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Die Erfindung betrifft eine Kühl- oder Heizeinrichtung an stehenden, zylindrischen, vorzugsweise mehr als 10 m hohen Behältern, wie z. B. Reaktionsbehälter, bei welcher eine Kühl- oder Heizflüssigkeit an den Wandungen des Behälters geführt wird und an der Aussenseite des Behälters mehrere höhenmässig übereinander angeordnete Wärmetauscher mit eigenem Zu- und Ablauf vorgesehen sind.
Es sind Kühlbehälter mit Doppelwandungen bekannt, bei welchen mehrere Kühlzonen hintereinander vorgesehen sind, die an eine Zirkulation angeschlossen sind. Weitere bekannte Konstruktionen zeigen an der Aussenseite angeschweisste Kühlkanäle. Hier wird der gesamte Wasserdruck von aussen auf den Behälter aufgebracht, so dass die Behälterwandung infolge der Einbeulgefahr stärker ausgebildet werden muss, als es dem Behälterinnendruck entspricht. Bei intermittierendem Kühlbetrieb verschäft sich das Problem, wenn auch der Behälterinnendruck Schwankungen, insbesondere durch unterschiedlichen Füllungsgrad, unterworfen ist. Darüberhinaus benötigt die letztgenannte Konstruktion einen grossen Aufwand an
Schweissarbeit.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, den Aussendruck bei gekühlten Behältern zu vermindern, eine problemlose Entleerung der Kühlflächen zu ermöglichen und den Kühleffekt zu erhöhen.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscher als Mäntel an der Aussenseite des
Behälters angeordnet sind, die an ihrer Unterseite angespeist werden und an ihrer Oberseite einen Überlauf aufweisen, so dass der maximale Flüssigkeitsdruck in jedem Mantel nur durch die Flüssigkeitshöhe in diesem gegeben ist. Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung ist in den Fig. 1 bis 3 beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen : Fig. l einen Behälter mit Kühl- oder Heizeinrichtungen im Schrägriss, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Kühlmantel gemäss Schnittlinie II und Fig. 3 eine Konstruktionsvariante zu Fig. 1.
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zur Kühlung oder Beheizung des Behälterinhaltes eingeleitet wird. Selbstverständlich können auch mehr als vier Mäntel übereinander angeordnet werden. Die Flüssigkeit wird über die Pumpe --16-- angesaugt und über die Druckleitung --7-- den einzelnen Mänteln zugeleitet. Hiefür sind Abzweigleitungen --8, 8', 8", 8"'-- vorgesehen, in welchen Druckreduzierstationen bzw. einstellbare Drosselblenden - -9, 9', 9"-- eingebaut sind.
Die oberste Abzweigleitung braucht keine Druckreduziereinrichtung aufzuweisen, da infolge der Höhenlage der Wasserdruck in der Leitung bereits weitgehend reduziert ist.
Um Druckschwankungen in den Mänteln zu vermeiden, ist die Druckleitung --7-- in eine vertikale Abflussleitung --10-- mit grösserem Durchmesser eingeleitet, so dass bei einem auftretenden Überdruck eine Druckentlastung stattfindet und der auftretende maximale Druck durch die Höhe der Flüssigkeitssäule - begrenzt ist. Jeder Kühlmantel-2-- weist an seiner Oberseite --4-- einen Überlauf --5-- auf, so dass der maximale Flüssigkeitsdruck im Mantel durch die Höhe des Flüssigkeitsniveauunterschiedes --6-- zwischen der Anspeisung durch die Abzweigleitung --8-- und dem Überlauf --5-- zuzüglich des Druckverlustes im Mantel gegeben ist.
In Fig. 2 ist ein Schnitt gemäss Schnittlinie II in Fig. l dargestellt. Innerhalb des Mantels --2, 2'-sind Leitbleche --14-- vorgesehen, die als Spirale ausgebildet sind und die Aufrechterhaltung einer Strömung gewährleisten, so dass die übereinander angeordneten Kammern des Mantels nacheinander durchströmt werden. Zur Vermeidung von Luft- bzw. Dampfblasen sind die Leitbleche in Strömungsrichtung der Flüssigkeit nach aufwärts geneigt, so dass etwaig entstehende Blasen in Strömungsrichtung nach aufwärts wandern können und den Wärmeübergang nicht behindern. Wird der Mantel als Kühlmantel verwendet, so ist es zweckmässig, an der Aussenseite desselben Kühlrippen, insbesondere im oberen Bereich des Mantels, vorzusehen. Dadurch wird die Kühlflüssigkeit gekühlt und der Wärmeübergang vom Behälterinhalt auf die Flüssigkeit vergleichmässigt.
