DE2820874A1

DE2820874A1 - Plattenverdampfer

Info

Publication number: DE2820874A1
Application number: DE19782820874
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Sumitomo
Original assignee: Hisaka Works Ltd
Current assignee: Hisaka Works Ltd
Priority date: 1977-05-17
Filing date: 1978-05-12
Publication date: 1978-11-23
Also published as: SE426551B; SE7805318L; US4216825A; FR2390980B1; GB1603143A; DE2820874C3; DE2820874B2; FR2390980A1; JPS53141958A

Description

Dipt-»ng. H Eder
Dipl. - »ng. it Sch jeschk·

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Hisaka Works, Ltd. Osaka, Japan

Plattenverdampfer

Die Erfindung betrifft einen Plattenverdampfer, insbesondere einen Aufprallstrahlplattenverdampfer.

Der Plattenverdampfer verdampft die zu verdampfende Flüssigkeit durch Wärmeaustausch mit einem.durch eine Wärmeübertragungsflüssigkeit fließenden Wärmemedium, wobei die Wärmeübertragung bei Sieden der Flüssigkeit auf der Wärmeübertragungsflache erfolgt.

Bei einsetzendem Sieden einer gesättigten Flüssigkeit wird Dampf erzeugt, bei dem die in der Flüssigkeit ent- haltenen Staubteilchen und Luft als Kern dienen. Beim sog. freien Sieden im Behälter werden bei einer gesättigten Flüssigkeit kontinuierlich Dampfblasen erzeugt, bis der Temperaturunterschied zwischen der Wärmeübertragungs-•fläche und der gesättigten Flüssigkeit einen bestimmten Wert erreicht. Die Stellen, an denen Dampfblasen auf der Wärmeübertragungsflache erzeugt werden, heißen Siedekerne; diesen Siedezustand nennt man Blasensieden.

Bei der Erzeugung von Dampfblasen ist bekannt, daß sehr

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kleine Vertiefungen auf der Wärmeübertragungsflache zum Saugen der in der Flüssigkeit enthaltenen Luft als Mulden zur Bildung von Kernen dienen und daß aus diesem Grunde eine zufriedenstellende Übertragung der Siedehitze erzielt werden könnte durch bewußtes Einformen sehr kleiner Mulden auf die Wärmeübertragungsfläche.

Die industrielle Herstellung einer Wärmeübertragungsfläche für solche Zwecke wäre schwierig. Aus diesem Grunde ist bereits ein Aufprallstrahlplattenverdampfer vorgeschlagen worden (z.B. US Patent-Anmeldung Nr. 868,749), bei dem eine zu verdampfende Flüssigkeit auf eine Wärmeübertragungsfläche ausgespritzt wird, um die Flüssigkeit auf der Wärmeübertragungsfläche zu bewegen, um dadurch die Übertragung der Siedehitze zu unterstützen. Dazu gehören Wärmeübertragungsplatten und mit kleinen Löchern versehene Strahlplatten, die so angeordnet sind, daß ein erstes Fließmittel, z.B. eine zu verdampfende Flüssigkeit durch die kleinen Löcher der Strahlplatten ausgespritzt wird und auf die Wärmeübertragungsflächen der gegenüberliegenden Wärmeübertragungsplatten aufprallt zum Wärmeaustausch mit einem zweiten Fließmittel, z.B. einem Wärmemedium, das entlang der hinterenFläche der genannten Wärmeübertragungsplatten fließt, und dadurch die Flüssigkeit verdampft.

Bei dem Aufprallstrahlverdampfer mit ebenen Platten können jedoch unmittelbar um die Aufprallpunkte der Strahlen herum kaum Blasen erzeugt werden aufgrund der sukzessiven Zufuhr von unterkühlter zu verdampfender Flüssigkeit. Auch wenn sie erzeugt werden, bewirkt die durch die Strahlen verur·achte Bewegung eine Art Sprudelerscheinung, die da· Fließen der flüssigkeit beeinträchtigt oder die Blasen nicht von der Flüssigkeit trennt und da-

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durch die Wärmeübertragung verlangsamt, was einen Verlust beim Blasensieden bedeutet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Aufprallstrahl enplattenverdampfer zu schaffen, welcher einen verbesserten Aufbau der Wärmeübertragungsfläche aufweist, die das Blasensieden unterstützt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf jeder der Wärmeübertragungsflächen, auf die Flüssigkeitsstrahl en aufprallen, eine Anzahl von Rillen, beispielsweise in konzentrischen Kreisen, angenäherten Kreisen, spiralförmig oder rechteckig angeordnet sind, deren gemeinsamer Mittelpunkt in dem Aufprallmittelpunkt liegt.

