CH227240A - Rohrbündelwärmeaustauscher. - Google Patents

Description

      Rohrbündelwärmeaustauscher.       Die Erfindung betrifft einen Rohrbündel  wärmeaustauscher, bei dem ein die Rohre des       Wärmeaustauschers    in Längsrichtung um  fliessendes Medium in Endkammern im Quer  strom zu den Rohren ein- und, austritt.  



  Zweck der Erfindung ist, einen Rohr  bündelwärmeaustauscher zu schaffen, in wel  chem eine möglichst gleichmässige Vertei  lung des die Längsrohre umströmenden Me  diums über den Querschnitt des Rohrbündels  bei kleinsten Strömungswiderständen in den       Querstromendkammern    erfolgt. Das Errei  chen kleinster Druckabfälle ist z. B. bei  Wärmekraftanlagen mit Rücksicht auf den  Gesamtwirkungsgrad besonders wichtig, vor  allem bei solchen Wärmekraftanlagen, in  denen mindestens der grösste Teil eines gas  förmigen Arbeitsmittels einen Kreislauf be  schreibt, wobei es in mindestens einem Ver  dichter auf höheren Druck gebracht, dann  durch äussere Wärmezufuhr erhitzt und hier  auf in mindestens einer Turbine unter Lei  stungsabgabe nach aussen entspannt wird.

      Erreicht wird der Zweck gemäss vorliegen  der Erfindung dadurch, dass zwischen minde  stens zwei Rohrgruppen, in denen die Rohre  angeordnet sind, mindestens ein rohrfreier  Raum vorhanden ist, der aber für den Durch  fluss des die Rohre umströmenden Mediums  im     Längsstromteil    des     Wärmeaustauschers     gesperrt ist. Zweckmässig kann dabei der  rohrfreie Raum zwischen den Rohrgruppen  im     Längsstromteil    durch einen gasdichten  Sperrkörper, der nicht in die Endkammern  hineinreicht, ausgefüllt sein.  



  Auf den beiliegenden Zeichnungen sind  verschiedene beispielsweise Ausführungsfor  men des Erfindungsgegenstandes veranschau  licht, und zwar zeigt:       Fig.1    teilweise einen Längsschnitt und  teilweise eine Ansicht einer ersten Ausfüh  rungsform,       Fig.    2 einen Querschnitt nach der Linie       II-II    der     Fig.1.        Fig.    3 einen Querschnitt nach der Linie       III-III    der     Fig.    1,           Fig.4    teilweise einen Längsschnitt und  teilweise eine Ansicht einer zweiten Ausfüh  tungsform,

         Fig.    5 einen Querschnitt nach der Linie       V-V    der     Fig.4.        Fig.    6 einen Schnitt senkrecht zur Längs  achse der Rohre einer dritten Ausführungs  form und       Fig.    7 einen Schnitt senkrecht zur Längs  achse des     Wärmeaustauschers    durch eine der  Endkammern einer weiteren Ausführungs  form.  



  Der in den     Fig.    1 bis 3 gezeigte     Wärme-          austauscher    weist Rohre 1 auf, die in Grup  pen A und B angeordnet sind. Das gesamte  Bündel von     Rohren    1 ist von einem Ge  häuse     \?        umschlossen,    das einen zylindrischen       Querschnitt    hat und zwei Endkammern 3, 4  aufweist. Die Rohrenden . sind in derjenigen  Wand der Endkammer 3     bezw.    4 befestigt,  welche, in der Längsrichtung der Rohrgrup  pen betrachtet, die betreffende Endkammer  nach aussen begrenzt. Eine dieser Wände ist  in     Fig.l    mit dem Bezugszeichen 5 belegt.

    Die Rohre 1 der Gruppen A und B werden  von einem     Wärmeaustauschmittel    durch  strömt, das durch einen Stutzen 6 zu- und  einen Stutzen 7 abströmt. Der Endkammer 3  strömt quer zur Längsachse der Rohre 1  ein zweites     Wärmeaustauschmedium    zu. wel  ches bei kleinsten Widerständen möglichst  gleichmässig über den Querschnitt der Rohr  gruppen A und B zu verteilen ist, damit es  dann die Rohre 1 im     Längsstromteil    des       Wärmeaustauschers,    das heisst in dem zwi  schen den Endkammern 3 und 4 gelegenen  Teil möglichst gleichmässig umströmt. Zu  diesem Behufe ist zwischen den Rohrgruppen  A und B ein rohrfreier Raum 8 vorgesehen.

