NO119392B

NO119392B -

Info

Publication number: NO119392B
Application number: NO163558A
Authority: NO
Inventors: R Reinhall
Original assignee: Defibrator Ab
Priority date: 1966-02-10
Filing date: 1966-06-20
Publication date: 1970-05-11
Also published as: SE324698B; US3635643A; DE1653175B1

Description

Fremgangsmåte ved kontinuerlig varmebehandling av en væske med et damp-ener gassformet medium i varmeutveksler samt til utførelse av fremgangsmåten bestemt varmeutveksler. Method for continuous heat treatment of a liquid with a vapor-ener gaseous medium in a heat exchanger and for carrying out the method specific heat exchanger.

Foreliggende oppfinnelse går ut på The present invention is based on

dels en fremgangsmåte ved kontinuerlig partly a method by continuous

varmebehandling av en væske med et heat treatment of a liquid with a

damp- eller gassformet medium i en varmeutveksler, dels en til utførelse av fremgangsmåten bestemt varmeutveksler. For steam or gaseous medium in a heat exchanger, partly a heat exchanger intended for carrying out the method. For

utførelse av fremgangsmåten anvendes der execution of the method is used there

en varmeutveksler som består av en hul, a heat exchanger consisting of a hollow,

enkeltvegget rotor forsynt med til- og av-løp for væsken, og et lukket hus med til- og single-walled rotor equipped with inlet and outlet for the liquid, and a closed housing with inlet and outlet

avløp for damp- eller gassformet medium, drain for vapor or gaseous medium,

hvilket hus omgir denne, hvorunder rotorens hulrom ved hjelp av tetningsanordninger er adskilt fra hulrommet i det omgivende hus, og rotorens tilløp munner ut which housing surrounds this, under which the rotor's cavity is separated by means of sealing devices from the cavity in the surrounding housing, and the rotor's inlet opens out

i rotorens hulrom ved den ene ende av in the rotor cavity at one end of

rotoren, og rotorens avløp utgjøres av et the rotor, and the rotor's drain consists of a

ved rotorens andre ende anbrakt utskrellingsorgan. at the other end of the rotor located peeling device.

Det hovedsakelig karakteristiske for The mainly characteristic of

fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består the method according to the invention consists

deri at den væske som skal varmebehandles, tilføres rotorens indre ved den ene ende in that the liquid to be heat treated is supplied to the inside of the rotor at one end

i en slik mengde pr. tidsenhet og ved en in such a quantity per unit of time and at one

slik avpassing av rotorens hastighet at such adjustment of the rotor speed that

væsken bringes til å flytte seg i et over the liquid is caused to move in an over

rotorens indre manteloverflate jevnt utbredt tynt sjikt til rotorens andre ende, rotor inner mantle surface uniformly spread thin layer to the other end of the rotor,

hvor væsken etter å ha passert overflaten where the liquid after passing the surface

bare en gang mellom inn- og avløpene, only once between the inlets and outlets,

direkte avskrelles og ledes fra rotoren ved is directly peeled off and guided from the rotor by

hjelp av utskrellingsorganet. aid of the peeling organ.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende The method according to the present

oppfinnelse kan brukes ved flere forskjel-lige arbeidsoperasjoner, som f. eks. ved inn-damping med eller uten vakuum, for- invention can be used in several different work operations, such as e.g. by evaporation with or without vacuum, for-

damping, desodorisering av vegetabilske oljer, redestillering av aromatiske og eteriske oljer, vakuumdestillering i alle former, f. eks. partiell destillering, selektiv destillering med mere, samt avkjøling og annet. steaming, deodorisation of vegetable oils, redistillation of aromatic and essential oils, vacuum distillation in all forms, e.g. partial distillation, selective distillation and more, as well as cooling and other things.

