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Verfahren und Einrichtung zum Aufheizen eines strömenden Mediums Das Patent betrifft ein Verfahren zum Aufheizen eines strömenden Mediums, insbesondere Heizöles, durch ein flüssiges oder gasförmiges Heizmedium auf eine gewünschte Endtemperatur.
Im Laufe der nachfolgenden Betrachtungen wird auf das Aufheizen von mittelschweren und schweren Heizölen nach dem erfindungsgemässen Verfahren direkt Bezug genommen, da dieses rein beispielsweise ausgewählte Anwendungsgebiet zur Erläuterung des Zweckes und des Wesens des Verfahrens nach der Erfindung besonders geeignet ist.
Die mittelschweren und besonders die schweren Heizöle sind hochviscose Flüssigkeiten, die nicht ohne weiteres ihrer Bestimmung zugeführt werden können. Im Interesse eines hohen Ausnutzungsgrades bei der Verbrennung solcher Öle müssen diese mit der Verbrennungsluft in einem bestimmten Mischungsverhältnis in intensive. Berührung gebracht werden.
Dies erfordert das Zerstäuben des Heizöles in den Brennern, was freilich erst nach Herabsetzen der Viscosität durch Aufheizen des Öles möglich ist. Für die dabei zu erzielenden Temperaturen sind genau festgelegte Richtlinien bekannt. Die im Brenner herrschenden Temperaturen von z. B. schweren Heizölen können die beträchtliche Höhe von 130 C erreichen, und es ist einleuchtend, dass das Zubereiten des Heizöles unter diesen Umständen mit grossen Schwierigkeiten behaftet ist. Erschwerend wirkt dabei freilich nicht nur die bedeutende Temperatursteigerung, vielmehr auch die ausserordentlich schlechte Wärmeleitfähigkeit des Heizöles selber. Die Art der Rufheizung des Heizöles wird ausser durch die bereits erwähnten Faktoren noch durch wirtschaftliche Anforderungen bestimmt.
Für die Niederhaltung der Kosten der Heizölvorwärmung ist hierzu das heizungseigene Medium, das heisst Heisswasser oder Dampf, zu verwenden. Zum Erfüllen der gestellten Anforderungen und zur überwindung der genannten Schwierigkeiten bei der Zubereitung der Heizöle für die Zerstäubung und Verbrennung mittels Brenners sind bereits Einrichtungen vorgeschlagen worden, u. a. die sogenannten Durchlauferhitzer. Bei diesen im Strömungsweg des Heizöles vom Vorratsbehälter zum Brenner angeordneten Einrichtungen handelt es sich bekanntlich um ein durch eine Dampf- oder Heisswasserschlange be- heiztes Strömungsgefäss.
Bei der ausserordentlich gro- ssen dynamischen Zähigkeit des Heizöles. der genannten Sorten herrscht in dem beheizten Ölbad - wie die bekannten Durchlauferhitzer bezeichnet werden können - lediglich eine laminare Strömung, und die Heizflächen werden nur äusserst mangelhaft bestrichen. Um nun die durch die Brennerleistung bestimmte Durchflussmenge aufzuwärmen, sind unter den gegebenen Umständen sehr grosse Wärrneaus- tauschflächen und folglich grossdimensionierte Durchlauferhitzer notwendig.
Diese sind in der Herstellung und im Betrieb sehr kostspielig, sind mit einer nicht zu übersehenden Störungsanfälligkeit behaftet und erfordern zu ihrem Betrieb besondere Einrichtungen in Form von durch Thermostaten gesteuerten Temperaturreglern. Wird dadurch zunächst die Störungsanfälligkeit erhöht und die Wirtschaftlichkeit herabgesetzt, so können die Thermostaten die Öl- temperatur keinesfalls konstant halten, höchstens innerhalb bestimmter relativ weiter Grenzen regeln, wie dies bei der in einem derartigen sehr umfangreichen Durchlauferhitzer enthaltenen Heizölmenge selbstverständlich ist.
