DE19931105B4

DE19931105B4 - Vacuum drying device with a heat exchanger

Info

Publication number: DE19931105B4
Application number: DE1999131105
Authority: DE
Inventors: Heinz Eichholz
Original assignee: SOLAR und VAKUUM TECHNOLOGIE (SVT) AG; SOLAR und VAKUUM TECHNOLOGIE S
Current assignee: SOLAR und VAKUUM TECHNOLOGIE (SVT) AG; SOLAR und VAKUUM TECHNOLOGIE S
Priority date: 1999-07-06
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2019-07-07
Also published as: DE19931105A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher (1), insbesondere für eine Vakuumtrocknungsvorrichtung, wobei der Wärmetauscher (1) einerseits von Dampf als erstes Medium und andererseits von einem zu trocknenden oder einzudickenden schütt- oder fließfähigen Gut als zweites Medium durchströmbar ist, wobei der Dampf unter Abgabe von Wärme an das zweite Medium zumindest teilweise im Wärmetauscher (1) kondensierbar ist. Der neue Wärmetauscher ist dadurch gekennzeichnet, daß er durch wenigstens einen in Spiralform aufgewickelten abgeflachten Schlauch (10) gebildet ist, wobei das erste Medium durch den Schlauch (10) hindurchleitbar ist und wobei das zweite Medium zwischen den Spiralwindungen des Schlauchs (10) hindurchleitbar ist.The invention relates to a heat exchanger (1), in particular for a vacuum drying apparatus, wherein the heat exchanger (1) on the one hand by steam as the first medium and on the other hand by a to be dried or thickened pourable or flowable Good as a second medium, wherein the steam under delivery of heat to the second medium at least partially in the heat exchanger (1) is condensable. The new heat exchanger is characterized in that it is formed by at least one flattened tube (10) wound in a spiral shape, the first medium being able to be passed through the tube (10) and the second medium being able to be passed between the spiral turns of the tube (10) ,

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumtrocknungsvorrichtung für zu trocknende oder einzudickende schütt- oder fließfähige Güter, bestehend aus einem Gehäuse mit einem darin befindlichen Wärmetauscher, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.The The invention relates to a vacuum drying apparatus for drying or to be thickened or flowable goods, consisting from a housing with a heat exchanger therein, having the features of claim 1.

Eine Vakuumtrocknungsvorrichtung dient zum Trocknen und Eindicken von schütt- oder fließfähigen Gut mithilfe von Dampf. Die Vakuumtrocknungsvorrichtung weist dazu einen Wärmetauscher auf, der einerseits von Dampf als erstem Medium und andererseits von dem zu trocknenden Gut als zweitem Medium durchströmt wird, wobei der Dampf unter Abgabe von Wärme an das Gut im Wärmetauscher wenigstens teilweise kondensiert.A Vacuum drying device is used for drying and thickening of pourable or flowable good using steam. The vacuum drying device has one Heat exchanger on, on the one hand by steam as the first medium and on the other hand by flowing through the material to be dried as a second medium, wherein the steam with the release of heat to the good in the heat exchanger at least partially condensed.

Es stellt sich die Aufgabe, für eine solche Vakuumtrocknungsvorrichtung einen Wärmetauscher zu finden, der für das wärmeabgebende Medium Dampf besonders geeignete Wärmeübergangszonen hat, preiswert zu bauen ist und betriebssicher für die genannten Trocknungsgüter bei einer Vakuumtrocknung einzusetzen ist.It sets itself the task for Such a vacuum drying apparatus to find a heat exchanger, the for the heat dissipating Medium steam has particularly suitable heat transfer zones, inexpensive is to build and reliable for the mentioned drying goods at to use a vacuum drying.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vakuumtrocknungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1.These Task is solved by a vacuum drying apparatus according to claim 1.

