SE532799C2 - Kondensor - Google Patents

Description

25 30 'LH W MJ t» l LU l' Ü 2 kylmedelsutrymme; en inloppsöppning och en utloppsöppning anordnade invid nämnda värmeöverföringsplattors respektive tvärgående kanter så att ett kylmedel kan passera genom kylmedelsutrymmet i en i allt väsentligt längsgående riktning; där inloppsspalter för ångan vilka som minimum är anordnade längs värmeöverförings- plattornas längsgående kanter så att nämnda ånga kan passera genom ångutrymmet i en i allt väsentligt tvärgàende riktning och därigenom bilda ett korsflöde med nämnda kylmedelsflöde. l enlighet med ett utförande kan varje värmeöverföringsplatta anordnas vertikalt och kan innefatta: en tvärgående tätningsdel anordnad vid en nedre tvär- gående kant av värmeöverföringsplattan, och längsgående tätningsdelar anordnade vid en nedre del av värmeöverföringsplattans längsgående kanter vilka löper en förutbestämd sträcka uppåt från nämnda tvärgående tätningsdel, och begränsar där- igenom ängans inloppsspalt till värmeöverföringsplattans kanter placerade ovanför nämnda längsgående tätningsdelar. Den förutbestämda sträckans längd kan uppgå till minst 25 % av plattans bredd, t.ex. 50 %, 75 %, 100 % eller 125 % av plattans bredd.

I ett annat utförande kan kondensorn vidare innefatta ledrännor som bildar kondensationskanaler vilka sträcker sig från invid de längsgående kanterna av plattan mot mitten av värmeöverföringsplattan och är vinklade nedåt mot mitten.

Värmeöverföringsplattan kan innefatta ett första mönster som är snedställt bildande en uppsättning längsgående flödeskanaler på plattans ena sida, och en uppsättning flödeskanaler som är parallella med ledrännorna på andra sidan. Värmeöverförings- plattan kan innefatta ett andra mönster i omràdet mellan nämnda längsgående tät- ningsdelar. l ännu ett utförande kan kondensorn vidare innefatta en kanal anordnad i mitten av värmeöverföringsplattan i en längsgående riktning för att leda flödet av kondenserad ånga längs kanalen till ett uppsamlingskärl. Längsgående tätningsdelar kan vara anordnade i mitten av kanalen för att bilda en delvis sluten flödesväg, och öppningar kan anordnas i tätningsdelarna för att leda gaser, t.ex. okondenserad ånga och inerta gaser, in i nämnda flödesväg. l ytterligare ett utförande kan en första pluralitet av värmeöverföringsplattor anordnas invid varandra för att omväxlande bilda utrymmen för kylmedel respektive ånga, och en andra pluralitet av värmeöverföringsplattor kan anordnas invid varandra för att bilda en gaskylningsdel, där nämnda gaser kan ledas till nämnda andra 10 15 20 25 I-VI 1 .ti IHÜ *J LÜ IL' 3 pluralitet av värmeöverföringsplattor för kondensering av okondenserad ànga och underkylning av inerta gaser.

KORT BESKRIVNING AV FIITNINGARNA Ytterligare objekt, funktioner och fördelar avseende flera utföranden av den föreliggande uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i detalj med hänvisning till de bifogade figurerna, där: Fig. 1 är en frontvy av en platta som visar kondensationssidan i en platt- kondensor i enlighet med ett första utförande; Fig. 2 är en frontvy av en platta som visar kondensationssidan i en platt- kondensor i enlighet med ett andra utförande; Fig. 3 är en frontvy av plattan i enlighet med det andra utförandet, som visar cirkellinjen lll-lll i Fig. 2; Fig. 4 är en frontvy av plattan i enlighet med det andra utförandet, som visar cirkellinjen lV-lV i Fig. 2; Fig. 5 visar en genomskärningsvy längs linjen V-V i Fig. 4; Fig. 6 är en frontvy motsvarande Fig. 4 för ett alternativt utförande; Fig. 7 är en genomskärningsvy motsvarande Fig. 5 för det alternativa utförandet i Fig. 6; Fig. 8 är en frontvy av en platta som visar kondensationssidan i en platt- kondensor i enlighet med ett tredje utförande; Fig. 9 är en perspektivvy av en monterad plattkondensor i enlighet med ett fjärde utförande; Fig. 10 är en genomskärningsvy av en monterad plattkondensor avsedd för en större anläggning; Fig. 11 är en horisontell sidovy av kondensorn i enlighet med Fig. 10, längs linjen Xl-Xl i Fig. 10; Fig. 12 är en tvärställd sidovy av kondensorn i enlighet med Fig. 10, längs linjen Xll-Xll i Fig. 10.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGENS UTFÖRANDEN l en plattkondensor bör imflödesvägens tvärsnittsarea vara tillräckligt stor för att ge ett mer eller mindre försumbart tryckfail. Tryckfallet är proportionellt mot 10 15 20 30 M7 E13 h; 4 kvadraten på flödeshastigheten, vilket innebär att tvärsnittsarean har en mycket stor inverkan pà tryckfallet. Eftersom ingen ånga har kondenserat när ångan förs in i flödeskanalen är inloppets tvärsnittsarea viktig. Detta är särskilt viktigt när det gäller ånga vid mycket lågt tryck, understigande atmosfärtrycket. Följaktligen, inlopps- öppningens konstruktion i en konventionell plattvärmeväxlare är inte lämplig för en plattkondensor. I en konventionell plattvärmeväxlare är inlopp och utlopp för värme- växlingsmedlen placerade invid de tvärgàende kanterna i form av öppningar, så att de två värmeväxlingsmedlen kan passera i ett parallellflöde pà respektive sida av plattan, vanligtvis i ett motflöde.

