NL1001834C2 - Doorstroom-warmtewisselaar, inrichting die deze omvat en indamp- inrichting. - Google Patents

Description

Titel: Doorstroom-warmtewisselaar, inrichting die deze omvat en indampinrichting.

De onderhavige uitvinding heeft in de eerste plaats betrekking op een inrichting voor het in een stromend proces uitwisselen van warmte tussen een ten minste gedeeltelijk vloeibaar te behandelen eerste me-5 dium en een vloeibaar of gasvormig tweede medium, omvattend meerdere met elkaar samenwerkende samenstellen, welke elk een centrale buis, een deze buis omhullende ringvormige ruimte, een mantelbuis die de ringvormige omhullende ruimte begrenst en één of meer statische 10 mengelementen omvatten, welke samenstellen in hoofdzaak evenwijdig ten opzichte van elkaar verlopen en waarbij tenminste de ringvormige ruimten zodanig met elkaar zijn verbonden dat een in hoofdzaak continu ringvormig compartiment wordt gevormd waardoor in werking één van 15 de media stroomt terwijl het andere medium door de centrale buizen stroomt, waarin de centrale buizen eveneens zodanig met elkaar zijn verbonden dat een in hoofdzaak continu centraal compartiment wordt gevormd, waarin in werking het eerste medium stroomt en het 20 tweede medium door het ringvormige compartiment stroomt en waarin de één of meer statische mengelementen zich in het centrale compartiment bevinden.

In vele preparatieve bewerkingen op het gebied van bijv. voedingsmiddelenindustrie zoals suikerverwer-25 kende industrie en zuivelindustrie, op het gebied van de vervaardiging van farmaceutische produkten, van cosmetische industrie en van chemie worden warmtewisselaars, al dan niet verbonden met een indampinrichting en/of andere bewerkingsinrichtingen gebruikt.

3 0 Een inrichting van de bovengenoemde soort is be kend uit DE-A-23 11 568. In deze inrichting zijn aan het begin van elke rechte centrale buis zogenoemde om-keerelementen geplaatst, welke als scheve holle kegel-punt zijn uitgevoerd, waarvan de basis door middel van 1001834 2 een flens telkens aan de rand van de centrale buis is gemonteerd.

Te koelen resp. te verwarmen media worden telkens per doorloop door een rechte centrale buis éénmaal 5 "gekeerd", dat wil zeggen, dat het medium dat zich nabij de wand van de buis bevindt, naar het midden ervan wordt geleid, hetgeen volgens deze publikatie met een turbulent stromingskarakter gepaard gaat en welk stro-mingskarakter aan het andere uiteinde van de buis, zo 10 deze publikatie, weer laminair is.

Viskeuze media, die bijv. in de voedingsmiddelenindustrie worden bewerkt, zoals reeds hierboven zijn genoemd, zullen in een dergelijke inrichting reeds zeer snel na het omkeerelement een laminair stromingskarak-15 ter bezitten. Dit laminaire stromingskarakter is een ongewenste eigenschap, daar het medium dat zich nabij de wand bevindt niet of nagenoeg niet stroomt en derhalve gedurende een lange tijd in contact staat met de wand. De warmte-uitwisseling is daardoor met betrekking 2 0 tot het medium niet homogeen, en het medium dat zich aan de wand bevindt zal onderkoeld kunnen raken resp. oververhit, of zelfs aan kunnen branden, hetgeen bijv. bij het fabriceren van caramel een probleem is. Om dit probleem te vermijden, mag het warmteverschil tussen 25 beide media niet te groot zijn, hetgeen wederom een relatief lang koel/verwarmingstrajeet impliceert. Dit laatste heeft als nadeel dat de inrichtingen relatief groot zijn, veel ruimte in beslag nemen, veel energie vragen enz.

30 Een bijkomend nadeel bij de genoemde inrichtingen ligt in het feit dat als gevolg van bijv. toegepaste statische mengelementen zich in de centrale buizen veelal "dode" ruimten bevinden. In de inrichting volgens DE-A-23 11 568 bijv. in het gebied rondom de man-35 tel van de kegelbasis van het omkeerelement, tussen dit element en de buiswand. Het medium stroomt in deze dode ruimten niet of nauwelijks. In dergelijke dode ruimten kan, als het te bewerken medium bijv. een suikeroplos- 1001834 3 sing is, bacteriegroei en dergelijke optreden, hetgeen in hoge mate ongewenst is en het produkt onbruikbaar kan maken.

De onderhavige uitvinding beoogt bovengenoemde 5 problemen en nadelen op te lossen resp. op te heffen door te voorzien in een inrichting van de in de aanhef genoemde soort, die compact is opgebouwd, dat wil zeggen waarvan de buislengte beperkt is, de verblijfstijd van het te behandelen medium aan de wand van de centra- 10 le buizen kort is en welke in hoofdzaak vrij is van dode ruimten en wordt daardoor gekenmerkt, doordat de één of meer statische mengelementen ten minste gedeeltelijk bladvormige onderdelen omvatten die aansluiten op de binnenwand van een centrale buis en die in de 15 stromingsrichting van het eerste medium hellen.

