WO2013030332A1 - Verteilervorrichtung zur verteilung von flüssigkeit auf rohre eines rohrbündelapparates sowie rohrbündelapparat, insbesondere fallfilmverdampfer - Google Patents
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- WO2013030332A1 WO2013030332A1 PCT/EP2012/066956 EP2012066956W WO2013030332A1 WO 2013030332 A1 WO2013030332 A1 WO 2013030332A1 EP 2012066956 W EP2012066956 W EP 2012066956W WO 2013030332 A1 WO2013030332 A1 WO 2013030332A1
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- tube bundle
- liquid
- distributor device
- tubes
- tube
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
- B01D1/06—Evaporators with vertical tubes
- B01D1/065—Evaporators with vertical tubes by film evaporating
Definitions
- Distribution device for distributing liquid onto tubes of a tube bundle apparatus and tube bundle apparatus, in particular falling film evaporator
- the present invention relates to a distributor device for distributing liquid onto tubes of a stationary tube bundle apparatus which discharge in an upper tube plate, the distributor device having a plurality of downwardly directed drainage openings for the liquid, according to the preamble of claim 1.
- the invention relates to a tube bundle apparatus with a jacket and a jacket upwardly closing the hood, with an arranged inside the shell tube bundle having opening in an upper tube plate tubes, and with a above the upper tube plate, in particular within the hood, arranged distributor device for the distribution of liquid on the tubes, according to the preamble of claim 6.
- Generic tube bundle apparatuses can be configured by way of example, but not restrictively, as evaporators, in particular as so-called falling-film evaporators. Falling film evaporators are optionally also referred to as falling-film evaporators or falling film evaporators.
- liquid dispensing devices are generally intended to be located above the upper tube tray of a tube bundle apparatus.
- known distributor devices are arranged inside the tube bundle apparatus, preferably inside a hood, which closes off a housing jacket of the tube bundle apparatus at the top.
- known distribution devices have a plurality of downwardly directed drainage openings for the liquid. Through these drain holes is an upper tube plate, which is arranged below the distributor device, and thus the liquid can be wetted with the inside of the tubes opening into the tubesheet.
- generic distribution devices can be designed as so-called tray distributors or distribution pans.
- This may be an upwardly open, in particular cylindrical, pan which has drainage openings, in particular bores, at the bottom.
- the drainage openings can correspond with a tube bottom which can be arranged underneath, so that the liquid meets the tubesheet exactly between the tubes opening there, can be distributed in the lateral direction and thus drain onto the insides of the tubes.
- EP 0 153 974 A1, DE 39 04 357 A1 and DE 196 02 640 A1 show in each case both a generic distributor device and a generic tube bundle apparatus. Furthermore, the explanation of prior art devices is the subject of Figs. 1 and 2, to which reference will be made in detail below.
- EP 0 153 974 A1 shows a tube bundle apparatus with a distributor device, which is formed from two superimposed hole bottoms.
- the distributor device is in turn arranged above a tube plate in which open the tubes of the apparatus.
- the perforated plates of the distributor device and the tubesheet have the same nominal diameter.
- DE 39 04 357 A1 discloses a tube bundle apparatus with a distributor device, which is designed as above the upper tube plate arranged tub with drainage openings and outlet nozzles.
- the tub consists of height-adjustable segments.
- this distributor trough has a smaller nominal width than the underlying, to be wetted tube plate.
- DE 196 02 640 A1 proposes a tube bundle apparatus which has as a distributor device two perforated boxes arranged one above the other (pre-distributor and main distributor).
- the tube plate located below the main distributor is designed so that the outer tubes are offset in the radial direction seen from the outer drainage openings of the main distributor inwards.
- the described generic distribution devices and the described generic tube bundle apparatuses show disadvantages both in terms of their construction and in terms of their operation. If the effective diameter of the distribution device, which can be defined by the position of the outer discharge openings of the distributor device, is smaller than the effective diameter of the tube bundle, which can be defined by the position of the outer tubes of the tube plate, the supply of liquid to the tubes or to the edge of the tube difficult or even impossible.
- the diameter of the tube bundle can be reduced while the diameter of the distributor device remains the same.
- this reduces the performance of the apparatus, while the space required by the apparatus remains substantially constant due to the constant dimensions of the distributor device and thus the hood.
- the diameter of the distributor device can be increased to ensure a more efficient supply of liquid to the outer tubes of the tube bundle.
- this increases the manufacturing and operating costs and the space requirement of the apparatus, since the nominal diameter of the hood now must be necessarily greater than the nominal diameter of the shell.
- the problem arises that in the edge region of the tube plate, ie in the area between the outer tubes of the tube bundle and the jacket, liquid can accumulate or liquid can accumulate with not specifically definable residence time. In other words, there is a risk that the liquid distribution in the edge region of the tube bottom has a dead space.
- the tubesheet generally belongs to the heated parts of the apparatus, temperature-sensitive substances - which are a common feedstock for said tube bundle apparatus, in particular for falling film evaporators - decomposed or destroyed in the edge region of the tubesheet, in particular crack.
- falling-film evaporators in which said substances are thermally treated, become clogged on the tubesheet from the edge region.
- Adverse effects due to product degradation and / or downtime due to necessary maintenance or restoration work on the tube bundle apparatus are the result.
- the present invention is therefore based on the object to realize a sufficient supply of the outer tubes of a tube bundle apparatus with liquid.
- the object of the present invention to contribute to the prevention of above-described accumulations of liquid in the edge region of the upper tube bottom of said tube bundle apparatuses.
- a contribution to the solution of at least one of the above-mentioned objects makes a distributor device of the type mentioned for the distribution of liquid on tubes of a stationary tube bundle apparatus, which is further developed by the characterizing features of claim 1. Thereafter, the distributor device additionally has laterally aligned drainage openings for the liquid.
- the inventively provided lateral drainage openings for the liquid cause an outgoing from the distributor device liquid discharge in a direction which deviates from the vertical.
- the laterally aligned drain openings may have an orientation which has at least one radial portion.
- the discharge of liquid from the laterally aligned discharge openings was necessarily at least with a horizontal directional proportion.
- a laterally directed drain opening may have an outlet cross-section which lies in a vertically extending plane.
- the liquid can be discharged in the outlet cross-section in a purely horizontal direction.
- Such drain opening has a horizontal orientation.
- the diameter of the distributor device can be selected so that the nominal diameter of the hood and the shell can have the same value.
- Even a fully contacted apparatus can be provided with the distributor device according to the invention uniformly and sufficiently with liquid.
- the thus made more compact design of the distribution device leads to an overall compact design of the entire tube bundle apparatus with material savings in hood and tube sheet, and with the same or even improved performance of the apparatus. Furthermore, the isolation and heating of such a more compact apparatus is facilitated.
- the inventively provided lateral drainage openings are particularly advantageous with regard to the avoidance of areas of undefined residence time or of dead spaces of the liquid distribution in the edge region of the upper tube bottom. Due to the resulting liquid partial flow, which has at least one radial velocity component, a defined flow regime is inevitably imposed on this edge region. The edge area is thus continuously flushed with fresh liquid, whereby liquid accumulations are continuously removed.
- the laterally aligned drainage openings may be designed such that the liquid streams emerging therefrom strike the inside of the hood or the jacket of the apparatus directly. As a result, the edge region of the tube bottom can be subjected to a defined flow process with a concretely numberable residence time of the liquid.