Om inloppsarean är liten kommer tryckfallet genom inloppsöppningen att bli hög. Om ångtrycket före inloppet ligger nära kondensationstemperaturen kommer en trycksänkning till följd av tryckfallet att sänka kondensationstemperaturen, vilket innebär att kylmedlet behöver hàlla en lägre temperatur för att åstadkomma kon- denseringen. Dessutom, om ångan innehåller okondenserbara gaser kommer àngans deltryck att minska vid kondenseringen, vilket sänker kondensations- temperaturen ytterligare.

Dessutom, när ånga häller hög hastighet sänks trycket i centrum av flödet i enlighet med Bernoullis ekvation, vilket ytterligare reducerar effektiviteten. l utförandena som beskrivs nedan är inlopps- och utloppsöppningarna i en konventionell plattvärmeväxlare ersätta av inloppspassager längs värmeöver-förings- plattornas längsgående kanter. Dessutom, en av de tvärgàende kanterna kan också utnyttjas till detta syfte. Kylmedlet förs in och ut via öppningar arrangerade invid de tvärgàende kanterna. Följaktligen bildar de tvà medierna ett korsflöde.

Genom att avlägsna inloppsöppningarna för ånga erhålls en större värme- överföringsarea. Dessutom resulterar en minimering av kondenseringsvägens längd i en högre effektivitet.

Fig. 1 visar en platta som används i en plattkondensor i enlighet med ett första utförande. Flera plattor 1, minst två värmeöverföringsplattor och tvà ändplattor, är anordnade efter varandra bildande tvà typer av utrymmen. En av utrymmes- typerna inbegriper ångan som ska kondenseras och den andra typen inbegriper ett kylmedel, vanligtvis ett flytande kylmedel, t.ex. vatten. Ãngutrymmena och kylmedels- utrymmena är växelvis anordnade, så att ett ångutrymme följs av ett kylmedels- utrymme som följs av ännu ett ångutrymme, o.s.v. 10 15 20 25 30 'i till! NJ magi ILEJ I' lll S Värmeöverföringsplattorna är rektangulära och anordnade så att en av kortsidorna bildar den nedre kanten. Plattorna är försedda med ett ytmönster (visas ej), t.ex. korrugering, där korrugeringen samverkar för att separera och stadga plattorna.

Plattorna kan ha annan form, t.ex. i allt väsentligt ovala, trapetsformade eller triangulära.

Kylmedelsutrymmet är förslutet längs plattans 1 ytterkanter med hjälp av tätningar, t.ex. en gummitätning, alternativt permanent förseglat genom svetsning, härdlödning eller limning. Kylmedlet förs in i det förseglade utrymmet via en inlopps- öppning 2 i plattans nedre del och förs ut ur det förseglade utrymmet via en utlopps- öppning 3 i plattans övre del. Den omvända riktningen är också möjlig, från den övre öppningen 3 till den nedre öppningen 2. Ängutrymmet är öppet längs de längsgående kanterna 11, 12, sä att ångan kan föras in från de tvä längsgående kanterna i enlighet med pilarna 13, 14. Ång- utrymmet är förseglat längs de tvärgàende kanterna 15, 16 med tätningsdelarna 17, 18, så att ångan är förhindrad att strömma in i ängutrymmet via de tvärgáende kanterna.

Den nedre tvärgäende tätningsdelen 18 löper en förutbestämd sträcka uppåt längs de längsgående kanterna med hjälp av tätningsdelarna 19 och 20, vilka är helt integrerade med tätningsdelen 18.

Ett uppsamlingskärl 21 är anordnat nedanför den nedre tvärgående kanten 16 för att uppsamla den kondens, d.v.s. vatten, som leds ut genom en öppning i den nedre tvärgäende tätningsdelen 18.

Kondensorn i enlighet med det första utförandet fungerar enligt följande beskrivning, som ett exempel.

