilaan siten, että neste putoaa ohuena kalvona alaspäin kuumennusosien (10, 11) pintoja pitkin kuumennusosissa kierrätettävän väliaineen kanssa tapahtuvan epäsuoran lämmönvaihdon avulla aikaansaatavaa haihdutusta varten, tunnettu siitä, että 30 estetään suora lämmönvaihto kuumennusosien yläosien lähellä tapahtuvan epäsuoran lämmönvaihdon avulla tapahtuvasta nesteen haihduttamisesta syntyvän lauhtuvan höyryn kanssa keräämällä ei-lauhtuvaa höyryä kuumennusosien yläosat ympäröivään kuomuun (12) ja siten jäähdyttämällä höyryä näi-35 den yläosien sisällä epäsuoran lämmönvaihdon avulla.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuumennusväliaine syötetään mainittuihin kuumennusosiin (10, 11) niiden pohjan läheisyydestä. 9 30313