Die Temperaturschwankungen des zum Brenner gelangenden Heizöles - auch bei kontinuierlichem Betrieb - beeinflussen durch Änderung der Viskosität den Zerstäubungsgrad und damit das. Mischungsverhältnis mit der Verbrennungsluft, so dass starke Rauchentwicklung und Verbrennung in
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unerwünscht starkem Luftüberschuss sich in abwechselnder Reihenfolge ablösen. Dieser Mangel des thermostatgesteuerten Betriebes wurde noch durch das für Schweröle charakteristische Entstehen von Wärmeschichtungen und damit von grösseren Temperaturunterschieden zwischen den einzelnen Bereichen eines Durchlauferhitzers verstärkt.
Aus diesen Gründen konnten die bekannten Durchlauferhitzer nicht restlos befriedigen. Zweck des Verfahrens nach der Erfindung ist nun das Herabsetzen der Viskosität von mittleren und schweren Heizölen und von anderen zähflüssigen Medien durch Temperaturerhöhung.
Dies wird gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren dadurch erreicht, dass das aufzuheizende Medium in einem geschlossenen Kanal mit der höchstmöglichen noch eine laminare Strömung zulassenden Geschwindigkeit der Einwirkung des höchstens um 5 C über die Endtemperatur des aufzuheizenden Mediums erhitzten Heizmediums ausgesetzt wird.
Das Patent betrifft auch eine Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens. Diese ist erfindungsgemäss gekennzeichnet durch mindestens eine Heizkammer, in welcher mindestens einen geschlossenen Kanal bildende Führungsmittel zum Führen des aufzuheizenden Mediums und Ver- teilmittel zum Inberührungbringen des Heizmediums mit den Führungsmitteln angeordnet sind.
Anhand der Zeichnung, in welcher als Ausführungsbeispiel einer solchen erfindungsgemässen Einrichtung ein Durchlauferhitzer für Heizöle dargestellt ist, wird das erfindungsgemässe Verfahren nachfolgend rein beispielsweise erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Durchlauferhitzer, Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie 11-II der Fig. 1 und Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine Heizkammer. Beide Enden eines Isoliermantels, der im Querschnitt die Form eines flachen Ovals hat, sind durch zueinander parallele Flansche 2 verschlossen, welche runde Bohrungen 3 mit abgesetzter Wandung aufweisen,
wobei jeweils eine Bohrung des einen Flansches mit einer Bohrung des anderen Flansches gleichachsig angeordnet ist. Längs der gemeinsamen Achse je zweier Bohrungen 3 erstrecken sich kreiszylindri- sche Mäntel 4 zwischen den Flanschen 2 und sind an ihren Enden, welche in die Bohrungen 3 eingreifen, mit den Flanschen 2 dichtend verbunden. In dieser Weise bilden die Mäntel 4 voneinander getrennte Heizkammern 5, deren Enden durch Deckel 6 und 7 verschlossen sind, welche unter Zwischenschaltung von Dichtungen 8 auf die Flansche 2 aufgesetzt und dort mittels Schrauben 9 befestigt sind.
In den Heiz- kammern 5 sind koaxial zu den Mänteln 4 liegende Sprührohre 10 vorgesehen, welche aussen am einen Deckel 7 angelötet sind, wobei deren innere, das heisst in den Heizkammern 5 liegende Enden verschlossen sind. Die Sprührohre sind in axialen Abständen mit Gruppen von radialen Bohrungen 11 versehen und kommunizieren miteinander über ein an ihren äusseren Enden aufgesetztes Verteilerrohr 12, an welchem die nicht dargestellte Speiseleitung des Heizmediums angeschlossen ist. In dem Verteilerrohr 12 befindet sich noch ein Wärmefühler 13. In den Fig. 2 und 3 ist es ersichtlich, dass die Mäntel 5 mit Ablassstutzen 14 ausgerüstet sind.