Ett kylmedel förs in genom öppning 2 och förs ut genom öppning 3. Flödet kan alternativt löpa i den omvända riktningen. Kylmedlet kan utgöras av vatten, t.ex. havsvatten, och ha en temperatur pà maximalt 30° C, och som värms upp till cirka 35° C innan det förs ut genom öppning 3. Ett annat lämpligt kylmedel är olja. Andra temperaturer kan tillämpas. När havsvatten används som kylmedel, kan kondensorn konstrueras för en inloppstemperatur pà 27° C, eftersom havsvatten mycket sällan har högre temperatur än så. En tillräcklig temperaturskillnad AT kan ligga mellan 5° C och 10° C, men vintertid kan den vara mycket större. 10 15 30 l hu? Pm? .l i U UI? 6 Änga med ett tryck på cirka 55 mbar förs in i kondensorn i enlighet med pilarna 13 och 14. Änga med detta tryck kondenserar vid en temperatur på cirka 35° C. Värme överförs från ångan till kylmedlet via plattan, och där ångan successivt kondenserar längs den väg som indikeras av pilarna 13 och 14 i riktning mot plattans mitt. Följaktligen, ångan och kylmedlet flödar i korsande riktningar i allt väsentligt vinkelrätt mot varandra, i ett s.k. korsflöde.

Den kondenserade ångan, d.v.s. vatten, rinner nedåt mot den nedre tvär- gående kanten 16 och vidare ned i uppsamlingskärlet 21, där det ansamlas och avlägsnas via ett utlopp 22.

Under nedätflödet kyls det kondenserade vattnet ytterligare till en temperatur understigande kondensationstemperaturen vid det rådande trycket, vilket förhindrar att ånga nybildas i händelse att trycket sjunker.

Eftersom kylvattnet är kallare nära inloppet 2, avbildas pilarna 13 och 14 närmast inloppet 2 med tjockare streck för att på så sätt illustrera kondenseringen av en större mängd ånga till följd av den större temperaturskillnaden. Pilarna närmast utloppet 3 avbildas med tunnare streck för att på så sätt illustrera kondenseringen av en mindre mängd ånga till följd av att kylmedlet här är varmare i jämförelse med temperaturen vid inlopp 2. Även om pilarna 13 och 14 har illustrerats med raka linjer kan ångan följa en annan väg. Till exempel, ångan vid överdelen av tätningsdelarna 19 och 20 skulle kunna rinna något nedåt mot uppsamlingskärlet 21. Följaktligen, tätningsdelarna 19, 20 är dimensionerade för att som minimum täcka en tillräcklig lång sträcka för att den ånga som förs in vid tätningsdelens övre ände ska ha tillräckligt lång flödesvåg för att hinna kondensera. Följaktligen, tätningsdelen kan som minimum sträcka sig uppåt en sträcka vars längd motsvarar 25 % av plattans bredd.

Sträckans längd kan vara längre än 25 %, t.ex. 50 %, 75 %, 100 % eller 125 % av plattans bredd. På detta sätt tillförsäkras att kondensationsvattnet rinner längs kylningsytan så att detta kyls till en ännu lägre temperatur än kondensations- temperaturen, d.v.s. underkylning.

Den övre tätningsdelen 17 kan vara överflödig och kan då avlägsnas. l detta fall kondenserar merparten av eller all ånga som förs in vid den övre kanten 15, vilket ytterligare förbättrar kapaciteten. Eftersom kylmedelstlödet är radiellt mot öppningen 3 och eftersom imflödet i allt väsentligt är tangentiellt mot öppning 3, erhålls också här ett korsflöde. 10 15 20 30 Genom plattkondensorns konstruktion erhålls en mittarea, arean mellan pilarna, där kondensvatten rinner nedåt mot utloppet. Mittarean ökar i storlek från överdelen mot nederdelen, vilket också gäller den mängd vatten som passerar denna väg. Följaktligen tillförsäkras att adekvata flödesförhållanden föreligger. Funktionen är mer eller mindre självreglerande.

När ångan kondenserar på plattytan, ackumuleras ett vattenskikt på ytan.

Detta vattenskikt minskar värmeöverföringseffektiviteten mellan ångan och kylmedlet i plattan, p.g.a. att vattnet har en lägre värmeöverföringskoefficient än plattan.

Dessutom innehåller ångan ofrànkomligen vissa inerta gaser, t.ex. ädelgaser, vilka inte kan kondensera. Dessa inerta gaser ackumuleras ovanpå vattenskiktet och reducera därigenom effektiviteten ytterligare. Ãngan måste då diffundera genom de ackumulerade gaserna för att kondensera. Följaktligen, det är viktigt att avlägsna vattenskiktet och de inerta gaserna så effektivt som möjligt.

Vidare, vatten som kondenserar pà plattans övre del, nära de längsgående kanterna 11, 12, kan sedan rinna ned och delvis blockera ångans inloppsspalt, alternativt här bygga upp ett tjockt vattenskikt. l ett andra utförande är kondensorns plattor försedda med ledrännor i enlighet med Fig. 2.