Die Anordnung von Rillen auf den Wärmeübertragungsflachen hat zur Folge, daß der Flüssigkeitsfluß auf den Übertragungsflächen der Siedehitze eine Turbulenzströmung erfährt und das Blasensieden auf den Übertragungsflächen der Heizwärme unterstützt.

Die.Rillen jeder Wärmeübertragungsfläche berühren die unteren Teile der Rillen der nächstliegenden Wärmeübertragungsfläche; diese Berührungspunkte dienen zur Erzeugung einer Turbulenzströmung des Wärmemediums. Dadurch ist auf beiden Seiten, die mit hoher und die mit niedriger Temperatur, eine hohe Wärmeübertragungsgeschwindigkeit sichergestellt. Damit wird ein Verdampfer mit einer insgesamt höheren Leistung geschaffen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen·

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der ,in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:

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Pig. 1 Schnitt durch ein System einander zugeordneter Platten nach Linie I-I von Fig. 3, Darstellung einer Ausführungform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 vergrößerte Darstellung eines Hauptteils von Fig. 1;

Fig. 3 schematische Vorderansicht der Hauptteile der Wärmeübertragungsplatten, Darstellung der Anordnung der Ableitrillen;

Fig. 4 Teilansieht eines Systems einander zugeordneter Platten nach Linie IV-IV von Fig. 5 einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 schematische Vordetansicht der Hauptteile der Wärmeübertragungsplatten, Darstellung der Anordnung der Ableitrillen;

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein System von zueinander angeordneten Platten, die Ziffern 1 und 2 kennzeichnen Wärmeübertragungsplatten und die Ziffern 3 und kennzeichnen Strahlplatten. Die Strahlplatten 3 und 4 haben kreisförmige entsprechend angeordnete Düsenöffnungen 5, durch die die zu verdampfende Flüssigkeit ausgespritzt wird.

Diese Platten werden in einer großen Anzahl gemäß der Darstellung angeordnet und bilden den Hauptteil des Verdampfers. Im einzelnen ist ein Erwärmungsraum A, in den ein Wärmemedium fließt, bestimmt durch die Wärmeübertragungsplatten 1 und 2; ein Verdampfungsraum B, in dem eine Flüssigkeit verdampft wird, ist bestimmt durch die Wärmeaustauschplatte 2 und der Düsenplatte 3 und ein Einspeisungsrau* C, in den die zu verdampfende Flüssigkeit zugeführt wird, ist bestimmt durch die beiden Düsenplatten 3 und 4. Desweiteren ist gemäß dem Raum zwischen vorgenannter Wärmeübertragungsplatte 2 und Düsenplatte 3 «in Verdampfungsraum B bestimmt durch die Düsenplatte

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4 und einer Wärmeübertragungsplatte 1 eines nächstliegenden Plattensystems. Die Verdampfungsräume B und der Ein- · speisungsraum C sind miteinander über Düsenöffnungen 5 verbunden.

Auf den Wärmeübertragungsplatten 1 und 2 ist eine Anzahl von Rillen 16 und 26 in konzentrischen Kreisen angeordnet, deren gemeinsamer Mittelpunkt im Aufprallmittelpunkt liegt, gegen den die zu verdampfende Flüssigkeit durch jede Düsenöffnung 5 ausgespritzt wird. Diese Rillen* 16 und 26 lassen sich ohne weiteres durch Preßarbeit in die Wärmeübertragungsplatten 1 und 2 eindrücken.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung eines Teils von Fig. 1 zur Erläuterung der Funktion der Rillen. Auf den Wärmeübertragungsflächen fließt der zu verdampfende Flüssigkeitsstrahl, der in Richtung des Pfeils a durch die Düsenöffnung 5 ausgespritzt wird, auf die Wärmeübertragungsplatte 2; er fließt dabei über die Rillen in Richtung des äußeren Umfangs. Die Rillen 26 unterstützen dann die Bildung der zum Blasensieden erforderlichen Kerne; dabei wird an den Rillen 26 eine Anzahl von Dampfblasen erzeugt. Die verbleibende Flüssigkeit fließt dann in Richtung der äußeren Rillen, während die an jeder Rille 26 erzeugten Dampfblasen von der Flüssigkeit abgeschieden werden in Richtung des punktierten Pfeils b vor Erreichen der nächstliegenden Rille. Der dadurch erzeugte Dampf wird durch einen Dampfausgang (nicht dargestellt), der z.B. im oberen Teil des Dampfraums B angeordnet ist, entnommen.

