DD278638A5

DD278638A5 - TUBE BENDING CAPACITOR FOR CONFLUDING DOWNS WITH INCREASED HEAT TRANSFER FACTOR

Info

Publication number: DD278638A5
Application number: DD32509289A
Authority: DD
Inventors: Josef Kertesz
Original assignee: Energiagazdalkodasi Intezet,Hu
Priority date: 1988-01-25
Filing date: 1989-01-17
Publication date: 1990-05-09
Also published as: HU206408B; PL277348A1; DE3901493A1; HUT49694A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rohrbuendelkondensator mit erhoehtem Waermeuebertragungsfaktor zum Verfluessigen von Daempfen, der gekuehlte Roehren enthaelt, die in einem mittels einem Mantel und Roehrenwaenden begrenzten Dampfraum angeordnet sind und der ueber Anschlussstutzen fuer die Dampfeinfuehrung, die Fluessigkeitsabfuehrung und die Abfuehrung von nicht kondensierbaren Gasen verfuegt. Erfindungsgemaess sind in dem Dampfraum des Kondensators Ablenkplatten entweder parallel, oder senkrecht zu den gekuehlten Roehren eingebaut. Fig. 3The invention relates to a Rohrbuendelkondensator with increased heat transfer factor for liquefaction of Daempfen, the cooled tubes contained, which are arranged in a limited by a jacket and Roehrenwaenden steam room and over the connecting piece for steam introduction, the Fluentigkeitsabfuehrung and the removal of non-condensable gases. According to the invention, baffles are installed in the vapor space of the condenser either parallel or perpendicular to the cooled tubes. Fig. 3

Description

Die Verwendung der vorgeschlagenen Ablenkplatten gewährleistet, daß der in den Dampf raum eingeführte Dampf wesentlich schneller strömt und dadurch die nicht kondensierbare Gasschicht an der Oberfläche der Röhren wesentlich dünner gehalten werden kann, d. h., die Konzentration der nicht kondensierbaren Gase im Dampfraum wird niedriger, und die unerwünschte Wirkung der nicht kondensierbaren Gase verringert sich wesentlich.Ensuring the use of the proposed baffles ensures that the steam introduced into the steam space flows much faster and thereby the non-condensable gas layer on the surface of the tubes can be kept substantially thinner, d. that is, the concentration of non-condensable gases in the vapor space becomes lower, and the undesirable effect of the non-condensable gases decreases significantly.

Die Erfindung betrifft einen Rohrbündelkondensator zum Verflüssigen von Dämpfen mit erhöhtem Wärmeübertragungsfaktor, der gefüllte Röhren enthält, die in einem mittels einem Mantel und Röhrenwänden begrenzten Dampfraum angeordnet sind und der über Anschlußstutzen für die Dampfeinführung, die Flüssigkeitsabführung und die Abführung von nicht kondensierbaren Gasen verfügt. Die Neuheit des erfindungsgemäßen Rohrbündelkondensators besteht darin, daß in dem Dampfraum Ablenkplatten eingebaut sind.The invention relates to a tube bundle condenser for liquefying vapors with increased heat transfer factor, which contains filled tubes, which are arranged in a limited space by means of a jacket and tube walls vapor space and having connecting pieces for the steam inlet, the liquid discharge and the discharge of non-condensable gases. The novelty of the tube bundle capacitor according to the invention is that baffles are installed in the vapor space.

erfindungsgemäß ist es, wenn die Ablenkplatten parallel zu den gekühlten Röhren angeordnet sind."Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß die Ablenkplatten senkrecht zu den gekühlten Röhren angeordnet sind.According to the invention it is when the baffles are arranged parallel to the cooled tubes. "Furthermore, according to the invention, that the baffles are arranged perpendicular to the cooled tubes.

Die wichtigsten Vortoile des erfindungsgemäßen Rohrbündelkondensators mit erhöhtem Wärmeübertragungsfaktor bestehen in Folgendem:The most important parts of the tube bundle condenser according to the invention with increased heat transfer factor consist of the following:

- den Nachteil der bekannten Rohrbündelkondensatoren, nämlich daß die nicht kondensierbaren Gase in dicken Schichten an den Rohroberflächen harten, verbessert die erfindungsgemäße Lösung wesentlich dadurch, daß die nicht kondensierbaren Gase infolge der erfindungsgemäß eingebauten Ablenkplatten zu einer schnelleren Strömung gezwungen sind und sich dadurch an der Oberfläche der Röhren nur eine sehr dünne Schicht bilden kann, wodurch ihre schädliche Wirkung bedeutend vermindert wird.- The disadvantage of the known tube bundle capacitors, namely that the non-condensable gases in thick layers hard on the tube surfaces, the solution of the invention substantially by the fact that the non-condensable gases are forced due to the inventively incorporated baffles to a faster flow and thereby on the surface The tubes can form only a very thin layer, whereby their harmful effect is significantly reduced.