Plattkondensorn i enlighet med utförandet i Fig. 2 innefattar flera plattor 31 vardera med två längsgående kanter 32, 33 och tvä tvärgáende kanter 34, 35. Varje platta har en inloppsöppning 36 och en utloppsöppning 37 avsedda för ett kylmedel. Öppningarna är tätade med en första och en andra gummitätning 38, 39 respektive 40, 41. Anledningen till att det är två tätningar är ökad tätningsprestahda och ökad säkerhet. Arean mellan gummitätningarna är dränerad.

Varje platta är försedd med flera ledrännor 42, 43, vilka är anordnade från vardera längsgående kant mot mitten av plattan och är vinklade nedåt mot mitten av plattan. Konstruktionen med ledrännor framgår tydligare i Fig. 3 som är en frontvy visande cirkellinjen lll-lll i Fig. 2; Som framgår av Fig. 3, kan ledrännorna 42 vara pressade ryggäsar vilka bildar barriärer som sträcker sig längs ängutrymmets bredd, så att den ånga som kondenserar pà värmeöverföringsplattans sidor rinner ned till ledrännorna 42 och sedan vidare mot mitten av plattan till följd av vinklingen. Ängan eller imman som nàr utrymmet mellan två ledrännor tvingas följa samma väg med nedätriktad vinkel. 10 15 20 25 30 ul E13 IHJ F99 8 Ledrännornas vinkel i relation till den tvärgående axeln kan vara mellan 1° och 45°, förslagsvis mellan cirka 5° och 25°, till exempel cirka 15°.

Paketet med värmeöverföringsplattor kan i allt väsentligt vara anordnat horisontellt. Plattpaketet kan ha en viss vinkel mot plattornas vertikalplan, så länge ledrännorna har en nedåtriktad vinkel. Följaktligen, kan plattpaketet ha en vinkel som är mindre än ledrännornas vinkel i det vertikala planet. l det andra planet, vinkelrätt mot plattornas plan, kan plattpaketet ha vilken vinkel som helst som fortfarande resulterar i att det kondenserade vattnet rinner mot den nedre tvårgående kanten. l mitten av plattan är en kanal anordnad mellan två ryggåsar 44. Flyggàsarna innefattar flera små öppningar 45. Konstruktionen med ryggåsar 44 och öppningar 45 framgår tydligare i Fig. 5 som är en tvärställd sidovy visande linjen V-V i Fig. 4.

Plattans mittarea är korrugerad med reducerat pressdjup så att en kanal med mycket lågt flödesmotstánd bildas.

Ett alternativt utförande av ryggåsarna visas i Fig. 6 och 7, där gummi- tätningar är anordnade i plattans fördjupningar 55. Gummitätningarna sträcker sig från en platta till nästa vilket framgår av Fig. 7, alternativt sä kan de vara utformade med en första gummitätning som sträcker sig halvvägs från en platta samt en andra gummitätning som sträcker sig den andra hälften av vägen från den andra plattan. Öppningen 45 är formad genom en urtagning i gummitätningen vilket framgår till högeri Fig. 7.

Som framgår av Fig. 2. är den inre arean av ryggàsen 44 ansluten till en ringformad area som bildas mellan den andra gummitätningen 39 och en tredje gummitätning 46. Den ringformade arean är vid den nedre kanten ansluten till ett uppsamlingskärl 53 vilket framgår av Fig. 2. l utförandet i Fig. 'l är tätningsdelarna 47, 48 anordnade längs den nedre delen av den längsgående kanten, i enlighet med beskrivningen avseende Fig. 1.

Mellan den tredje gummitätningen 46 och respektive tätningsdel 47, 48, bildas utloppskanaler 49, 50 för avrinnlng av kondenserat vatten.

Det andra utförandet fungerar i enlighet med följande beskrivning. Ånga förs in i plattkondensorn via de längsgående kanterna. Ångflödet förs parallellt med ledrännorna och vidare i riktning något nedåt. Som en följd av värmeöverföringen från ångan till plattorna och vidare till kylmedlet på plattans andra sida, kondenserar ångan på plattans yta. Den kondenserade ångan, d.v.s. vatten, rinner nedåt tills det när ledrännorna 42, 43 där det ansamlas och rinner vidare längs ledrännorna 42, 43 10 15 20 25 30 Lïl tilll i' 1.* J iLšÉJ LÜ 9 mot plattans mitt, vilket innebär att det nedåt rinnande vattnet inte bildar ett tjockt kondensatskikt som skulle ha reducerat värmeöverföringen. vattnets värmeled- ningsförmåga är mycket lägre än plattans värmeledningsförrnåga.

Vattnet som når mittryggåsen 44 rinner längs ryggåsens 44 utsida ned till den tredje gummitätningen 46 och vidare längs gummitätningens 46 utsida tili utloppen 49, 50.

