NO163024B - Ventilert gulv. - Google Patents

Description

Varmevekslingselement.

Foreliggende oppfinnelse angår et varmevekslingselement som er beregnet til kondensasjon av gassformede medier, hvilket varmevekslingselement omfatter et antall varmevekslingslameller, hvert bestående av to sammenføyede, fortrinnsvis sammensveisede, eller med pakninger avgrensede lamelldeler med varmevekslingsflater, idet varmevekslingslamellene er anordnet på en slik måte side ved side med loddrette sidekanter at en eller flere strøm-ningskanaler for kondenserende medium oppstår mellom motstående varmeveks-lingskanaler for kondenserende medium oppstår mellom motstående varmevekslingsflater, og videre renneformede organer for oppsamling av det i strømnings-kanalene dannede kondensat.

Slike varmevekslingselementer er tid-ligere kjent. Disse kjente varmevekslingslamellene har form av en kvadrat eller rek-tangel og anordnet på en slik måte at deres innløpskanter og utløpskanter befinner seg i samme horisontalplan. Varmevekslingselementene anvendes særlig i den kjemiske teknologi. Ved mange kjemiske fremgangs-måter er det ønskelig med en rask og likeformet nedkjøling og kondensasjon av et gassformet medium og at det dannede kondensat bortføres fra varmevekslings-flatene så raskt og effektivt som mulig. For at kjølingen skal kunne skje raskt kreves det at gassen skal passere varmevekslingselementets kondensasj onskanaler med høy hastighet og at disse har et for-holdsvis lite volum. For at en gass skal bli likeformet nedkjølt, kreves at alle gass-partikler får passere like stor og likeformet kjøleflate med samme hastighet samt at det ikke finnes noen døde steder i varme-vekslingselementet. For at kondensatet skal kunne fjernes effektivt, fordres at varme-vekslingselementet er utført på en slik måte at det dannede kondensat fjernes i det renneformede oppsamlingsorganet og ikke får renne fritt over varmeoverflaten mot utløpet. Hittil kjente utførelsesformer av det ovenfor definerte varmevekslings-elementet har ikke oppfylt disse krav i til-strekkelig grad, hvilket må betraktes som en ulempe.

Det har vist seg at denne ulempe kan elimineres eller i hvert fall vesentlig for-minskes ved et varmevekslingselement som er karakterisert ved at dets innløp- og ut-løpsplan befinner seg i et plan som heller mot horisontalplanet og at de renneformede organene befinner seg i et med utløps-planet vesentlig parallellplan, slik at det medium som strømmer gjennom varme-vekslingselementet under en skrå vinkel fører bort det dannede kondensat.

Ifølge en spesiell utførelsesform av oppfinnelsen kan varmevekslingslamellenes innløps- og utløpskanter være horisontale, men anordnet trappetrinnformet på en slik måte at det dannes et hellende innløps- og et hellende utløpsplan.

En kjemisk fremgangsmåte ved hvilken det er viktig å oppnå en rask nedkjøling og kondensasjon av en gassblanding, er fremstilling av salpetersyre gjennom katalytisk oksydasjon av ammoniakk eller absorp-sjon av de dannede nitrøse gassene i vann til salpetersyre. Produktgassen består etter oksydasjon av en blanding av nitrøse gasser, oksygen, nitrogen og vanndamp. Denne blandingen kjøles først i en dampgenera-tor og deretter i en varmeveksler. Under den siste kjølingen kondenseres den største delen av vanndampen, samtidig som de nitrøse gassene, dersom de får anledning til det, delvis oppløser seg i kondensatet og danner utspedd salpetersyre i medstrøm. For at de nitrøse gassene skal kunne ut-nyttes så fullstendig som mulig, må sal-petersyren dannes i motstrøm, hvorved man også oppnår den høyeste konsentrasjon på den produserte syre. Dersom man lar kondensatet danne salpetersyre i med-strøm, synker innholdet av nitrøse gasser i den gassblanding som innføres i absorb-sjonstårnets absorbsjonsdel, hvilket medfø-rer at konsentrasjonen på den syre som forlater tårnet på samme nivå også synker. Under hele nedkjølingen går det for seg også en oksydasjon av nitrogenoksyd (NO) til nitrogendioksyd (N02), idet den i gass-blandingen tilstedeværende oksygengass forbrukes. Da det er nitrogenoksyd som absorberes, er det viktig at oksydasjonen går for seg så nær utmatningsnivået for oksygenproduksjonen som mulig, samt at så liten oksydasjon som mulig får skje under den del av nedkjølingen der kondensatet dannes.

