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Strahlheizrohr
Heizrohre, die von Heizgasen innen bestrichen werden und ihre Wärme nach aussen durch Strahlung und/oder Konvektion abgeben, sind bekannt. Sie sind z. B. dort notwendig, wo die Aufheizung eines Gutes in einer Schutzgas-Atmosphäre verlangt wird. Da das Innere des Heizrohres gegen den Ofenraum dicht abgeschlossen ist, kann eine Vermischung der Ofen-Atmosphäre mit den Heizgasen nicht stattfinden.
Ein Nachteil dieser bekannten Strahlheizrohre liegt darin, dass die Rohrinnenfläche, in Strömungsrichtung gesehen, mit Rauchgasen immer niedrigerer Temperatur in Berührung kommt. Sie wird also nicht gleichmässig beheizt und strahlt dementsprechend über die gesamte Länge sehr verschieden stark. Dies bedeutet nicht nur eine Herabsetzung der Heizleistung des Rohres, sondern ist auch verfahrenstechnisch sehr unerwünscht. Erfindungsgemäss lässt sich dies bei Strahlheizrohren mit Umlenkung der darin strömenden Heizgase am geschlossenen Rohrende dadurch vermeiden, dass in dem vom Rohr umschlossenen Raum ein oder mehrere in Rohrlängsrichtung sich erstreckende Trennbleche angeordnet
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Ende, auf seinem Rückwege mit dem restlichen Teil der Rohrinnenfläche direkten Kontakt besitzt.
Dadurch wird erreicht dass durch jeden Querschnitt der Rohrlänge mindestens zwei Heizgasströme verschiedener Temperatur durchtreten und die Rohrinnenwandung bestreichen, sich dabei so ergänzend, dass die Gesamtabstrahlung an den verschiedenen Stellen des Rohres konstant bleibt oder nur geringfügige Unterschiede aufweist.
Die einfachste konstruktive Massnahme zur Verwirklichung dieses Gedankens besteht darin, den Rohrquerschnitt der Länge nach durch mindestens ein Trennblech zu unterteilen und durch den einen Teilquerschnitt das eintretende heisse, durch den andern das austretende"kalte"Heizgas zu führen. Dies wird im folgenden an Hand von Fig. 1 näher erläutert.
Das Strahlrohr 1 beliebiger Querschnittsform ist durch ein Trennblech 2 fast über die gesamte Rohrlänge in zwei gleiche oder ungleiche Teilquerschnitte geteilt, so dass die Räume 3 und 4 entstehen, die an derUmlenkstelle 5 miteinander in Verbindung stehen. Das unverbrannte Heizgas tritt durch das Rohr 6, die Verbrennungsluft durch den Stutzen 7 ein. Das Heizgas strömt sodann von der Zündstelle 9 durch den Raum 3, die in der Figur unten liegende Rohrwandung innen beheizend, entlang bis zur Umlenkstelle 5, wo es in den Raum 4 eintritt, um schliesslich durch den Abgasstutzen 8 auszutreten. Ersichtlich stehen im Querschnitt x der Fig. 1 einander die heisseste Gastemperatur bei 9 und die niedrigste Gastemperatur beim Austritt des Heizgases gegenüber. Die Abstrahlung dieses Mantelelementes wird also einer mittleren Gastemperatur entsprechen.
An der Umlenkstelle 5 ist die Gastemperatur so weit gesunken, dass ihr Wert dem Mittelwert an der Stel-
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Strahlrohrlänge fast konstant bleiben bzw. nur wenig voneinander abweichen. Dies ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Legt man für die Wärmeübertragung das Stefan-Boltzmann'sche Gesetz zugrunde, so ist der mathemaische Ausdruck für die richtige Lage des Trennbleches mit den in Fig. 2 verwendeten Bezeichnungen gegeben durch :
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In Worten ausgedrückt, muss dem Heizgas jeweils ein umso kleinerer Rohrflächenanteil zugeteilt werden, je heisser das Gas an der betrachteten Stelle ist. Praktisch wird die richtige Lage des bzw. der Trennbleche empirisch ermittelt.
In Flg. 3 ist gezeigt, dass durch Anordnung eines schnecken- oder schraubenförmig gewundenen Trennbleches eine weitere Verbesserung der gleichmässigen Abstrahlung nach verschiedenen Richtungen erzielt werden kann.
In Fig. 4 ist schliesslich eine betriebsfähige Konstruktion dargestellt, u. zw. in ihrer einfachsten Ausführung mit nur einem Trennblech, bei der der Luftvorwärmer 10 sich besonders einfach gestaltet.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Strahlheizrohr mit Umlenkung der darin strömenden Heizgase am geschlossenen Rohrende, dadurch gekennzeichnet, dass in dem vom Rohr umschlossenen Raum ein oder mehrere in Rohrlängsrichtung sich erstreckende Trennbleche angeordnet sind, welche zusammen mit Teilen der Rohrinnenfläche Strömungkanäle bilden, wobei das die Kanäle durchströmende Heizgas auf seinem Hinwege mit einem Teil und, nach Umlenkung am geschlossenen Ende, auf seinem Rückweg mit dem restlichen Teil der Rohrinnenfläche direkten Kontakt besitzt.