Okondenserade gaser, t.ex. inerta gaser, och okondenserad ånga som passerar längs ryggåsens 44 utsida sugs in i kanalen mellan ryggåsarna 44 genom de smala öppningar 45 och vidare ned till den ringformade arean mellan den andra gummitätningen 39 och den tredje gummitätningen 46 och fortsätter sedan till uppsamlingskärlet 53. Väl där kyls de ansamlade gaserna ytterligare så att eventuell okondenserad ånga kondenserar och separerar från de inerta gaserna, vilka emltteras. Dessa inerta gaser kan utgöras av ädelgaser, som argon, eller luftens beståndsdelar, t.ex. syre eller väte.

Allt vatten längs den längsgående kanten leds vidare längs tätningsdelarna 47, 48 till uppsamlingskärlen 51 och 52 där det ansamlas. Detta vatten kan utgöras av havsvatten som läcker ut genom tätningarna i vattenkanalen.

Plattkondensorn är mer eller mindre självreglerande. Likafullt, om kondensa- tionskapaciteten är låg är detta en indikation på att kylningen är otillräcklig. Detta åtgärdas genom att öka kylmedlets flödeshastighet. En annan åtgärd, som eventuellt inte går att påverka, är att öka àngans tryck för att därigenom öka temperatur- skillnaden.

Plattorna är försedda med korrugering eller ytmönster som bildar en mängd stödpunkter när plattorna anordnas intill varandra, vilket är välkänt inom teknik- området för plattvärmeväxlare.

Fig. 8 visar ett exempel pà hur ett sådant ytmönsler kan utformas för att tillhandahålla en platta med lämplig kondensationsfunktion. Plattans mittparti inbegriper ett första mönster 57 vilket är något snedställt. Det första mönstret visas i Fig. 3 och kan vara utformat för ett tvärgäende flöde, något nedåtriktat, på ena sidan, imsidan, samt för ett längsgående flöde på den andra sidan, resulterande i ett s.k. korsflöde. Detta första mönster kan utformas i enlighet med US Patent No. 3 783 090, vars innehåll införlivas i den föreliggande specifikationen med hänvisning.

Mönstret omfattar flera fördjupningar 81 i allt väsentligt vertikalt anordnade, samt flera ryggåsar 82 i allt väsentligt horisontellt anordnade, eller något nedàtvinklade 10 15 20 25 30 Uf l l'°,i"l TW “MJ LU kÛ 10 mott mitten. När den första plattan anordnas mot en andra platta med mönstret vridet 180°, förbinds ryggàsarna med varandra och bildar flödesvägar vilka korsar varandra varannan gång. l det lägre partiet mellan tätningsdelarna 47 och 48 används ett annat mönster 58, som bildar vertikala flödesvägar i både kondensationskanalen och vattenkanalen. l det övre partiet runt utloppsöppningen används också det andra mönstret 59 för att leda ångan mott mittarean. Det andra mönstret passar ett parallellt medflöde, men tillåter också att kylmedlet flödar diagonalt. Detta andra mönster kan utformas i enlighet med US Patent No. 7 168 483, vars innehåll införlivas i den föreliggande specifikationen med hänvisning.

Plattans längsgående mittarea saknar i allt väsentligt ett mönster. Följaktligen bildas flödeskanaler för det kondenserade vattnet och de okondenserade gaserna i mittarean.

Det första mönstret och det andra mönstret omfattar möjligheten att ha olika kanalavstànd för kylmedelsutrymmet och ångutrymmet. Följaktligen kan flödes- motståndet anpassas till de förhållanden som oberoende varandra gäller på respektive sida av plattorna. Dessa förhållanden kan omfatta ett ångutrymme som har ett större kanalavstànd än kylmedelsutrymmet. På detta sätt ökas tvärsnittsarean för imkanalen med åtföljande minskning av tryckfallet längs ängans flödesväg.

Följande beskrivning är ett exempel på en platta som kan användas i en kondensor. Plattan kan ha en längd på 1900 mm och en bredd på 750 mm och en tjocklek på 0,8 mm. Öppningarna har en diameter på cirka 300 mm. Plattans material kan utgöras av AlSl 316 rostfritt stål (AlSl 316 L). Trycket pà kylmedelssidan kan uppgå till 6 bar (manometertryck) och trycket på imsidan kan ligga nära fullständigt vakuum. Antalet plattor bör understiga 300.

Plattkondensorn i enlighet med ovanstående utföranden kan användas för flera olika ändamål. En tillämpning är en kolonnmonterad kondensor i en destillations- eller extraktionskolonn. Kondensorn kan användas vid kondensation av ett stort antal olika ángor, frän ren ånga till lösningsmedel och kolväten.