Ausführungsbeispielembodiment

Die erfindungsgemäße Lösung soll nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen r ⁵.her erläutert werden. Es zeigen:The solution according to the invention will be explained below in an embodiment with reference to the accompanying drawings r ⁵ .her. Show it:

Fig. 1: einen aus dem Stand der Technik bekannten Rohrbündelkondensator dargestellt in Seitenansicht und geschnitten;Fig. 1: a known from the prior art tube bundle capacitor shown in side view and cut;

Fig. 2: einen Schnitt entlang der Linie M-Il nach der Fig. 1;FIG. 2 shows a section along the line M-II according to FIG. 1; FIG.

Fig. 3: eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Rohrbündelkondensators schematisch und im Schnitt und3 is a side view of a tube bundle capacitor according to the invention schematically and in section and

Fig.4: einen Schnitt entlang der Linie IV-IV nach Fig. 3.4 shows a section along the line IV-IV of FIG .. 3

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine liegende zylindrische Ausführungsform des bekannten Rohrbündelkondensators. Der zu verflüssigende Dampf tritt über einen Anschlußstutzen 1 in einen mittels einem zylindrischen Mantel 2 begrenzten Dampfraum ein, wo sich an den äußeren Oberflächen der Wände der wassergekühlten Röhren der Dampf niederschlägt. Die sich niederschlagende Flüssigkeit tropft von den Röhren ab und sammelt sich am Boden des zylindrischen Mantels 2 und verläßt den Dampfraum über einen Anschlußstutzen 5. Das Kühlwasser tritt über einen Anschlußstutzen 7 in den Wasserdeckel 6 der Vorrichtung ein, und wird durch die in dem Wasserdeckel 6 eingebauten Ablenkplatten 8 gerichtet, strömt über die Rohrleitung und tritt über den Anschlußstutzen 9 erwärmt aus.Figs. 1 and 2 show a horizontal cylindrical embodiment of the known tube bundle capacitor. The steam to be liquefied enters via a connecting piece 1 in a limited by means of a cylindrical shell 2 steam space, where precipitated on the outer surfaces of the walls of the water-cooled tubes of the steam. The precipitating liquid drips from the tubes and collects at the bottom of the cylindrical shell 2 and leaves the vapor space via a connecting piece 5. The cooling water enters via a connecting piece 7 in the water cap 6 of the device, and is characterized by in the water cap built-in baffles 8 directed flows over the pipe and exits through the connecting piece 9 heated.

Ein Anschlußstutzen 10 dient zur Abführung der nicht kondensierbaren Gase. Die zur Verflüssigung erforderliche Wärmeentnahme findet also durch die Wände der Röhren 3 statt. Die Wärmeleistung hängt von der Oberfläche F, der Temperaturdifferenz At und des Wärmedurchlaßfaktors k der Röhren ab, gemäß der folgenden Gleichung: Q = kFAt. Der Wärrnedurchlaßfaktor k kann aus der bekannten GleichungA connecting piece 10 serves to discharge the non-condensable gases. The heat removal required for liquefaction thus takes place through the walls of the tubes 3. The heat output depends on the surface F, the temperature difference Δt and the heat transfer coefficient k of the tubes, according to the following equation: Q = kFact. The heat transfer factor k can be calculated from the known equation

I- _L 1 -LI- _L 1 -L

k α, λ α₂ k α, λ α ₂

berechnet werden, wobei bedeutet:calculated, where:

αϊ derWärmeübortragungsfaktor der Dampfkondensation;αϊ the heat transfer factor of the steam condensation;

a₂ der Wärmeübertragungsfaktor des in den Röhren strömenden Wassers;a _{2 is} the heat transfer factor of the water flowing in the tubes;

δ die Dicke der Rohrwand undδ the thickness of the pipe wall and

λ der Wärmeleitfaktor des Materials der Rohrwand.λ the Wärmeleitfaktor the material of the pipe wall.