- a distributor device according to the invention with a plurality of laterally aligned discharge openings, in particular at the periphery thereof.
- the invention can already be achieved if the distributor device has a single laterally aligned drain opening, if appropriate. Such an embodiment is therefore expressly included in the spirit of the invention.
- downwardly directed drainage openings and / or laterally oriented drainage openings of the distributor device can be formed in any way, provided that a corresponding liquid outlet is made possible.
- drainage holes can be formed by the end cross-section of nozzles, hoses or pipes.
- downwardly directed drainage openings and / or laterally oriented drainage openings may be formed by openings, which are introduced directly into the distributor device, namely in particular as holes.
- the distributor device according to the invention is suitable for all embodiments of the aforementioned tube bundle apparatuses, but is proposed in particular for use in evaporators, preferably in falling-film evaporators.
- the above-mentioned effective diameter of the distributor device is understood as the diameter which is predetermined by the outer, downwardly oriented discharge openings of the distributor device.
- the effective diameter of the upper tube bottom is the diameter which the outer tubes of the tube bundle opening in the upper tubesheet describe.
- the shell of a tube bundle apparatus can also be referred to as housing shell, housing wall or wall.
- the nominal diameter of the shell and / or the hood can also be referred to as nominal diameter or diameter.
- the term "oriented downwards" is defined on the basis of the usual cooperation in the prior art between a generic distributor device and a tube bundle in a generic tube bundle apparatus.
- the distributor device is generally arranged above the tube bundle. Further, the liquid to be treated is usually introduced from above into the distributor device, and is discharged from this in the manner described down to the upper tube sheet or in the tube bundle. Downwardly oriented discharge openings of the distributor device thus generally have a horizontal outlet cross-section, wherein the longitudinal axis of the distributor device coincides with the longitudinal axis of the tube bundle. Both longitudinal axes are again usually vertically aligned.
- the described laterally oriented drainage openings are characterized by the fact that their respective outlet cross-section has at least one inclined position relative to the horizontal, and is preferably oriented in a vertically oriented plane.
- a first, particularly preferred embodiment of the distributor device according to the invention is characterized in that the laterally oriented drain openings have a horizontal orientation.
- the distributor device can be designed as a liquid collecting space, in particular as a cylindrical liquid collecting space and / or as a tray distributor.
- a pan distributor can also be referred to as distributor pan.
- the design of the distribution device as a liquid collecting space is particularly preferred in terms of a simple and inexpensive construction.
- the distributor device can essentially be designed as a trough.
- the downwardly directed discharge openings of a liquid collecting space designed in this way can be realized as axially aligned bores.
- a tray distributor may also be referred to as a punched box.
- a cylindrical shape of the liquid collecting space is preferred in view of a conventional shaping of tube bundle apparatuses in question here.
- Such tube bundle apparatuses generally have a substantially cylindrical housing and optionally a cylindrical hood, if present. Accordingly, in conjunction with such a tube bundle apparatuses with a cylindrical liquid collecting space as a distributor device, optimum utilization of the construction space and in particular a uniform and effective supply of the pipes to the liquid to be treated can take place.
- the laterally oriented discharge openings are designed as directly introduced into the distribution device openings, in particular as holes. So can be dispensed with the attachment of nozzles or pipes to realize the inventively provided laterally aligned drain holes. Rather, the laterally aligned drainage holes can be formed by introducing lateral openings directly into the distributor device. This can preferably be done by introducing lateral holes.
- a distributor device according to the invention can thus be provided in a particularly simple and cost-effective manner. If lateral openings are introduced into a described pan distributor, they automatically have a horizontal orientation, which in turn is particularly preferred.
- an embodiment is expedient in which a pan distributor as a distributor device has along its circumference a plurality of lateral openings as laterally aligned discharge openings.
- the distributor device is in the presence of liquid within the distributor device, an adjacent wall, in particular the inside of a housing wall and / or a hood of a Rohrbündelapparates, wetted by the laterally aligned drain holes with the liquid.
- this embodiment is characterized in that in the case of the presence of liquid within the distributor device, the inventively provided laterally oriented drain openings are fed with the liquid such that from each of the laterally aligned drain openings an at least substantially horizontally oriented jet or spray of Liquid can escape.
- This jet is preferably such that a usual distance between the edge of the distributor device and an adjacent housing wall and / or a hood of a tube bundle apparatus can be bridged.
- this embodiment provides that fluid exiting through the laterally aligned drain openings can impinge directly on the adjacent housing wall and / or hood of the tube bundle apparatus.
- a particularly effective and uniform supply of the outer tubes with liquid, as well as a thorough and continuous flushing of the edge region of the upper tube sheet with the liquid can be achieved.
- the formation of dead spaces of the liquid distribution on the tubesheet is effectively prevented.
- the distance between the edge of the distributor device and an adjacent wall which can be bridged in the manner described can usually be approximately 60 mm to approximately 100 mm.
- this distance can also correspond substantially to the thickness of the edge region of the tube bottom (distance between outer tubes and jacket).
- the presence of liquid within the distributor device can be defined by the usual operating state of a distributor device. In this case, the distributor device is fed from the upper side with a concretely quantifiable mass flow of liquid and / or forms within the distributor device a liquid level with a certain height.
- a tube bundle apparatus comprises a distributor device according to the present invention.
- the inside of the hood in the presence of liquid within the distributor device, the inside of the hood can be wetted by the laterally aligned discharge openings with the liquid.
- a horizontal distance of more than 60 mm, in particular a distance of about 60 mm to about 100 mm, can be overcome in a preferred manner by the laterally exiting liquid.
- the nominal diameter of the hood corresponds to the nominal diameter of the jacket.
- the nominal diameter can also be referred to as a nominal diameter or as a diameter.
- the nominal diameter refers to the diameter of a component in a substantially cylindrical portion, without taking into account attachments or the piping.
- a tube bundle apparatus can be provided with the same nominal diameter of the hood and the jacket, which is still fully drilled. This means that the tube bundle can extend to the inside of the jacket, wherein the already described edge region of the upper tube plate can have a minimal extent.
- provided laterally aligned drain holes can be evenly and sufficiently supplied with liquid in such an embodiment of the apparatus, the outer tubes.
- the tube bundle apparatus according to the invention can be designed as an evaporator, preferably as a falling-film evaporator.
- any tube bundle device with the features mentioned in the present invention can be configured, the suitability for any purpose is achievable, if this appears expedient.
- Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail below.
- the left edge region of the upper tube plate and the distributor device of the tube bundle apparatus 1 shows at the top in a schematic, laterally sectional view the upper portion of a tube bundle apparatus and a distributor device according to the prior art, and below in a horizontal, from o Ben seen sectional view through the hood of the tube bundle apparatus a plan view of the upper tube sheet of the apparatus according to the prior art.
- a tube bundle apparatus 2 with a jacket 4 and a shell 4 upwardly closing hood 6, with a arranged inside the shell 4 tube bundle 8, which has 10 tubes 12 opening into an upper tube sheet.
- a distributor device 14 for distributing liquid (not shown in FIG. 1) is arranged on the tubes 12 within the hood 6.
- Prior art distributor device 14 has a plurality of downwardly-oriented liquid discharge holes 16, only one of which is shown schematically in FIG. 1 above.