Der Deckel 6 weist im Bereiche einer jeden Heiz- kammer 5 zwei nicht näher bezeichnete Bohrungen auf, durch welche jeweils die Enden einer aus zwei koaxial ineinandergewundenen und in Reihe geschalteten, schraubenlinienförmig gewundenen Rohren 15 und 16 bestehenden Heizschlange geführt sind, welche die Sprührohre 10 in den Heizkammern 5 umgeben. Mittels kurzen, in die vorerwähnten Bohrungen des Deckels 6 eingelöteten Verbindungsstutzen 17 münden die freien Enden der Rohrschlangen 15 in ein Sammelrohr 18 und die der Rohrschlangen 16 in ein Verteilerrohr 19.
Beide, das Verteilerrohr 19 und das Sammelrohr 18, sind an den Verbindungsstutzen 17 befestigt; am Verteilerrohr 19 ist die nicht dargestellte Speiseleitung des Heizöles angeschlossen, während das Sammelrohr 18 der ebenfalls nicht dargestellten Brennerleitung vorgeschaltet ist. Isolierhauben 20 sind über beide Enden des Durchlauferhitzers gestülpt, um die Anschlussteile abzuschirmen und zu schützen.
Das hochviskose Heizöl strömt durch das Verteilerrohr 19 zwecks Vorwärmung in die äussere Rohrschlange 16 und anschliessend zwecks Endaufheizung in die innere Rohrschlange 15 jeder Heizschlange. Die beiden Rohrschlangen 15 und 16 werden mit relativ grosser Strömungsgeschwindigkeit durchflossen, und das Heizöl gelangt anschliessend durch das Sammel- rohr 18 in den Brenner. Gleichzeitig wird durch das Verteilerrohr 12 den Sprührohren 10 Heizmedium, namentlich Dampf oder Heisswasser, zugeführt, welches durch die radialen Bohrungen 11 in der Form von Sprühstrahlen austritt.
Die Sprühstrahlen treffen mit grosser Geschwindigkeit auf die Wandungen der Rohrschlangen 15 und 16, wo sie zerstäuben und die Heizschlangen schliesslich unter starker Wirbelung von allen Seiten umspülen. Das Heizmedium verlässt die Heizkammern 5 durch die Ablassstutzen 14, um erneut dem Kreislauf der Heizung zugeführt zu werden. Es ist einleuchtend, dass in dieser Weise den Heizkammern 5 in der Zeiteinheit eine beträchtliche Wärmemenge zugeführt werden kann, oder - mit anderen Worten - dass trotz Übernahme und Abführen von Wärme durch das. Heizöl die Temperatur in den Heizkammern 5 konstant auf der erwünschten Höhe gehalten werden kann.
Es ist gleichermassen einleuchtend, dass der Wärmeübergang vom Heiz- medium auf das Heizöl besonders intensiv ist, da das Heizmedium über eine grosse Wärmeaustauschfläche auf das Heizöl einwirkt, ein Umstand, welcher an sich schon einen grossen Wärmedurchsatz begründet. Im Interesse einer möglichst grossen Wärmeaustauschfläche zwischen den beiden Medien wurde der Durchflussquerschnitt in den Rohrschlangen 15 und 16
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so niedrig und damit die Strömungsgeschwindigkeit des Heizöles so hoch gewählt, dass die Reynoldsche Zahl gerade unter dem kritischen Wert liegt und die Strömung des Heizöles in den Heizschlangen 15, 16 gerade noch laminar ist.
Dadurch muss die grosse Wärmeaustauschfläche nicht durch erhöhte Strömungswiderstände erkauft werden. Das stark turbulente Strömen des Heiz- mediums sorgt anderseits dafür, dass sich die die Heizschlangen 15, 16 berührenden Partikelchen desselben in ununterbrochener Reihenfolge abwechseln, wobei noch eine grosse Wärmemenge aufweisende Partikel- chen jene von den Wärmeaustauschflächen verdrängen, welche dort bereits Wärme abgegeben haben. Während des schnellen Durchflusses des Heizöles durch die Heizschlangen gelangt jedes Ölpartikelchen unter die Einwirkung einer beträchtlichen Anzahl warmer Partikeln des Heizmediums.
