DD239853A1 - Waermeuebertrager mit zentralrohr - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Waermeuebertrager, der indirekte Waermeuebergaenge zwischen einem gasfoermigen Mantelraum- und einem fluessigen Rohrraummedium vorsieht, wobei im Mantelraum um ein vorzugsweise unberohrtes und mit Oeffnungen versehenes Zentralrohr ein Rohrbuendel angeordnet ist. Dabei sind aeusserer Mantelraum und Zentralrohr mittels Trennblechen in einzelne Kammern unterteilt. Ziel der Erfindung ist es, den Waermeuebergangseffekt aufgrund einer guenstigen Stroemungsfuehrung zu erhoehen und eine konstruktiv kompakte Ausfuehrung des Apparates zu ermoeglichen. Die technische Aufgabe besteht darin, das Mantelraummedium so zu fuehren, dass Laengsstromanteile und ploetzliche Richtungsaenderungen vermieden werden. Dabei soll eine hohe Variabilitaet der Stroemungsquerschnitte von Mantel- und Rohrraum und eine hohe Schwingungsresistenz der Rohrbuendel erreicht werden. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass das Zentralrohr mittels Trennblechen, die als Schraegbleche ausgebildet sind, in einzelne Schraegstroemkammern unterteilt ist, wobei die Schraegbleche jeweils parallel zwischen zwei benachbarten ringscheibenfoermigen Trennblechen von Ringkammern angeordnet sind, und die Oeffnungen im Zentralrohr gegenueberliegend als Ein- und Austrittsoeffnungen der Ringkammer vorgesehen sind.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeübertrager mit Zentralrohr bzw. Zentralrohrsegmenten, bei dem ein vorzugsweise unberohrtes und mit radialen Öffnungen versehenes Zentrairohr vorgesehen und im Mantelraum ein Rohrbündel angeordnet ist. Dabei sind sowohl der äußere Mantelraum als auch das Zentralrohr mittels Trennwänden in Kammern unterteilt. Derartige Wärmeübertrager eignen sich für viele verfahrenstechnische Belange, insbesondere für Wärmeaustauschprozesse zwischen einem gasförmigen Mantelraummedium, das senkrecht zur Rohrbündelachse geführt wird, und einem flüssigen Rohrraummedium. Erfindet Anwendung in Anlagen der Kältetechnik, der chemischen und artverwandten Industrie.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es wurde bereits ein Rohrbündelwärmeübertrager mit Zentralrohr vorgeschlagen (Patentanmeldung WP F28F/264207 — 4), dessen Mantelraum durch Trennwände in Ring- bzw. Ringsegmentkammern unterteilt, und das Mantelraummedium radial oder zentral zuführbar ist. Dabei sind in den Trennwänden Übertrittsöffnungen für das Mantelraummedium vorgesehen. Weiterhin kennzeichnet diesen Rohrbündelwärmeübertrager, daß im Zentralrohr Trennwände und Öffnungen vorgesehen sind.

Bei einer radialen Zuführung des Mantelraummediums gelangt es in eine erste Ring- bzw. Ringsegmentkammer, tritt über die Öffnungen im Zentralrohr in eine erste Zentralrohrkammer ein, wird hier durch eine Trennwand am Weiterströmen gehindert und tritt über Öffnungen in die nachfolgende Ring- bzw. Ringsegmentkammer ein, durchläuft diese und gelangt über Übertrittsöffnungen'der Trennwände im Mantelraum in die nachfolgende Ring- bzw. Ringsegmentkammer und von hier aus

über Öffnungen in die zweite Kammer des Zentralrohres. <

Dieser alternierende Strömungsverlauf des Mantelraummediums wiederholt sich bis der gesamte Rohrbündelwärmeübertrager in seiner axialen Länge durchströmt ist.