- the distributor device 14 has a larger diameter than the jacket 4 and the tube bundle 8 arranged therein, so that the outer tubes 12 of the tube bundle 8 can be fed through the downwardly directed discharge openings 16 of the distributor device 14.
- Fig. 1 a horizontal section through the tube bundle apparatus 2 is shown, which discloses a vertical plan view of the upper tube sheet 10 and the tube bundle 8.
- the wide edge region 18 of the upper tube plate 10 which extends between the outer tubes 12 of the tube bundle 8 and the hood 6.
- dead spaces of the liquid distribution or areas with undefined residence time of the liquid to be treated can form in a disadvantageous and above-described manner, whereby the apparatus becomes clogged from the edge region 18 and / or the product quality can deteriorate.
- FIG. 2 shows an enlarged view of the section A according to FIG. 1. Shown is a middle region of the upper tube bottom 10 and two tubes 12 opening into the upper tube plate 10.
- the distributor device 14 shown in FIG. 1 has an arrangement of the downwardly directed tubes Drain openings 16 in such a way that the liquid 20 preferably impinges on the upper tube sheet 10 exactly between two adjacent tubes 12 and then can drain laterally into the tubes 12.
- the corresponding formation of a liquid film on the inner sides of the tubes 12 is particularly advantageous if the tube bundle apparatus 2 is to be operated as a falling-film evaporator.
- a task as described here of liquid 20 on the middle tubes 12 of the tube bundle apparatus 2 is also preferred in the context of the embodiment of the invention to be explained below, but is not necessarily provided.
- the tube bundle apparatus 102 has a jacket 104 with a top-closing hood 106. Within the shell 104, a tube bundle 108 is arranged, which has 10 opening tubes 1 12 in an upper tube plate 1.
- the distributor device 1 14 according to the invention is arranged inside the hood 106.
- the distributor device 1 14 is configured in this example as a liquid collecting space, namely as a tray distributor 122.
- the pan distributor 122 accordingly has a trough which can be fed with liquid, preferably from the upper side, and which discharges the liquid onto the upper tube bottom 110 arranged therebelow.
- the pan distributor 122 is furthermore of cylindrical design and thus adapts to the shape of the tube bundle apparatus 102 and in particular of the hood 106.
- the distributor device 1 14 has on the underside at first a plurality of downwardly directed drain openings 16 1. These downwardly directed drainage openings 1 16 can be formed according to the prior art, which may preferably result in a described with reference to FIG. 2 distribution of the liquid on the middle tubes 1 12. Of the plurality of downwardly directed discharge openings 16 1, only a single one is shown schematically in FIG. 3.
- the distributor device 1 14 additionally has laterally aligned discharge openings 124, of which only one is shown schematically in FIG. 3 for the sake of clarity.
- the laterally oriented discharge openings 124 as directly into the distributor device 1 14 introduced openings, namely as holes 126, configured.
- the laterally aligned drain openings 124 have a horizontal orientation.
- the inventively provided laterally oriented drain openings 124 provide within the distributor device according to the invention 1 14 and within the tube bundle apparatus 102 according to the invention, which is exemplified here as a falling film evaporator 128, among other things, the advantages described below.
- tubes 12 can be fed uniformly and in sufficient quantity with liquid through the laterally oriented discharge openings 124, which are spaced apart from the distributor device 14 in the radial direction.
- the distributor device 1 14 according to the invention can itself supply a tube bundle 108 with liquid which has a larger effective diameter than the distributor device 1 14.
- FIG. 3 This shows the concrete configuration of the tube bundle apparatus 102 according to the invention (falling film evaporator 128) according to FIG. 3.
- the nominal diameter of the hood 106 corresponds to the nominal width of the jacket 104 Nevertheless, the tube bundle apparatus 102, namely the jacket 104, can be made fully drilled, so that the edge region 118 of the upper tube bottom can have a minimal extension in the radial direction. This is the lower illustration of FIG. 3 removable.
- the laterally aligned drain holes 124 not only for a uniform and sufficient supply of the outer tubes 1 12 with liquid.
- the edge region 1 18 of the upper tube sheet 1 10 is impressed by the laterally aligned drain openings 124, a concrete flow regime, so that no dead centers of the liquid distribution, no areas with undefined residence time of the liquid and no deposits in the edge region 1 18 can arise.
- This process is illustrated according to the detail B of FIG. 3 shown enlarged in FIG. 4.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Verteilervorrichtung (114) zur Verteilung von Flüssigkeit (120) auf in einem oberen Rohrboden (110) mündende Rohre (112) eines stehenden Rohrbündelapparates (102), wobei die Verteilervorrichtung (114) eine Mehrzahl von nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen (116) für die Flüssigkeit (120) aufweist. Die erfindungsgemäße Verteilervorrichtung (114) ist hinsichtlich einer verbesserten Flüssigkeitsführung und hinsichtlich Verbesserungen bei Konstruktion und Betrieb eines Rohrbündelapparates (102) so weitergebildet, dass die Verteilervorrichtung (114) zusätzlich seitlich ausgerichtete Ablauföffnungen (124) für die Flüssigkeit (120) aufweist. Vorgeschlagen wird des Weiteren ein Rohrbündelapparat (102) mit einem Mantel (104) und einer den Mantel (104) nach oben abschließenden Haube (106), mit einem innerhalb des Mantels (104) angeordneten Rohrbündel (108), das in einem oberen Rohrboden (110) mündende Rohre (112) aufweist, und mit einer oberhalb des oberen Rohrbodens (110), insbesondere innerhalb der Haube (106), angeordneten Verteilervorrichtung (114) zur Verteilung von Flüssigkeit (120) auf die Rohre (112), welcher eine erfindungsgemäße Verteilervorrichtung (114) aufweist.
Description
Verteilervorrichtung zur Verteilung von Flüssigkeit auf Rohre eines Rohrbündelapparates sowie Rohrbündelapparat, insbesondere Fallfilmverdampfer
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verteilervorrichtung zur Verteilung von Flüssigkeit auf in einem oberen Rohrboden mündende Rohre eines stehenden Rohrbündelapparates, wobei die Verteilervorrichtung eine Mehrzahl von nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen für die Flüssigkeit aufweist, nach der Gattung des Anspruchs 1.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Rohrbündelapparat mit einem Mantel und einer den Mantel nach oben abschließenden Haube, mit einem innerhalb des Mantels angeordneten Rohrbündel, das in einem oberen Rohrboden mündende Rohre aufweist, und mit einer oberhalb des oberen Rohrbodens, insbesondere innerhalb der Haube, angeordneten Verteilervorrichtung zur Verteilung von Flüssigkeit auf die Rohre, nach der Gattung des Anspruchs 6.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ausgestaltungen gattungsgemäßer Rohrbündelapparate bekannt. Für den störungsfreien Betrieb solcher Rohrbündelapparate wird im Allgemeinen die Ausbildung eines Flüssigkeitsfilms benötigt, welcher gleichmäßig über die Innenseite aller Rohre verteilt werden muss. Hierzu muss zunächst eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit auf die stehenden Rohre des Rohrbündelapparates erfolgen.
Gattungsgemäße Rohrbündelapparate können beispielhaft, jedoch nicht einschränkend, als Verdampfer, insbesondere als so genannte Fallfilmverdampfer, ausgestaltet sein. Fallfilmverdampfer werden wahlweise auch als Fallstromverdampfer oder Rieselfilmverdampfer bezeichnet.