Doordat de inrichting binnen de centrale buizen dergelijke statische mengers omvat zal in werking het medium bij elk bladvormig onderdeel van de wand worden verwijderd, waardoor de verblijfstijd aan de wand al 20 naar gelang stroomsnelheid van het medium, de viscositeit ervan en het aantal aanwezige bladvormige onderdelen in ruime mate wordt verlaagd. Doordat in werking het te behandelen medium in deze inrichting op continue wijze door het centrale compartiment, waarin zich geen 25 dode ruimten bevinden, stroomt zal de groei van micro-organismen in hoofdzaak niet plaatsvinden.

Door de in de buisvormige holle ruimte binnen een centrale buis geplaatste doelmatige statische mengelementen en door de eenvoudige opbouw van hierboven ge-30 noemde met elkaar verbonden samenstellen is de onderhavige inrichting eenvoudig te onderhouden, schoon te maken en te bedienen. Schoonmaken kan bijv. in situ plaatsvinden door het door de inrichting pompen van een reinigingsvloeistof; door de afwezigheid van dode ruim-35 ten zal de reinigingsvloeistof niet in de inrichting achterblijven en zal met betrekkelijk weinig spoelwater kunnen worden verwijderd.

Met voordeel zijn de centrale buizen in hoofdzaak 100 1 834 4 volledig zijn gevuld met de statische mengelementen, zodat het te behandelen medium overal waar warmte-uitwisseling plaatsvindt, een korte verblijfstijd aan de wand heeft.

5 In een voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavi ge uitvinding zijn de statische mengelementen zodanig in het centrale compartiment geplaatst dat deze met de wanden van de centrale buizen contact maken. In werking zullen de mengers dan zelf tevens warmte geleiden het-10 geen via de centrale buiswand wordt aangevoerd resp. afgevoerd. Het warmte-uitwisselingsoppervlak kan zo worden verhoogd, waardoor het warmte-uitwisselingstra-ject van de inrichting in principe korter kan worden uitgevoerd, of kan er gekozen worden voor een kleiner 15 warmteverschil tussen beide media of voor een combinatie daarvan.

Bij voorkeur zijn in de inrichting volgens de onderhavige uitvinding de statische mengelementen los-neembaar geplaatst om inspectie en onderhoud aan de 20 inrichting te vergemakkelijken.

Gebleken is dat de statische mengers, die uit elkaar kruisende kammen bestaan, die een hoek ten opzichte van de buisas bezitten, waarbij de kammen van de mengelementen in ten minste twee groepen zijn aange-25 bracht en de kammen binnen één groep in hoofdzaak evenwijdig zijn gericht terwijl de kammen van de ene groep kruisen met de kammen van de andere groep met groot voordeel in de inrichting kunnen worden toegepast. Door het toepassen van dit soort statische mengelementen kan 30 men het te behandelen medium als een laminaire stroom met turbulent karakter laten stromen, waardoor een optimale warmte-overdracht plaats zal vinden. Door een dergelijke stroming zal de snelheid van het eerste medium bij de centrale buiswand niet nul bedragen; het 35 eerste medium wordt, zoals hierboven reeds is beschreven, als het ware steeds van de wand gevoerd waardoor aan- of verbranden van het eerste medium wordt voorkomen. De inrichting kan in vergelijking met inrichtingen 1001834 5 bekend uit de stand van de techniek beduidend korter worden uitgevoerd, hetgeen belangrijke kosten- en gewichtsbesparingen met zich meebrengt.

Voor toepassing in bijv. de suiker-, zoetwaren-5 en zuivelindustrie kunnen doelmatig mengelementen, die door de firma Sulzer, te Zwitserland onder het type SMX op de markt worden gebracht, en welke in de Nederlandse octrooiaanvrage NL-A-8004240 zijn beschreven, gebruikt worden als statische mengelementen in de inrichting 10 volgens de onderhavige uitvinding, ofschoon genoemde mengelementen zijn ontwikkeld voor het mengen van 2 vloeistoffen met extreme viscositeitsverhoudingen (van 1:1000 of meer) en in het vakgebied ook slechts als zodanig worden toegepast.

15 Deze menginrichtingen hebben de volgende eigen schappen : de verhouding van de maximale kambreedte ten opzichte van de buisdiameter bedraagt 0,1-0,167, de verhouding van de loodrechte kamafstand in 20 elke groep, ten opzichte van de buisdiameter bedraagt 0,2-0,4, en de verhouding van de lengte van een mengelement ten opzichte van de buisdiameter bedraagt 0,75-1,5.

Indien deze mengelementen onder enige druk in de 25 centrale buizen zijn geplaatst zullen de kammen ervan met de centrale buiswand contact maken, waardoor, zoals hierboven reeds is aangeduid, het oppervlak waarover de warmte-overdracht plaatsvindt nagenoeg wordt verdubbeld in vergelijking met een buis zonder mengelementen.

