SE449925B - Plattkondensor vars plattelement er anordnade med asar, framskjutande at olika hall - Google Patents

Description

10 15 zb 25 30 40 449 925 värmeytans undre del, ökar värmeövergângstalet kraftigt hos värmeytan, varigenom värmeöverföringens verkan minskar betydligt.

För att förbättra värmeöverföringens verkan hos hela den värme- yta där gasmedium kondenserar, är det därför nödvändigt att förhindra kondensatet från att växa till en tjock vätskefilm a som täcker hela värmeytan.

Ett arrangemang som motsvarar denna nödvändighet är känt där värmeytan är utformad med räfflor eller korrugeringar.

Vid en sådan konstruktion av värmeytan, tillförs till den kondenserande värmeyta som är vänd mot ett utrymme till vilket ett medium, till exempel vattenånga, som skall kondenseras. Detta medium kyls av ett annat kylande medium, till exempel kylvatten, producerande ett kondensat som därefter uppsamlas i spåren (betraktat från utrymmet för gasmediet som skall kondenseras) hos korrugeringarna på värmeytan under påverkan av ytspänning och strömmar ned längs dessa spår, varigenom korrugeringarnas utsprång som inte är täckta med tjock kondensatfilm behåller sin värmeöverförande verkan. Med denna värmeyta minskar andelen yta hos kondensatfilmen som strömmar nedför värmeytan. Omvänt ökar den värmeyta som inte är täckt med en tjock kondensatfilm, varigenom värmeöverföringsförmågan förbättras.

Föreliggande uppfinning förbättrar konstruktionen hos en värmeyta försedd med räfflor eller korrugeringar. De optimala värdena_för delning och djup hos korrugeringarna som är utformade på värmeytan beror på kondensatets beskaffenhet, särskilt dess ytspänning. I enlighet härmed anvisar uppfinningen en konstruktion av en kondenserande värmeyta som uppvisar en maximal värmeöverföringsförmåga vid behandling av organiska fluider, vilkas ytspänning inte överstiger 35 dYn/Cm- Uppfinningen anvisar en kondensor för organiska fluider, vilkas ytspänning inte överstiger 35 dyn/cm, i form av gas- mediet som skall kondenseras, där den kondenserande värmeytan, på vilken gasmediet kondenserar, är korrugerad, med ett flertal i tvärriktningen åtskilda, vertikalt löpande spår för upp- samling av vätska, vilkas delning är 1-2 mm och vilkas djup är 0,3-0,6 mm. Enligt uppfinningen uppsamlas ett kondensat, som bildas på den kondenserande värmeytan, i vätskeuppsamlíngsspåren hos korrugeringarna genom verkan av ytspänning och strömmar e koncentrerat nedför nämnda spår, med följd att korrugeringarnas utsprång står i direkt kontakt med gasmediet eller i kontakt med 10 15 20 25 30 35 40 449 925 . gasmediet genom en mycket tunn vätskefilm, så att värmeytan i sin helhet uppvisar en kondensation med starkt reducerad tjocklek, vilket medför förbättrad värmeöverföringsförmåga.

Detta och andra särdrag hos uppfinningen klargörs ytterligare av följande beskrivning som hänvisar till bifogade ritningar.

Pig. 1 visar en perspektivvy av en del av en värme- yta enligt uppfinningen. Fig. 2 visar ett snitt längs linjen II-II i fig. 1. Pig. 3 är ett diagram som visar sambandet mellan delníngen hos de på värmeytan utformade korrugeringarna och värmeytans totala värmegenomgångstal. §ig¿_í visar något schematiskt, i tvärsnitt den väsentliga delen av en kondensor av plattyp. Pig. 5 visar ett tvärsnitt av en modifikation av utföringsformen enligt fíg. 4. Pig. 6 visar ett tvärsnitt av ännu en modifikation av utföringsformen enligt fig. 4.

Pig. 1 och 2 visar som exempel en utföringsform av uppfinningen tillämpad på en kondensor av plattyp innefattande ett flertal värmeöverförande plattelement 1. Varje platta 1 är korrugerad och betraktat från en kondenserande värmeyta 2 på vilken ett gasmedium kondenserar är spåren och utsprângen betecknade med 3 och 4. Kondensatet utbildas från början som droppar över hela värmeytan 2. Dropparna flyter ihop och bildar större partiklar, vilka sedan växer till en tjock nedâtström- mande vätskefilm, Partiklarna uppsamlas uteslutande i spåren 3 under inverkan av ytspänningen, markerad med 5, och transporteras bort av sin egen tyngd och av strömmen hos gasflödet. Kondensatet strömmar följaktligen koncentrerat längs vätskeuppsamlings- spåren 3. I enlighet härmed kontaktar korrugeringarnas utsprång 4 gasmediet direkt eller över en mycket tunn vätskefilm, så att värmeytan 2 i sin helhet uppvisar endast en mindre del som är täckt med den tjocka kondensatfilm som verkar nedsättande på värmeöverföringsförmâgan.