Bei einer zentralen Zuführung des Mantelraummediums erfolgt der Eintritt über einen Eintrittsstutzen direkt in eine erste Zentralrohrkammer, tritt über Öffnungen in eine erste Ring- bzw. Ringsegmentkammer ein, durchläuft diese und strömt durch die Übertrittsöffnungen in den Trennwänden im Mantelraum in eine zweite Ring- bzw. Ringsegmentkammer und gelangt über Öffnungen in eine zweite Zentralrohrkammer. Dieser Strömungsveriauf wiederholt sich, bis der gesamte Rohrbündelwärmeübertrager durchströmt ist.

Von Nachteil ist bei diesem Rohrbündelwärmeübertrager, daß, bedingt durch das Übertreten des Mantelraummediums von einer Ringkammer in die nachfolgende Ringkammer, Längsstromanteile entstehen. In analoger Weise treten in den ZentralrohrkammeVn Längsströme auf, die zu einem uneffektiven Wärmeübergang führen. , Weiterhin treten beim Überströmen von einer Ringkammer in die nächste Ringkammer und beim Eintreten und Austreten in bzw. aus den Zentralrohrkammern plötzliche Richtungsänderungen auf, die Druckverluste zur Folge haben.

Gleichzeitig erweist sich nachteilig, daß im Bereich der Üfaertnitsöfinungen in den Trennwänden die Abstützlängen für die Bündelrohre sehr groß werden, so daß Schwingungsgefährdungen auftreten.

Ziel der Erfindung ·

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Wärmeübertrager mit Zentralrohr zu schaffen, der vielseitig, für verschiedenste verfahrenstechnische Belange einsetzbar ist, einen hohen Wärmeübergang zwischen den Medien gewährleistet, energiesparend arbeitet und konstruktiv kompakt ausgeführt ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung ,

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, mittels eines Wärmeübertragers mit Zentralrohr bzw. Zentralrohrsegmenten einen effektiven Wärmeübergang bei Wärmeaustauschprozessen zwischen einem gasförmigen Mantelraum- und einem flüssigen Rohrraummedium zu erreichen. Dabei soll der Wärmeübertrager ein vorzugsweise unberührtes Zentralrohr enthalten und sowohl im äußeren Mantelraum als auch im Zentralrohr sollen Trennbleche vorhanden sein, die Kammern bilden. Dabei sollen gegenüber dem Rohrbündel Längsstromanteile vermieden und im Strömungsverlauf des Mantelraummediums plötzliche Richtungsänderungen vermieden werden. Der freie Apparatequerschnitt soll für Anordnung der Austauschfläche voll ausgenutzt werden, wobei eine hohe Variabilität der Strömungsquerschnitte von Mantel- und Rohrraum eine breite Anwendbarkeit absichern sollen. Weiterhin soll eine hohe Schwingungsresistenz erzielt werden. Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, daß das Zentralrohr mittels Trennblechen, die als Schrägbleche ausgebildet sind, in einzelne Schrägströmkammern unterteilt ist, wobei die Schrägbleche jeweils parallel und zwischen zwei benachbarten ringscheibenförmigen Trennblechen von Ringkammern angeordnet sind, und die Öffnungen im Zentralrohr gegenüberliegend als Ein- und Austrittsöffnungen der Ringkammer vorgesehen sind.

-Eine besondere Ausführung sieht vor, daß die Öffnungen über die gesamte axiale Länge des Zentralrohres auf der gleichen Achse, die vorzugsweise durch die Ein-und Austrittsöffnungen verläuft, angeordnet sind.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Auf den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager mit Zentralrohr Fig.2: einen Schnitt A-A nach Fig. 1

Ein Wärmeübertrager 1 besteht aus einem äußeren Mantel 2, einem vorzugsweise unberohrten Zentralrohr 3, einem Rohrbündel 4 und Vorkammern 5. Zwischen dem äußeren Mantel und dem Zentralrohr 3 sind senkrecht zur Rohrbündelachse ringscheibenförmige Trennbleche 6 vorgesehen, die den äußeren Mantelraum in einzelne Ringkammern J unterteilen. Im Zentralrohr 3, dem inneren Mantelraum, sind erfindungsgemäß Schrägbleche 8 angeordnet, so daß jeweils zwei benachbarte ringscheibenförmigeTrennbleche 6 diagonal, parallel miteinander dicht verbunden sind und Schrägströmkammern 9 bilden. Im Zentralrohr 3 sind Öffnungen 10 vorgesehen, die gegenüberliegend als Ein- und Austrittsöffnungen ausgebildet sind. Dabei sind die Öffnungen 10 über die gesamte axiale Länge des Zentralrohres 3 auf der gleichen Achse, die vorzugsweise durch die Ein- und Austrittsöffnungen verläuft, angeordnet.