Die Länge der Heizschlangen und der Durchsatz des Heizmediums wird so gewählt, dass das in das Sammelrohr 18 gelangende Heizöl die erwünschte Endtemperatur aufweist. Durch den - wie beschrieben - sehr intensiven Wärmeaustausch im Durchlauferhitzer genügt es, die Temperatur des Heizmediums zum vollständigen Aufheizen des Heizöles um einige Grade - maximum um 5 C - über die Endtempera- tur des Heizöles zu halten, und die Einhaltung dieser konstanten Temperatur erfolgt z. B. bei Dampfheizung durch Reduktion des Dampfdruckes auf das notwendige Mass. Bei Heisswasser kann zu diesem Zwecke eine Mischstation verwendet werden.
Der geringe Temperaturunterschied zwischen dem Heiz- medium und dem Heizöl zusammen mit den erwähnten, die Austrittstemperatur des Heizöles bestimmenden konstanten Faktoren macht die Verwendung von Reguliereinrichtungen überflüssig. Dies im Gegensatz zu bekannten Durchlauferhitzern, welche mit einem weit über seine Endtemperatur aufgeheizten Heizmedium arbeiten müssen und für das Einhalten einer wenigstens bestimmte Grenzen nicht über- bzw.
unterschreitenden Öltemperatur während des Brennerbetriebes und um im intermittierenden Betrieb beim Ausschalten des Brenners ein überhitzen des Heizöles im Durchlauferhitzer zu verhüten, auf die Verwendung einer durch Thermostaten gesteuerten Regulierung der Wärmezufuhr nicht verzichten können. Beim erfindungsgemässen Durchlauferhitzer weist das aus der Heizschlange strömende Heizöl stets die gewünschte Endtemperatur auf.
Ausser dem Fortfall einer Vorrichtung zum Regulieren der Wärmezufuhr zusammen mit den anhaftenden funktionellen und wirtschaftlichen Nachteilen weist der erfindungsgemässe Durchlauferhitzer noch weitere Vorteile auf. Wenn der Brenner beim inter- mittierenden Betrieb abstellt und dabei das Strömen des Heizöles durch den Durchlauferhitzer stoppt,
übernimmt die in den Heizschlangen enthaltene Heiz- ölmenge nach kurzer Zeit die Temperatur des Heiz- mediums. Im Durchlauferhitzer wird dadurch ein höchstens um 5 C über die gewünschte Endtemperatur vorgewärmter Heizölvorrat geschaffen und für das folgende Inbetriebsetzen des Brenners bereitgehalten. Das Vorhandensein eines solchen Vorrats, das heisst eines Vorrats mit erhöhter Zündwilligkeit - so wesentlich dies für sich schon sein mag - ist freilich lediglich die Folge des nicht minder wichtigen Umstandes,
dass der Durchlauferhitzer auch während eines Unterbruches des Brennerbetriebes nicht nur in Betriebsbereitschaft, vielmehr in unvermindertem Betriebszustand gehalten wird. Beim erneuten Starten des Brennerbetriebes wird dann das. höchstens um 5 C über die gewünschte Endtemperatur vorgewärmte Vorratsöl bei Verdrängen des im Brenner erkalteten Heizöles den Brenner leicht und rasch vorspülen, die ausgekühlten Brennerteile schnell vorwärmen und ergibt bei korrektem Zerstäubungsgrad sicheres Zünden bei der erwähnten Endtemperatur.