Fig. 9 visar ett fjärde utförande av plattkondensorn i en perspektivvy. Platt- kondensorn 60 innefattar en pluralitet av plattor 61 av den typ som visas i det första och tredje utförandet. Ett inloppsrör 62 förser plattornas inloppsöppning med ett kylmedel, t.ex. vatten, och ett utloppsrör 63 leder bort det uppvärmda kylmedlet. 10 15 20 25 11 Kondensvatten leds ut genom ett vattenutloppsrör 64 och kan sedan åter- cirkuleras. Okondenserad gaser, som inerta gaser, leds ut via ett gasutloppsrör 65.

Plattorna är anordnade i ett plattpaket med flera tvàrstag eller spännband 66, av vilka tre visas i Fig. 9.

Det kondenserade vattnet ansamlas i uppsamlingskàrlet 67 anordnat under plattornas undre kanter. Kondensvattnet avlägsnas via vattenutloppsröret 64, vilket medför att det alltid finns ett grånsskikt med gas och vatten under plattornas nedre kant. På detta sätt bildas ett gasutrymme mellan vattennivån och varje plattas nedre kant.

En tätningsdel 68 sträcker sig en förutbestämd längd uppåt från plattans nedre kant, vilket i det illustrerade utförandet motsvarar 70 % av plattans bredd.

Denna tätningsdel försluter den nedre delen av ångans inloppsöppningar i enlighet med beskrivningen ovan. Den förutbestämda längden på 70 % av plattans bredd säkerställer att det kondenserade vattnet underkyls, vilket innebär att ingen ånga bildas vid avlägsnandet via utloppsröret 64.

Dessutom, en andra tätningsdel 69 tätar inloppet längs hela den längs- gående spalten för ett antal plattor, t.ex. åtta plattor. Denna tätningsdel sträcker sig hela vägen till en kammare 70 anordnad ovanför plattorna, varifrån gasutloppsröret 65 leder vidare.

Funktionen för de vänstra plattorna är följande. Plattornas nedre kant kommunicerar med uppsamlingskärlets 67 övre utrymme, vilket innehåller okondenserade gaser. Med hjälp av ett undertryck i röret 65, tvingas gaserna in i àngutrymmet mellan plattorna och leds vidare upp i längsgående riktning långsmed plattorna. Gaserna kyls av kylmedlet på vardera plattas motsatta sida. Kondenser- bara gaser, som okondenserad vattenånga, kondenserar och rinner tillbaka till uppsamlingskårlet 67. Okondenserbara gaser, som inerta gaser, t.ex. ädelgaser, kyls till en temperatur understigande kondensationstemperaturen för vatten vid det rådande trycket. Följaktligen tillförsäkras att ingen vattenånga medföljer gaserna ut genom utloppsröret 65.

Plattkondensorn är monterad i en kolonn 71 i form av en cylinder, vilken rymmer ångan som ska kondenseras. Ångan omger plattkondensorn 60 och leds in i àngutrymmet mellan plattorna via de längsgående kanterna och de övre tvärgående kanterna. 10 15 20 30 Varannan platta är försedd med en tätning som sträcker sig längs hela plattans längd för att på så sätt bilda kylmedelsutrymmet. För ångutrymmet är plattorna bara tätade runt öppningarna. Tätningen kan åstadkommas med svetsning. l jämförelse med en konventionell plattvärmeväxlare, som är svetsad längs kanternas fulla längd, kräver den föreliggande plattkondensorn i enlighet med utförandena bara cirka hälften så mycket svetsning, vilket innebär en kostnadssänkning. Tätningen kan alternativt åstadkommas med gummitätningar.

Plattorna kan tillverkas i valfritt material som tillåter pressning och svetsning, som metall, t.ex. rostfritt stål, eller något annat mer ovanligt material som titan.

Plattorna kan monteras i en ram med två korrugerade tryckplattor som häller emot kraften från de ihoptryckta plattorna. Tryckplattan kan antingen utgöras av en massiv platta som är tillräckligt tjock för att motstå belastningen eller av en tunn platta med förstärkning på ytterytan. l det senare fallet kan materialkostnaden sänkas, vilket är betydelsefullt vid användning av dyrbara material, t.ex. titan.

Fig. 10 visar en plattkondensoranläggning 100 som använder plattor i enlig- het med ovanstående utföranden, t.ex. i enlighet med det andra utförandet. Anlägg- ningen innefattar en ånginloppsöppning 101 med en diameter på 3800 mm avpassad fören genomflödeshastighet för ångan på 130 m/s vid ett tryck på 0,08 bar (absolut tryck). Trycket kan vara lägre, så lägt som i det närmaste vakuum. Anläggningen innefattar ett inloppsrör för havsvatten 102 och ett utloppsrör 103, vilka båda har en diameter på 1800 mm vardera, och är avpassade för en genomflödeshastighet för vatten på 2,8 m/s vid ett tryck på 5 bar. Det finns sex paket med plattor 104, 105, varav tre är anordnade på vardera sidan av inlopps- och utloppsrören 102, 103. Kyl- vattnets inloppsöppning 106 i varje platta är ansluten till inloppsröret 102 och kyl- vattnets utloppsöppning 107 i varje platta är ansluten till utloppsröret 103. Följaktligen flödar kylvattnet vertikalt i kylmedelsutrymmet i varje plattpaket.

