CH307104A - Wärmetauscher. - Google Patents

Description

      Wärmetauseher.       Die Erfindung betrifft einen Wärme  tauscher mit Reihen von innen durchström  ten und aussen quer angeströmten Rohren,  der dadurch gekennzeichnet ist,     dass    Füh  rungsmittel für die Strömung über die Rohre  vorgesehen sind zum Zwecke, Wirbelbildun  gen des aussen strömenden Mediums zu ver  hindern.  



  In der Zeichnung ist der Gegenstand der  Erfindung in einigen Ausführungsformen  beispielsweise -dargestellt.  



       Fig.   <B>1</B> zeigt im     Grundriss    einen     Wärme-          1,auseller    mit innen in axialer Richtung durch  strömten Rohren im Schnitt.  



       Fig.    2 und<B>3</B> veranschaulichen eine wei  tere     Ausführungsform    des Wärmetauschers in  einander zugeordneten Rissen, wobei die  Rohre als     Fliehkraftabscheider    ausgebildet  sind; dabei ist       Fig.    2 ein Schnitt nach der Linie     11-II     der     Pig.   <B>3</B> und       Fig.   <B>3</B> ein Schnitt nach der Linie     III-III     der     Fig.    2.  



       el          Fig.    4 stellt ein weiteres     Ausführungsbei-          s-Diel        des'Wärmetausehers,    ähnlich     Fig.   <B>1,</B> dar.  



       Fig.   <B>5</B> und<B>6</B> zeigen Einzelheiten weiterer  Ausführungsformen.  



  Sämtliche Figuren sind mehr schematisch       e--ehalten.     



  Bei dem Ausführungsbeispiel nach     Fig.   <B>1</B>  sind zur Erzielung einer wirbelfreien Strö  mung über die Rohre<B>1,</B> welche Rohrreihen  bilden, Profilkörper<B>3</B> an nicht dargestellten    Stützteilen oder an den Boden- und Decken  teilen der Rohre, siehe z. B.     Fig.   <B>3,</B> befestigt,  die zwischen<B>je</B> zwei     nebeneinanderliegenden     Rohrreihen vorgesehen sind. Diese Profilkör  per<B>3</B> bestehen aus Blechen, die an ihren  gemeinsamen Berührungsstellen z. B. durch       Punktschweissung    zusammengehalten sind.

    Fernerhin sind die Rohre<B>1</B> einer Reihe so  ausgebildet,     dass    zwei benachbarte,     hinter-          einanderliegende    Rohre<B>1</B> selbst Zwischen  stücke 2 bilden, derart,     dass    durch die ge  nannten     Profilkörper   <B>3</B>     -und    die Zwischen  stücke 2 Strömungswege für das aussen über  die Rohre strömende Medium entstehen, deren       Durchströmungsquerschnitt    überall derselbe  ist. Die     Strömungsriehtung    des genannten  Mediums ist durch Pfeile angedeutet.

   Durch  die     Zwisehenstücke    2 sind die in Strömungs  richtung des über die Rohre strömenden Me  diums gesehen     hintereinanderliegenden    Rohre  <B>1</B> einer Reihe zu gas-,     flüssigkeits-    und staub  dichten Wänden zusammengeschlossen, wobei  in einem Wärmetauscher mit mehreren     sol-          eben        nebeneinanderliegenden    wandbildenden  Rohrreihen das gesamte, die Rohre quer an  strömende Medium in streng geteilte Teil  ströme aufgeteilt wird und somit das Über  treten eines Teilstromes in einen andern aus  geschlossen ist.

   Die Eintrittsstellen<B>5</B> und  die Austrittsstellen<B>6</B> für dieses Medium  sind entsprechend düsenförmig verengt     bzw.          diffusorartig    erweitert vorgesehen, um die  Strömung auch am Eintritt und Austritt      möglichst verlustfrei zu führen und am Aus  tritt einen     Druekrückgewinn    zu erzielen. Bei  diesem Ausführungsbeispiel werden die Rohre  <B>1</B> in axialer Richtung geradeaus durchströmt:  der Wärmeaustausch findet mit dem die Rohre  <B>1</B> quer anströmenden Medium durch die       tohrwandungen    statt. Die benachbarten  Röhre<B>1</B> verschiedener Rohrreihen sind zu  einander versetzt angeordnet.  