30 Een zeer aantrekkelijke voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige aanvrage bevat derhalve statische mengelementen van het bovengenoemde type SMX.

Bij voorkeur is ten minste één van de verbin-35 dingsmiddelen die de centrale buizen met elkaar verbinden, voorzien van één of meer afsluitbare openingen voor het toevoegen van bestanddelen aan het eerste medium. Deze kunnen bijvoorbeeld in de suikerverwerkende 1001834 6 industrie worden gebruikt om kleur- en smaakstoffen aan het eerste medium toe te voegen.

Om het warmteverlies zo laag mogelijk te houden, en mede uit veiligheidsoverwegingen is een voorkeurs-5 uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding ten minste gedeeltelijk binnen een warm-te-isolerende behuizing opgenomen. Een geschikt isolatiemateriaal is bijv. Perlit; andere isolerende materialen zoals warmtebestendige organische schuimen zijn 10 eveneens bruikbaar.

De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op de bovenbeschreven inrichting voor het uitwisselen van warmte, waarbij het centrale compartiment voor het eerste medium aan de stroomafwaartse zijde verbonden is 15 met een indampinrichting. Voor vele industriële doeleinden worden oplossingen eerst verwarmd en vervolgens aan indamping onderworpen, in de suikerverwerkende industrie wordt bijv. de suikerhoudende oplossing op een dergelijke manier behandeld.

20 Bij voorkeur omvat de indampinrichting een onder- drukruimte waardoor indampen van de oplossing onder gecontroleerde omstandigheden kan plaatsvinden. Dit in tegenstelling tot een indampinrichting, waarin de damp-uitlaat in direkt contact met de atmosfeer staat, zoals 25 deze in bijv. de suikerverwerkende industrie worden toegepast. Bij dergelijke bekende indampinrichtingen zijn de atmosferische omstandigheden een belangrijke niet beïnvloedbare factor, waardoor indamping niet onder gecontroleerde omstandigheden kan plaatsvinden, 30 terwijl produkthoudende damp in de atmosfeer terecht komt, hetgeen een belasting voor de omgeving met zich mee kan brengen.

Bij voorkeur omvat de indampinrichting welke deel uitmaakt van de inrichting volgens de uitvinding in de 35 onderdrukruimte een plaat waarover het medium kan stromen, zodat de oplossing in deze ruimte wordt uitgespreid teneinde het oppervlak van de in te dampen oplossing te vergroten en indamping doelmatiger kan ver- 100 1 8 3 4 7 lopen. Bij voorkeur is deze plaat onder een hoek ten opzichte van de horizontale stroomcomponent van het in te dampen medium aangebracht, zodat de vloeistof zich onder invloed van de zwaartekracht over de plaat kan 5 verplaatsen. Bij voorkeur is de plaat gegolfd uitgevoerd, om een zekere mate van beweging binnen het in te dampen medium te bewerkstelligen, waardoor de doelmatigheid van de indamping nog verder wordt verhoogd.

Met voorkeur wordt de onderdruk in de indampin-10 richting ten minste in hoofdzaak door een ejecteur bewerkstelligd. Het voordeel van het toepassen van een ejecteur boven bijv. een ringwatervacuumpomp ligt in het feit dat warme damp in het sluitwater van de ring-waterpomp kan worden opgenomen waardoor het rendement 15 van de pomp terugloopt. Droge vacuumpompen hebben het nadeel dat er geen vocht, in de vorm van water of van in te dampen oplossing, in de pomp terecht mag komen, hetgeen kostbare maatregelen die in het vakgebied bekend zijn, noodzakelijk maken, zoals het aanbrengen van 20 een condensor, een waterafscheider en een filter. Bovendien is het absoluut ongewenst dat de in te dampen oplossing op enigerlei wijze in contact kan komen met smeermiddelen die in dergelijke pompen worden toegepast .

25 Met voordeel is de ejecteur van de indampinrich- ting een waterstraalejecteur, zodat in het geval van een waterig eerste medium de onttrokken damp in de waterstraal wordt opgenomen.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavi-30 ge uitvinding is de ejecteur van de indampinrichting opgenomen in een watercirculatiesysteem, zodat de ejecteur nagenoeg geen water verbruikt.

In een volgende voorkeursuitvoeringsvorm is de indampinrichting zodanig verbonden met één of meer be-35 werkingsinrichtingen, dat het water vanuit de indampinrichting aan deze inrichtingen kan worden afgegeven. Op deze wijze zal in werking het water dat door ejecteur stroomt door het opnemen van damp uit de in te dampen 1001834 8 waterige oplossing worden verwarmd; dit verwarmde water kan aan een andere bewerkingsinrichting worden toegevoerd, zodat men voor de laatstgenoemde inrichting niet apart water dient te verwarmen. Hierdoor wordt een aan-5 zienlijke energiebesparing mogelijk.

In weer een andere voorkeursuitvoeringsvorm kunnen tussen de inrichting voor het uitwisselen van warmte en de indampinrichting, één of meer inrichtingen voor het uitvoeren van bewerkingen zijn geschakeld, zo-10 als een inrichting voor het geven van een aanvullende warmtebehandeling, menging, verdunning e.d. aan het eerste medium.