Som framgår av Fig. 11 och sidovyn i Fig. 12, bildas utrymmen 108 mellan plattpaketen 104 så att ånga som förs in genom ånginloppsöppningen 101 kan passera mellan plattpaketen 104 och föras vidare till ångutrymmena mellan plattorna från kanterna och ovansidan i enlighet med pilarna 112.

Som framgår av Fig. 12 är uppsamlingskärlet 109 för varje plattpaket förenat via en förlängning 110 ned till ett gemensamt uppsamlingskärl 111. Vattnet avlägsnas från uppsamlingskärlet 111 vilket medför att vattenniván i allt väsentligt förblir konstant i uppsamlingskärlet. 10 15 20 30 L..ï't lIÄ-f i-fi “xt LU *Ü 13 Plattkondensorn i enlighet med det ovan beskrivna utförandet har flera fördelar framför befintliga kondensorer genom att vara billigare och termiskt bättre, vilket är en följd av de goda termiska och mekaniska egenskaperna hos mönstrade korrugerade plattor.

Systemet i vilket plattkondensorn i enlighet med den föreliggande uppfinningen används kan beskrivas enligt följande: Ett system för överföring av värme mellan tvà vätskor, där den ena utgörs av ånga eller imma som kyls och bildar ett kondensat, och den andra utgörs av ett kylmedel som värms upp av ångan, inne- fattande källor för ångan och vätskan som överför värme i en plattvärmeväxlare, uppsamllngskärl för den kondenserade ångan och det uppvärmda kylmedlet som lämnar plattvärmeväxlaren, samt plattvärmeväxlaren som innefattar ett antal värme- överföringsplattor. Plattkondensorn utnyttjar de spalter som bildas av värmeöver- föringsplattornas längsgående kanter som inloppspassager för ångan. Dessutom kan en av de tvärgående kanterna också utnyttjas som inloppspassage. Kylmedlet förs in och ut via öppningar arrangerade invid de tvärgäende kanterna. Följaktligen bildar de tvà medierna ett korsflöde.

Värmeöverföringsplattorna är anordnade efter varandra bildande tvà typer av utrymmen. Den första utrymmestypen inbegriper ångan som ska kondenseras och den andra typen inbegriper kylmedlet. Ångutrymmena och kytmedelsutrymmena är växelvis anordnade, så att ett ångutrymme följs av ett kylmedelsutrymme som följs av ännu ett àngutrymme, o.s.v.

Kylmedelsutrymmet är förslutet längs värmeöverföringsplattans ytterkanter med hjälp av tätningar. Kylmedlet förs in i det förseglade utrymmet via en inlopps- öppning i plattans nedre del och förs ut ur det förseglade utrymmet via en utlopps- öppning i plattans övre del. Den omvända riktningen är också möjlig, från den övre öppningen till den nedre öppningen. Ångutrymmet är öppet längs de längsgående kanterna sà att ångan kan föras in från de två längsgående kanterna. Ångutrymmet kan vara förseglat längs de tvärgäende kanterna med tätningsdelar så att ångan är förhindrad att strömma in i àngutrymmet via de tvärgàende kanterna.

Ett uppsamlingskärl är anordnat nedanför den nedre tvärgående kanten för att uppsamla den kondens, som leds ut genom en öppning i den nedre tvärgäende tätningsdelen. 10 20 30 m DJ n; "sl tiil LD 14 Kylmedlet kan utgöras av vatten, t.ex. havsvatten. Ett annat lämpligt kylmedel är olja.

Användningen av uppfinningen kan beskrivas enligt följande: Änga eller imma med ett bestämt tryck förs in i plattkondensorn längs de längsgående kanterna.

Värme överförs frän ångan eller imman till kylmedlet via värmeöverföringsplattan, där ångan eller imman successivt kondenserar vartefter den förs i riktning mot värme- överföringsplattans mitt. Följaktligen, ångan och kylmedlet flödar i korsande riktningar iallt väsentligt vinkelrätt mot varandra, i ett s.k. korsflöde. Den kondenserade ångan eller imman rinner nedåt mot den nedre tvärgàende kanten och vidare ned i upp- samlingskärlet, där det ansamlas och avlägsnas via ett utlopp.

Värmeöverföringsplattan kan alternativt förses med ledrännor vilka är anord- nade från vardera längsgående kant mot mitten av plattan och är vinklade nedåt mot mitten av plattan, varigenom àngflödet förs parallellt med ledrännorna och vidare i riktning något nedåt. Den kondenserade ångan eller imman rinner nedåt tills den när ledrännorna där den ansamlas och rinner vidare längs ledrännorna mot plattans mitt.