Zur möglichst gleichmäßigen Verteilung von Flüssigkeit auf Rohre eines stehenden Rohrbündelapparates sind aus dem Stand der Technik des Weiteren eingangs genannte Verteilervorrichtungen bekannt. Solche Verteilervorrichtungen für Flüssigkeiten sind im Allgemeinen ur Anordnung oberhalb des oberen Rohrbodens eines Rohrbündelapparates vorgesehen. Üblicherweise sind bekannte Verteilervorrichtungen innerhalb des Rohrbündelapparates angeordnet, bevorzugt innerhalb einer Haube, welche einen Gehäusemantel des Rohrbündelapparates nach oben abschließt. Allgemein weisen bekannte Verteilervorrichtungen eine Mehrzahl von nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen für die Flüssigkeit auf. Durch diese Ablauföffnungen ist
ein unterhalb der Verteilervorrichtung angeordneter oberer Rohrboden und damit die Innenseite der in den Rohrboden mündenden Rohre mit Flüssigkeit benetzbar.
Beispielhaft, jedoch nicht hierauf einschränkend, können gattungsgemäße Verteilervorrichtungen als so genannte Wannenverteiler oder Verteilerwannen ausgestaltet sein. Dabei kann es sich um eine nach oben offene, insbesondere zylindrische Wanne handeln, welche am Boden Ablauföffnungen, insbesondere Bohrungen, aufweist. Die Ablauföffnungen können mit einem darunter anordenbaren Rohrboden so korrespondieren, dass die Flüssigkeit genau zwischen den dort mündenden Rohren auf den Rohrboden trifft, sich in seitlicher Richtung verteilt und so auf die Innenseiten der Rohre ablaufen kann.
EP 0 153 974 A1 , DE 39 04 357 A1 sowie DE 196 02 640 A1 zeigen jeweils für sich gesehen sowohl eine gattungsgemäße Verteilervorrichtung als auch einen gattungsgemäßen Rohrbündelapparat. Des Weiteren ist die Erläuterung von Vorrichtungen gemäß Stand der Technik Gegenstand von Fig. 1 und Fig. 2, auf welche untenstehend detailliert Bezug genommen wird.
EP 0 153 974 A1 zeigt einen Rohrbündelapparat mit einer Verteilervorrichtung, welche aus zwei übereinanderliegenden Lochböden gebildet ist. Die Verteilervorrichtung ist ihrerseits oberhalb eines Rohrbodens angeordnet, in welchem die Rohre des Apparates münden. Die Lochböden der Verteilervorrichtung und der Rohrboden weisen dabei dieselbe Nennweite auf. DE 39 04 357 A1 offenbart einen Rohrbündelapparat mit einer Verteilervorrichtung, welche als oberhalb des oberen Rohrbodens angeordnete Wanne mit Ablauföffnungen bzw. Ablaufstutzen ausgeführt ist. Dabei besteht die Wanne aus höhenverstellbaren Segmenten. Des Weiteren weist diese Verteilerwanne eine geringere Nennweite auf als der darunterliegende, zu benetzende Rohrboden.
DE 196 02 640 A1 schlägt einen Rohrbündelapparat vor, welcher als Verteilervorrichtung zwei übereinander angeordnete Lochkästen (Vorverteiler und Hauptverteiler) aufweist. Der unterhalb des Hauptverteilers befindliche Rohrboden ist dabei so ausgeführt, dass die äußeren Rohre in radialer Richtung gesehen von den äußeren Ablauföffnungen des Hauptverteilers nach innen versetzt sind.
Die beschriebenen gattungsgemäßen Verteilervorrichtungen sowie die beschriebenen, gattungsgemäßen Rohrbündelapparate zeigen jedoch sowohl hinsichtlich ihrer Konstruktion als auch hinsichtlich ihres Betriebs Nachteile.
Ist der durch die Lage der äußeren Ablauföffnungen der Verteilervorrichtung definierbare effektive Durchmesser der Verteilervorrichtung geringer als der durch die Lage der äußeren Rohre des Rohrbodens definierbare effektive Durchmesser des Rohrbündels, ist die Versorgung der am Rand des Rohrbündels bzw. am Rand des Apparates liegenden Rohre mit Flüssigkeit erschwert oder sogar unmöglich.
Als Gegenmaßnahme kann der Durchmesser des Rohrbündels bei gleich bleibendem Durchmesser der Verteilervorrichtung verringert werden. Damit sinkt jedoch die Leistung des Apparates, während der von dem Apparat benötige Raum aufgrund der gleich bleibenden Abmessungen der Verteilervorrichtung und damit der Haube im Wesentlichen konstant bleibt.
Alternativ kann der Durchmesser der Verteilervorrichtung vergrößert werden, um eine effektivere Versorgung auch der äußeren Rohre des Rohrbündels mit Flüssigkeit sicherzustellen. Damit steigen jedoch die Herstellungs- und Betriebskosten sowie der Platzbedarf des Apparates, da die Nennweite der Haube nunmehr zwingend größer werden muss als die Nennweite des Mantels. Bei beiden Alternativen tritt überdies das Problem auf, dass sich im Randbereich des Rohrbodens, d.h. im Bereich zwischen den äußeren Rohren des Rohrbündels und dem Mantel, Flüssigkeit anstauen bzw. Flüssigkeit mit nicht konkret definierbarer Verweilzeit ansammeln kann. Mit anderen Worten besteht die Gefahr, dass die Flüssigkeitsverteilung im Randbereich des Rohrbodens einen Totraum aufweist. Da der Rohrboden jedoch im Allgemeinen zu den beheizten Teilen des Apparates gehört, können temperaturempfindliche Stoffe - welche einen üblichen Einsatzstoff für genannte Rohrbündelapparate, insbesondere für Fallfilmverdampfer, darstellen - im Randbereich des Rohrbodens zersetzt bzw. zerstört werden, insbesondere vercracken. So ist im Rahmen dieser Erfindung beobachtet worden, dass sich Fallfilmverdampfer, in denen genannte Stoffe thermisch behandelt werden, auf dem Rohrboden vom Randbereich her zusetzen. Nachteilige Auswirkungen aufgrund einer Produktverschlechterung und/oder von Ausfallzeiten aufgrund notwendiger Wartungs- oder Wiederherstellungsarbeiten an dem Rohrbündelapparat sind die Folge. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine ausreichende Versorgung auch der äußeren Rohre eines Rohrbündelapparates mit Flüssigkeit zu realisieren.
Des Weiteren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Beitrag zur Verhinderung oben beschriebener Flüssigkeitsansammlungen im Randbereich des oberen Rohrbodens von genannten Rohrbündelapparaten zu leisten. Einen Beitrag zur Lösung mindestens einer der vorstehend genannten Aufgaben leistet eine Verteilervorrichtung der eingangs genannten Art zur Verteilung von Flüssigkeit auf Rohre eines stehenden Rohrbündelapparates, welche durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 weitergebildet ist. Danach weist die Verteilervorrichtung zusätzlich seitlich ausgerichtete Ablauföffnungen für die Flüssigkeit auf.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung ergeben sich aus den hierzu nachgeordneten Ansprüchen.