In nog een andere voorkeursuitvoeringsvorm volgt op de indampinrichting een aanvullende inrichting voor 15 het uitwisselen van warmte. Deze laatste inrichting voor het uitwisselen van warmte is bij voorkeur van de soort zoals deze hierboven volgens de uitvinding is beschreven; het aan indamping onderworpen medium dat de indampinrichting verlaat, kan op deze wijze verder wor-20 den verwarmd of worden gekoeld. Met voordeel zijn in de inrichting tussen de indampinrichting en de aanvullende inrichting voor het uitwisselen van warmte één of meer inrichtingen voor het uitvoeren van bewerkingen aan het eerste medium, zoals een inrichting voor het geven van 25 een aanvullende warmtebehandeling, menging, verdunning e.d. opgenomen.

Voorts is een inrichting voor het verwarmen van suikeroplossingen bekend uit EP-A-0 611 588. Hierin wordt een warmtewisselaar beschreven voor het verwarmen 30 van een suikeroplossing, die door een omhullende ringvormige ruimte stroomt. De binnenzijde van de ringvormige ruimte is begrensd door een centrale buis waardoor het warmte-afgevende medium, stoom, stroomt. De buitenzijde van de omhullende ringvormige ruimte is begrensd 3 5 door een buiswand, al dan niet omgeven door een tweede ringvormige ruimte, waardoor eveneens warmte-afgevend medium kan stromen. In de ringvormige ruimte bevinden zich aan de buitenwand van de centrale buis vastgemaak- 1001834 9 te schotjes, die dienst doen als statische mengers, die binnen de te verwarmen suikeroplossing turbulentie veroorzaken, waardoor de warmte-overdracht zou worden bevorderd. Door in bedoelde inrichting de oplossing even-5 tueel van twee zijden te verwarmen, kan het verwarmend oppervlak verdubbeld worden; toch heeft deze inrichting nadelen: 1) doordat de centrale verwarmingsbuizen naar buiten worden gevoerd, terwijl de omhullende ruimte door middel van een keerbocht wordt doorverbonden met 10 een volgende omhullende ruimte, onstaan er dode ruimten in het compartiment voor de te verwarmen oplossing, waardoor er, in het geval van het verwarmen van bijv. een suikeroplossing, aangroei van micro-organismen kan plaatsvinden. 2) de inrichting is gecompliceerd opge-15 bouwd en daardoor duur; het uitwisselen van een centrale buis en de buis die de ringvormige ruimte naar buiten toe begrenst is omslachtig, en door de vele afdichtingen is het risico op lekkage dat bij onderhoud en/of vervanging kan ontstaan, groot. 3) het is moeilijk 20 doelmatige statische mengelementen in de ringvormige ruimte te plaatsen; de schotjes die volgens EP-A-0 611 588 buiten op de centrale buis zijn vastgemaakt zijn betrekkelijk primitieve mengers en voldoen niet aan de vereisten van een goede menging en warmte-25 verdeling.

De inrichting en de werking hiervan wordt aan de hand van de bijgaande tekening nader toegelicht.

Figuur 1 is een vereenvoudigde schematische weergave van een warmtewisselaar volgens de uitvinding, 30 Figuur 2 geeft een meer gedetailleerde schemati sche weergave weer van een voorkeursuitvoeringsvorm van een warmtewisselaar volgens de onderhavige uitvinding,

Figuur 3 is een schematische weergave van een doorsnede van een voorkeursuitvoeringsvorm van de in-35 dampinrichting volgens de onderhavige uitvinding,

In figuur 1 zijn 5 evenwijdig opgestelde samenstellen 101-105 met pijlen weergegeven. Centrale buizen 106, die door middel van keerbochten 107 met elkaar 100 1 83 4 10 zijn verbonden, vormen een continu centraal compartiment (brede zwarte lijn). De omhullende buizen zijn weergegeven met 108 die eveneens met elkaar zijn verbonden door middel van verbindingen 109, waardoor er 5 een ringvormig compartiment (gearceerd) wordt gevormd. Het centrale compartiment bezit een aan- en afvoer 110, 111 en de in- en uit laat van het ringvormige compartiment zijn weergegeven met 112 en 113. Het geheel is opgenomen in een behuizing 114.