  In dem     Wärmetauseher,    der durch die       Fig.    2 und<B>3</B> dargestellt ist, bilden die ein  zelnen Rohre<B>1</B>     bzw.    Rohrreihen Teile von       Fliehkraftstaubabscheidern.    Es ergibt sieh  dabei, wie man aus     Fig.   <B>3</B> erkennt, eine gün  stige     Gesamtanordnung    für diese Kombina  tion eines     '#Värmetauschers    mit     Fliehkraft-          staubabseheidern.    Der     Rohgasraum    ist mit<B>11</B>  bezeichnet.

   Das Rohgas strömt in Richtung  der Pfeile 21 durch die Leitapparate 12 in  die als     Fliehkraftstaubabscheider    ausgebil  deten Rohre<B>1</B> ein. Durch die Leitapparate 12  wird das Rohgas in Rotation versetzt. Am  Ende der     Abseheider        verlässt    der ausgeschie  dene Staub bei<B>13</B> gemäss Pfeilen 22 die     Ab-          seheider    und gelangt in den gemeinsamen  Staubraum 14. Das     Reingas    durchsetzt diesen  Staubraum in den     Reingasrohren   <B>15,</B> die in den       Reingasraum   <B>16</B> münden, wie die Pfeile<B>23</B>  angeben.

   In     Fig.   <B>3</B> sind links zwei axiale und  rechts zwei     tangentiale        Einlauf-Leitapparate     dargestellt. Selbstverständlich können in  einem solchen Wärmetauscher auch nur axiale  oder nur     tangentiale    derartige Apparate     Ver-          #vendung    finden.  



  Die in den     Fig.    2 und<B>3</B> dargestellte Bau  weise ist vor allem auch deshalb vorteilhaft,  weil bei Wärmetauschern mit vielen Rohren  die zur     Nerfügung    stehenden     Wärinetausch-          flächen    der einzelnen Rohre     eo        ipso    verhält  nismässig klein sind. Um trotzdem einen guten  Wärmeaustausch zu erhalten, wird die quer  verlaufende Strömung rasch und verlustfrei  geführt, wie dies auch schon beim Beispiel  nach der     Fig.   <B>1</B> beschrieben worden ist.  



  In     Fig.    2 erkennt man,     dass    hier die be  nachbarten Rohre     bzw.        Abscheider   <B>1</B>     versehie-          dener    Rohrreihen miteinander fluchten.

   Die  Profilkörper<B>3</B> haben dementsprechend eine    etwas andere Gestalt als bei der Ausführung  gemäss     Fig.   <B>1.</B> Es sind hier zusätzlich zu den       Zwischenstüeken    2, die, im Gegensatz zur  Ausführung gemäss     Fig.   <B>11</B> mit den Rohren<B>1</B>  nicht ein     Stüek    bilden, und den Profilkör  pern<B>3</B> an Stellen starker     Krüminung    der  Strömungswege für das aussen über die Rohre  strömende Medium     Lenkbleehe   <B>7</B> angeordnet,  die zur Verringerung der     Umlenkwiderstände     beitragen.

   Die Eintritts- Lind Austrittsstellen  für das die Rohre<B>1</B> quer anströmende Me  dium können auch bei diesem     Wärmetauseher     am Eintritt sich düsenförmig verengend und  am Austritt sieh     diffusorartig    erweiternd     aus-          gebildet        (r        sein.        Zur        Gewährleistung        einer        dich-          ten    Verbindung können die     Zwisehenstüeke    2  und die Rohre<B>1</B> miteinander     versehweisst    sein.  



  Bei der Ausführung nach     Fig.    4 werden  die Strömungswege für das über die Rohre<B>1</B>       bzw.    Rohrreihen strömende Medium sowohl  durch die     Zwischenstlieke    2 als auch durch ent  sprechend ausgebildete Wandteile 4 der Rohre  <B>1</B> gebildet. Dabei bilden die     Zwischenstüeke    2  und die Wandteile 4 mit den Rohren<B>1</B> jeweils  ein Stück. Durch Rippen<B>8,</B> die quer     züi    den  Wandteilen 4 liegen, ergibt sieh hier eine     zu-          sätzliehe    Unterteilung der Teilströme selbst  des die Rohre<B>1</B> quer anströmenden Mediums.  