Auch nach einem längeren Unterbruch des Heizungsbetriebes gestatten die relativ kleinen Ölmengen in den Heizschlangen, deren hohe Durchflüssgeschwin- digkeit und der kontinuierliche Durchfluss des Heiz- mediums - Faktoren, die an sich schon jegliche Schwankungen rasch ausgleichen würden - das sehr schnelle Erreichen des normalen Betriebszustandes.
In diesem Zusammenhang ist der Wärmefühler 13 zu erwähnen, welcher beim Eintreffen des Heiz- mediums im Verteilerrohr 12 den Betrieb des. Brenners freigibt, so dass der Brenner unverzüglich anlaufen kann. Das Erteilen des Startkommandos für den Brenner unmittelbar beim Einführen des Heiz- mediums in den Durchlauferhitzer demonstriert klar die Vorteile des erfindungsgemässen Durchlauferhitzers, entfallen doch dabei die Wartezeiten zwischen Einführen des Heizmediums in den Durchlauferhitzer und dem Start des Brennerbetriebes, welche bei bekannten Durchlauferhitzern bis zu 6 Stunden betragen können.
Nachdem der Durchsatz einer Heizschlange mit der Wahl der Strömungsgeschwindigkeit des Heizöles nach den erwähnten Gesichtspunkten festgelegt ist, geschieht die Anpassung der Leistungsfähigkeit des Durchlauferhitzers an die Brennerleistung durch Parallelschalten der jeweils entsprechenden Zahl Heiz- kammern.
Die Zufuhr des hochviskosen Heizöles an den Durchlauferhitzer besorgt die nicht dargestellte Bren- nerpumpe selber. Folglich stehen die vom Heizöl durchflossenen Leitungen des Durchlauferhitzers unter dem relativ hohen Druck dieser Pumpe, was durch die erwähnten Merkmale der konstruktiven Ausbildung der Einrichtung ohne weiteres möglich ist. Das Heizöl gelangt in die Brennerpumpe mit einer niederen Temperatur bei guter Schmierfähigkeit, wodurch der Verschleiss herabgesetzt und Störungen weitgehend eliminiert werden.
Die hohe Durchfluss- geschwindigkeit des Öles verhindert das Entstehen von Verkokung in den Heizschlangen, um so mehr als die Wandungen der Rohrschlangen kaum über die
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Endtemperatur des Öles geheizt werden müssen, im Gegensatz zu bekannten Durchlauferhitzern, bei denen das Aufheizen des Öles überhaupt ein starkes Temperaturgefälle in den Wärmeaustauschflächen voraussetzt. Es sei noch erwähnt, dass eventuelle Wassereinschlüsse im Heizöl unter dem hohen Druck im Durchlauferhitzer nicht zur Dampfblasenbildung führen können.
Verglichen mit bekannten Durchlauferhitzern zeichnen sich nach dem erfindungsgemässen Verfahren betriebene Durchlauferhitzer durch besonders günstige Kennwerte aus. In der Praxis hat sich u. a. ein solcher Durchlauferhitzer, deren Raumbedarf bei einer Nennleistung von 1000 1/h nur etwa 0,06 m3 beträgt, gut bewährt. Das mit 12 C eintretende Heizöl wurde bei einer Dampftemperatur von 128 C auf 124 C aufgeheizt, wobei die erwähnte Nennleistung noch bedeutend gesteigert werden konnte.
Durchlauferhitzer zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens können mit elektrischen Heizkammern kombiniert werden, welche lediglich dann zur Verwendung kommen, wenn - z. B. beim Inbetriebsetzen der Heizung - noch kein flüssiges oder gasförmiges Heizmedium zur Verfügung steht.
In der beschriebenen Weise können zähflüssige Medien aller Art aufgeheizt werden.
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Method and device for heating a flowing medium The patent relates to a method for heating a flowing medium, in particular heating oil, by a liquid or gaseous heating medium to a desired final temperature.