En som eksempel valgt utførelsesform av anordningen ifølge oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til fig. 1 på vedføyede tegning, hvilken figur i et vertikalt aksialsnitt skjematisk illustrerer anordningen, mens det på fig. 2—4 er vist tre andre utførelses-former av veggen til det rotorlegeme som inngår i varmeutveksleren, samt på fig. 5 en ytterligere utførelsesform av anordningen for tilførsel av det ene medium, som ledes gjennom varmeutveksleren. Denne består ifølge fig. 1 hovedsakelig av en hul rotor 1 og et hus 2 som omgir denne. Rotoren 1 er ved sine ender forsynt med hule akseltapper 3 og 4, ved hjelp av hvilke den er roterbart lagret i kulelagere 5, 6, av hvilke det ene er anordnet i en halsformet forlengelse 7 på det omgivende hus 2, og det annet ved hjelp av en hylse 8 i et stativ 9 som bærer huset. Rotorens hulrom er ved hjelp av tetningsanordninger 10 adskilt fra hulrummet i det omgivende hus. Rotoren er forsynt med et sentralt tilløpsrør 11, som gjennom kanalen i den ene akseltapp 3 strekker seg inn i rotorens hulrum og munner ut i denne ved dens nedre ende. I den annen ende av rotoren er der et utskrellingsorgan 12, anordnet i en utvidet del av rotorens hulrum, som hovedsakelig har form av en stump kjegle. Utskrellingsorganet 12 er forbundet med et avløpsrør 13, som passerer gjennom kanalen i den undre akseltapp 4, som ved hjelp av en tetnings-anordning 14 passerer gjennom den nedre kant av omgivende hus 2. Huset 2 er forsynt med et tilløp 16 i den øvre del samt med et avløp 17 nedentil. Rotorens hulrom kan ved hjelp av kanalen i akseltappen 3 og et avløp 18 forbindes med en utsugnings-anordning. Drivbevegelsen overføres til rotoren ved hjelp av en på akseltappen 4 anbragt remskive 19. Mellomrommet mellom kanalen i akseltappen 4 og avløps-røret 13 lukkes ved hjelp av en tetnings-anordning 20. Rotoren er i den øvre ende forsynt med en eller flere dråpefangere 21. An embodiment of the device according to the invention chosen as an example will be described in more detail in the following with reference to fig. 1 in the attached drawing, which figure in a vertical axial section schematically illustrates the device, while in fig. 2-4 show three other embodiments of the wall of the rotor body which is part of the heat exchanger, and in fig. 5 a further embodiment of the device for supplying the one medium, which is led through the heat exchanger. This consists, according to fig. 1 mainly of a hollow rotor 1 and a housing 2 which surrounds this. The rotor 1 is provided at its ends with hollow shaft pins 3 and 4, by means of which it is rotatably supported in ball bearings 5, 6, one of which is arranged in a neck-shaped extension 7 on the surrounding housing 2, and the other by means of of a sleeve 8 in a stand 9 which carries the housing. The rotor's cavity is separated from the cavity in the surrounding housing by means of sealing devices 10. The rotor is provided with a central inlet pipe 11, which extends through the channel in one axle pin 3 into the rotor's cavity and opens into it at its lower end. At the other end of the rotor there is a peeling member 12, arranged in an extended part of the rotor's cavity, which mainly has the shape of a blunt cone. The peeling device 12 is connected to a drain pipe 13, which passes through the channel in the lower axle pin 4, which by means of a sealing device 14 passes through the lower edge of the surrounding housing 2. The housing 2 is provided with an inlet 16 in the upper part as well as with a drain 17 below. The rotor's cavity can be connected to an extraction device by means of the channel in the axle pin 3 and a drain 18. The drive movement is transmitted to the rotor by means of a pulley 19 placed on the axle pin 4. The space between the channel in the axle pin 4 and the drain pipe 13 is closed by means of a sealing device 20. The rotor is provided at the upper end with one or more drop catchers 21.