Für andere Einsatzzwecke als Vakuumtrocknungsvorrichtungen sind Kunststoffschläuche als Wärmetauscher bekannt (vergleiche z. B. DE 87 09 710 U1 ). Hier handelt es sich allerdings um einen Kunststoffschlauch, nicht um einen Kunststoff-Folienschlauch, der in einem Halter befestigt ist. Als Anwendungsgebiet werden galvanische Bäder genannt, in die der bekannte Wärmetauscher hineingesenkt wird. In solchen Bädern wird weder getrocknet noch verdickt.For other purposes than vacuum drying devices plastic hoses are known as heat exchangers (see, eg. DE 87 09 710 U1 ). This is, however, a plastic tube, not a plastic film tube, which is mounted in a holder. As application area galvanic baths are called into which the known heat exchanger is lowered. In such baths is neither dried nor thickened.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher bietet den Vorteil, dass er in seiner einfachsten Form aus einem einzigen Schlauch bestehen kann, der in entsprechender Länge hergestellt und danach zur Spiralform aufgewickelt wird. Zweckmäßig wird dabei ein Schlauch mit einem relativ großen Umfangs und mit relativ geringer Wandstärke verwendet, um ihn problemlos abflachen zu können und um dabei möglichst große Wärmetauscher-Flächen zu erreichen. Außerdem ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher fast automatisch eine im Wesentlichen zylindrische Außenform, so dass dieser Wärmetauscher problemlos in einem zylindrischen Gehäuse mit sehr guter Raumausnutzung unterzubringen ist. Für den Schlauch geeignete Kunststofffolien sind auf dem Markt verfügbar und können mit den für den einzelnen Anwendungsfall des Wärmetauschers erforderlichen Eigenschaften problemlos beschafft und in die gewünschte abgeflachte und zur Spirale aufgewickelte Form gebracht werden.Of the inventive heat exchanger offers the advantage of being in its simplest form single hose can be made of the appropriate length and then wound up into a spiral shape. It is useful a hose with a relatively large circumference and with relative low wall thickness used to flatten it easily and to the extent possible size Heat exchanger surfaces too to reach. Furthermore results in the heat exchanger according to the invention almost automatically a substantially cylindrical outer shape, so that this heat exchanger easily in a cylindrical housing with very good space utilization is to be accommodated. For the tube suitable plastic films are available in the market and can with the for the individual application of the heat exchanger required Properties easily procured and flattened in the desired and wound up into a spiral shape.

Vorzugsweise kann im Zentrum des Wärmetauschers ein Zu- oder Ableitungsrohr für den Dampf angeordnet sein, das zugleich als mechanisch stabiles Tragelement dient. Damit erhält das zentrale Rohr zwei Funktionen, was eine besonders wirtschaftliche Ausführung und zugleich stabile Konstruktion ergibt.Preferably can be in the center of the heat exchanger a supply or discharge pipe for the Steam be arranged, at the same time as a mechanically stable support element serves. With it the central tube has two functions, which is a particularly economical design and at the same time stable construction results.

Zusätzlich können zwischen den Spiralwindungen des Schlauchs mediumdurchlässige Abstandhalter vorgesehen sein. Hierdurch ist sichergestellt, dass das zweite, zwischen den Spiralwindungen hindurchgeführte Medium sich nicht staut, sondern problemlos seinen Weg nimmt.In addition, between The spiral turns of the hose medium permeable spacers provided be. This ensures that the second, between the Spiral turns guided Medium does not jam, but easily takes its way.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass im Schlauch selbst mediumdurchlässige Abstandhalter vorgesehen sind. Hierdurch wird gewährleistet, dass das erste Medium behinderungsfrei durch den Schlauch strömen kann.Farther it is possible, that medium-permeable spacers are provided in the hose itself are. This will ensure that the first medium can flow through the hose without hindrance.

Für Anwendungen, bei denen eine größere Menge des ersten Mediums bei kürzeren Strömungswegen für das erste Medium durch den Wärmetauscher durchgesetzt werden soll, ist vorgesehen, dass zwei oder mehr Schläuche aufeinanderliegend zu der Spiralform aufgewickelt sind, wobei die Schläuche in Parallelschaltung vom ersten Medium durchströmbar sind.For applications, where a larger amount the first medium at shorter flow paths for the first medium through the heat exchanger is to be enforced, it is envisaged that two or more hoses superimposed are wound to the spiral shape, wherein the tubes connected in parallel can be flowed through by the first medium.

Bevorzugt ist weiter vorgesehen, dass der Wärmetauscher im Betrieb eine vertikale Spiralachse aufweist und dass das zweite Medium von oben nach unten, vorzugsweise mittels Schwerkraftwirkung, im Kreuzstrom zum ersten Medium durch den Wärmetauscher führbar ist. Bei diesem Einsatz des Wärmetauschers ist die Förderung des zweiten Mediums besonders einfach, da keine besonderen Fördermittel eingesetzt werden müssen.Prefers is further provided that the heat exchanger in operation a vertical spiral axis and that the second medium from above down, preferably by gravity, in the cross flow to the first medium through the heat exchanger feasible is. In this use of the heat exchanger is the promotion of the second medium particularly simple, since no special funding used Need to become.

