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Vorrichtung zum Kühlen heißer Hochdruckgase Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zum Kühlen heißer Hochdruckgase in einem mit einer Kühlwasserumwälzeinrichtung
versehenen stehenden Siedewasserkühler, der eine von den abzukühlenden Gasen durchströmte
schraubenförmige Rohrschlange aufweist.
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Es ist üblich, unter Hochdruck erzeugte Gase in von Wasser mit Siedetemperatur
umströmten Rohren zu kühlen und dabei hochgespannten Wasserdampf zu erzeugen. Um
die Kühleinrichtung so klein wie möglich zu halten, werden die Gasrohre schraubenförmig
im Kühler angeordnet und das Kühlwasser durch Umwälzmittel, beispielsweise eine
Umwälzpumpe, ständig°vonuntennachobenumgewälzt. Dabei sollen die an der Rohrschlange
sich bildenden Dampfblasen an die Wasseroberfläche und in den Dampfsammelraum geführt
werden, um eine große Wärmeübertragung von dem mit hoher Geschwindigkeit durch die
Rohre geführten Gas auf das Wasser zu erzielen. Bei Kühlern hoher Leistung und dementsprechend
großem Kühlbehälterquerschnitt ist es nun schwierig, eine praktisch gleichmäßige
Umwälzströmung des Wassers an allen Stellen der Rohrschlange zu erreichen. Insbesondere
werden dabei die an der Rohrschlange sich bildenden Dampfblasen mit dem Kühlwasser
vermischt an den weiter oben liegenden Windungen der Rohrschlange vorbeigeführt,
wobei die Zahl und Größe der Dampfblasen weiterhin zunimmt, so daß die Wärmeübertragung
nach oben hin ständig abnimmt.
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Es sind Kühler bekannt, bei denen an der von heißen Gasen durchströmten
Rohrschlange am Rohrquerschnitt oben und unten versetzte Ablenkkörper angeordnet
sind, um eine innige Umspülung der Rohrschlange mit dem sie umströmenden Mittel
zu erzielen. Hierbei ist jedoch keine zwangläufige Führung dieses Mittels entlang
den Windungen der Rohrschlange vorhanden, insbesondere ist auch für den Fall, daß
dieses Mittel Wasser wäre, nicht von vornherein Dampfbildung im Wasser vorgesehen
und sind jedenfalls keine Vorkehrungen getroffen, um diesen Dampf in günstiger Weise
abzuführen.
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Für andere, durch teilweise verdampfendes Wasser gekühlte Wärmeaustauschflächen
ist es dagegen schon bekannt, daß in der Nähe dieser Flächen Strömungsleitbleche
angeordnet sind, und zwar entlang einer gedachten Schraubenlinie, so daß die Gesamtheit
dieser Leitbleche auch als ein Strömungsleitblech aufgefaßt werden kann, das in
der Nähe der zu kühlenden Wand in einer senkrecht durchlaufenden Ebene mit Öffnungen
versehen ist.
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Ferner ist auch schon eine Vorrichtung zum Wärmeaustausch in einem
stehenden Röhrenwärmetauscher bekannt, der für das eine der wärmetauschenden Mittel
mindestens eine schraubenförmige Rohrschlange aufweist, wobei die Rohrschlange an
einem im wesentlichen mittig dem Wärmetauscher angeordneten Verdrängerkörper befestigt
ist und zwischen ihr gleichlaufend Platten angeordnet sind, deren Gesamtheit als
ein Strömungsleitblech aufgefaßt werden kann, das in einer senkrecht durchlaufenden
Ebene mit Öffnungen oder Schlitzen versehen ist. Dieses Leitblech dient jedoch nicht
zur Abführung von Dampfblasen, sondern zum Abführen von Kondensat, denn bei diesem
Wärmetauscher wird nicht das durch die Rohrschlange strömende Mittel gekühlt, sondern
durch die Rohrschlange umströmenden, kondensierenden Dampf beheizt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem eingangs genannten
Hochdruckgaskühler für eine schnelle Abführung der an der Rohrschlange entstehenden
Dampfblase zu sorgen, derart, daß auch die obersten Windungen der Rohrschlange im
wesentlichen ausschließlich vom Wasser bespült sind und nicht etwa durch eine Mischung
mit überwiegendem Dampfanteil vom Kühlwasser im wesentlichen isoliert sind.