For fremstilling av salpetersyre av høy konsentrasjon trenges altså en varmeveksler som kjøler raskt og har små volumer, slik at bare ubetydelig oksydasjon finner sted i varmeveksleren, der kondensatet dannes. Til dette kreves av varmeveksleren at det dannede kondensat bortledes så raskt og effektivt som mulig, slik at ikke de ni-trøse gassene får tid til å absorberes av kondensatet.

Det har nå vist seg at dette oppnås på en ualminnelig fordelaktig måte dersom man for nedkjøling av den ved oksydasjon av ammoniakk dannede gassformede blandingen, anvender et apparat i hvilket det ovenfor angitte varmevekslingselement inngår. Det er hensiktsmessig å anordne flere elementer etasjevis ovenpå hverandre.

Ved fraksjonert destillasjon og kondensasjon er det ønskelig å kjøle en bland-ingsgass under nøye kontroll for å oppnå et så enhetlig destillat som mulig. Dette kan bare skje 1 en varmeveksler, der hver gasspartikkel får passere med samme hastighet langs en varmeflate med samme hastighet langs en varmeflate med samme temperatur og form. Dertil kreves at det dannede kondensat skaffes av veien så effektivt at det ikke renner til den ene siden eller danner blokkeringer som kan ødelegge gasstrømmen. Dette forutsetter en varmeveksler med små volumer og uten døde rom, der gassen kan forsinkes, samt anordninger som fører bort dannet kondensat på en ef-fektiv og likeformet måte over hele varme-flaten.

Også dette ønskemål kan på en ualminnelig fordelaktig måte tilfredsstilles ved varmevekslingselement ifølge oppfinnelsen.

På tegningen er det skjematisk vist noen utførelsesformer av varmevekslingslameller, ved hvilke oppfinnelsens idé er tillempet.

Fig. 1 viser meget skjematisk et side-riss av en skråttskåret varmevekslingslamell ifølge oppfinnelsen,

fig. la viser meget skjematisk et ende-riss av rettvinklet skårne, trappeformet an-ordnede varmevekslingslameller ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser skjematisk ved hjelp av et vertlKalt snitt hvorledes sik-sak-formede strømningskanaler oppnås mellom to varmevekslingslameller med korrugert flate,

fig. 3 og 4 viser forskjellige typer av varmevekslingslameller, der oppfinnelsen kan tillempes,

fig. 5 viser skjematisk hvorledes flere varmevekslingselementer er anordnet etasjevis ovenfor hverandre i en kolonne til dannelse av en varmeveksler,

fig. 6 viser hvorledes renneformede oppsamlingsorgan for kondensat er anordnet i ett stykke med varmevekslingslamellene i fig. 2,

fig. 7 viser en del av et varmevekslingselement med renneformede oppsamlingsorganer, utført i ett stykke med i elementet inngående varmevekslingslameller, og

fig. 8 viser hvorledes renneformede oppsamlingsorganer er anordnet mellom to varmevekslingselementer og hverledes sty-ringsorgan er innlagt for å lede gasskon-densatstrømmen ned i rennene.

Fig. 1 viser meget skjematisk en varmevekslingslamell, hvis to loddrett stående sidekanter er betegnet med sifrene 1 og 2 og hvis innløpskant for medium som skal nedkjøles er betegnet med 3, samt hvis ut-løpskant for nedkjølt medium er betegnet med 4. I den viste lamellen, som består av parvis sammensveisede eller med pakninger avgrensede lamelldeler med varmevekslingsflater, heller kantene 3 og 4 i forhold til horisontalplanet. Herved fører en med sidekantene 1 og 2 parallelt strømmende gass eller damp effektivere bort det dannede kondensat i en kondensatfelle, som er anordnet parallell med utløpskanten 4.

I fig. la vises meget skjematisk et varmevekslingselement bestående av rek-tangulære varmevekslingslameller, anordnet trappetrinnformet, idet to loddrettstå-ende sidekanter er betegnet med la og 2a, samt hvis innløpsflate for medium som skal kjøles er betegnet med 3a og hvis ut-løpsflate for nedkjølt medium er betegnet med 4a. I det i fig. la viste varmevekslingselement, hvis lameller består av parvis sammensveisede eller med pakninger avgrensede lamelldeler med varmevekslingsflater, er lamelldelenes kanter vinkelrette og varmevekslingselementets hellende inn-og utløpsplan fåes ved at lamellene er anordnet trappetrinnformet.