Die erfindungsgemäß vorgesehenen seitlichen Ablauföffnungen für die Flüssigkeit bewirken eine von der Verteilervorrichtung ausgehende Flüssigkeitsabgabe in eine Richtung, welche von der Vertikalen abweicht. Demnach können die die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen eine Ausrichtung aufweisen, welche zumindest einen radialen Anteil aufweist. So erfolgte die Abgabe von Flüssigkeit aus den seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen zwangsläufig zumindest mit einem horizontalen Richtungsanteil.
Eine seitlich ausgerichtete Ablauföffnung kann einen Austrittsquerschnitt aufweisen, welcher in einer sich vertikal erstreckenden Ebene liegt. So kann die Flüssigkeit im Austrittsquerschnitt in rein horizontaler Richtung abgegeben werden. Eine solche Ablauföffnung weist eine horizontale Ausrichtung auf.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen zusätzlichen seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen wird zunächst bewirkt, dass durch die Verteilervorrichtung auch die äußeren Rohre des Rohrbündels eines Rohrbündelapparates ausreichend und gleichmäßig mit Flüssigkeit versorgt werden. Unter Abkehr vom bisherigen Stand der Technik ist es nicht weiter erforderlich, dass der effektive Durchmesser der Verteilervorrichtung größer ist als der effektive Durchmesser des Rohrbündels. Vielmehr werden aufgrund der seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen sogar Rohre eines Rohrbündels gleichmäßig benetzbar, welche in radialer Richtung gesehen nach außen von der Verteilervorrichtung, d.h. von deren äußeren Ablauföffnungen, beabstandet sind.
Folglich kann der Durchmesser der Verteilervorrichtung so gewählt werden, dass die Nennweite der Haube und des Mantels den gleichen Wert aufweisen können. Andererseits ist es im Falle eines gleichen Nenndurchmessers von Mantel und Haube
nicht länger notwendig, auf äußere Rohre des Rohrbündels zu verzichten. Auch ein voll berührter Apparat lässt sich mit der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung gleichmäßig und ausreichend mit Flüssigkeit versorgen. Die dadurch ermöglichte kompaktere Bauweise der Verteilervorrichtung führt insgesamt zu einer kompakten Bauweise des gesamten Rohrbündelapparates mit Materialeinsparungen bei Haube und Rohrboden, und zwar bei gleich bleibender oder sogar verbesserter Leistung des Apparates. Des Weiteren ist die Isolation und die Beheizung eines solchen kompakteren Apparates erleichtert.
Besonders vorteilhaft sind die erfindungsgemäß vorgesehenen seitlichen Ablauföffnungen in Bezug auf die Vermeidung von Bereichen Undefinierter Verweilzeit bzw. von Toträumen der Flüssigkeitsverteilung im Randbereich des oberen Rohrbodens. Aufgrund des entstehenden Flüssigkeits-Teilstroms, welcher zumindest eine radiale Geschwindigkeitskomponente aufweist, wird diesem Randbereich zwangsläufig ein definiertes Strömungsregime aufgeprägt. Der Randbereich wird so laufend mit frischer Flüssigkeit gespült, wobei Flüssigkeitsansammlungen fortlaufend entfernt werden. In bevorzugter Weise können die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen dabei so ausgestaltet sein, dass die hieraus austretenden Flüssigkeitsströme direkt auf die Innenseite der Haube oder des Mantels des Apparates treffen. Im Ergebnis kann der Randbereich des Rohrbodens einem definierten Strömungsvorgang mit einer konkret bezifferbaren Verweilzeit der Flüssigkeit unterworfen werden. So werden die oben beschriebenen nachteiligen Folgen des Entstehens von Randbereichen mit Undefinierter Verweilzeit der Flüssigkeit durch die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen vermieden.
Im Allgemeinen wird es zweckmäßig erscheinen, eine erfindungsgemäße Verteilervorrichtung mit einer Mehrzahl seitlich ausgerichteter Ablauföffnungen, insbesondere an deren Umfang, zu versehen. Im Allgemeinen lässt sich die Erfindung jedoch bereits verwirklichen, falls die Verteilervorrichtung eine einzige seitlich ausgerichtete Ablauföffnung aufweist, sofern dies zweckdienlich ist. Eine solche Ausgestaltung ist daher ausdrücklich von dem Erfindungsgedanken umfasst.
Im Allgemeinen können nach unten ausgerichtete Ablauföffnungen und/oder seitlich ausgerichtete Ablauföffnungen der Verteilervorrichtung auf beliebige Art gebildet werden, sofern ein entsprechender Flüssigkeitsaustritt ermöglicht ist. Beispielsweise können solche Ablauföffnungen durch den Endquerschnitt von Stutzen, Schläuchen oder Rohren gebildet werden. Insbesondere können nach unten ausgerichtete Ablauföffnungen und/oder seitlich ausgerichtete Ablauföffnungen durch Öffnungen gebildet werden,
welche unmittelbar in die Verteilervorrichtung eingebracht sind, nämlich insbesondere als Bohrungen.
Die erfindungsgemäße Verteilervorrichtung eignet sich für sämtliche Ausgestaltungen eingangs genannter Rohrbündelapparate, wird jedoch insbesondere zum Einsatz in Verdampfern, bevorzugt in Fallfilmverdampfern, vorgeschlagen.
Der oben angeführte effektive Durchmesser der Verteilervorrichtung wird als der Durchmesser verstanden, welcher durch die äußeren, nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen der Verteilervorrichtung vorgegeben wird. Der effektive Durchmesser des oberen Rohrbodens ist der Durchmesser, den die äußeren Rohre des im oberen Rohrboden mündenden Rohrbündels beschreiben.
Der Mantel eines Rohrbündelapparates kann auch als Gehäusemantel, Gehäusewand oder Wand bezeichnet werden. Die Nennweite des Mantels und/oder der Haube kann auch als Nenndurchmesser oder Durchmesser bezeichnet werden.