Der Wärmedurchlaßfaktor bekannter Konstruktionen von Rohrbündelkondensatoren wird im Bereich k = 800...1200W/m²k angegeben.The heat transfer factor of known constructions of tube bundle capacitors is given in the range k = 800 ... 1200W / m ² k.

Dieser Wert ist wesentlich niedriger, als der aus der obigen Gleichung errechnete Wert von 1500... 2000W/m²k.This value is much lower than the value calculated from the above equation of 1500 ... 2000W / m ² k.

Die Differenz kann dadurch erklärt werden, daß die obige Gleichung die in der Praxis auftretenden und die Wärmeübergabe beeinträchtigenden Faktoren, nämlich die an der äußeren und inneren Oberfläche der Röhrf.n gebildeten Schmutzschichten (Öl, Wasserstein, usw.), ferner das Vorhandensein der nicht kondensierbaren Gase an der Dar.ipfseite, nicht berücksichtigt.The difference can be explained by the fact that the above equation does not affect the factors which occur in practice and affect the heat transfer, namely the dirt layers (oil, water stone, etc.) formed on the outer and inner surface of the tubes condensable gases on the Dar.ipfseite, not taken into account.

Die nicht kondensierbaren Gase beeinträchtigen die Wirkung der Kondensation aus zvjierlei Gründen:The non-condensable gases impair the effect of the condensation for many reasons:

- die nicht kondensierbaren Gase vermindern die Wärmeübertragungsfläche bei den vorliegenden Strömungsverhältnissen, und die Dampfmoleküle können nur mittels Diffusion mit der Kondensationsoberfläche in unmittelbare Verbindung treten;- The non-condensable gases reduce the heat transfer surface at the present flow conditions, and the vapor molecules can only by diffusion with the condensation surface in direct communication;

- der partiale Druck des im Dampfraum befindlichen nicht kondensierbaren Gases erhöht den Druck des Kondensators; dadurch ist die Kondensationstemperatur niedriger, als die zum Kondensatordruck gehörende Sättigungstemperatur des Dampfes, deshalb ist die Wärmeübergabe infolge des niedrigeren Wertes von At geringer.the partial pressure of the non-condensable gas in the vapor space increases the pressure of the condenser; thereby the condensation temperature is lower than the saturation temperature of the steam associated with the condenser pressure, therefore the heat transfer is less due to the lower value of At.

Die Fig. 3 und 4 stellen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohrbündelkondensators dar. Die Fig. 3 und 4 unterscheiden sich von den die bekannte Ausführungsform eines Rohrbündelkondensntors darstellenden Fig. 1 und 2 dadurch, daß in den Kondensator auf einer in den Fig. 3 und 4 sichtbaren Weise Ablenkplatten 11 in den Dampfraum eingebaut sind und das sich das niederschlagende Wasser waagerecht strömend den mittels Pfeilen angedeuteten Weg zurückgelegt, während es sich niederschlägt. Die nicht kondensierbaren Gase strömen mit dem Dampf zusammen weiter und treten über den Anschlußstutzen 10 aus, während die kondensierte Flüssigkeit über den Anschlußstutzen 4 austritt.3 and 4 show an embodiment of the tube bundle capacitor according to the invention. Figs. 3 and 4 differ from the known embodiment of a Rohrbündelkondensntors performing Figs. 1 and 2, characterized in that in the capacitor on a in Figs. 3 and 4 visible way baffles 11 are installed in the vapor space and that the precipitating water flowing horizontally covered the path indicated by arrows, while it is reflected. The non-condensable gases continue to flow together with the steam and exit via the connecting piece 10, while the condensed liquid exits via the connecting piece 4.

Aus der Anordnung der Ablenkplatten 11 kommt auch jener Vorteil, daß die sich an der Oberfläche der Röhren 3 niederschlagende Flüssigkeit nicht entlang der niedriger angeordneten Röhren 3 fließen kann, sondern über die Ablenkplatten 11 aufgefangen wird und an deren Rändern, über in der Fig. nicht dargestellte Öffnnungen zum Boden des zylindrischen Mantels 2 abfließt. Auch dadurch verbessert sich der Wärmeübertragungsfaktor, da die Dicke des an den Röhren 3 entstehenden und die Wärmeübertragung vermindernden Flüssigkeitsfilmes abnimmt.From the arrangement of the baffles 11 also comes that advantage that the precipitating on the surface of the tubes 3 liquid can not flow along the lower-mounted tubes 3, but is collected on the baffles 11 and at the edges, not in Fig. Not shown openings to the bottom of the cylindrical shell 2 flows. This also improves the heat transfer factor, since the thickness of the liquid film formed on the tubes 3 and reduces the heat transfer decreases.