  Bei einer besonderen Ausführungsform,  wie sie in der     Fig.   <B>5</B> dargestellt ist, sind durch  die Rohre<B>1</B> und die mit ihnen ein Stück bil  denden     Zwisehenstüeke    2 sowie die Profil  körper<B>3</B> im Bereich von<B>je</B> zwei     hinterein-          anderliegenden    Rohren<B>1</B> einer Reihe     Strö-          mungswegge    mit zu- und abnehmenden     Durch-          strömquerschnitten    gegeben. Die     benaeh-          barten    Rohre<B>1</B> verschiedener Rohrreihen sind  hier zueinander versetzt angeordnet.

   Bei<B>17</B>  ist dieser     Durchströmquerschnitt    gross, bei<B>18</B>  klein. Die     Quersehnittsänderung    erfolgt im  grossen und ganzen stetig. Durch diese Kon  struktion wird die Strömung auch an den     Um-          lenkstellen    mit kleinem     Krümmungsradius    im  wesentlichen     laminar    und ohne Wirbelbildun  gen geführt. Ausserdem wird an diesen Stellen  bei<B>18</B> die Geschwindigkeit des strömenden  Mediums erhöht. Dies ist deshalb günstig,  weil in den Zwischenstücken 2 zwischen den      Rohren<B>1</B> einer Reihe die Wärmeleitung durch  die starke -Metallanhäufung vermindert ist,  wodurch der Wärmedurchgang seinerseits  ebenfalls kleiner ausfällt.

   Das dort rasch       vorbeiströmende    Medium erhöht dann wieder  den Wärmeübergang und somit     al-ieh    den       WärMedurehgang.    Bei entsprechender     Di-          niensionierung,    die     reehneriseh    und     versuehs-          iiiässi,y    zu ermitteln ist, können bei dieser  Ausbildungsform über die gesamten     Wärme-          tausehfläehen    stets annähernd konstante       \N'ärmediirehgangszahlen    erhalten werden.  



  In ähnlichem Sinne ist auch bei der Aus  führung nach     Fig.   <B>6</B> eine Änderung des     Durch-          strömquerschnittes    zu ersehen. Hier erfolgt  diese     Ändernn-    durch die Rohre<B>1</B> und die  mit ihnen einteiligen     Zwischenstüeke    2 sowie  die Profilkörper<B>3</B> über eine ganze Rohrreihe.

    Wie man sieht, ändert hier der     Durehström-          quersehnitt    für das die Rohre<B>1</B> quer     anströ-          inende    Medium vom Eintritt<B>19</B> bis zum Aus  tritt 20, wobei dieser     Durchströmquersehnitt     bei<B>19</B> am kleinsten und bei 20 am grössten ist,  wodurch für das genannte Medium eine im       mesentliehen    konstante     Durehströmgeschwin-          digkeit    bei gleichzeitiger, der Erwärmung des  selben entsprechender Volumenänderung er  zielt wird.  



  Bei beiden Ausführungsformen nach den       Fig.   <B>5</B> und<B>6</B> können die mit<B>1</B> bezeichneten  Rohre entweder glatte Rohre oder Teile von       Fliellkraftstaubabseheidern    sein.  



  Die Erfindung ist auf die dargestellten  Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Die  Änderung des     Durehströmquerschnittes    gemäss       Fig.   <B>5</B> kann zusätzlich auch mit einer solchen  Ausgestaltung nach     Fig.   <B>6</B> verbunden sein.  Die Profilkörper zwischen den Rohrreihen  lassen sich auch freistehend an Rahmenteilen       (les        Wärmetausehers    befestigt anordnen und  müssen nicht in allen Fällen zusammenhän  gende,     durehlaufende    Wände bilden, insbe  sondere nicht bei kleineren     Strömungsge-          sehwindigkeiten.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Wärmetauseher mit Reihen von innen durchströmten und aussen quer angeströmten Rohren, gekennzeichnet durch Führungsmittel für die Strömung über die Rohre<B>(1)</B> zum Zwecke, Wirbelbildungen des aussen strömen den Mediums zu verhindern. UNTERANSPRüCHE: <B>1.</B> Wärmetauscher nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Führungsmittel zwischen den hintereinanderliegenden Rohren <B>(1)</B> einer Reihe und weitere Führungsmittei zwischen<B>je</B> zwei nebeneinanderliegenden Rohrreihen vorgesehen sind. 2.