    In den zwischen den Endkammern 3, 4 ge  legenen Teil dieses rohrfreien Raumes ist  zwischen den Rohrgruppen<I>A</I> und<I>B</I> ein  hohler Sperrkörper     .10    eingebaut, der das die  Rohre 1 umströmende Medium am Durch  tritt durch den erwähnten rohrfreien Raum  verhindert und nicht bis in die     Endkammern     3. 4 hineinreicht.

   Die in den     Endkammern    3       bezw.    4 befindlichen Teile des rohrfreien    Raumes 8 tragen dazu bei. dass das Wärme  austauschmedium, welches die Rohre 1 zu  umströmen hat, in der Kammer 3 möglichst  gleichmässig und     bei    kleinsten Verlusten über  die Querschnitte der Rohrgruppen A und B  verteilt und in der Kammer 4 wieder gesam  melt wird; der Sperrkörper 10 verhindert  seinerseits, dass im     Längsstromteil    eine       "Kurzschlussströmung"    in dem rohrfreien  Raum zwischen den Gruppen A und B auf  treten kann.  



  Der Sperrkörper kann anstatt hohl, wie  gezeigt, auch als voller Körper     -ausgebildet     sein.  



  Auch bei der in den     Fig.    4 und 5 gezeig  ten Ausführungsform sind die Rohre 11 des       Wärmeaustauschers    in zwei Gruppen C und  D angeordnet, von denen jede auf dem gröss  ten Teil ihrer Länge von einer     Hüllwand    14       bezw.    15 umschlossen ist. 13 bezeichnet die  Endkammer, welcher das Wärmeaustausch  medium zufliesst, das die Rohre 11 zu um  strömen hat.

   Die     Hüllwände    14 und 15 rei  chen nicht bis zu den     Endplatten    24 des       Wärmeaustauschers.    Der rohrfreie Raum 12,  welcher zwischen den     Hüllwänden    14, 15 der  Rohrgruppen C und D vorhanden ist, und  der ringförmige rohrfreie Raum 9 ausserhalb  derselben sind durch eine gasdichte Quer  wand 16     unterteilt,    so dass das der     Endkam-          mer    13 als Querstrom zufliessende Wärme  austauschmedium     gezwungen    ist, die Zwi  schenräume zu durchströmen, welche zwi  schen den     Hüllwänden    14, 15 und den Roh  ren 11 der Gruppen<I>C, D</I> vorhanden sind.

    Die beschriebene Bauart gewährleistet, dass  die Rohre 11 im     Längsstronmteil    der Gruppen  <I>C, D</I> in der angestrebten Weise von dem  einen     Wärmeaustauschmedium    umströmt   -erden, und die     Querwand    16 verunmöglicht  in den rohrfreien Räumen zwischen den Hüll  wänden 14, 15 das Auftreten einer "Kurz  schlussströmung", welche an den Rohren 11  vorbeigehen würde.  



  Wie aus den Querschnitte zeigenden       Fig.    2, 3 und 5 ersichtlich ist, weist der rohr  freie Raum     zwischen    den Rohrgruppen  zweckmässig eine rechteckige Querschnitts-      form auf, wobei die längeren     Rechteckseiten     senkrecht zur Richtung des in die eine End  kammer eintretenden     Mediums    verlaufen.  



  Falls erforderlich, können im Längsstrom  teil des     Wärmeaustauschers    auch mehrere  gasdichte, das Auftreten von Längsströmun  gen verhindernde Querwände vorgesehen  sein.  



       Fig.    6 zeigt einen     Querschnitt    durch eine  Endkammer eines     Wärmeaustauschers    von  kreisförmigem     Querschnitt    und mit drei  Rohrgruppen E, F und G, von denen jede  eine gasdichte     Hüllwand    17     bezw.    18, 19  aufweist. Bei dieser Ausführungsform ver  engen sich die rohrfreien Zwischenräume 20  zwischen den     Hüllwänden    17, 18, 19 der  Gruppen E     bezw.    F, G in radialer Richtung  von aussen nach der Mitte hin.  



       Fig.    7 zeigt schliesslich einen Querschnitt  durch     eine    der Endkammern eines     Wärme-          austauschers,    der im     Längsstromteil    auch  von kreisförmigem Querschnitt ist. Bei dieser  Ausführungsform sind die Rohre in fünf  Gruppen<I>H, J,</I>     K,   <I>L</I> und M angeordnet, von  denen jede eine gasdichte     Hüllwand    21 auf  weist.