In the course of the following considerations, direct reference is made to the heating of medium-heavy and heavy fuel oils by the method according to the invention, since this field of application, selected purely for example, is particularly suitable for explaining the purpose and nature of the method according to the invention.
The medium-heavy and especially the heavy heating oils are highly viscous liquids that cannot be used for their intended purpose. In the interest of a high degree of utilization when burning such oils, they must be intensively mixed with the combustion air in a certain mixing ratio. Be brought into contact.
This requires the fuel oil to be atomized in the burners, which of course is only possible after the viscosity has been reduced by heating the oil. Exactly defined guidelines are known for the temperatures to be achieved. The temperatures prevailing in the burner of z. B. heavy fuel oils can reach the considerable height of 130 C, and it is obvious that the preparation of the fuel oil is fraught with great difficulties under these circumstances. Admittedly, it is not only the significant increase in temperature that makes it more difficult, but also the extremely poor thermal conductivity of the heating oil itself. The type of call heating of the heating oil is determined not only by the factors already mentioned, but also by economic requirements.
The heating medium, i.e. hot water or steam, must be used to keep down the costs of heating oil. To meet the requirements and to overcome the difficulties mentioned in the preparation of the fuel oils for atomization and combustion by means of burners, devices have already been proposed, u. a. the so-called water heater. These devices, which are arranged in the flow path of the heating oil from the storage container to the burner, are known to be a flow vessel heated by a steam or hot water coil.
With the extraordinarily high dynamic viscosity of the heating oil. of the types mentioned, there is only a laminar flow in the heated oil bath - as the known instantaneous water heaters can be called - and the heating surfaces are only very poorly coated. In order to warm up the flow rate determined by the burner output, very large heat exchange surfaces and consequently large-scale instantaneous water heaters are necessary under the given circumstances.
These are very expensive to manufacture and operate, are afflicted with a susceptibility to failure that cannot be overlooked, and require special devices in the form of temperature regulators controlled by thermostats for their operation. If this initially increases the susceptibility to failure and reduces the profitability, the thermostats cannot keep the oil temperature constant, at most regulate it within certain relatively wide limits, as is a matter of course with the amount of heating oil contained in such a very extensive flow heater.
The temperature fluctuations of the heating oil reaching the burner - even with continuous operation - influence the degree of atomization by changing the viscosity and thus the mixing ratio with the combustion air, so that strong smoke development and combustion in
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undesirably strong excess air are released in alternating order. This lack of thermostat-controlled operation was exacerbated by the formation of thermal stratifications, which is characteristic of heavy oils, and thus by greater temperature differences between the individual areas of a flow heater.
For these reasons, the known instantaneous water heaters were not entirely satisfactory. The purpose of the method according to the invention is now to reduce the viscosity of medium and heavy heating oils and other viscous media by increasing the temperature.
According to the method according to the invention, this is achieved in that the medium to be heated is exposed to the action of the heating medium heated by at most 5 C above the end temperature of the medium to be heated in a closed channel at the highest possible speed still permitting a laminar flow.
The patent also relates to a device for carrying out the method according to the invention. According to the invention, this is characterized by at least one heating chamber in which at least one closed channel-forming guide means for guiding the medium to be heated and distribution means for bringing the heating medium into contact with the guiding means are arranged.
The method according to the invention is explained in the following purely by way of example with the aid of the drawing, in which a flow heater for heating oils is shown as an exemplary embodiment of such a device according to the invention. It shows: FIG. 1 a longitudinal section through the flow heater, FIG. 2 a section along the line 11-II in FIG. 1 and FIG. 3 an axial section through a heating chamber. Both ends of an insulating jacket, which has the shape of a flat oval in cross section, are closed by mutually parallel flanges 2, which have round bores 3 with stepped walls,
wherein in each case a bore of the one flange is arranged coaxially with a bore of the other flange. Circular cylindrical jackets 4 extend along the common axis of two bores 3 between the flanges 2 and are sealingly connected to the flanges 2 at their ends which engage in the bores 3. In this way, the jackets 4 form separate heating chambers 5, the ends of which are closed by covers 6 and 7, which are placed on the flanges 2 with the interposition of seals 8 and fastened there by means of screws 9.