Eine weitere Ausgestaltung des Wärmetauschers sieht vor, dass im Schlauch in dessen im Betrieb unteren Bereich eine Kondensat-Drainageleitung angeordnet ist. Bei dieser Ausführung des Wärmetauschers können aus dem Schlauch getrennt voneinander der am Ende des Schlauchs noch ankommende Dampf einerseits sowie das während der Durchströmung der Schlauchs entstandene Kondensat andererseits abgezogen und einer zweckentsprechenden Weiterbehandlung oder -verwendung zugeführt werden.A further embodiment of the heat exchanger provides that in the hose in its lower operating range a condensate drainage line is arranged. In this embodiment of the heat exchanger can disconnected from the hose at the end of the hose still incoming steam on the one hand and during the flow through the Hose resulting condensate on the other hand deducted and a appropriate further treatment or use are supplied.

Um die Kapazität des Wärmetauschers optimal zu nutzen, wird vorgeschlagen, dass an seiner im Betrieb oberen Seite Mittel zur gleichmäßigen Aufgabe und Verteilung des zweiten Mediums in die Zwischenräume zwischen den Spiralwindungen vorgesehen sind. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die gesamten wärmetauschenden Oberflächen des Wärmetauschers gleichmäßig mit dem zweiten Medium beschickt werden.In order to make optimum use of the capacity of the heat exchanger, it is proposed that, at its upper side in operation, means be provided for the uniform application and distribution of the second medium into the intermediate spaces between the spiral windings. This ensures that the entire heat exchanging surfaces of the Heat exchanger can be charged evenly with the second medium.

Schließlich sieht die Erfindung noch vor, dass der Wärmetauscher in Strömungsrichtung des ersten Mediums betrachtet mit einem abnehmenden Strömungsquerschnitt ausgeführt ist. Hiermit wird eine im Durchsatz entsprechende Querschnittsgröße im gesamten Verlauf des Wärmetauschers gewährleistet, weil bei Verwendung von Dampf als erstem Medium ein Teil davon während des Durchströmens des Wärmetauschers kondensiert, so dass das Dampfvolumen mit zunehmendem Strömungsweg geringer wird. Für das geringer werdende Dampfvolumen genügt dann auch ein geringerer Strömungsquerschnitt, ohne daß sich der Strömungswiderstand dadurch erhöht. Damit kann der Wärmetauscher besonders kompakt und platzsparend ausgeführt werden.Finally sees the invention still before, that the heat exchanger in the flow direction of the first medium considered with a decreasing flow cross-section accomplished is. Hereby, a cross-sectional size corresponding throughout in the whole Course of the heat exchanger guaranteed because when using steam as the first medium, a part of it during the Flowing through the heat exchanger condenses, so that the vapor volume decreases with increasing flow path becomes. For the decreasing volume of vapor then also lesser Flow cross-section, without that the flow resistance thereby elevated. This allows the heat exchanger be made very compact and space-saving.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Wärmetauscher, der in einem zylindrischen Gehäuse angeordnet ist, im schematischen Querschnitt.One embodiment The invention is explained below with reference to a drawing. The only Figure of the drawing shows a heat exchanger in a cylindrical casing is arranged, in schematic cross section.

Wie die Zeichnungsfigur zeigt, besteht der Wärmetauscher 1 aus einem abgeflachten und zu einer Spiralform aufgewickelten Schlauch 10. Die Spiralachse wird durch ein zentrales Rohr 13 gebildet, das im Betrieb des Wärmetauschers vorzugsweise vertikal verläuft. Das zentrale Rohr 13 besitzt einen in seiner Längsrichtung verlaufenden Schlitz 13', der in das Innere des spiralförmig aufgewickelten Schlauchs 10 mündet. Durch das zentrale Rohr 13 ist ein erstes Medium, beispielsweise Wasserdampf, zuführbar und durch den Schlitz 13' in das Innere des Schlauchs 10 und somit in den darin gebildeten ersten Mediumkanal 11 einleitbar. Das erste Medium strömt in Richtung der Strömungspfeile 11' durch den gesamten Schlauch 10. Am Ende des Schlauchs 10 ist am äußeren Umfang der Spirale ein Sammelkanal 14 vorgesehen, der einen nach außen führenden Auslaß 14' aufweist, durch den der verbleibende Dampf sowie gegebenenfalls auf dem Wege dorthin entstandenes Kondensat abziehbar sind.As the drawing figure shows, there is the heat exchanger 1 from a flattened and wound into a spiral shape hose 10 , The spiral axis is through a central tube 13 formed, which preferably runs vertically during operation of the heat exchanger. The central tube 13 has a slot extending in its longitudinal direction 13 ' which enters the interior of the spirally wound hose 10 empties. Through the central tube 13 is a first medium, such as water vapor, fed and through the slot 13 ' into the interior of the hose 10 and thus in the first medium channel formed therein 11 introduced. The first medium flows in the direction of the flow arrows 11 ' through the entire hose 10 , At the end of the hose 10 is on the outer circumference of the spiral a collection channel 14 provided, the one leading outward outlet 14 ' has, through which the remaining steam and optionally incurred on the way there condensate are removable.

