Gegenstromwärmetauscher
Die Erfindung bezieht sich auf einen nach dem Gegenstromverfahren !afbeibendlen Wärmeaustauscher.
Es ist bekannt, Gegenstromwärmeaustauscher zu bauen, die mit einem meist länglichen Behälter sowie Zu- und Ablaufleitungen für zwei Wärmeaustauschmedien und Rohrleitungen zur Führung des einen Mediums versehen sind. Das andere Medium strömt durch den Behälter selbst und umspült dabei die Rohrleitungen, so dass der Wärmeaustausch zwischen den beiden Medien erfolgen kann. Die Rohrleitungen für das eine Medium erstrecken sich dabei parallel zur Achse des Wärmetauschers von dessen einem Ende zum anderen und werden an den Endpunkten jeweils zu grossen Zuführungs- bzw. Abführungsleitungen zusammengefasst.
Nachteilig ist bei diesen bekannten Wärmetauschern, dass die Wärmeübertragung nicht an allen Stellen gleichmässig erfolgt und somit auch nicht optimal ist, da das durch den Behälter strömende Medium nur wenig verwirbelt wird und seine Geschwinldigkeitsverteilung nicht gleichmässig ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zu schaffen, bei dem durch starke Verwirbelung ein gleichmässiges Temperaturgefälle und konstante Wärmeübertragung längs aller Kontaktflächen und somit optimale Bedingungen erreicht werden können.
Die Erfindung sieht vor, dass ein Gleitblech den Wärmetauscherbehälter wendelartig durchzieht und da- durch ein langgestreckter, schraub enlinienförmiger Kanal ,für das eine Medium gebildet wird und dass längs desselben im Kanairaum Rohrleitungen für das andere Medium verlaufen.
Da sich das Leitblech schraubenlinienförmig durch den Wärmetauscher-Innenraum erstreckt, wird die Strömung des diesen Kanal durchfliessenden Mediums stark verwirbelt. Unter ständiger Rotation um die Wärmetauscher-Achse und unter stärkster Verwirbelung fliesst es von dem einen Ende des Wärmetauschers zum anderen und kann somit die in den Kanal eingelegten Rohre gleichmässig umspülten. Es treten keine Totwasserstellen auf, die für einen Wärmeülbergang nachteilig sein könnten. Durch die starke Verwirbelung und die kanalförmige Führung mit ihrem verhältnismässig engen Querschnitt wird somit ein guter Wärmeübergang an allen Kontaktflächen erzielt.
iBei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Leitblech schraubenlinienförmig um ein sich fast durch den gesamten Wärmetauscher erstreckendes Zulaufrohr für das durch den schraubenlinien förmigen IKanal strömende Medium herum angeordnet und ist von diesem getragen. Dabei endet das Zulaufrohr nicht an der Behälterwand, sondern erstreckt sich längs der Wärmetauscher-Achse fast bis an das andere Behälterende und weist erst hier eine Öffnung auf, durch die das Medium in den Wärmetauscher-Innenraum treten kann. An diesem Zulaufrohr kann das Gleitblech mit mehreren Windungen schraubenlinienförmig angeordnet sein.
Weiterhin kann das Leitblech des schraubenlinienförmigen Kanals und die wendelförmigen Rohrleitungen zusammen mit dem Zulaufrohr zu einem in den Behälter einsetzbaren Einbausatz zusamimengefasst sein. Das Leitblech kann in geeigneter Weise, zum Beispiel durch Verschweissen, an dem Zulaufrohr angebracht sein.
Auch die in dem Kanal verlegten, wendelförmigen Rohrleitungen können am Leitblech befestigt sein, zum Teil direkt, indem sie auf das Leitblech geschweisst sind, oder indem sie an Stützen und Streben vom Zulaufrohr gehalten werden, sodass diese Teile einen Einbausatz bilden, der als Ganzes in den Wärmetauscherbehälter eingebaut wird.
Weiterhin kann der Einbausatz im Behälterdeckel verankert sein.
Schliesslich kann der ertindungsgemässe Gegenstromwärmeaustauscher so gestaltet sein, dass für die Rohrleitungen eine gemeinsame Ablaufleitung, die am Ende des Zulaufrohres befestigt ist und dieses abstützt, durch eine Stopfbuchse im Behälterboden herausführt.
Der Einbausatz, bestehend aus dem Kanal- und Rohrsystem, wird dabei im Wärmetauscher durch den Behälterdeckel und eine Lagerstelle mit Stopfbuchse getragen.
Mit Hilfe der Stopfbuchse ist es möglich, Wärmedehnungen auszugleichen, da sich das durch sie geführte Ablaufrohr ungehindert ausdehnen kann, ohne dass die Gefahr besonderer Leckverluste auftritt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Der Wärmetauscher weist einen länglichen Behälter 1 und einen mit diesem verflanschten Deckel 2 auf. In dem Deckel 2 ist in nicht näher dargestellter Weise ein Zulaufrohr 3 befestigt. Durch dieses Zulaufrohr 3 tritt das eine Medium in den Wärmetauscher ein und durchströmt ihn fast bis zum anderen Behälterende und tritt hier durch eine Öffnung 5 in den Wärmetauscher Innenraum. Auf dem Zulaufrohr 3 ist ein Leitblech 6 mit mehreren Windungen schraubenlinienförmilg angebracht, so dass ein wendelförmiger Kanal längs der Wärmetauscherachse gebildet wird. In diesem Kanal sind auch die Rohre 7 zur Führung des anderen im Gegenstrom zum erstgenannten Medium fliessenden Mediums verlegt.