In the heating chambers 5 there are provided spray tubes 10 lying coaxially to the jackets 4, which are soldered on the outside of a cover 7, their inner ends, that is to say in the heating chambers 5, being closed. The spray pipes are provided with groups of radial bores 11 at axial intervals and communicate with one another via a distributor pipe 12 attached to their outer ends, to which the heating medium feed line, not shown, is connected. In the distributor pipe 12 there is also a heat sensor 13. In FIGS. 2 and 3 it can be seen that the jackets 5 are equipped with drainage stubs 14.
The cover 6 has two unspecified bores in the area of each heating chamber 5, through which the ends of a heating coil 15 and 16, consisting of two coaxially intermingled and serially connected, helically wound pipes 15 and 16, which the spray pipes 10 in the heating chambers 5 surround. By means of short connecting pieces 17 soldered into the aforementioned bores in the cover 6, the free ends of the coils 15 open into a collecting pipe 18 and those of the coils 16 into a distributor pipe 19.
Both the distributor pipe 19 and the collecting pipe 18 are attached to the connecting piece 17; the feed line for the heating oil, not shown, is connected to the distributor pipe 19, while the collecting pipe 18 is connected upstream of the burner line, also not shown. Insulating hoods 20 are placed over both ends of the flow heater in order to shield and protect the connection parts.
The highly viscous heating oil flows through the distributor pipe 19 for the purpose of preheating in the outer pipe coil 16 and then for the purpose of final heating in the inner pipe coil 15 of each heating coil. The flow through the two coils 15 and 16 is relatively high, and the heating oil then passes through the collecting pipe 18 into the burner. At the same time, heating medium, namely steam or hot water, is supplied to the spray pipes 10 through the distributor pipe 12 and exits through the radial bores 11 in the form of spray jets.
The spray jets hit the walls of the pipe coils 15 and 16 at great speed, where they atomize and finally wash around the heating coils from all sides with strong turbulence. The heating medium leaves the heating chambers 5 through the outlet connection 14 in order to be fed back into the heating circuit. It is evident that in this way a considerable amount of heat can be supplied to the heating chambers 5 in a unit of time, or - in other words - that the temperature in the heating chambers 5 is kept constant at the desired level despite the transfer and removal of heat by the heating oil can be.
It is equally evident that the heat transfer from the heating medium to the heating oil is particularly intense, since the heating medium acts on the heating oil over a large heat exchange surface, a fact which in itself creates a large heat throughput. In the interest of the largest possible heat exchange surface between the two media, the flow cross-section in the coils 15 and 16
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so low and thus the flow rate of the heating oil so high that the Reynolds number is just below the critical value and the flow of the heating oil in the heating coils 15, 16 is just laminar.
As a result, the large heat exchange surface does not have to be bought at the cost of increased flow resistance. On the other hand, the highly turbulent flow of the heating medium ensures that the particles of the same touching the heating coils 15, 16 alternate in an uninterrupted sequence, with particles still having a large amount of heat displacing those from the heat exchange surfaces which have already given off heat there. During the rapid flow of the heating oil through the heating coils, each oil particle comes under the influence of a considerable number of warm particles of the heating medium.
The length of the heating coils and the throughput of the heating medium are selected so that the heating oil reaching the collecting pipe 18 has the desired final temperature. Due to the - as described - very intensive heat exchange in the instantaneous water heater, it is sufficient to keep the temperature of the heating medium to completely heat up the heating oil by a few degrees - maximum by 5 C - above the final temperature of the heating oil, and this constant temperature is maintained, for example . B. with steam heating by reducing the steam pressure to the necessary level. A mixing station can be used for hot water for this purpose.