10 In figuur 2 wordt de werking van de bovengenoemde inrichting nader verklaard: het te behandelen eerste medium wordt via een aanvoerleiding 201 naar de inrichting gestuurd. Daar komt het in de eerste van vijf centrale buizen 202. In deze centrale buizen zijn Sulzer 15 SMX-mengelementen 203 losneembaar gemonteerd. Om elke centrale buis 202 is een mantelbuis 204 aangebracht. In de ringvormige ruimte die hierdoor ontstaat, kan het tweede medium (zoals bijvoorbeeld stoom, thermische olie, water, glycol) stromen. De centrale en mantelbui-20 zen resp. 202, 204 zijn aan twee eindplaten 205, 206 bevestigd. De centrale buizen 202 steken door de eindplaten 205, 206 en zijn gasdicht gelast. De mantelbui- zen 204 zijn gasdicht tussen de eindplaten 205, 206 gelast. In de eindplaten zijn kanalen 207 aangebracht 25 om het tweede medium van de ene naar de andere ringvormige ruimte 224 te leiden. Aan de buitenzijde van de eindplaten, zijn middels losneembare bevestigingsmiddelen, keerbochten 208 aangebracht waardoor het te bewerken medium naar de volgende centrale buis wordt 30 getransporteerd. Na het passeren van de laatste centrale buis, wordt het eerste medium via een afvoerleiding 209 verder getransporteerd. Het tweede medium wordt via een leiding 210 aangevoerd, hetgeen wordt geregeld door een regelafsluiter 211. Deze wordt op zijn beurt door 35 een temperatuuropnemer 212 gestuurd, die in de afvoerleiding 209 voor het eerste medium is gemonteerd. Na het passeren van de regelafsluiter 211 stroomt het tweede medium via leiding 213 naar een inlaat 214, die 1001834 11 in de eindplaat 206 is aangebracht. Na het passeren van alle ringvormige ruimten verlaat het tweede medium de inrichting via aansluiting 215 die in de eindplaat 205 is aangebracht. Hierna wordt het tweede medium, in het 5 geval dat de inrichting als koker wordt gebruikt met stoom als warmte-afgevend tweede medium, afgevoerd door een gebruikelijke samenstelling van filter, condenspot e.d., weergegeven met 216. In het geval dat de inrichting als koeler wordt toegepast met bijv. water als 10 warmte-opnemend medium, is in de afvoerleiding, weergegeven met 216, een drukhoudventiel, aangebracht om ervoor te zorgen dat het ringvormige compartiment te allen tijde gevuld is met koelmedium. De druk, die in het ringvormige compartiment heerst, wordt afgelezen van 15 een manometer 218, die met een sifonpijp 219 met de inrichting is verbonden. Om warmteverlies te voorkomen is aan en tussen de eindplaten 205, 206 een beplating 220 aangebracht, zodanig, dat er een gesloten doos ontstaat. De holle ruimte 221, die hierdoor wordt gecre-20 eerd, is gevuld met een isolatiemateriaal zoals Perlit. Hierdoor wordt bereikt dat bijv. in het geval dat de inrichting als koker wordt gebruikt met stoom als warm-te-afgevend tweede medium, de temperatuur aan de buitenzijde van de inrichting niet hoger wordt dan 45°C. 25 Uitstraling die bij de eindplaten 205, 206 kan optre den, alsmede afkoeling van de keerbochten 208 wordt beperkt door deksels 222. Deze deksels zijn eveneens zodanig uitgevoerd, dat ook hier een holle ruimte 225 ontstaat, die met Perlit kan zijn gevuld. De doorvoer-30 opening aan de onder- en bovenzijde van deze deksels worden afgesloten door dekplaatjes 223.

Aan de hand van figuur 3 wordt de werking van de indampinrichting nader toegelicht. Het eerste in te dampen medium wordt via een aanvoerleiding 301 aange-3 5 voerd en gaat daarbij door een buiten- en binnenwand resp. 328, 329 van de onderdrukruimte en komt in een afvang-spreidbakje 302. Door het spreidbakje wordt het medium over de gehele breedte van een plaat 303 ver- 1001834 12 deeld. Door de heersende onderdruk komt daarbij damp vrij in een dampruimte 304. Om afkoeling van het medium te voorkomen, wordt de plaat 303 aan de onderzijde door bijvoorbeeld stoom, die in ruimte 305 aanwezig is, ver-5 warmd. Deze stoom wordt via een aansluiting 306 aangevoerd, en het condensaat wordt via een aansluiting 307 afgevoerd. Het uitgedampte medium wordt in een opvangreservoir 3 08 verzameld, en wordt vandaar via een af-voer 309 verder geleid naar een extractiepomp 310. Vóór 10 en achter de extractiepomp 310 zijn afsluiters 311 geplaatst ten behoeve van reinigingsdoeleinden. Om de hoeveelheid afgevoerd medium constant te houden, wordt het toerental van de extractiepomp 310 electronisch geregeld. Het benodigde stuursignaal hiervoor wordt van 15 een niveau-electrode 312 verkregen. Voor onderhoud/rei-nigingswerkzaamheden is de onderdrukruimte voorzien van een afneembaar deksel 313. Het geheel is dubbelwandig uitgevoerd om voortijdige condensatie van de damp te voorkomen. Tussen de dubbele wand 328, 329 is een iso- 20 latiemateriaal 314, zoals bijvoorbeeld Perlit aangebracht. In het eveneens dubbelwandig en geïsoleerd uit-gevoerd deksel 313 is een dampafvoer 315 aangebracht, die voor reinigingsdoeleinden voorzien is van een afsluiter 316. De dampafvoer is verbonden met een water-25 straalejecteur 317, die de onderdruk in de onderdrukruimte creëert en in stand houdt. Om de mate van onderdruk constant te houden is een drukopnemer 326 aangebracht, die met behulp van electronica een regelafsluiter 327 stuurt. In de waterstraal wordt de damp gecon-30 denseerd en de hierbij vrijkomende warmte wordt in het water opgenomen en verder getransporteerd naar een buffervat 318. Om in dit buffervat 318 de snelheid uit het water te halen is in het buffervat 318 een buis 319 en een schotel 320 aangebracht. De hoeveelheid water, die 35 voor circulatie beschikbaar is wordt op peil gehouden door middel van niveau-electrode 321, die bij een laag waterniveau een afsluiter 322 opent. Een eventuele overmaat aan water wordt door een overloop 323 afge- 1001834 13 voerd. De circulatie van het water wordt in stand gehouden door een circulatiepomp 324, die via een leiding 325 het water naar de ejecteur 317 pompt. In deze leiding 325 is naar keuze een aftap 330 aangebracht, die 5 het opgewarmde water naar een andere bewerkingsinrich-ting voert.