Wie oben beschrieben, unterstützen die Rillen 16 und 26 die Erzeugung von Kernen zur Erhöhung der Menge von Dampfblasen pro Zeiteinheit auf den Wärmeübertragungsflächen und vermeiden ein Fließen der erzeugten Dampfblasen in ■die nächstliegende Rille, während sie den sog. Zweiphasenströmungszustand annehmen, bei dem sie mit Flüssigkeit vermischt sind; dadurch wird die Wärmeübertragung stark

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erhöht.

Auf den Wärmeübertragungsflächen dienen die Rillen zur Erzeugung von Turbulenzströmung für das Wärmemedium. Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die Rillen 16 in der Wärmeübertragungsplatte 1 und die Rillen 26 in der Wärmeübertragung spl a tte 2 so angeordnet, daß ihre Mittelpunkte gegeneinander versetzt sind, wobei sich die Rillen 16 und 26 an ihren unteren Teilen berühren (in Pig. 3 durch Schraffierung dargestellt). Diese Berührungspunkte dienen zur Beeinträchtigung der Strömung des Wärmemediums im Wärmeraum A und dadurch zur Erhöhung der Wärmeübertragungsgeschwindigkeit.

Fig. 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. In den Strahlplatten 3 und 4 sind die Düsenöffnungen 5 als längliche Schlitze ausgebildet; dazu entsprechend sind in den Wärmeübertragungsplatten 1 und 2 eine Anzahl ovaler Rillen 16 bzw. 26 angeordnet, die sich in Längsrichtung zu den genannten Düsenöffnungen 5 erstrecken. Im Falle der schlitzförmigen Ausbildung der Düsenöffnungen 5 ist die Anzahl der Strahlen der zu verdampfenden Flüssigkeit erhöht, so daß die Verarbeitung großer Mengen möglich ist. Bei kleinen Bohrungen würe ein Vielfaches davon erforderlich, um eine einem einzigen Schlitz entsprechende Öffnungsfläche zu erhalten, so" daß sich die Anzahl der Bearbeitungsstufen und die Bearbeitungskosten erhöhen. Bei der Verarbeitung von großen Mengen sind schlitzförmige Düsenöffnungen vorteilhaft.

Desweiteren ist der Flächenumriß der Rillen nicht beschränkt auf einen Kreis und ein Oval, wie in Fig· 3 und 5 dargestellt, sondern kann auch annähernd kreisförmig, spiralförmig, viereckig usw. aein.

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Claims

Dip!.·mg. E Eder Dlp-\ - Ing. K. Schloschke 2820874 8M*h40, Elisabethstraee34 Hisaka Works, Ltd. Osaka, Japan Plattenverdampfer Patentansprüche

1. Plattenverdampfer, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Aufpral!verdampfer auf den Wärmeübertragungsflächen der Wärmeübertragungsplatten (1, 2) eine Anzahl von Rillen (16, 26) angeordnet sind, die konzentrisch sind mit dem Aufprallmittelpunkt, auf den ein Strahl aufprallt.

2. Plattenverdampfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch kreisförmige Düsenöffnungen (5) in den Strahlplatten (3, 4) und einen kreisförmigen Flächenumriß der Rillen (16, 26) in den Wärmeübertragungsplatten (1, 2).

3. Plattenverdampfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch längliche, schlitzförmige Düsenöffnungen (5) in den Strahlplatten (3, 4) und einen ovalen, entsprechend der Düsenöffnungen (5) verlaufenden Flächenumriß der Rillen (16, 26) in den Wärmeübertragungsplatten (1, 2).

4. Plattenverdampfer, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem

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Strahlaufprallplattenverdampfer die Wärmeübertragungsflächen der Wärmeübertragungsplatten (1, 2), auf die die Strahlen aufprallen, jeweils eine Anzahl von konzentrisch mit dem Aufprallmittelpunkt verlaufenden Rillen (16, 26) angeordnet ist und daß bei zwei aufeinanderfolgenden Wärmeübertragungsplatten (1, 2) die Mittelpunkte der Rillen (16, 26) zueinander versetzt sind.

5- Plattenverdampfer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch kreisförmige Düsenöffnungen (5) in den Strahlplatten (3, 4) und einen kreisförmigen Flächenumriß der Rillen (16, 26) in den Wärmeübertragungsplatten (1, 2).

6. Plattenverdampfer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch längliche, schlitzförmige Düsenöffnungen (5) in den Strahlplatten (3, 4) und einen ovalen, entsprechend der Düsenöffnungen (5) verlaufenden Flächenumriß der Rillen (16, 26) in den Wärmeübertragungsplatten (1, 2).

DIpL-mg.J Ed« Dipl.-ing. K. jSchieschke

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