Pâ värmeytan 2 är uppsamlingsspâren 3 åtskilda i tvär- led och vertikalt löpande. Som beskrivits ovan, bestäms de optimala värdena hos delningen p och djupet d hos spåren av kondensatets beskaffenhet, särskilt dess ytspänning. Avsikten med uppfinningen är att tillhandahålla en_konstruktion av en kondenserande värmeyta för en kondensor som behandlar organiska fluider vars ytspänning inte överstiger 35 dyn/cm, till exempel ammoniak och "Freon 114", i form av gasmediet som skall kondenseras. 10 15 20 25 50 35 40 449 925 Ytspänningen är hos ammoniak 35 dyn/cm och hos "Freon 114" 15 åyn/cm. Som framgår av fig. 3 som visar sambandet mellan delningen p hos vätskeuppsamlingsspåren 3 och det totala värmegenomgångstalet på värmeytan, vilket samband erhållits genom experiment med dessa fluider. Det optimala värdet för p är ungefär 1 mm för ammoniak och ungefär 1,5 mm för "Freon 114".

Detta visar att delningen p hos spåren 3 skall ges ett större värde för en fluid med mindre ytspänning. Om delningen p överstiger 2 mm börjar emellertid det totala värmegenomgångs- talet minska. Det har sålunda framkommit att om en organisk arbetsfluid vars ytspänning inte överstiger 35 dyn/cm ut- nyttjas som ett gasmedium, vilket skall kondenseras, skall delningen p hos vätskeuppsamlingsspåren 3 på värmeytan lämpligen vara ungefär 1-2 mm.

Som beskrivits ovan finns ett nära samband mellan spårens 3 djup d och delningen p och för organiska fluider vars ytspänning inte överstiger 35 ÖYH/Cm har man funnit att djupet d lämpligen skall vara ungefär 1/3 av delningen p eller unge- fär 0,3-0,6 mm.

Fastän uppfinningen hittills beskrivits i samband med en kondensor av plattyp, är den inte begränsad till en sådan, utan uppfinningen kan även tillämpas på värmeytor hos andra typer av kondensorer, t.ex. kondensorer av tubtyp.

Om hos_en värmeyta försedd med räfflor eller korrugeríngar enligt ovan, kondensorn är av plattyp, är detg nödvändigt att installera lämpliga distansclement på erfor- derliga ställen på värmeytorna, så att rätta avstånd erhålls mellan närliggande plattor. Detta beror på att om man placerade närliggande plattor med utsprången anlíggande mot varandra, skulle utsprångens area minskas och därmed även den effektiva värmeytan, varigenom även kondenseringens verkningsgrad minskar.

Med hänsyn till hällfasthet och förmåga att motstå tryck är det därför inte önskvärt att lita till enbart sådana distanselement för att stödja plattorna och upprätthålla deras inbördes avstånd. Om dessutom används en arbetsfluid vars specifika volym är mindre än vattenångas, t.ex. ammoniak och furan, är det nödvändigt att göra tvärsnittsarcan hos omrâdet mellan närliggande plattor mindre än vad som är fallet för vattenånga, vilket nödvändigtvis resulterar i anliggning eller åtminstone nära belägenhet mellan de ovan beskrivna ut- b? 10 l5 20 25 30 35 40 5 _ 449 925 sprången; vilket nedsätter kondenseringens verkningsgrad. Ett annat sätt är att utnyttja två slags distanselement ett för att göra utrymmet mellan gasmediets plattor mindre, och ett annat för att göra utrymmet mellan vätskemediets plattor större, men detta skulle komplicera monteríngen.

Fig. 4 till 6 visar en utföringsform av en kqndensor av plattyp som är avsedd att lösa dessa problem. Denna kondensor innefattar ett flertal vertikalt utsträckta plattelement, vilka är sammansatta så att utrymmen avgränsas för två medier som skall utsättas för värmeväxling. Varje platta är utformad med ett flertal i tvärled åtskilda, vertikalt löpande utspràng, vilka skjuter in i utrymmena för gasmedíet som skall kondenseras och anlígger mot ytan på den motstående närliggande plattan.

Det resulterande kondensatet strömmar koncentrerat nedåt intill de områden där utsprången anligger mot plattytorna. Utsprângen tjänstgör som distansorgan för att upprätthålla avståndet mellan närliggande plattor och tjänar även till att förstärka plattorna.

Plattorna får härigenom ökad hållfasthet och ökad förmåga att motstå tryck och behandling av stora mängder möjliggöres.