Der Begriff "nach unten ausgerichtet" ist anhand des im Stand der Technik üblichen Zusammenwirkens zwischen einer gattungsgemäßen Verteilervorrichtung und einem Rohrbündel in einem gattungsgemäßen Rohrbündelapparat definiert. Die Verteilervorrichtung ist im Allgemeinen oberhalb des Rohrbündels angeordnet. Ferner ist die zu behandelnde Flüssigkeit üblicherweise von oben in die Verteilervorrichtung einbringbar, und wird von dieser in beschriebener Weise nach unten auf den oberen Rohrboden bzw. in das Rohrbündel abgegeben. Nach unten ausgerichtete Ablauföffnungen der Verteilervorrichtung weisen so im Allgemeinen einen horizontalen Austrittsquerschnitt auf, wobei die Längsachse der Verteilervorrichtung mit der Längsachse des Rohrbündels zusammenfällt. Beide Längsachsen sind wiederum üblicherweise vertikal ausgerichtet. Die beschriebenen seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen zeichnen sich demgegenüber dadurch aus, dass deren jeweiliger Austrittsquerschnitt zumindest eine Schrägstellung gegenüber der Horizontalen aufweist, und vorzugsweise in einer vertikal ausgerichteten Ebene orientiert ist. Dementsprechend zeichnet sich eine erste, besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung dadurch aus, dass die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen eine horizontale Ausrichtung aufweisen. Zur Definition einer solchen horizontalen Ausrichtung kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
Alternativ oder zusätzlich kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung die Verteilervorrichtung als Flüssigkeitsauffangraum, insbesondere als zylindrischer Flüssigkeitsauffangraum und/oder als Wannenverteiler, ausgestaltet sein. Ein Wannenverteiler kann dabei auch als Verteilerwanne bezeichnet werden. Die Ausgestaltung der Verteilervorrichtung als Flüssigkeitsauffangraum ist hinsichtlich einer einfachen und kostengünstigen Konstruktion besonders bevorzugt. Dementsprechend kann die Verteilervorrichtung im Wesentlichen als Wanne ausgestaltet sein. Die nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen eines derart ausgestalteten Flüssigkeitsauffangraums können als axial ausgerichtete Bohrungen realisiert werden. Ein solcher Wannenverteiler kann demnach gegebenenfalls auch als Lochkasten bezeichnet werden. Eine zylindrische Formgebung des Flüssigkeitsauffangraums ist hinsichtlich einer üblichen Formgebung hier in Rede stehender Rohrbündelapparate bevorzugt. Solche Rohrbündelapparate weisen im Allgemeinen ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse und gegebenenfalls - sofern vorhanden - eine zylindrische Haube auf. Dementsprechend kann in Verbindung mit solchen Rohrbündelapparaten mit einem zylindrischen Flüssigkeitsauffangraum als Verteilervorrichtung eine optimale Ausnutzung des Bauraums und insbesondere eine gleichmäßige und wirksame Versorgung der Rohre mit der zu behandelnden Flüssigkeit erfolgen. Als besonders zweckmäßig erweist sich eine Ausführungsform der Verteilervorrichtung, in der die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen als unmittelbar in die Verteilervorrichtung eingebrachte Öffnungen, insbesondere als Bohrungen, ausgestaltet sind. So kann auf das Anbringen von Stutzen oder Rohren verzichtet werden, um die erfindungsgemäß vorgesehenen seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen zu realisieren. Vielmehr lassen sich die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen bilden, indem unmittelbar in die Verteilervorrichtung seitliche Öffnungen eingebracht werden. Dies kann bevorzugt durch das Einbringen von seitlichen Bohrungen erfolgen. Insbesondere in Verbindung mit einem oben erläuterten Wannenverteiler als Verteilervorrichtung kann so in besonders einfacher und kostengünstiger Weise eine erfindungsgemäße Verteilervorrichtung bereitgestellt werden. Sofern seitliche Öffnungen in einen beschriebenen Wannenverteiler eingebracht werden, weisen diese automatisch eine horizontale Ausrichtung auf, was wiederum besonders bevorzugt ist. In dieser Hinsicht ist eine Ausgestaltung zweckdienlich, in der ein Wannenverteiler als Verteilervorrichtung entlang seines Umfangs eine Mehrzahl seitlicher Öffnungen als seitlich ausgerichtete Ablauföffnungen aufweist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Verteilervorrichtung ist beim Vorhandensein von Flüssigkeit innerhalb der Verteilervorrichtung eine benachbarte Wand, insbesondere die Innenseite einer Gehäusewand und/oder einer Haube eines
Rohrbündelapparates, durch die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen mit der Flüssigkeit benetzbar. Mit anderen Worten zeichnet sich diese Ausführungsform dadurch aus, dass im Falle des Vorhandenseins von Flüssigkeit innerhalb der Verteilervorrichtung die erfindungsgemäß vorgesehenen seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen derart mit der Flüssigkeit gespeist werden, dass aus jeder der seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen ein zumindest im Wesentlichen horizontal ausgerichteter Strahl oder Sprühstrahl der Flüssigkeit austreten kann. Dieser Strahl ist vorzugsweise so beschaffen, dass ein üblicher Abstand zwischen dem Rand der Verteilervorrichtung und einer benachbarten Gehäusewand und/oder einer Haube eines Rohrbündelapparates überbrückbar ist. Demzufolge sieht diese Ausführungsform vor, dass durch die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen austretende Flüssigkeit direkt auf die benachbarte Gehäusewand und/oder Haube des Rohrbündelapparates auftreffen kann. So ist einerseits eine besonders wirksame und gleichmäßige Versorgung auch der äußeren Rohre mit Flüssigkeit, als auch ein gründliches und stetiges Spülen des Randbereichs des oberen Rohrbodens mit der Flüssigkeit erreichbar. Die Bildung von Toträumen der Flüssigkeitsverteilung auf dem Rohrboden wird wirksam verhindert. Der auf die beschriebene Art überbrückbare Abstand zwischen dem Rand der Verteilervorrichtung und einer benachbarten Wand kann dabei üblicherweise ca. 60 mm bis ca. 100 mm betragen. Sofern Haube und Mantel des Rohrbündelapparates dieselbe Nennweite aufweisen und es sich um einen voll berührten Apparat handelt, kann dieser Abstand im Wesentlichen auch der Dicke des Randbereichs des Rohrbodens (Abstand zwischen äußeren Rohren und Mantel) entsprechen. Das Vorhandensein von Flüssigkeit innerhalb der Verteilervorrichtung ist dabei durch den üblichen Betriebszustand einer Verteilervorrichtung definierbar. Dabei wird die Verteilervorrichtung von der Oberseite mit einem konkret bezifferbaren Massenstrom an Flüssigkeit gespeist und/oder bildet sich innerhalb der Verteilervorrichtung ein Flüssigkeitspegel mit einer bestimmten Höhe aus.
Einen Beitrag zur Lösung der oben genannten Aufgaben leistet auch ein eingangs genannter Rohrbündelapparat, welcher mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6 weitergebildet ist. Demnach weist ein erfindungsgemäßer Rohrbündelapparat eine Verteilervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Rohrbündelapparates sind Gegenstand der hierzu nachgeordneten Ansprüche.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Rohrbündelapparates gegenüber den oben erörterten, gattungsgemäßen Rohrbündelapparaten ergeben sich bereits aus den obigen Ausführungen zu Wesen und Vorteilen der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung, auf welche zur Vermeidung von Wiederholungen vollumfänglich verwiesen wird. Des
Weiteren ergeben sich durch die obigen Erläuterungen vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung gleichzeitig bereits vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Rohrbündelapparates. Dabei lassen sich Merkmale verschiedener vorteilhafter Ausgestaltungen der Verteilervorrichtung auch innerhalb vorteilhafter Weiterbildungen des Rohrbündelapparates kombinieren.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Rohrbündelapparates ist beim Vorhandensein von Flüssigkeit innerhalb der Verteilervorrichtung die Innenseite der Haube durch die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen mit der Flüssigkeit benetzbar. Dabei kann in bevorzugter Weise von der seitlich austretenden Flüssigkeit ein horizontaler Abstand von mehr als 60 mm, insbesondere ein Abstand von ca. 60 mm bis ca. 100 mm, überwunden werden. Hinsichtlich einer vereinfachten Konstruktion und Isolation bei gleichzeitig hoher Leistung des Rohrbündelapparates ist eine Ausgestaltung bevorzugt, bei der die Nennweite der Haube der Nennweite des Mantels entspricht. Die Nennweite kann dabei auch als Nenndurchmesser oder als Durchmesser bezeichnet werden. Die Nennweite bezeichnet den Durchmesser eines Bauteils in einem im Wesentlichen zylindrischen Teilbereich, ohne die Berücksichtigung von Anbauten oder der Verrohrung. Auf Grundlage der Erfindung kann insbesondere ein Rohrbündelapparat mit gleicher Nennweite der Haube und des Mantels bereitgestellt werden, welcher dennoch voll berohrt ist. Dies bedeutet, dass das Rohrbündel sich bis an die Innenseite des Mantels ausdehnen kann, wobei der bereits beschriebene Randbereich des oberen Rohrbodens eine minimale Ausdehnung aufweisen kann. Mit Hilfe der erfindungsgemäß vorgesehenen seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen lassen sich auch bei einer solchen Ausgestaltung des Apparates die äußeren Rohre gleichmäßig und ausreichend mit Flüssigkeit versorgen.
