DE1189093B

DE1189093B - Device for cooling hot high pressure gases

Info

Publication number: DE1189093B
Application number: DEK46229A
Authority: DE
Inventors: Hugo Lewandowsky
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1962-03-15
Filing date: 1962-03-15
Publication date: 1965-03-18

Description

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.Apparatus for cooling hot high pressure gases The invention relates to on a device for cooling hot high pressure gases in one with a cooling water circulation device equipped standing boiling water cooler, which flowed through one of the gases to be cooled Has helical coil.

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.It is common to use gases generated under high pressure in boiling water to cool the pipes around which the air flows and thereby generate high-tension water vapor. Around To keep the cooling device as small as possible, the gas pipes become helical arranged in the cooler and the cooling water by circulating means, for example a Circulation pump, continuously ° circulated from below to above. In doing so, the ones on the pipe coil formed steam bubbles led to the water surface and into the steam collecting space be to a large heat transfer from the high speed through the Pipes run to achieve gas on the water. With high performance coolers and accordingly large cooling container cross-section, it is now difficult to achieve a practically uniform To achieve circulating flow of the water at all points of the pipe coil. In particular The vapor bubbles that form on the pipe coil are mixed with the cooling water mixed past the coils of the pipe coil lying further above, wherein the number and size of the vapor bubbles continue to increase, so that the heat transfer steadily decreases towards the top.

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.There are known coolers in which hot gases flow through them Pipe coil arranged on the pipe cross-section above and below offset deflector bodies are to an intimate flushing of the coil with the medium flowing around it to achieve. Here, however, there is no inevitable guidance along this means the coils of the pipe coil present, in particular is also for the case that this medium would be water if there was no provision for steam to be formed in the water from the outset and in any case no precautions are taken to steam this in a favorable manner to dissipate.

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.For other heat exchange surfaces cooled by partially evaporating water on the other hand, it is already known that flow baffles are in the vicinity of these surfaces are arranged, along an imaginary helical line, so that the entirety this baffle can also be regarded as a flow baffle, which in close to the wall to be cooled in a vertical plane with openings is provided.

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.Furthermore, a device for heat exchange is already in one standing tubular heat exchanger known for the one of the heat exchanging means having at least one helical coil, the coil on attached to a displacement body arranged essentially in the center of the heat exchanger is and between it plates are arranged in the same direction, their entirety as a flow baffle can be perceived, which in a vertically continuous Level is provided with openings or slots. However, this baffle is not used for the removal of vapor bubbles, but for the removal of condensate, because with this Heat exchanger, it is not the medium flowing through the coil that is cooled, but heated by the condensing steam flowing around the pipe coil.

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.The invention is based on the object mentioned above High-pressure gas cooler for quick removal of the gas generated on the pipe coil To ensure vapor bubble, so that the top turns of the coil in the are essentially rinsed exclusively by water and not by a mixture with a predominant proportion of steam are essentially isolated from the cooling water.

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.As a solution to this problem, it is proposed according to the invention that Coiled pipe on a displacement body arranged essentially in the center of the cooler to attach and to arrange a flow baffle in the same direction between them, that in the area of the displacer and in the area of the cooler wall on a perpendicular continuous plane is provided with openings or slots.

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.This ensures that the coil inevitably evenly is bathed in liquid. The vapor bubbles that form on the pipe coil are carried away by the coolant and when flowing past at the slots due to their low weight through the slots upwards, without having to flow past the other turns of the pipe coil.

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.According to a further development of the invention, the slots are in the flow guide plate in the area of the displacement body and the slots in the area of the cooler wall arranged opposite one another and the pipe coil lies eccentrically outside the slots so as not to prevent the vapor bubbles from passing through the slots.

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.Furthermore, according to a further development of the invention, the slots upwards from turn to turn in their size increasingly formed to the to take into account the increasing number and size of the vapor bubbles as they rise. An analogous measure is for the formation of the steam-generating heat-emitting Areas themselves are already known per se.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.The invention is illustrated in the drawing, for example.

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.F i g. 1 is a vertical section through one according to the invention trained cooler; Fi g. 2 is a horizontal section through the cooler according to F i g. 1.

Mit 1 ist der Kühlerbehälter bezeichnet, der mit einem abnehmbaren Boden 2 versehen ist, an dem ein rohrförmiger, oben geschlossener Verdrängerkörper 3 befestigt ist. 1 with the cooler container is referred to, which is provided with a removable bottom 2, to which a tubular, top closed displacement body 3 is attached.

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.The displacement body 3 is penetrated by a gas supply pipe 4 introduced below or arranged laterally on this, which emerges from the displacer 3 at the top at 5 and forms a pipe coil 6 placed around the displacer 3, which emerges from the bottom of the container 2 at 7 at the bottom. The cooler 1 is filled with cooling water, the water level of which is indicated by 8. The steam collecting space 9 which forms above the water level 8 is provided with a pipe socket 10 for discharging the water vapor.

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.Fresh water is fed to the cooler at the bottom through a line 11. The fresh water supply line is connected to a circulation line 12 through which water is continuously drawn off from the cooler at 13 above and circulated by means of a circulation pump 14 .

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.Beginning directly above the lower cooling water inflow 15 , a flow guide plate 16 is arranged helically between the pipe coil 6 on the displacement body 3. The cooling water entering at 15 is forced to flow past the pipe coil through the helical channel formed by the flow baffle, so that it comes into uniform contact with the water on all sides.

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.In the area of the displacement body 3, a slot-shaped opening 17 is arranged in each turn of the flow guide plate, the size of which increases upwards from turn to turn. In a corresponding manner, slots 18 are formed between the flow baffle on the wall of the cooler 1, which also enlarge upwards. The steam bubbles forming when the water flows past the pipe coil 6 are forced in this way to rise through these slots, which are superposed in a vertical plane, so that the water circulated in a helical manner is constantly freed from the steam bubbles.

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.The coil 6 is arranged so that it allows the passage of the vapor bubbles does not interfere through the slots 17,18, and is accordingly eccentric between the turns of the flow baffle.

Claims

Claims: 1. Device for cooling hot high-pressure gases in a standing boiling water cooler which is provided with a cooling water circulating device and which has a helical pipe coil through which the gases to be cooled flow, characterized in that the pipe coil is arranged in a manner known per se on a displacer body (3) arranged essentially in the center. and a flow guide plate (16) is arranged in parallel between it and is provided with openings or slots (17, 18) in the area of the displacement body and in the area of the cooler wall in a perpendicular plane.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the slots (17) of the flow guide plate (16) in the region of the displacement body (3) and the slots (18) in the region of the cooler wall are arranged opposite one another and the coil (6) eccentrically outside the slots is arranged.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the size of the slots (17,18) upwards from winding to Winding increases. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1070 655; French Patent Nos. 1222 708, 1163 014; British patent specification No. 134 843.