Aan de hand van de volgende voorbeelden zullen de voordelen van de inrichtingen volgens de onderhavige uitvinding nader worden toegelicht en vergeleken worden 10 met inrichtingen die volgens de stand van de techniek worden gebruikt. Deze voorbeelden zijn echter geenszins bedoeld om de omvang van de uitvinding te beperken.

In de onderstaande tabellen wordt een vergelijking gegeven van het gebruik van een inrichting volgens 15 de onderhavige uitvinding, bestaande uit een warmtewisselaar voor het verwarmen van een medium met behulp van stoom, uit een indampinrichting en uit een tweede warmtewisselaar voor het afkoelen van het te behandelen medium met behulp van water. In de eerste en tweede 20 kolom zijn resp. diverse procesparameters en de bijbehorende eenheden aangegeven; in de derde kolom zijn de overeenkomstige gegevens weergegeven zoals die gelden voor de betreffende conventionele inrichtingen uit de stand van de techniek, terwijl in de vierde kolom de 25 gegevens voor de inrichting volgens de onderhavige uitvinding (Nwe-app.) zijn vermeld. In de vijfde kolom worden eventuele verschillen tussen de waarden van de conventionele inrichtingen en de inrichting volgens de onderhavige uitvinding gegeven. Een eventuele volgende 30 kolom is gereserveerd voor nodige opmerkingen.

Zoals uit de tabellen blijkt, zijn in alle gevallen in zowel de suikerverwerkende industrie (tabellen 1 en 2), bakkerij - industrie (tabel 3) en de zuivelindustrie (tabel 4) aanzienlijke besparingen te bereiken op 35 het gebied van stoomverbruik, waterverbruik en energie. Door de eenvoudige compacte opbouw met een geringere lengte van het centrale compartiment in vergelijking met bestaande inrichtingen, benodigt men beduidend min- 1001834 14 der reinigingsvloeistof; door een met de compactheid samengaande gewichtsbesparing is de inrichting volgens de onderhavige uitvinding beter hanteerbaar en levert deze eveneens een aanzienlijke ruimtebesparing in ver-5 gelijking met bekende inrichtingen. Doordat de verblijftijd van het medium in een inrichting volgens de onderhavige uitvinding aanzienlijk korter is dan in inrichtingen die in de stand van de techniek bekend zijn en in de betreffende industriën worden gebruikt, 10 zijn de te behandelen media in veel mindere mate onderhevig aan schade, die tijdens een bewerking kan worden toegebracht, bijv. door aanbranden, degeneratie enz.

Bij gebruik van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding voor het bereiden van hard-caramel op 15 basis van suiker (tabel 1) levert deze in vergelijking met een conventionele inrichting bijv. een stoombespa-ring op van 56%, terwijl bij uitdampen 90% minder water wordt gebruikt. Het koelwater voor de koeler kan, naast het proceswater volledig worden hergebruikt, zoals dit 20 hierboven is beschreven. Doordat indampen zoals hierboven beschreven plaatsvindt door opname van de damp in het door de ejecteur lopende en voor hergebruik geschikte water, vindt er geen uitstoot van deze intensief geurende damp in de atmosfeer plaats. In de in-25 richting volgens de onderhavige uitvinding is het in tegenstelling tot in de conventionele inrichtingen tevens mogelijk, de carameloplossing snel af te koelen, zodat de bereiding van witte caramel mogelijk is (zie noot tabel 1).

30 Wordt in het hierboven beschreven geval in plaats van suiker een suikervervanger zoals bijvoorbeeld xyli-tol toegepast (tabel 2) , levert de inrichting een stoombesparing op van 65% en wordt er bij het uitdampen 85% minder water verbruikt.

3 5 Bij de bereiding van fondant (tabel 3) levert de toepassing van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding eveneens een aanzienlijke besparing wat betreft stoom (+ 63%) en koelwater (68%) op, terwijl het 10 0 1 8 3 4 15 water dat bij uitdampen wordt gebruikt, net zoals het proceswater volledig kan worden hergebruikt. Tevens vindt er geen dampuitstoot plaats.