Dessutom förbättras uppsamlingen av kondensat och utflödet av kondensat från värmeytorna, varigenom även kondenseríngens verkningsgrad förbättras. Genom att dessutom på lämpligt sätt välja och kombinera höjd, bredd, delning och antal utsprång, kan tvärsníttsarean hos utrymmet mellan plattorna anpassas till beskaffenheten hos den fluid som skall behandlas. Denna fördel märks särskilt väl när ammoniak, furan eller andra . verksamma arbetsfluider används som gasmedier.

I fig. 4 innefattar plattkondensorn ett flertal plattelement la-lf, och mellan dessa är avgränsade utrymmen A för ett gasmedium som skall kondenseras. Utrymmena A är anordnade omväxlande med utrymmena B för det andra kylande mediet. Var och en av plattorna la-1f är försedd med ett flertal utsprång 2a-Zf (vilka i det visade exemplet är för- enade med varandra), vilka är åtskilda i tvärled och vertikalt löpande. Utsprängen hos varje platta skjuter fram i utrymmet A för mediet som skall kondenseras, och hos varje par av närliggande plattor är utsprângen hos varje platta förskjutna en lämplig sträcka (en halv delning i fig. 4), så att de anligger mot de släta ytdelarna hos motstâende platta. På detta sätt uppdelat utsprângen Za-Zf utrymmet A i ett flertal 10 15 20 25 30 35 449 925 små avdelningar Af. Tvärsnittsvtan i utrymmet A minskas med andra ord med en andel som motsvaras av produkten av tvär- snittsytan och antalet utsprång, medan tvärsnittsytan i ut- rymmet B ökas med denna andel. Detta är fördelaktigt när gas- mediet som skall kondenseras är en organisk arbetsfluid vars specifika volym°är liten, t.ex. ammoniak eller furan. Hos denna typ av kondensor, där ett gasmedium kyls till kondensation av ett vätskemedium, är vätskans tryck större än gasens, så att tryckskillnaden verkar komprimerande på utrymmena A och tenderar att skada plattorna . I utföringsformen enligt ovan förhindrar emellertid utsprângen 2a-2f sådan skada och tjänar till att öka hállfastheten och förmågan att motstå tryck, vilket säkerställer kondensorns ökade kapacitet.

I arrangemanget enligt fíg. 4 strömmar det till ut- rymmena A tillförda gasmediet ned längs de vertikala plattornas ytor och kondenserar genom värmeutbyte genom plattväggarna med kylmediet som tillförts de intilliggande utrymmena B. Det resulterande kondensatet dras under inverkan av ytspänningen till hörnen mellan utsprången Za-Zf och ytorna på plattorna la-lf mot vilka utsprången anligger, och strömmar ned ute- slutande längs dessa hörn. På de värmeytor där gasmediet kondenserar kommer därigenom andelen värmeyta som inte är täckt med en nedåtströmmande vätskefilm, som förhindrar värmeytan från att komma i_kontakt med gasmediet, att öka, vilket säker- ställer effektiv uppsamling av kondensat och effektiv avled; .ning av detta från värmeytorna, varigenom kondensorns ytor får förbättrad verkningsgrad.

I utföringsformen enligt fig. 5 innefattar kondensorn plattor 10, vilka var och en har utsprång 12 anordnade en och en med jämna mellanrum, och plattor 11 vilka var och en har utsprång 13 och 14 anordnade två och två med jämna mellanrum.

Detta arrangemang förbättrar ytterligare den effekt som erhålls av utföringsformen enligt fig. 4.

Plattorna som visas i fig. 6 har samma form som de i fig. 5 men skiljer sig från dessa genom att de är omväxlande anordnade i samma riktning. De har huvudsakligen samma funk- tion och verkan som de som beskrivits ovan. .w m f! (4

Claims (1)

1. p 10 7 449 925 Patentkrav Plattkondensor, innefattande ett flertal parallella plattelement sammansatta på sådant sätt, att mellan elemen- ten avgränsas omväxlande utrymmen för ett kylmedium och ett gasmedium som skall kondenseras, varvid varje plattelement uppvisar ett flertal från ena sidan framskjutande, vertikalt löpande och i tvärled på avstånd anordnade åsar, k ä n - n e t e c k n a d av att varandra intilliggande plattele- ment (la-lf; 10, ll) är anordnade med åsarna framskjutande åt olika håll samt med åsarna inbördes förskjutna i tvärled, så att hos intilliggande par av plattelement med mot varandra framskjutande åsar, dessa anligger mot plana områden mellan åsarna hos det motsatta plattelementet, och att åsarnas (Za- Zf; 12, 14) konvext framskjutande toppar har huvudsakligen halvcirkulärt tvärsnitt. a-v-