I mitten av värmeöverföringsplattan är en kanal anordnad mellan två ryggåsar, där den kondenserade ångan eller imman rinner nedåt längs ryggásens utsida mot den nedre tvärgàende kanten och vidare ned i uppsamlingskàrlet, där den ansamlas och avlägsnas via ett utlopp.

Under flödet nedåt genom värmeväxlarkanalen kyls det kondenserade vattnet ytterligare till en temperatur under kondensationstemperaturen vid det rådande trycket, vilket förhindrar att ånga eller imma nybildas i händelse att trycket sjunker. l det ovanstående har flera utföranden av en plattkondensor beskrivits i detalj. Likafullt, uppfinningen är inte begränsad till de beskrivna utförandena, utan kan ändras i flera avseenden, t.ex. genom att kombinera de olika särdragen pà annat sätt än de beskrivna. Uppfinningen är endast begränsad i enlighet med de bifogade patentkraven.

Claims (8)

10 15 20 25 30 PATENTKRAV

1. En plattkondensor för kondensering av ånga, innefattande: o minst två värmeöverföringsplattor ( 1) och två ändplattor anordnade på ett avstånd från varandra bildande minst ett ångutrymme och minst ett kylmedels- utrymme, där varannan värmeöverföringsplatta (1) är vänd 180 grader längs värmeöverföringsplattornas längdaxel relativt en intilliggande värmeöverföringsplatta (1 ); o en inloppsöppning (2) och en utloppsöppning (3) anordnade invid nämnda värmeöverföringsplattors respektive tvärgående kanter (15, 16) så att ett kylmedel i vätskefas kan passera genom kylmedelsutrymmet i en i allt väsentligt längsgående riktning; inloppsspalter för ångan vilka som minimum är anordnade längs värmeöver- föringsplattornas längsgående kanter (1 1, 12) så att nämnda ånga kan passera genom ångutrymmet i en i allt väsentligt tvärgående riktning (13, 14) och därigenom bilda ett korsflöde med nämnda kylmedelsflöde, k ä n n e t e c k n a d a v att varje värmeöverföringsplatta är vertikalt anordnad och innefattar: v en tvärgående tätningsdel (18) anordnad vid en nedre tvärgående kant av värmeöverföringsplattan; och v längsgående tätningsdelar (19, 20) anordnade vid en nedre del av värme- överföringsplattans längsgående kanter vilka löper en förutbestämd sträcka uppåt från nämnda tvärgående tätningsdel, och begränsar därigenom ångans inloppsspalt till värmeöverföringsplattans kanter placerade ovanför nämnda längsgående tätningsdelar (19, 20).

2. Plattkondensorn i enlighet med krav 1, där nämnda förutbestämda sträckas längd kan uppgå till minst 25 % av plattans bredd, t.ex. 50 %, 75 %, 100 % eller 125 % av plattans bredd.

3. Plattkondensorn i enlighet med krav 1 eller2, vidare innefattande: 10 15 20 25 30 lJl IÛLÉI TNJ al t Ü LC! ledrännor (42, 43) som bildar kondensationskanaler vilka sträcker sig från invid de längsgående kanterna av värmeöverföringsplattan mot mitten av plattan och är vinklade nedåt mot mitten.

4. Plattkondensorn i enlighet med krav 3, där varje värmeöverföringsplatta innefattar ett första mönster som är snedställt bildande en uppsättning längsgående flödeskanaler på plattans ena sida, och en uppsättning flödeskanaler som är parallella med ledrännorna på andra sidan.

5. Plattkondensorn i enlighet med krav 4, där varje värmeöverföringsplatta innefattar ett andra mönster i området mellan nämnda längsgående tätningsdelar (19, 20).

6. Plattkondensorn i enlighet med vilket som helst av föregående krav, vidare innefattande: o en kanal anordnad i mitten av värmeöverföringsplattan i en längsgående riktning för att leda flödet av kondenserad ånga längs kanalen till ett uppsamlingskärl.

7. Plattkondensorn i enlighet med krav 6, vidare innefattande: o längsgående tätningsdelar anordnade i mitten av kanalen vilka bildar en delvis sluten flödesväg; och o öppningar anordnade i tätningsdelarna vilka leder gaser, t.ex. okondenserad ånga och inerta gaser, in i nämnda flödesväg.

8. Plattkondensorn i enlighet med krav 6, där en första pluralitet av värmeöverföringsplattor är anordnade invid varandra för att omväxlande bilda utrymmen för kylmedel respektive ånga, och en andra pluralitet av värmeöver- föringsplattor är anordnade invid varandra för att bilda en gaskylningsdel, där nämnda gaser leds till nämnda andra pluralitet av värmeöverföringsplattor för kondensering av okondenserad ånga och underkylning av inerta gaser.