Bij de bereiding van vla (tabel 4) zijn twee 5 wartewisselaars volgens de onderhavige uitvinding di-rekt met elkaar verbonden waarbij de eerste warmte aan het produkt (het eerste medium) toedient en de tweede warmtewisselaar warmte aan het produkt onttrekt. Net zoals bij het bereiden van hard-caramel levert het toe-10 passen van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding voor het bereiden van vla aanzienlijke besparingen wat betreft stoom (71%) en koelwater (80%) op.

Opgemerkt dient te worden dat de inrichting voor 15 het uitwisselen van warmte al naar gelang het toepassingsgebied en gewenste capaciteit, naar wens kan worden uitgebreid resp. worden ingekort door het toevoegen resp. verwijderen van samenstellen, zoals deze hierboven zijn beschreven.

Onder de omvang van de onderhavige uitvinding valt tevens een hierin beschreven inrichting voor het uitwisselen van warmte waarin het ringvormige compartiment is onderbroken doordat verbinding 109 is vervangen door een extra aan- en afvoer voor het respectievelijk toevoeren van een nieuw tweede medium en voor het af-voeren van het vóór deze afvoer gebruikte tweede medium; een dergelijke opstelling maakt de toepassing van twee verschillende media van eventueel verschillende temperatuur in afzonderlijke omhullende compartimenten mogelijk. Een dergelijke opstelling kan worden beschouwd als twee achter elkaar geschakelde inrichtingen volgens de onderhavige uitvinding.

1001834

Claims (18)

1. Inrichting voor het in een stromend proces uitwisselen van warmte tussen een ten minste gedeeltelijk vloeibaar te behandelen eerste medium en een vloeibaar of gasvormig tweede medium, omvattend meerdere met el- 5 kaar samenwerkende samenstellen, welke elk een centrale buis (202), voorzien van één ofmeer statische mengele-menten (203), een deze buis omhullende ringvormige ruimte (224) en een mantelbuis (204) die de ringvormige omhullende ruimte (224) begrenst omvatten waarbij ten-10 minste de ringvormige ruimten (224) zodanig met elkaar zijn verbonden dat een in hoofdzaak continu ringvormig compartiment wordt gevormd en de centrale buizen (202) eveneens zodanig met elkaar zijn verbonden dat een in hoofdzaak continu centraal compartiment wordt gevormd, 15 waarin in werking het eerste medium stroomt en het tweede medium door het ringvormige compartiment stroomt, met het kenmerk, dat de één of meer statische mengelementen ten minste gedeeltelijk bladvormige onderdelen omvatten die aansluiten op de binnenwand van 20 een centrale buis en die in de stromingsrichting van het eerste medium hellen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de mengelementen (203) zodanig in het centrale compartiment zijn geplaatst dat deze met de wand van de 25 centrale buis (202) contact maken.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de statische mengelementen (203) losneembaar zijn geplaatst.

4. Inrichting volgens conclusies 1-3, met het ken-30 merk, dat de statische mengelementen (203) uit elkaar kruisende kammen bestaan, die een hoek ten opzichte van de buisas bezitten, waarbij de kammen van de mengelementen in ten minste twee groepen zijn aangebracht en de kammen binnen één groep in hoofdzaak evenwijdig zijn 35 gericht terwijl de kammen van de ene groep kruisen met de kammen van de andere groep. 1001 S3 4

5. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat ten minste één van de verbindingsmiddelen die de centrale buizen met elkaar verbinden voorzien is van één of meer afsluitbare openin- 5 gen voor het toevoegen van bestanddelen aan het eerste medium.

6. Inrichting volgens conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de inrichting ten minste gedeeltelijk is opgenomen binnen een warmte-isolerende behuizing (221) .

7. Inrichting volgens conclusies 1-6, met het ken merk, dat het centrale compartiment voor het eerste medium aan de stroomafwaartse zijde (209) verbonden is met een indampinrichting.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, 15 dat de indampinrichting een onderdrukruimte (304) omvat .

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de indampinrichting in de onderdrukruimte een plaat (303) omvat, waarover het medium kan stromen.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de plaat (303) van de indampinrichting onder een hoek ten opzichte van de horizontale stroomcomponent van het medium is aangebracht.

11. Inrichting volgens conclusies 9-10, met het ken-25 merk, dat de plaat (303) gegolfd is uitgevoerd.

12. Inrichting volgens conclusies 7-11, met het kenmerk, dat de indamprinrichting een ejecteur (317) omvat .

13. Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, 30 dat de ejecteur (317) een waterstraal-ejecteur is voor het indampen van een waterig eerste medium.

14. Inrichting volgens conclusies 12-13, met het kenmerk, dat de ejecteur (317) van de indampinrichting is opgenomen in een watercirculatiesysteem.

15. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de indampinrichting zodanig verbonden is met één of meer bewerkingsinrichtingen, dat het water vanuit de indampinrichting aan deze inrichtingen kan worden afge- 1001834 geven.