Der erfindungsgemäße Rohrbündelapparat kann als Verdampfer, vorzugsweise als Fallfilmverdampfer, ausgestaltet sein. Im Allgemeinen lässt sich jedoch jeder beliebige Rohrbündelapparat mit den eingangs genannten Merkmalen in erfindungsgemäßer Weise ausgestalten, wobei die Eignung für einen beliebigen Verwendungszweck erreichbar ist, sofern dies zweckdienlich erscheint. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
oben in einer schematischen, seitlich gesehenen Schnittdarstellung den oberen Abschnitt eines Rohrbündelapparates und einer Verteilervorrichtung gemäß Stand der Technik; unten in einer horizontalen Schnittdarstellung eine Draufsicht auf den oberen Rohrboden des Apparates gemäß Stand der Technik, in einer vergrößerten, schematischen und seitlichen Schnittdarstellung des Details A aus Fig. 1 die Verteilung von Flüssigkeit auf die mittleren Rohre des Rohrbündelapparates gemäß Stand der Technik, in einer an Fig. 1 angelehnten oberen und unteren Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrbündelapparates mit einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung, und in einer vergrößerten, schematischen und seitlichen Darstellung des Details B aus Fig. 3 den linken Randbereich des oberen Rohrbodens sowie der Verteilervorrichtung des Rohrbündelapparates gemäß Fig. 3. Fig. 1 zeigt oben in einer schematischen, seitlich gesehenen Schnittdarstellung den oberen Abschnitt eines Rohrbündelapparates und einer Verteilervorrichtung gemäß Stand der Technik, und unten in einer horizontalen, von oben gesehenen Schnittdarstellung durch die Haube des Rohrbündelapparates eine Draufsicht auf den oberen Rohrboden des Apparates gemäß Stand der Technik.
Konkret dargestellt ist ein Rohrbündelapparat 2 mit einem Mantel 4 und einer den Mantel 4 nach oben abschließenden Haube 6, mit einem innerhalb des Mantels 4 angeordneten Rohrbündel 8, das in einem oberen Rohrboden 10 mündende Rohre 12 aufweist. Oberhalb des oberen Rohrbodens 10 ist innerhalb der Haube 6 eine Verteilervorrichtung 14 zur Verteilung von Flüssigkeit (in Fig. 1 nicht dargestellt) auf die Rohre 12 angeordnet.
Die Verteilervorrichtung 14 gemäß Stand der Technik weist eine Mehrzahl von nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen 16 für die Flüssigkeit auf, von denen in Fig. 1 oben lediglich eine schematisch dargestellt ist. Innerhalb des Rohrbündelapparates 2 gemäß Stand der Technik weist die Verteilervorrichtung 14 einen größeren Durchmesser als der Mantel 4 und das darin angeordnete Rohrbündel 8 auf, damit auch die äußeren Rohre 12 des Rohrbündels 8 durch die nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen 16 der Verteilervorrichtung 14 speisbar sind.
In Fig. 1 unten ist ein horizontaler Schnitt durch den Rohrbündelapparat 2 dargestellt, welcher eine vertikale Draufsicht auf den oberen Rohrboden 10 und das Rohrbündel 8 offenbart. Deutlich erkennbar ist der breite Randbereich 18 des oberen Rohrbodens 10, welcher sich zwischen den äußeren Rohren 12 des Rohrbündels 8 und der Haube 6 erstreckt. In diesem Randbereich 18 können sich in nachteiliger und oben beschriebener Weise Toträume der Flüssigkeitsverteilung bzw. Bereiche mit Undefinierter Verweilzeit der zu behandelnden Flüssigkeit bilden, wodurch sich der Apparat vom Randbereich 18 ausgehend zusetzen und/oder sich die Produktqualität verschlechtern kann.
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A gemäß Fig. 1. Dargestellt ist ein mittlerer Bereich des oberen Rohrbodens 10 und zwei in dem oberen Rohrboden 10 mündende Rohre 12. Die gemäß Fig. 1 dargestellte Verteilervorrichtung 14 weist eine Anordnung der nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen 16 derart auf, dass die Flüssigkeit 20 vorzugsweise genau zwischen zwei benachbarten Rohren 12 auf den oberen Rohrboden 10 auftrifft und dann seitlich in die Rohre 12 ablaufen kann. Die korrespondierende Ausbildung eines Flüssigkeitsfilms auf den Innenseiten der Rohre 12 ist besonders vorteilhaft, falls der Rohrbündelapparat 2 als Fallfilmverdampfer betrieben werden soll. Eine wie hier dargestellte Aufgabe von Flüssigkeit 20 auf die mittleren Rohre 12 des Rohrbündelapparats 2 ist auch im Rahmen der unten noch zu erläuternden erfindungsgemäßen Ausgestaltung bevorzugt, ist allerdings nicht zwingend vorgesehen.
Fig. 3 zeigt in einer an Fig. 1 angelehnten Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohrbündelapparates 102 und gleichzeitig eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung 1 14. Der Rohrbündelapparat 102 weist einen Mantel 104 mit einer oben abschließenden Haube 106 auf. Innerhalb des Mantels 104 ist ein Rohrbündel 108 angeordnet, welches in einem oberen Rohrboden 1 10 mündende Rohre 1 12 aufweist. Die erfindungsgemäße Verteilervorrichtung 1 14 ist im Inneren der Haube 106 angeordnet.
Die Verteilervorrichtung 1 14 ist in diesem Beispiel als Flüssigkeitsauffangraum, nämlich als Wannenverteiler 122 ausgestaltet. Der Wannenverteiler 122 weist demgemäß eine Wanne auf, welche - bevorzugt von der Oberseite - mit Flüssigkeit speisbar ist, und welche die Flüssigkeit auf den darunter angeordneten oberen Rohrboden 1 10 abgibt. Der Wannenverteiler 122 ist überdies zylindrisch ausgestaltet und passt sich damit der Form des Rohrbündelapparates 102 und insbesondere der Haube 106 an.
Die Verteilervorrichtung 1 14 weist auf der Unterseite zunächst eine Mehrzahl von nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen 1 16 auf. Diese nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen 1 16 können gemäß Stand der Technik ausgebildet werden, wodurch sich vorzugsweise eine anhand Fig. 2 beschriebene Verteilung der Flüssigkeit auf die mittleren Rohre 1 12 ergeben kann. Von der Mehrzahl der nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen 1 16 ist in Fig. 3 schematisch lediglich eine einzige dargestellt.