   Wärmetauscher nach Patentanspruch und Unteransprueh <B>1,</B> dadurch gekennzeich net, dass die zwischen hintereinanderliegenden Rohren<B>(1)</B> vorgesehenen Führungsmittel durch Zwischenstücke (2), und die zwischen nebeneinanderliegenden Rohrreihen vorgese henen Führungsmittel durch Profilkörper<B>(3)</B> gebildet sind.

   <B>3.</B> Wärmetauscher nach Patentanspruch und Unteransprueh <B>1,</B> dadurch gekennzeich net, dass die zwischen hintereinanderliegenden Rohren<B>(1)</B> vorgesehenen Führungsmittel durch Zwischenstücke (2), und die zwischen nebeneinanderliegenden Rohrreihen vorgese henen Führungsmittel durch Wandteile (4) der Rohre<B>(1)</B> gebildet sind. 4. Wärmetauscher nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre<B>(1)</B> Teile von Fliehkraftstaubabscheidern bilden, die mit Leitapparaten (12) versehen sind, welch letztere das durehströmende Medium in Rotation versetzen.

   <B>5.</B> Wärmetauscher nach Patentansprueh und Unteranspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeich net, dass durch die Führungsmittel zwischen den hint ereinanderliegenden Rohren<B>(1)</B> einer Rohrreihe die Rohre<B>(1)</B> zu gas-, flüssigkeits- und staubdichten Wänden zusammengesehlos- sen sind,

   so dass in einem Wärmetauscher mit mehreren solchen nebeneinanderliegenden wandbildenden Rohrreihen das gesamte quer anströmende Medium in voneinander vollkom men getrennte Teilströme aufgeteilt wird und somit das Übertreten eines Teilstromes in einen andern ausgeschlossen ist. <B>6.</B> W, ärmetauscher nach Patentanspruch und Unteranspr-Lieh <B>1,</B> dadurch gekennzeich- iaet, dass durch die Führungsmittel Strömungs wege von überall gleichem Querschnitt für das aussen über die Rohre strömende Medium ge bildet sind.

   <B>7.</B> Wärmetauscher nach Patentansprueh und Unteransprüehen <B>1</B> und 2, dadurch ge kennzeichnet, dass durch die Zwischenstücke (2) Lind die Profilkörper<B>(3)</B> im Bereiche von<B>je</B> zwei hintereinanderliegenden Rohren <B>(1)</B> einer Reihe Strömungswege mit. zu- und abnehmenden Durchströmquerschnitten gebil det sind.

   <B>8.</B> Wärmetauseher nach Patentanspruch und Unteransprüchen<B>1</B> und 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zwischenstücke (2) und die Profilkörper<B>(3)</B> mit Bezug auf eine ganze Rohrreihe derart ausgebildet sind, dass der Durehströmquerschnitt für das quer anströ mende MediLim vom Eintritt<B>(19)</B> bis zum Austritt (20) sich ändert.

   <B>9.</B> Mlärmetauscher nach Patent.anspr-Lieh und Unteransprüchen<B>1</B> und 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zwischenstücke (2) und die Profilkörper<B>(3)</B> mit Bezug auf eine ganze Rohrreihe derart ausgebildet sind, dass der Purehströmquersehnitt für das quer anströ- inende Medium beim Eintritt<B>(19)</B> grösser ist als beim Austritt <B>10.</B> Wärmetauscher nach Patentansprueh und Unteranspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeieh- net,

   dass die für das quer anströmende Me dium vorgesehenen Eintrittsstellen<B>(5)</B> düsen- förmig und die Austrittsstellen<B>(6)</B> diffusor- artig ausgebildet, sind.

   <B>11.</B> Wärmetauseher nach Patentansprueli und Unteranspriieh <B>1,</B> dadurch gekennzeieh- net, dass zusätzlich züi den Führungsmitteln in den Strömtingswegen für das aussen über die Rohre strömende Medium Lenkbleehe <B>(7)</B> an geordnet sind. 12. Wärmetauseher nach Patentansprueli und rnteransprüehen <B>1</B> und<B>3,</B> gekennzeichnet durch Rippen<B>(8),</B> die quer zu den Wand teilen (4) angeordnet sind.

   <B>13.</B> _N,#'ärmetauseher nach Patentansprueli und Unteransprilehen <B>1</B> und 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Profilkörper<B>(3)</B> an den Rohren<B>(1)</B> abgestützt sind.