16. Inrichting volgens conclusies 7-15, met het kenmerk, dat tussen de inrichting voor het uitwisselen van warmte en de indampinrichting, één of meer inrichtingen 5 voor het uitvoeren van bewerkingen aan het eerste medium zijn geschakeld, zoals een inrichting voor het geven van een aanvullende warmtebehandeling, menging, verdunning e.d.

17. Inrichting volgens conclusies 7-16, met het ken-10 merk, dat op de indampinricht ing een aanvullende inrichting voor het uitwisselen van warmte volgt.

18. Inrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat tussen de indampinrichting en de aanvullende inrichting voor het uitwisselen van warmte één of meer 15 inrichtingen voor het uitvoeren van bewerkingen aan het eerste medium zijn opgenomen, zoals een inrichting voor het geven van een aanvullende warmtebehandeling, menging, verdunning e.d. 1Φ0 183 4 TABEL 3: Produktie van 450 kg/h fondant (Bakkerij industrie) Conv. Nwe Versch Opm: ___app. app.__ Begin capaciteit__kg/h 512 512 Eindcapaciteit_ kg/h 450 450 - ~ Te verdampen water kg/h 62 "62 - Benodigde warmte kW 56 "56 - Stoomverbr. koker kg/h 180 ~61 - 62,7 Waterverbruik t.b.v kg/h "Ö ÏÖÖ +100 Conventionele uitdampen installaties dampen vrij in de atmosfeer ______uit; geen controle_ Hergebr proces kg/h 0 62 +100 water_ Koelwaterverbruik kg/h 1250 4ÏÏÖ ^68 Conventionele t.b.v. koeler installaties met _______koelwiel_ Koelwaterverbruik kg/h 900 500 -44 fondantmachine__ , Reinigingsvloeistof kg/h 1000 "75Ö -25 Conventionele installaties kunnen niet CIP gereinigd _______worden_ Uitstoot produkt- kg/h 62 0 -100 houdende damp___ Gewicht installatie kg 3800 1700 -55 Verblijfstijd sec 190 26 -86 Belangrijk in verband met degeneratie en inversie van het _______produkt_ TABEL 4: Produktie van 1000 kq/h vla (Zuivelindustrie) Opstelling koker gevolgd door koeler. Conv. Nwe Versch ____app. app. Begin capaciteit__kg/h 1000 1000 - Eind capaciteit__kg/h 1000 1000 ~ Te verdampen water kg/h 00- Benodigde warmte__kW__181 181 Stoomverbruik koker kg/h 558 163 -71 Koelwater verbruik kg/h 2000 400 -80 koeler___ Reinigingsvloeistof kg/h 3000 1500 -50 Gewicht installatie kg__3000 1000 -67 Verblijfstijd__sec 279__32, 4 -88_ 1001834 TABEL 1: Produktie van 700 kq/h hard-caranel (suikerverwerkende mdustrie; Op basis van suiker sucrose) Conv. Nwe Versch Opm. __app. app.__ Begin capaciteit__kg/h 930 930 Eindcapaciteit__kg/h 700 700 Te verdampen water kg/h 230 230 - Benodigde warmte kW 200 200 - Stoomverbr. koker kg/h 410 178 -56 Waterverbr. t.b.v kg/h 2000 200 -90 uitdampen___ Hergebr proceswater kg/h 0 230 +100 Koelwater t.b.v. kg/h nvt 500 Zie NOOT koeler___ Stoomverbruik kg/h 250 250 0 rotorkoker__ Reinigingsvloeistof kg/h 2000 1000 -50 Uitstoot produkt- kg/h 230 0 -100 houdende damp__ Gewicht installatie kg 4300 1800 -58 Verblijfstijd sec 490 TÈi ^90 Belangrijk i.v.m. aan- branden door eiwit-houdend produkt. ______Eveneens inversie_ NOOT: Met de conventionele installaties is geen witte caramel te maken vanwege het aanbranden. Bij witte caramel moet snel worden afgekoeld om de maiilardreactie te stoppen hiervoor wordt genoemde koeler gebruikt. TABEL 2: Produktie van 500 kq/h hard-Candy (suikerverwerkende industrie) Op basis van suikervervanger xylitol Conv. Nwe Versch Opm. __app. app. __ Begin capaciteit_ kg/h 630 630 Eindcapaciteit__kg/h 500__500__-__ Te verdampen water kg/h 130__130 - _ Benodigde warmte__kW 113__113__ Stoomverbr. koker__kg/h 275 95 -65 Waterverbr. t.b.v kg/h 1500 225 -85 uitdampen______ Hergebr.proceswater kg/h 0 130 +100 Reinigingsvloeistof kg/h 2000 1000 -50__ Uitstoot produkt- kg/h 130 0 -100 houdende damp_____ Gewicht installatie kg__3500 1300 -63__ Verblijfstijd sec 310 33 -89 Belangrijk in verband met degeneratie en inversie van het ______produkt._ 1001834