Darüberhinaus vermindert sich die Dampfbildung im Abfluss Der Abfluss --10-- ist von einem vertikalen, oben offenen Rohr mit grösserem Durchmesser gebildet, so dass sich darin praktisch kein Flüssigkeitsdruck ausbildet, der über den Überlauf --5-- Rückwirkungen auf den Mantel zeigt.
In Fig. 3 ist eine Konstruktionsvariante zu Fig. 1 dargestellt, bei welcher die Drosselblenden --9-- für die einzelnen Kühlmäntel --2, 2', 2", 2"'-- etwa in gleicher Höhe angeordnet sind, so dass ihre Regulierung von einem gemeinsamen Stand aus erfolgen kann. Dadurch ist die Druckleitung --7-bedeutend kürzer ausgebildet, wohingegen die Abzweigleitungen --8-- eine grössere Länge aufweisen. Die Überläufe --5-- münden, wie in Fig. 1 dargestellt, in einen drucklosen Abfluss --10--.
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Zur Vergrösserung der Kühl- oder Heizleistung wird, wie in Fig. 1 strichliert dargestellt, ein zusätzlicher, zylindrischer, von Flüssigkeit durchflossener Einbau --11-- vorgesehen, der vorzugsweise koaxial zur Behälterachse im Behälter vorgesehen ist. Dieser Einbau --11-- wird durch die Abzweigleitung - angespeist und durch die Leitung --13-- etwa an der höchsten Stelle des Einbaues --11-- mit dem i Abfluss --10-- verbunden. Da der Durchmesser des zylindrischen Einbaues --11-- geringer ist als jener der Behälterwandung --1--, kann die Höhe des Einbaues --11-- bei gleicher zulässiger Beanspruchung höher sein als jene der einzelnen Kühlmantel-2-.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, dass die Kühleinrichtung auch als
Heizeinrichtung verwendet werden kann, womit neben den exothermen Prozessen auch endotherme Prozesse im dargestellten Behälter durchgeführt werden können, ohne dass Luftblasen im Mantel den Wärmeübergang stören. Die erfindungsgemässe Kühleinrichtung kann somit problemlos mit Wasser gefüllt und betrieben sowie auch vollständig entleert werden. Darüberhinaus kann die Behälterwandstärke ohne Rücksicht auf etwaigen Überdruck im Kühl- oder Heizmantel dimensioniert werden, so dass sich eine bedeutende
Gewichtsersparnis ergibt.
Der Einbau --11-- kann in beliebiger Form ausgebildet sein, doch hat sich die
Ausbildung als Kühlschirm mit ringförmigem Eintrittssammler an der Unterseite und ebensolchem ringförmigem Austrittssammler an der höchsten Stelle des Kühlschirms als zweckmässig erwiesen. Die
Schaltung der einzelnen Heizflächen kann variiert werden, indem beispielsweise der Einbau --11-- zuerst vom Kühl- oder Heizmedium zur Vermeidung der Verdampfung desselben durchflossen wird, welches erst anschliessend die Kühlmäntel--2-durchströmt, wobei die einzelnen Kühlmäntel von Teilströmen durchströmt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kühl- oder Heizeinrichtung an stehenden, zylindrischen, vorzugsweise mehr als 10 m hohen
Behältern, bei welcher eine Kühl- oder Heizflüssigkeit an den Wandungen des Behälters geführt wird und an der Aussenseite des Behälters mehrere höhenmässig übereinander angeordnete Wärmetauscher mit eigenem
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als Mäntel (2, 2', 2", 2'") an der Aussenseite des Behälters (1) angeordnet sind, die an ihrer Unterseite angespeist werden und an ihrer Oberseite (4) einen Überlauf (5) aufweisen.
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