Zwischen den Spiralwindungen des Schlauchs 10 ist ein in der Draufsicht gemäß der Zeichnungsfigur ebenfalls spiralförmiger Zwischenraum 12 freigehalten, der zur Hindurchleitung eines zweiten Mediums, z. B. ein zu trocknendes Schüttgut oder eine einzudickende Flüssigkeit, genutzt wird. Das zweite Medium wird bevorzugt an der Oberseite des Wärmetauschers 1 aufgegeben und gleichmäßig über die gesamte Oberseite des Wärmetauschers 1 verteilt in den Zwischenraum 12 eingeleitet. Das zweite Medium wird dann im Sinne der Bewegungspfeile 12' von oben nach unten, vorzugsweise allein mittels Schwerkraft, durch den Wärmetauscher hindurchgeführt und bewegt sich damit im Kreuzstrom zum ersten Medium. An der hier nicht sichtbaren Unterseite des Wärmetauschers 1 können an sich bekannte Mittel zur Sammlung und Abführung des zweiten Mediums nach dessen Durchlaufen des Wärmetauschers 1 vorgesehen sein.Between the spiral turns of the hose 10 is a spiral in the plan view according to the drawing figure also a spiral space 12 kept free for the passage of a second medium, for. B. to be dried bulk material or a liquid to be thickened, is used. The second medium is preferably at the top of the heat exchanger 1 abandoned and evenly over the entire top of the heat exchanger 1 distributed in the space 12 initiated. The second medium is then in the sense of movement arrows 12 ' from top to bottom, preferably by gravity alone, passed through the heat exchanger and thus moves in cross-flow to the first medium. At the underside of the heat exchanger, which is not visible here 1 can per se known means for collection and removal of the second medium after passing through the heat exchanger 1 be provided.

Die Höhe des Wärmetauschers 1 und damit die Länge des Strömungsweges des zweiten Mediums werden festgelegt durch den Umfang des Schlauchs 10, der abgeflacht und zur Spiralform aufgewickelt wird. Dabei ist die resultierende Höhe des Wärmetauschers 1 nur geringfügig kleiner als die Hälfte des Umfangs des Schlauchs 10, da dieser beim Abflachen auf einen relativ geringen Abstand seiner Wandungen gebracht wird.The height of the heat exchanger 1 and thus the length of the flow path of the second medium are defined by the circumference of the hose 10 which is flattened and wound into a spiral shape. Here is the resulting height of the heat exchanger 1 only slightly smaller than half the circumference of the hose 10 because it is brought to a relatively small distance of its walls when flattening.

Um definierte Abstände der nach dem Abflachen und Aufwickeln nebeneinanderliegenden Schlauchwandungen einer seits innerhalb des Schlauchs 10 und andererseits im Zwischenraum 12 zu gewährleisten, können, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist, mediumdurchlässige Abstandshalter im Schlauch 10 und/oder im Zwischenraum 12 angeordnet sein. Beide Arten von Abstandshaltern werden zweckmäßig vorab in den schon abgeflachten Schlauch 10 eingelegt oder auf diesen aufgelegt und dann zusammen mit dem Schlauch 10 zur Spiralform aufgewickelt. Zusätzlich oder alternativ kann auch der Schlauch 10 selbst mit einer geeignet strukturierten äußeren und/oder inneren Oberfläche ausgeführt sein, um die gewünschte Mediumdurchlässigkeit zu gewährleisten.At defined intervals of the flattening and winding adjacent hose walls on the one hand within the hose 10 and on the other hand in the space 12 to ensure, what is not shown in the drawing, medium permeable spacers in the hose 10 and / or in the space 12 be arranged. Both types of spacers are expedient in advance in the already flattened hose 10 inserted or placed on this and then together with the hose 10 wound up into a spiral shape. Additionally or alternatively, also the hose 10 even be designed with a suitably textured outer and / or inner surface to ensure the desired medium permeability.