Der Wärmeübertrager eignet sich besonders für Wärmeübertragungen zwischen einem großvolumigen gasförmigen Mantelraummedium und einem flüssigen Rohrraummedium.

Das Rohrraummedium kann sowohl ein- als auch mehrflutig geführt werden. Das Mantelraummedium tritt vorzugsweise unten über einen Eintrittsstutzen 11 in den Apparat ein, durchströmt die erste Ringkammer 7 und tritt über Öffnungen 10 im Zentralrohr 3 in die erste Schrägströmkammer θ oben ein, durchströmt diese und tritt auf der gegenüberliegenden Seite unten aus und tritt in die nächstfolgende Ringkammer 7 ein. Dieser Strömungsverlauf wiederholt sich, bis der Apparat durchströmt ist.

Aus der letzten Ringkammer 7 tritt das Mantelraummedium über einen Austrittsstutzen 12 aus.

Dabei erfolgt der Strömungsverlauf in den Ringkammern 7 senkrecht zur Rohrbündelachse und sichert einen effektiven Wärmeübergang. Beim Durchströmen der Schrägströmkammern 9 erfolgt keine plötzliche Änderung des Strömungsverlaufes, so daß Druckverluste und damit Energieverluste reduziert werden. Aus der Schrägströmkammer 9 erfolgt ein Übertritt in die nachfolgende Ringkammer 7, wobei dieser Übertritt auch keine plötzliche Veränderung des Strömungsverlaufes nach sich zieht.

Die Erfindung besitzt gegenüber anderen Lösungen folgende erfindungswesentliche Vorteile:

Es ist ein hoher Wärmeübertragungseffekt zu verzeichnen, da keine Längsstromanteile zu den Rohrbündeln auftreten.

Der gleichmäßige doppelspiralförmige Strömungsverlauf ohne plötzliche Strömungsrichtungsänderung minimiert Druck- und damit Energieverluste. Es besteht eine apparative Kompaktheit durch volle Ausnutzung des Ringraumes für die Berohrung.

Weiterhin besteht eine große Anpaßbarkeit an die unterschiedlichen Wärmeübertragungsprozesse infolge einer flexiblen Gestaltung der Strömungsquerschnitte. Des weiteren besteht eine hohe Schwingungsresistenz, da alle Rohre durch die ringscheibenförmigen Trennbleche abgestützt werden.

Claims (2)

Erfindungsanspruch: -

1. Wärmeübertrager mit Zentralrohr bzw. Zentralrohrsegmenten, bei dem ein vorzugsweise unberohrtes und mit radialen Öffnungen versehenes Zenträlrohr vorgesehen ist und km Mantelraum Rohrbündel angeordnet sind, wobei im Zentralrohr und im Mantelraum Trennbleche vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet» daß das Zentralrohr (3) mittels Trenhblechen, αΊβ als Schrägbleche (8) ausgebildet sind, in einzelne Ecitiägstr ömkammern (9) unterteilt ist, wobei die Schrägbleche (8) jeweils parallel und zwischen zwei benachbarten ringscheibenförmigen Trennblechen (6) von Ringkammern (7) angeordnet sind, und die Öffnungen (10) im Zenträlrohr (3) gegenüberliegend als Ein- und Austrittsöffnungen der Ringkammer (7) vorgesehen sind.

2. Wärmeübertrager.nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (10) über die gesamte axiale Länge des Zentralrohres (3) auf der gleichen Achse, die vorzugsweise durch die Ein- und Austrittsöffnungen verläuft, angeordnet sind.