Dieses Medium tritt durch einen Stutzen 8 ein und verlässt den Wärmetauscher durch eine Ablaufleitung 9, die unter Verwendung einer schematisch dargestellten Stopfbuchse 10 durch die Behälterwand geführt ist. Das in den wendelförmigen Kanal strömende Medium tritt in den Wärmetauscher am Flansch 4 ein und verlässt ihn am Flansch 11.
Der aus dem Zulaufrohr 3, dem Leitblech 6 und den Rohrleitungen 7 bestehende Einbausatz, der in dem Deckel 2 verankert ist, wird als Ganzes in den Wärmetauscher 1 hineingeschoben und an einem Behälterflansch 12 verschraubt. Zur Abstützung des Zulaufrohr res 3 auf der dem Deckel 2 gegenüberliegenden Seite des Behälters dient das Ablaufrohr 9, das mit dem Zulaufrohr an der Sammelstelle 13 für die in dem Kanal verlegten Rohrleitungen 7 verflanscht ist.
Counterflow heat exchanger
The invention relates to a countercurrent process heat exchanger.
It is known to build countercurrent heat exchangers which are provided with a mostly elongated container and inlet and outlet lines for two heat exchange media and pipelines for guiding one medium. The other medium flows through the container itself and washes around the pipelines, so that the heat exchange between the two media can take place. The pipes for one medium extend parallel to the axis of the heat exchanger from one end to the other and are combined at the end points to form large supply and discharge lines.
The disadvantage of these known heat exchangers is that the heat transfer does not take place uniformly at all points and is therefore not optimal either, since the medium flowing through the container is only slightly swirled and its velocity distribution is not uniform.
The invention is therefore based on the object of creating a heat exchanger in which a uniform temperature gradient and constant heat transfer along all contact surfaces and thus optimal conditions can be achieved through strong turbulence.
The invention provides that a sliding plate runs through the heat exchanger container in a helical manner and thereby an elongated, helical channel for which one medium is formed and that pipelines for the other medium run along the same in the channel space.
Since the guide plate extends helically through the heat exchanger interior, the flow of the medium flowing through this channel is strongly swirled. With constant rotation around the heat exchanger axis and with the strongest turbulence, it flows from one end of the heat exchanger to the other and can thus evenly wash around the pipes inserted in the channel. There are no dead water spots that could be disadvantageous for a heat transfer. Due to the strong turbulence and the channel-shaped guidance with its relatively narrow cross-section, a good heat transfer is achieved on all contact surfaces.
In a preferred embodiment of the invention, the guide plate is arranged in a helical manner around an inlet pipe for the medium flowing through the helical I-channel, which pipe extends almost through the entire heat exchanger, and is carried by this. The inlet pipe does not end at the container wall, but extends along the heat exchanger axis almost to the other end of the container and only has an opening here through which the medium can enter the interior of the heat exchanger. The sliding plate can be arranged helically with several turns on this feed pipe.
Furthermore, the guide plate of the helical channel and the helical pipelines can be combined with the inlet pipe to form an installation kit that can be inserted into the container. The guide plate can be attached to the feed pipe in a suitable manner, for example by welding.
The helical pipes laid in the duct can also be attached to the baffle, partly directly by being welded to the baffle, or by being held on supports and struts by the inlet pipe, so that these parts form an installation kit that can be integrated the heat exchanger tank is installed.
The installation kit can also be anchored in the container lid.
Finally, the countercurrent heat exchanger according to the invention can be designed in such a way that a common drainage line for the pipelines, which is fastened to the end of the inlet pipe and supports it, leads out through a stuffing box in the container bottom.
The installation kit, consisting of the duct and pipe system, is carried in the heat exchanger through the container cover and a bearing with a stuffing box.
With the help of the stuffing box, it is possible to compensate for thermal expansion, since the drainage pipe running through it can expand unhindered without the risk of particular leakage losses.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing using an exemplary embodiment.
The heat exchanger has an elongated container 1 and a cover 2 flanged to it. In the cover 2, a feed pipe 3 is attached in a manner not shown. One medium enters the heat exchanger through this inlet pipe 3 and flows through it almost to the other end of the container, where it passes through an opening 5 into the heat exchanger interior. A guide plate 6 with a plurality of turns in a helical manner is attached to the inlet pipe 3, so that a helical channel is formed along the axis of the heat exchanger. The pipes 7 for guiding the other medium flowing in countercurrent to the first-mentioned medium are also laid in this channel.
This medium enters through a nozzle 8 and leaves the heat exchanger through a drain line 9, which is guided through the container wall using a stuffing box 10 shown schematically. The medium flowing into the helical channel enters the heat exchanger at flange 4 and leaves it at flange 11.
The installation kit consisting of the inlet pipe 3, the guide plate 6 and the pipes 7, which is anchored in the cover 2, is pushed as a whole into the heat exchanger 1 and screwed to a container flange 12. The outlet pipe 9, which is flanged to the inlet pipe at the collecting point 13 for the pipelines 7 laid in the channel, serves to support the inlet pipe res 3 on the side of the container opposite the cover 2.