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Heizkessel
Die Erfindung betrifft einen Heizkessel mit mehreren parallelen, sich vom Feuerraum durch den
Wassermantel hindurcherstreckenden Heizgaskanälen, die im wesentlichen aus parallelen Blechen mit reihenweise an der Innenseite der Kanäle angeordneten, länglichen Erhöhungen bestehen.
Es sind Heizgaskanäle oder-züge bekannt, in denen zur Verbesserung des Wärmeüberganges waagrecht liegende Hindernisse angeordnet sind. Diese Hindernisse bestehen bei aus Gusseisen hergestellten Heizgaszügen aus beim Giessen hergestellten Rippen und bei aus Stahlblech hergestellten Heizgaszügen, mit denen sich die Erfindung befasst, aus in das Blech eingestanzten und daher parallel und zueinander versetzt an beiden Seiten des Bleches angeordneten Vorsprüngen. Die eingestanzten Vorsprünge zweier nebeneinander liegender, den Heizgaskanal bildender Platten sind dabei einander gegenüberliegend so angeordnet, dass sie einander berühren. Die gesamten Heizgase müssen daher um diese Hindernisse herumströmen, wodurch der Strömungswiderstand des Heizgaskanals beträchtlich erhöht und die Kesselleistung herabgesetzt wird.
Eine wesentliche Verbesserung des Wärmeüberganges wird ohne erhebliche Erhöhung des Strömungwiderstandes in Heizgaskanälen der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Erhöhungen eine im Verhältnis zur Blechstärke und zu der normal zu den Blechen gemessenen Kanalbreite geringe Höhe und an ihren beiden Enden eine geringere Breite als in ihrer Mitte haben, wobei die einzelnen Erhöhungen schräg zur Strömungsrichtung der Heizgase verlaufen.
Bei dieser Ausbildung des Heizgaskanals wird der Heizgasstrom in seiner Gesamtheit praktisch nicht umgelenkt, da die Erhöhungen auf der Wand des Heizgaskanals so flach sind, dass sie nur die Grenzschichten beeinflussen und die Hauptrichtung des Heizgasstrom nicht verändern. Die Erhöhungen wirken also nur in Wandnähe auf die Strömung ein, indem sie die laminare Grenzschicht immer wieder aufreissen und dadurch eine Verbesserung des Wärmeübergangs vom Heizgas durch die Blechwand zum Wasser bewirken.
Die Erhöhungen sind dabei im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen nicht durch einen Stanzvorgang, sondern durch einen Walzvorgang nur auf einer Seite des verwendeten Bleches erzeugt, so dass die mit Wasser in Berührung stehende äussere Fläche des Heizgaskanals eine glatte Fläche ist, die weder Erhöhungen noch Vertiefungen aufweist.
Besonders bewährt haben sich Bleche, bei denen die Erhöhungen, in ihrer Längsrichtung hintereinanderliegend, Reihen bilden, die sich gegenseitig unter angenähert gleichen Winkeln kreuzen, wobei vorzugsweise sich unter einem Winkel von 900 schneidende Reihen von Erhöhungen unter einem Winkel von im wesentlichen 450 zur Längsrichtung der Kanäle angeordnet sind und die Erhöhungen eine an beiden Enden spitz zulaufende Tränenform haben.
Bei einer solchen Anordnung wurde beispielsweise die Kesselleistung um über 20ago gegenüber einer
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Anordnung erhöht, bei der die Heizgaskanäle aus glatten Blechen hergestellt sind. Diese grosse Erhöhung der Kesselleistung (d. h. eine ohne wesentliche Vergrösserung des Strömungswiderstandes erreichte bessere Wärmeübertragung) ist anscheinend darauf zurückzuführen, dass durch die jeweils auf Lücke stehenden, zueinander quergestellten, schwach gewölbten, eine glatte Oberfläche aufweisenden, tränenartigen Erhöhungen breite Kanäle gebildet werden, die aber an den Kreuzungsstellen teilweise durch die quer zu ihnen gestellten Erhöhungen abgeschlossen sind.
Trotz der bei dieser Anordnung grossen Turbulenzverstärkung wird der Strömungswiderstand in den Kanälen nur geringfügig erhöht.
Bei der Verwendung von erfindungsgemäss ausgebildeten Blechen braucht man ausserdem für die Reinigung der Heizflächen keine Speizalbürste. Auch muss man nicht darauf achten, dass man mit dem Reinigungswerkzeug die Kanäle einzeln durchfährt, wie dies bei Anordnungen mit aufgeschweissten oder angegossenen Rippen grösserer Höhe der Fall sein würde. Die Kesselreinigung kann also schnell und mühelos mit üblichen Reinigungsgeräten durchgeführt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden Teil der Beschreibung an Hand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt : Fig. l einen Querschnitt durch einen Heizgaskanal, der gemäss der Erfindung aus Tränenblech hergestellt ist und Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch den in Fig. 1 gezeigten Kanal.
In den Zeichnungen ist das den in Fig. 1 dargestellten verhältnismässig engen Heizgaskanal --10-bildende Tränenblech --12- im Massstab 1 : 1 wiedergegeben. Man kann leicht ersehen, dass die im Verhältnis der Blechstärke niedrigen, flach gewölbten, länglichen, an beiden Enden spitz zulaufenden schmalen Erhöhungen oder Tränen --14-- in durch breite Kanäle getrennten Reihen angeordnet sind, die etwa in einem Winkel von 450 zu der Anströmrichtung der Heizgase verlaufen, die mit den Pfei- len --16- bezeichnet ist. An jeder Kreuzungsstelle ist dabei nur etwa die Hälfte der Breite der Kanäle durch die Tränen der senkrecht zur Kanalrichtung verlaufenden Reihen verringert.
Die Strömung wird also an den Verbindungsstellen nicht übermässig gestaut, sondern im wesentlichen mäanderförmig in Längsrichtung des Kanals umgelenkt, wobei aber an den Umlenkstellen durch gegenseitiges Berühren von Teilströmen eine für einen guten Wärmeübergang erwünschte Turbulenz auftritt. Die Hauptströmungsrichtung der Gase entlang der Bleche ist durch Pfeile -18-- angedeutet. Zur besseren Veranschaulichung ist bei der Darstellung der Tränen in Fig. 2 die Abkrümmung des Bleches am oberen Ende zeichnerisch nicht berücksichtigt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Heizkessel mit mehreren parallelen, sich vom Feuerraum durch den Wassermantel hindurcherstreckenden Heizgaskanälen, die im wesentlichen aus parallelen Blechen mit reihenweise an der Innen-
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dass die Erhöhungen eine im Verhältnis zur Blechstärke und zu der normal zu den Blechen gemessenen Kanalbreite geringe Höhe und an ihren beiden Enden eine geringere Breite als in ihrer Mitte haben, wobei die einzelnen Erhöhungen schräg zur Strömungsrichtung der Heizgase verlaufen.