Die Ablenkplatten 11 können er 'indungsgemäß auch auf einer in der Fig. 3 nicht dargestellten Weise senkrecht zu den gekühlten Röhren 3 angeordnet werden. In diesem Fall ist der Dampf zu einer senkrechten Strömung auf und ab gezwungen.According to the invention, the baffles 11 can also be arranged perpendicular to the cooled tubes 3 in a manner not shown in FIG. 3. In this case, the steam is forced up and down to a vertical flow.

Die Anordnung der Ablenkplatte 11 im Dampf raum für die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Dämpfe gewährleistet eine zur beschriebenen Wirkung ähnlich bevorzugte Wirkung auch in den Kondensatoren mit senkrecht stehenden Rohrbündeln,The arrangement of the baffle 11 in the steam room for increasing the flow velocity of the vapors ensures a similar effect to the effect described also in the capacitors with vertical tube bundles,

z. 6. in den sog. Turmkondensatoren. z. 6. in the so-called tower capacitors.

Claims

A shell-and-tube condenser for liquefying enhanced heat transfer factor vapors containing cooled tubes arranged in a shell-and-tube-limited vapor space and having vapor injection ports, liquid discharge and non-condensable gas discharge ports, characterized in that baffle plates (11) are installed in the vapor space.

2. tube bundle capacitor according to claim 1, characterized in that the'Ablenkplatten (11) are arranged parallel to the cooled tubes (3).

3. tube bundle capacitor according to claim 1, characterized in that the baffles (11) perpendicular to> Jen cooled tubes (3) are arranged.

For this 1 page drawings

Field of application of the invention

The invention relates to a tube bundle condenser for liquefying vapors with increased heat transfer factor containing cooled tubes, which are arranged in a limited space by means of a jacket and tube walls vapor space and having connecting pieces for the steam inlet, the liquid discharge and the discharge of non-condensable gases , and its specific heat output (ie heat transfer factor) is much higher than that of the known tube bundle capacitors.

Characteristic of the known state of the art

Tube bundle capacitors are known to be used in many areas of industry for liquefying vapors of various materials by cooling. As an example, it should be mentioned that the liquefaction of the vaporized refrigerant in the cooling devices is performed by means of water-cooled tube bundle condensers after the vaporized refrigerant is compressed to a higher pressure.

The circuit arrangement and the operation of the known tube bundle capacitors will be explained below with reference to the figures. At this point, it should be briefly mentioned that the steam to be liquefied passes through an inlet nozzle in a Dsopfraum, where it precipitates oich on the surface of fixed in the tube walls and water-cooled tubes. The precipitating liquid collects from the tubes drained at the bottom of the envelope of the vapor space, and is discharged via an outlet nozzle. The cooling water enters the nozzle, the so-called water cover, of the device, and flows over the tube in a directed manner by means of baffles installed in the water cover, while it heats up and is discharged via the outlet nozzle. The device also has a connection piece for the discharge of non-condensable gases. The heat removal required for liquefying takes place via the walls of the tubes guided over the vapor space. The heat output depends on the surface, the temperature difference and the heat transfer factor of the tubes. The thermal transmittance can be calculated by means of a known and later described relationship.

The disadvantage of the construction of the known tube bundle capacitors is that the speed of the steam entering via the connection piece for the steam inlet substantially decreases in the condensation space and approaches the zero speed in some points along the pipe surfaces passing through the condensation. As a result, on the one hand, the non-condensable gases adhere in thick layer on the tube surfaces, on the other hand, the concentration and the partial pressure of the non-condensable gases in the vapor space is quite high, whereby the resulting by the presence of non-condensable gases and the condensation-reducing factor much higher is.

Object of the invention

The aim of the invention is to increase the utility properties of tube bundle capacitors of the generic type in a cost effective manner.

Explanation of the essence of the invention

The object of the invention is to provide a tube bundle condenser for liquefying vapors with increased heat transfer factor, with which an increased performance can be achieved. According to the invention baffles are installed between the condensation tubes in the tube bundle capacitor. As a result, the flow conditions of the vapors can be significantly changed and the condensation advantageously.