Erfindungsgemäß weist die Verteilervorrichtung 1 14 zusätzlich seitlich ausgerichtete Ablauföffnungen 124 auf, von denen der Übersichtlichkeit halber in Fig. 3 lediglich eine einzige schematisch dargestellt ist. Hier sind die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen 124 als unmittelbar in die Verteilervorrichtung 1 14 eingebrachte Öffnungen, nämlich als Bohrungen 126, ausgestaltet. So weisen in diesem Beispiel die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen 124 eine horizontale Ausrichtung auf. Die erfindungsgemäß vorgesehenen seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen 124 stellen innerhalb der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung 1 14 und innerhalb des erfindungsgemäßen Rohrbündelapparates 102, welcher hier beispielhaft als Fallfilmverdampfer 128 ausgestaltet ist, unter anderem die im Folgenden beschriebenen Vorteile bereit. Zunächst sind durch die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen 124 auch Rohre 1 12 gleichmäßig und in ausreichender Menge mit Flüssigkeit speisbar, welche in radialer Richtung gesehen nach außen von der Verteilervorrichtung 1 14 beabstandet sind. Mit anderen Worten kann die erfindungsgemäße Verteilervorrichtung 1 14 selbst ein Rohrbündel 108 mit Flüssigkeit versorgen, welches einen größeren effektiven Durchmesser aufweist als die Verteilervorrichtung 1 14.
Dies zeigt die konkrete Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rohrbündelapparates 102 (Fallfilmverdampfer 128) gemäß Fig. 3. Hier entspricht im Gegensatz zu dem Apparat 2 gemäß Stand der Technik nach Fig. 1 die Nennweite der Haube 106 der Nennweite des Mantels 104. Die Verteilervorrichtung 1 14 weist damit zwangsläufig einen geringeren Durchmesser auf als die Haube 106 und als der Mantel 104. Dennoch kann der Rohrbündelapparat 102, nämlich der Mantel 104, voll berohrt ausgestaltet werden, so dass der Randbereich 1 18 des oberen Rohrbodens eine minimale Erstreckung in radialer Richtung aufweisen kann. Dies ist der unteren Darstellung gemäß Fig. 3 entnehmbar.
Andererseits sorgen die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen 124 nicht nur für eine gleichmäßige und ausreichende Versorgung der äußeren Rohre 1 12 mit Flüssigkeit. Zusätzlich wird dem Randbereich 1 18 des oberen Rohrbodens 1 10 durch die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen 124 ein konkretes Strömungsregime aufgeprägt, so
dass keine Totpunkte der Flüssigkeitsverteilung, keine Bereiche mit Undefinierter Verweilzeit der Flüssigkeit und keine Ablagerungen im Randbereich 1 18 entstehen können. Dieser Vorgang ist gemäß dem in Fig. 4 vergrößert dargestellten Ausschnitt B aus Fig. 3 dargestellt. In dieser schematischen Darstellung ist erkennbar, wie die Flüssigkeit 120 aus den erfindungsgemäßen seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen 124, nämlich den Bohrungen 126, austritt. Es ist besonders bevorzugt, dass der entstehende, im Wesentlichen horizontal ausgerichtete Flüssigkeitsstrahl nun - wie in Fig. 4 dargestellt - zunächst auf die Innenseite der Haube 106 trifft. Danach läuft die Flüssigkeit 120 an der Innenseite der Haube 106 herab und überströmt dann zwangsläufig den Randbereich 1 18 des oberen Rohrbodens 1 10 von außen nach innen, bis sie in die Innenseite der äußeren Rohre 1 12 des Rohrbündels abläuft. Im Ergebnis ist die Strömung der Flüssigkeit 120 über den ganzen Rohrbündelapparat 102, und insbesondere auch über den besonders kritischen Randbereich 1 18, gerichtet. Es liegen definierte, gleichartige Verweilzeitverhältnisse vor. Die Verteilung der Flüssigkeit 120 weist weder Toträume noch Bereiche mit Undefinierter Verweilzeit auf. So können auch temperaturempfindliche oder in vergleichbarer Weise kritische Flüssigkeiten 120 mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung 1 14 bzw. des erfindungsgemäßen Rohrbündelapparates 102 behandelt werden.
Bezugszeichenliste
2, 102 Rohrbündelapparat
4, 104 Mantel
6, 106 Haube
8, 108 Rohrbündel
10, 1 10 oberer Rohrboden
12, 1 12 Rohr
14, 1 14 Verteilervorrichtung
16, 1 16 nach unten ausgerichtete Ablauföffnung
18, 1 18 Randbereich des oberen Rohrbodens
20, 120 Flüssigkeit
122 Wannenverteiler
24 seitlich ausgerichtete Ablauföffnung
126 Bohrung
128 Fallfilmverdampfer
Claims
1. Verteilervorrichtung (1 14) zur Verteilung von Flüssigkeit (120) auf in einem oberen Rohrboden (1 10) mündende Rohre (1 12) eines stehenden Rohrbündelapparates (102), wobei die Verteilervorrichtung (1 14) eine Mehrzahl von nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen (1 16) für die Flüssigkeit (120) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilervorrichtung (1 14) zusätzlich seitlich ausgerichtete Ablauföffnungen (124) für die Flüssigkeit (120) aufweist.
2. Verteilervorrichtung (1 14) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen (124) eine horizontale Ausrichtung aufweisen.
3. Verteilervorrichtung (1 14) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilervorrichtung (1 14) als Flüssigkeitsauffangraum, insbesondere als zylindrischer Flüssigkeitsauffangraum und/oder als Wannenverteiler (122), ausgestaltet ist.
4. Verteilervorrichtung (1 14) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen (124) als unmittelbar in die Verteilervorrichtung (1 14) eingebrachte Öffnungen, insbesondere als Bohrungen (126), ausgestaltet sind.
5. Verteilervorrichtung (1 14) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorhandensein von Flüssigkeit (120) innerhalb der
Verteilervorrichtung (1 14) eine benachbarte Wand, insbesondere die Innenseite einer Gehäusewand und/oder einer Haube (106) eines Rohrbündelapparates, durch die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen (124) mit der Flüssigkeit (120) benetzbar ist.
6. Rohrbündelapparat (102) mit einem Mantel (104) und einer den Mantel (104) nach oben abschließenden Haube (106), mit einem innerhalb des Mantels (104) angeordneten Rohrbündel (108), das in einem oberen Rohrboden (1 10) mündende Rohre (1 12) aufweist, und mit einer oberhalb des oberen Rohrbodens (1 10), insbesondere innerhalb der Haube (106), angeordneten Verteilervorrichtung (1 14) zur Verteilung von Flüssigkeit (120) auf die Rohre (1 12),
gekennzeichnet durch eine Verteilervorrichtung (1 14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Rohrbündelapparat (102) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorhandensein von Flüssigkeit (120) innerhalb der Verteilervorrichtung (1 14) die Innenseite der Haube (106) durch die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen (124) mit der Flüssigkeit (120) benetzbar ist.
Rohrbündelapparat (102) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nennweite der Haube (106) der Nennweite des Mantels (104) entspricht.
Rohrbündelapparat (102) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrbündel (108) sich bis zur Innenseite des Mantels (104) ausdehnt.
10. Rohrbündelapparat (102) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrbündelapparat (102) als Verdampfer, insbesondere als Fallfilmverdampfer (128), ausgestaltet ist.
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