   Das     Endkammergehäuse    22 am Ein  tritt des die Rohre des     Wärmeaustauschers     umströmenden Mediums verengt sich spiral  förmig, während sich das nicht gezeigte     End-          kammergehäuse    am Austritt dieses Mediums  spiralförmig erweitert. Ferner verlaufen in  beiden Endkammern die rohrfreien Räume 23  zwischen den     Hüllwänden    21 der verschiede  nen Rohrgruppen     H,   <I>J,</I>     K,   <I>L</I> und M spiral  förmig vom äussern Umfang dieser Gruppen  nach der Mitte der Endkammern, so dass der  Querschnitt der Räume 23 von aussen nach  innen abnimmt.  



  Selbstverständlich sind auch bei den Bau  arten nach den     Fig.    6 und 7     gasdichte    Quer  wände vorzusehen, damit im     Längsstromteil     des     Wärmeaustauschers    in den rohrfreien  Räumen zwischen den Rohrgruppen keine  Längsströmungen auftreten können.  



  Zweckmässig werden die     Wärmeaustau-          scher    so bebaut, dass sich jede Rohrgruppe  mitsamt ihrer     Hüllwand    einzeln ausbauen  lässt. Die     Hüllwände    können auch dazu die-    neu, die einzelnen     Gruppen    zusammenzuhal  ten. In Verbindung mit Abstandhaltern an  den Rohren können solche     Hüllwände    ferner  verhindern, dass die Rohre im Betrieb und  beim Ausbau in Unordnung geraten, beson  ders bei in bezug auf ihren Durchmesser  langen Rohren.  



  Der     Wärmeaustauscher    kann eine belie  bige Vielzahl von Rohrgruppen aufweisen  und für eine beliebige Lage, in welcher er  aufzustellen ist, gebaut werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Rohrbündelwärmeaustauscher, bei dem ein die Rohre des Wärmeaustauschers in Längs richtung umfliessendes Medium in Endkam- mern im Querstrom zu den Rohren ein- und austritt, insbesondere für Wärmekraftanla gen, in welchen mindestens der grössere Teil eines gasförmigen Arbeitsmittels einen Kreis lauf beschreibt, wobei es in mindestens einem Verdichter auf höheren Druck gebracht, dann durch äussere Wärmezufuhr erhitzt und hier auf in mindestens einer Turbine unter Lei stungsabgabe nach aussen entspannt wird.

   da durch gekennzeichnet, dass zwischen minde stens zwei Rohrgruppen, in denen die Rohre angeordnet sind, mindestens ein rohrfreier Raum vorhanden ist, der aber für den Durch fluss des die Rohre umströmenden Mediums im Längsstromteil des Wärmeaustauschers gesperrt ist. UNTERANSPRüCHE 1. Rohrbündelwärmeaustauscher nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrfreie Raum zwischen den Rohrgruppen im Längsstromteil durch einen gasdichten Sperrkörper, der nicht in die Endkammern hineinreicht, ausgefüllt ist.

   2. Rohrbündelwärmeaustauscher nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre jeder Gruppe in ihrem Längsstrom- teil von einer gasdichten Hüllwand umschlos sen sind und die rohrfreien Räume zwischen den Hüllwänden der Rohrgruppen , durch mindestens eine gasdichte Querwand unter teilt sind, so dass eine Längsströmung durch dieselben hindurch verhindert ist.

   3. Rohrbündelwärmeaustauscher nach Pa tentanspruch, mit kreisförmigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet., dass der Querschnitt der rohrfreien Räume sich in radialer Rich tung von aussen nach der Mitte verengt. 4. Rohrbündelwärmeaustauscher nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrfreie Raum zwischen den Rohrgrup pen von rechteckigem Querschnitt ist, wobei die längeren Rechteekseiten senkrecht zur Richtung des in die eine Endkammer eintre tenden Mediums verlaufen.

   5. Rohrbündelwärmeaustauscher nach Pa tentanspruch, mit kreisförmigem Querschnitt im Längsstromteil, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Endkammergehäuse am Eintritt des die Rohre umströmenden Mediums spiral förmig verengt und am Austritt spiralförmig erweitert und die rohrfreien Räume spiral förmig verengt und am Austritt spiralförmig erweitert und die rohrfreien Räume spiral förmig vom äussern Umfang der Rohrgrup pen nach der Mitte verlaufen, derart, dass der Querschnitt von aussen nach innen abnimmt.

   6. Rohrbündelwärmeaustauscher nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rohrgruppe mitsamt ihrer Hüllwand einzeln ausbaubar ist.