The small temperature difference between the heating medium and the heating oil, together with the aforementioned constant factors which determine the outlet temperature of the heating oil, make the use of regulating devices superfluous. This is in contrast to known instantaneous water heaters, which have to work with a heating medium heated far above its final temperature and which do not exceed or exceed at least certain limits in order to maintain at least certain limits.
oil temperature falling below during burner operation and in order to prevent overheating of the heating oil in the flow heater when the burner is switched off in intermittent operation, the use of a thermostat-controlled regulation of the heat supply cannot be dispensed with. In the instantaneous water heater according to the invention, the heating oil flowing out of the heating coil always has the desired final temperature.
In addition to the elimination of a device for regulating the supply of heat, together with the associated functional and economic disadvantages, the instantaneous water heater according to the invention has further advantages. If the burner switches off during intermittent operation and the flow of heating oil stops through the flow heater,
After a short time, the amount of fuel oil contained in the heating coils takes over the temperature of the heating medium. This creates a fuel oil supply in the instantaneous water heater that is preheated by no more than 5 C above the desired final temperature and is held ready for the subsequent start-up of the burner. The existence of such a supply, i.e. a supply with increased ignition readiness - as essential as this may be in itself - is of course only the result of the no less important circumstance,
that the instantaneous water heater is not only kept in readiness for operation even during an interruption in burner operation, but rather in an undiminished operating state. When burner operation is restarted, the stock oil, preheated at most by 5 C above the desired final temperature, will quickly and easily rinse the burner while displacing the heating oil that has cooled down in the burner, preheat the cooled burner parts quickly and, if the degree of atomization is correct, results in reliable ignition at the final temperature mentioned.
Even after a longer interruption of the heating operation, the relatively small quantities of oil in the heating coils, their high flow rate and the continuous flow of the heating medium - factors that would in themselves compensate for any fluctuations quickly - allow normal operating conditions to be reached very quickly.
In this context, mention should be made of the heat sensor 13 which, when the heating medium arrives in the distributor pipe 12, enables the burner to operate so that the burner can start up immediately. The issuing of the start command for the burner immediately when the heating medium is introduced into the flow heater clearly demonstrates the advantages of the flow heater according to the invention, but the waiting times between the introduction of the heating medium into the flow heater and the start of burner operation, which in known flow heaters can be up to 6 Hours.
After the throughput of a heating coil has been determined with the choice of the flow rate of the heating oil according to the aspects mentioned, the performance of the flow heater is adapted to the burner output by connecting the respective number of heating chambers in parallel.
The burner pump, not shown, takes care of the supply of the highly viscous heating oil to the flow heater itself. As a result, the lines of the flow heater through which the heating oil flows are under the relatively high pressure of this pump, which is easily possible due to the aforementioned features of the structural design of the device. The heating oil enters the burner pump at a low temperature with good lubricity, which reduces wear and tear and largely eliminates malfunctions.
The high flow rate of the oil prevents coking in the heating coils, all the more so as the walls of the pipe coils hardly cover the
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The final temperature of the oil must be heated, in contrast to known flow heaters, in which the heating of the oil requires a strong temperature gradient in the heat exchange surfaces. It should also be mentioned that any water inclusions in the heating oil under the high pressure in the flow heater cannot lead to the formation of vapor bubbles.
Compared with known instantaneous water heaters, instantaneous water heaters operated according to the method according to the invention are distinguished by particularly favorable characteristic values. In practice u. a. Such a water heater, the space requirement of which is only about 0.06 m3 at a rated output of 1000 1 / h, has proven itself well. The heating oil entering at 12 ° C was heated to 124 ° C at a steam temperature of 128 ° C, whereby the aforementioned nominal output could be increased significantly.
Instantaneous water heaters for carrying out the method according to the invention can be combined with electrical heating chambers, which are only used when - z. B. when starting up the heating - no liquid or gaseous heating medium is available.
Viscous media of all types can be heated in the manner described.