I fig. 2 er det vist skjematisk i vertikal - snitt, hvorledes varmevekslingslameller kan utføres av korrugerte plater, samt hvorledes det ved forskyvning av lamellene 5 og 6 i forhold til 7 og 8 oppnås sik-sak-formede spalter 9 og 10 med jevn flate for det kondenserende mediet. De innvendige kanalene i hver varmevekslingslamell er beregnet for kjølemedium som kan ledes parallelt eller i serie i hver lamell. På en måte som er vist i fig. 1 er den nedre kan-ten hellende i forhold til et mot tegningen vinkelrett plan.

I fig. 3 er det vist skjematisk i snitt tre varmevekslingslameller 11, 12 og 13, som er anordnet side ved side på en slik måte at det oppstår en spalte for det kondenserende medium mellom to inntil hverandre beliggende elementer. På lignende måte som i fig. 1 er utløpskanten på hver lamell utført hellende i forhold til et plan som ligger vinkelrett på tegningens plan, eller trappetrinnformet anordnet ifølge fig. la. I det indre av hver lamell er det anordnet distanseholdende organer 14, som kan være anordnet på en slik måte at de bibringer det kjølende medium en viss ønsket bevegelse frem og tilbake i et plan som ligger vinkelrett på tegningens plan.

På fig. 4 er det skjematisk vist i snitt tre varmevekslingslameller 15, 16, 17, som holdes adskilt av utvendige distanseorga-ner 18, som er utført som utfyllingsele-menter.

Fig. 5 viser skjematisk anordningen av et antall varmevekslingselementer med den form på varmevekslingslamellene som fremgår av fig. 1, eller rektangulært eller trappetrinnformet anordnet ifølge fig. la. Disse elementene er anordnet etasjevis over hverandre. Det gassformede medium som skal kondenseres tilføres en øvre inn-løpskant og passerer varmevekslerens ele-

ment ovenfra og nedover. Mellom to varmevekslingselementer, f.eks. mellom 20 og 21 og mellom 21 og 22, er det på hver festet en med varmevekslingselementets utløps-plan parallell kondensatfelle.

I fig. 6 vises kondensatfeller 23 og styreplater 23a, som er utført i ett stykke med varmevekslingslamellene.

Ifølge fig. 7 er kondensatfellene 24 ut-ført i ett stykke med en tilsvarende varmevekslingslamell.

I fig. 8 er det vist skjematisk innfestin-gen av kondensatfeller mellom to ovenfor hverandre beliggende varmevekslingselementer, som hvert består av varmevekslingslameller, idet en lamell i det øvre element er betegnet med 25 og en i det nedre element med 26.

Mellom varmevekslingselementene er det anordnet et antall kondensatrenner, idet den lengst til høyre er betegnet med 27 og styreplater 28, på hvilke i spaltene mellom lamellene 25 dannet kondensat fal-ler ned og ledes ned i rennene 27. Styre-platene og kondensatrennene plaseres på en slik måte mellom lamellenes utløp- og innløpskanter, at gassdampkondensat-blandingen fra det øvre element uten unød-vendig trykkfall kan komme ut av spaltene i dette element og fordeles jevnt i spaltene i etterfølgende elements lameller.

Claims (2)

1. Varmevekslingselement beregnet for nedkjøling og kondensering, omfattende et antall varmevekslingslameller bestående av to sammenføyede, fortrinnsvis sammensveisede, eller med pakninger avgrensede lameller med varmevekslingsflater, idet lamellene er anordnet side ved side med loddrette sidekanter, på en slik måte at det oppstår flere strømningskanaler for kondenserende medium mellom motstående varmevekslingsflater, og videre renneformede organ for oppsamling av det i strøm-ningskanalen dannede kondensat, karakterisert ved at varmevekslingselementets innløps- og utløpsplan befinner seg i et plan som heller mot horisontalplanet og at de renneformede organene (23, 24, 27) befinner seg i et med utløpsplanet vesentlig parallelt plan, slik at det medium som strømmer gjennom varmevekslingselemen-tet under en skrå vinkel fører bort det dannede kondensat.

2. Anordning ifølge påstand 1, karakterisert ved at varmevekslingslamellenes innløps- og utløpskanter (3, 4) er horisontale, men anordnet trappetrinnformet på en slik måte at det dannes et hellende Innløps- og et hellende utløps- - plan.