Wie die Figur schließlich noch zeigt, ist der Wärmetauscher 1 im Inneren eines im Querschnitt zylindrischen Gehäuses 15 angeordnet, wobei die Darstellung besonders klar verdeutlicht, daß mit dem Wärmetauscher 1 eine optimale Ausnutzung des Innenraums des zylindrischen Gehäuses 15 erreicht wird, weil jegliche Toträume vermieden werden.As the figure finally shows, is the heat exchanger 1 inside a cross-sectionally cylindrical housing 15 arranged, the illustration shows very clearly that with the heat exchanger 1 optimum utilization of the interior of the cylindrical housing 15 is achieved because any dead spaces are avoided.

Bei Bedarf können auch zwei oder mehr Schläuche 10 aufeinandergelegt und dann parallel zueinander zur Spiralform aufgewickelt werden, was einen größeren Strömungsquerschnitt und verkürzte Strömungswege für das erste Medium ergibt. Auch kann der Wärmetauscher 1 nach einer gewissen Einsatzzeit aus dem Gehäuse 15 entnommen, abgewickelt und dann gereinigt werden, falls sich im Betrieb des Wärmetauschers 1 Schmutz an diesem absetzt. Nach der Reinigung kann der Wärmetauscher 1 problemlos wieder in seine Spiralform gewickelt und dann erneut eingesetzt werden. Bei besonders großem Wärmetauschbedarf können auch mehrere derartige Wärmetauscher 1 übereinander innerhalb eines Gehäuses angeordnet werden, wobei dann zweckmäßig die zentralen Rohre 13 mit entsprechenden Verbindungsstücken miteinander gekoppelt werden. Hierdurch wird eine sehr praktische Modulbauweise ermöglicht, die eine einfache Anpassung an unterschiedlich große benötigte Wärmetauschkapazitäten ermöglicht.If necessary, two or more hoses can 10 superimposed and then wound parallel to each other to the spiral shape, resulting in a larger flow area and shortened flow paths for the first medium. Also, the heat exchanger 1 after a certain period of use from the housing 15 removed, unwound and then cleaned, if in the operation of the heat exchanger 1 Dirt on this settles. After cleaning, the heat exchanger can 1 be easily rewound into its spiral shape and then used again. For a particularly large heat exchange requirement, several such heat exchangers can 1 be arranged one above the other within a housing, in which case expedient the central tubes 13 be coupled together with appropriate connectors. This will be a very practical module allows a simple adaptation to different sized required heat exchange capacity.

Claims

Vacuum drying apparatus for pourable or flowable goods to be dried or thickened, consisting of a housing ( 15 ) with a heat exchanger therein ( 1 ), which has a spiral shape with spaced spiral windings, which are traversed by steam and which are formed from a flattened plastic film tube, wherein the pourable or flowable material between the spiral turns of the hose ( 10 ) is hindurchleitbar.

Vacuum drying apparatus according to claim 1, characterized in that in the center of the heat exchanger ( 1 ) a supply or discharge pipe ( 13 ) is arranged for the steam, which also serves as a mechanically stable support member.

Vacuum drying apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that between the spiral turns of the hose ( 10 ) Spacers are provided.

Vacuum drying apparatus according to claims 1 to 3, characterized in that in the hose ( 10 ) Spacers are provided.

Vacuum drying apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that two or more hoses ( 10 ) are wound on top of each other in the spiral shape, the hoses ( 10 ) can be flowed through in parallel.

Vacuum drying apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger in operation has a vertical spiral axis and that the pourable or flowable material by means of gravity in cross flow through the heat exchanger ( 1 ) is feasible.

Vacuum drying apparatus according to claim 6, characterized in that in the heat exchanger ( 10 ) In the lower part of the operation, a condensate drainage line is arranged.

Vacuum drying apparatus according to claim 7, characterized in that on the upper side in operation of the heat exchanger means for uniform task and distribution of pourable or flowable material in the interstices ( 12 ) are provided between the spiral turns.

Vacuum drying apparatus according to one of the preceding Claims, characterized in that the heat exchanger in the vapor flow direction seen the bulkhead or flowable good with a decreasing flow area accomplished is.