Ved varmeutvekslerens anvendelse for eks. til inndampning, tilføres det varmeavgivende medium, som kan utgjøres av vanndamp, gjennom tilløpet 16. Det varmeopptagende medium innføres gjennom røret 11 i den nedre del av rotoren 1, spres i et forholdsvis tynt sjikt over rotorens koniske vegg og føres under innflytelse av sentrifugalkraften som følge av rotorens rotasjon mot rotorhulrummets øvre del, samt skrelles ut der av utskrellingsanord - ningen 12. Det varmeavgivende medium kondenserer eventuelt ved berøringen av rotorens utside og det derved dannete kon--densat slynges ved sentrifugalkraftens innvirkning straks bort fra rotorveggen, sam-ler seg på bunnen av huset 2, samt av--renner gjennom avløpet 17, som f. eks. kan være forbundet med en kondensatpumpe eller utgjøres av en kondenspotte. Som følge av rotorens rotasjon fås således mellom det varmeavgivende medium og rotorveggen et høyt varmeovergangstall, dels på grunn av hastighetsgradienten i det varmeavgivende medium, dels på grunn av at de som nevnt på rotorveggen eventuelt dannete kondensatavlagringer umiddelbart slynges ut fra rotorveggen. På tilsvarende måte fåes der på rotorens innside et høyt varmeovergangstall mellom rotorveggen og det varmeopptagende medium, efter som mediets hastighet ved avpasning av rotorens omdreiningstall og gjennomstrøm-ningsmengden også på rotorveggens innside kan holdes forholdsvis høy og samtidig kan gasser eller damper som befinner seg i det varmeopptagende medium, og som fri-gjøres f. eks. ved inndampning, ved sentrifugalkraftens innvirkning raskt utsepareres eller fraskilles. Disse gasser bortledes gjennom kanalen i akseltappen 3 og avløpet 18. Det er tydelig at man ved å forbinde av-løpet 18 med en vakuumpumpe eller lig-nende kan tilveiebringe et undertrykk i rotorens hulrum, hvorved inndampningen kan foregå ved den i hvert enkelt tilfelle mest passende temperatur. When using the heat exchanger, for example for evaporation, the heat-emitting medium, which can be water vapor, is supplied through the inlet 16. The heat-absorbing medium is introduced through the pipe 11 in the lower part of the rotor 1, is spread in a relatively thin layer over the conical wall of the rotor and is carried under the influence of the centrifugal force which as a result of the rotor's rotation towards the upper part of the rotor cavity, as well as being peeled off there by the peeling device 12. The heat-emitting medium may condense when it touches the outside of the rotor and the resulting condensate is thrown by the impact of the centrifugal force immediately away from the rotor wall, collects on the bottom of the housing 2, and drains through the drain 17, which e.g. can be connected to a condensate pump or consist of a condensate pan. As a result of the rotor's rotation, a high heat transfer coefficient is thus obtained between the heat-emitting medium and the rotor wall, partly due to the velocity gradient in the heat-emitting medium, partly due to the fact that, as mentioned, possibly formed condensate deposits on the rotor wall are immediately ejected from the rotor wall. In a similar way, a high heat transfer rate between the rotor wall and the heat-absorbing medium is obtained on the inside of the rotor, as the medium's speed by matching the rotor's speed and the amount of flow also on the inside of the rotor wall can be kept relatively high and at the same time gases or vapors that are in the heat-absorbing medium, and which is released, e.g. by evaporation, by the impact of centrifugal force, are quickly separated or separated. These gases are led away through the channel in the axle pin 3 and the drain 18. It is clear that by connecting the drain 18 with a vacuum pump or the like, a negative pressure can be provided in the rotor cavity, whereby the evaporation can take place where in each individual case the most suitable temperature.

Rotoren til den på fig. 1 viste varmeutveksler har hovedsakelig form av en stump kjegle, hvis mantel således dannes av en rettlinjet generatrise. Også andre former av generatriser kan tenkes. Ifølge fig. 2 er generatrisen f. eks. bøyet slik at rotorens 1 diameter øker langsomt ved rotorens nedre ende la, hvor materialet som passerer gjennom rotorens hulrom innføres, men øker raskere ved den motsatte ende lb, hvor materialet tas ut. Dette kan være av be-tydning for behandling av visse slags materialer, da man herved har mulighet for å påvirke mediets strømningshastighet i aksial retning, slik at denne hastighet enten endres, eller, til tross for den ved mediets inndampning tiltagende viskositet, opprettholdes konstant. I visse tilfeller kan det være ønskelig at rotorens diameter varierer på annen måte, f. eks. i samsvar med det som er vist på fig. 3, hvor dia-meteren ved rotorens to ender la og lb forandrer seg forholdsvis langsomt i rotorens lengderetning, mens der derimot mellom rotorens ender er en sone lc hvor rotorens diameter forandrer seg raskere. The rotor of the one in fig. The heat exchanger shown in 1 mainly has the form of a blunt cone, the mantle of which is thus formed by a rectilinear generatrix. Other forms of generatrices are also conceivable. According to fig. 2 is the generatrix, e.g. bent so that the diameter of the rotor 1 increases slowly at the lower end la of the rotor, where the material passing through the cavity of the rotor is introduced, but increases more rapidly at the opposite end lb, where the material is taken out. This can be of importance for the treatment of certain types of materials, as it is possible to influence the flow rate of the medium in the axial direction, so that this rate either changes or, despite the increasing viscosity of the medium as it evaporates, is maintained constant. In certain cases, it may be desirable for the diameter of the rotor to vary in another way, e.g. in accordance with that shown in fig. 3, where the diameter at the rotor's two ends la and lb changes relatively slowly in the rotor's longitudinal direction, while, on the other hand, between the rotor's ends there is a zone lc where the rotor's diameter changes more quickly.