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Als Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die
Rohrschlange an einem im wesentlichen mittig im Kühler angeordneten Verdrängerkörper
zu befestigen und zwischen ihr gleichlaufend ein Strömungsleitblech anzuordnen,
das im Bereich des Verdrängerkörpers und im Bereich der Kühlerwand an einer senkrecht
durchlaufenden Ebene mit Öffnungen oder Schlitzen versehen ist.
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Dadurch wird erreicht, daß die Rohrschlange zwangläufig gleichmäßig
von Flüssigkeit umspült wird. Die an der Rohrschlange sich bildenden Dampfblasen
werden von der Kühlflüssigkeit mitgerissen
und beim Vorbeiströmen
an den Schlitzen infolge ihrer geringen Wichte durch die Schlitze aufwärts geführt,
ohne an den weiteren Windungen der Rohrschlange vorbeiströmen zu müssen.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Schlitze des Strömungsleitbleches
in dem Bereich des Verdrängerkörpers und die Schlitze im Bereich der Kühlerwand
sich gegenüberliegend angeordnet und liegt die Rohrschlange exentrisch außerhalb
der Schlitze, um den Durchtritt der Dampfblasen durch die Schlitze nicht zu verhindern.
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Weiterhin sind gemäß einer Fortentwicklung der Erfindung die Schlitze
nach oben hin von Windung zu Windung in ihrer Größe zunehmend ausgebildet, um der
beim Aufsteigen sich vergrößernden Zahl und Größe der Dampfblasen Rechnung zu tragen.
Eine analoge Maßnahme ist für die Ausbildung der dampferzeugenden wärmeabgebenden
Flächen selbst bereits an sich bekannt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
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F i g. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch einen gemäß der Erfindung
ausgebildeten Kühler; Fi g. 2 ist ein waagerechter Schnitt durch den Kühler nach
F i g. 1.
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Mit 1 ist der Kühlerbehälter bezeichnet, der mit einem abnehmbaren
Boden 2 versehen ist, an dem ein rohrförmiger, oben geschlossener Verdrängerkörper
3 befestigt ist.
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Der Verdrängerkörper 3 ist von einem unten eingeführten Gaszuführungsrohr
4 durchsetzt bzw. seitlich an diesem angeordnet, das oben bei 5 aus dem Verdrängerkörper
3 austritt und eine um den Verdrängerkörper 3 gelegte Rohrschlange 6 bildet,
die unten bei 7 aus dem Behälterboden 2 austritt. Der Kühler 1 ist mit Kühlwasser
gefüllt, dessen Wasserstand mit 8 angedeutet ist. Der sich oberhalb des Wasserstandes
8 bildende Dampfsammelraum 9 ist mit einem Rohrstutzen 10 zur
Ableitung des Wasserdampfes versehen.
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Frischwasser wird dem Kühler unten durch eine Leitung 11 zugeführt.
Die Frischwasserzufuhrleitung ist mit einer Umwä'lzleitung 12 verbunden, durch die
oben bei 13 aus dem Kühler ständig Wasser abgezogen und mittels einer Umwälzpumpe
14 umgewälzt wird.
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Unmittelbar oberhalb des unteren Kühlwasserzuflusses 15 beginnend
ist an dem Verdrängerkörper 3 ein Strömungsleitblech 16 schraubenförmig zwischen
der Rohrschlange 6 angeordnet. Das bei 15 eintretende Kühlwasser wird dabei gezwungen,
durch den von dem Strömungsleitblech gebildeten schraubenförmigen Kanal an der Rohrschlange
vorbeizuströmen, so daß diese allseitig mit dem Wasser gleichmäßig in Berührung
kommt.
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Im Bereich des Verdrängerkörpers 3 ist in jeder Windung des Strömungsleitbleches
eine schlitzförmige Öffnung 17 angeordnet, deren Größe nach oben von Windung
zu Windung zunimmt. In entsprechender Weise werden zwischen dem Strömungsleitblech
an der Wand des Kühlers 1 Schlitze 18 gebildet, die ebenfalls nach oben sich vergrößern.
Die beim Vorbeiströmen des Wassers an der Rohrschlange 6 sich bildenden Dampfblasen
werden auf diese Weise gezwungen, durch diese Schlitze, die in einer senkrechten
Ebene übereinanderliegen, aufzusteigen, so daß das schraubenförmig umgeführte Wasser
ständig von den Dampfblasen befreit wird.
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Die Rohrschlange 6 ist so angeordnet, daß sie den Durchgang der Dampfblasen
durch die Schlitze 17,18 nicht stört, und liegt dementsprechend exzentrisch zwischen
den Windungen des Strömungsleitbleches.