Der kan oppnås en økning av den varmeoverførende overflate derved at man utfører rotormantlen 1 bølgeformet eller korrugert, f. eks. på den måte som er vist på fig. 4. Bølgene eller korrugeringene kan derunder ligge i plan som er vinkelrette mot rotasjonsakslen eller med denne parallelle plan, eller være skrue- eller spi-ralformet. Slike korrugeringer kan fore-finnes uansett om rotormantlen har den på fig. 1, 2 eller 3 viste utførelse. An increase in the heat-transferring surface can be achieved by making the rotor jacket 1 wavy or corrugated, e.g. in the manner shown in fig. 4. The waves or corrugations can lie below in a plane that is perpendicular to the axis of rotation or parallel to this plane, or be screw- or spiral-shaped. Such corrugations can be found regardless of whether the rotor jacket has the one in fig. 1, 2 or 3 shown embodiment.

I den på fig. 1 på tegningen viste varmeutveksler strømmer det varmeavgivende medium i motsatt retning av det In the one in fig. 1 in the heat exchanger shown in the drawing, the heat-emitting medium flows in the opposite direction to it

varmeopptagende medium, slik at varme-overføringen foregår efter motstrøms-prinsippet. Det er dog åpenbart at varmeutveksleren også kan utføres slik at de to heat-absorbing medium, so that the heat transfer takes place according to the counter-current principle. However, it is obvious that the heat exchanger can also be designed so that the two

medier strømmer i samme retning gjennom den eller i retninger som krysser hverandre. media flow in the same direction through it or in intersecting directions.

For ytterligere å forbedre varmeover-føringen i varmeutveksleren ifølge oppfinnelsen kan man, slik som vist på fig. 5, forsyne denne med et antall på rotorens utside anordnete fordelingsrør 22, som hvert er forsynt med ett eller flere munnstykker 23, gjennom hvilke det ene medium til-føres til det indre av huset 2, som omgir rotoren, i form av rett mot rotorens utside eller eventuelt mere eller mindre tangen-tialt rettete stråler. Fordelingsrørene 22 kan derunder være tilkoblet til et felles, hensiktsmessig med utvendig tilkoblings-flens 24 forsynt tilløpsrør 25. In order to further improve the heat transfer in the heat exchanger according to the invention, one can, as shown in fig. 5, provide this with a number of distribution pipes 22 arranged on the outside of the rotor, each of which is provided with one or more nozzles 23, through which one medium is supplied to the interior of the housing 2, which surrounds the rotor, in the form of a line against the rotor's outside or possibly more or less tangentially directed rays. The distribution pipes 22 can then be connected to a common inlet pipe 25 suitably provided with an external connection flange 24.

Claims

1. Procedure for continuous

heat treatment of a liquid with a steam or gaseous medium in a heat exchanger, consisting of a hollow, single-walled rotor with inlet and outlet for the liquid, and a med. inlet and outlet for steam or gaseous medium supplied closed housing, which surrounds this, under which the rotor's cavity is separated by means of sealing devices from the cavity in the surrounding housing and the rotor's inlet opens into the rotor's cavity at one end of the rotor, and the rotor's drainage is constituted by a peeling device placed at the other end of the rotor, characterized by the fact that the liquid to be heat-treated is supplied to the inside of the rotor at one end in such a quantity per unit of time and by adjusting the speed of the rotor in such a way that the liquid is brought to a level above the inner mantle surface of the rotor uniformly distributed thin layer to move to the other end of the rotor, where the liquid, having passed the surface only once between the inlets and outlets, is directly peeled off and led from the rotor by means of the peeling means.

2. Heat exchanger for carrying out the method as stated in claim 1, characterized in that the rotor's supply of liquid can be adjusted with respect to the amount of liquid per unit of time and that the rotor's diameter increases continuously from the inlet end of the rotor to the outlet end along a generatrix that allows the liquid to move in a thin layer evenly distributed over the rotor's inner mantle surface from the inlet end to the outlet end.

3. Heat exchanger as stated in claim 2, characterized in that the diameter of the rotor increases unevenly from the inlet end of the rotor to the outlet end.

4. Heat exchanger as stated in claim 3, characterized in that the diameter of the rotor increases faster at the outlet end of the rotor than at the inlet end.

5. Heat exchanger as specified in claim 2, in which the rotor is provided at both ends with pins, which are rotatably stored in the housing and sealed against it, characterized in that the pins are provided with continuous central channels, through which pipes extend for supply and removal of the medium flowing through the rotor and that one of the taps opens into a closed space arranged outside the housing, which can be connected to a vacuum suction device.

6. Heat exchanger as stated in claim 2, characterized in that the inlet for the second medium is made up of a number of nozzles in the housing which surround the rotor and which open out in the vicinity of the rotor mantle and are possibly directed tangentially in relation to this, which nozzles are arranged in distribution pipes which are appropriately connected to a common inlet pipe.