DD239853A1

DD239853A1 - HEAT TRANSFER WITH CENTRAL TUBE

Info

Publication number: DD239853A1
Application number: DD27913785A
Authority: DD
Inventors: Bernvard Thurow; Egon Abe
Original assignee: Schwermasch Liebknecht Veb K
Priority date: 1985-07-30
Filing date: 1985-07-30
Publication date: 1986-10-08

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.The invention relates to a heat transfer medium, which provides indirect Waermeuebergaenge between a gaseous Mantelraum- and a liquid pipe space medium, wherein a Rohrbuendel is arranged in the shell space around a preferably untapped and provided with openings central pipe. In this case, external jacket space and central tube are divided into individual chambers by means of dividing plates. The aim of the invention is to increase the Waermeuebergangseffekt due to a favorable Stroemungsfuehrung and to allow a structurally compact execution of the apparatus. The technical task is to guide the jacket space medium so that Laengsstromanteile and sudden changes in direction are avoided. In this case, a high variability of Stroemungsquerschnitte of mantle and tube space and a high vibration resistance of the Rohrbuendel should be achieved. According to the invention, the object is achieved in that the central tube is divided into individual Schraegstroemkammern by dividers, which are designed as Schraegbleche, the Schraegbleche are each arranged in parallel between two adjacent ringscheibenfoermigen dividing plates of annular chambers, and the openings in the central tube opposite as Ein- and Outlet openings of the annular chamber are provided.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

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.The invention relates to a heat exchanger with central tube or central tube segments, in which provided a preferably non-corroded and provided with radial openings Zentrairohr and in the shell space a tube bundle is arranged. In this case, both the outer shell space and the central tube are divided by means of partitions into chambers. Such heat exchangers are suitable for many process engineering concerns, in particular for heat exchange processes between a gaseous jacket space medium, which is guided perpendicular to the tube bundle axis, and a liquid pipe space medium. It is used in refrigeration systems, chemical and related industries.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

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.It has already been proposed a tube bundle heat exchanger with central tube (patent application WP F28F / 264207 - 4), the jacket space divided by partitions in ring or ring segment chambers, and the jacket space medium can be fed radially or centrally. In this case, transfer openings for the jacket space medium are provided in the partitions. Furthermore, this tube bundle heat exchanger that dividing walls and openings are provided in the central tube.

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 ausIn a radial feed of the jacket space medium, it enters a first ring or ring segment chamber, enters via the openings in the central tube in a first central tube chamber, is prevented here by a partition on the further flow and enters via openings in the subsequent ring or ring segment chamber , passes through these and passes over the transfer openings' of the partitions in the shell space in the subsequent ring or Ringsegmentkammer and from here

über Öffnungen in die zweite Kammer des Zentralrohres. <via openings in the second chamber of the central tube. <

Dieser alternierende Strömungsverlauf des Mantelraummediums wiederholt sich bis der gesamte Rohrbündelwärmeübertrager in seiner axialen Länge durchströmt ist.This alternating flow of the jacket space medium is repeated until the entire tube bundle heat exchanger is flowed through in its axial length.

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.In a central supply of the jacket space medium, the entry via an inlet connection directly into a first central tube chamber, enters via openings in a first ring or ring segment chamber, passes through this and flows through the transfer openings in the partitions in the shell space in a second ring or Ring segment chamber and passes through openings in a second central tube chamber. This Strömungsveriauf is repeated until the entire shell and tube heat exchanger is flowed through.

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.The disadvantage of this tube bundle heat exchanger that, due to the trespassing of the jacket space medium from an annular chamber in the subsequent annular chamber, longitudinal flow components arise. In an analogous manner occur in the ZentralrohrkammeVn longitudinal currents, which lead to an ineffective heat transfer. Furthermore, when overflowing from one annular chamber into the next annular chamber and when entering and exiting into or out of the central tube chambers, sudden changes in direction result, which result in pressure losses.

Gleichzeitig erweist sich nachteilig, daß im Bereich der Üfaertnitsöfinungen in den Trennwänden die Abstützlängen für die Bündelrohre sehr groß werden, so daß Schwingungsgefährdungen auftreten.At the same time it proves to be disadvantageous that in the field of Üfaertnitsöfinungen in the partitions, the support lengths for the bundle tubes are very large, so that vibration hazards occur.

Ziel der Erfindung ·Object of the invention

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.The aim of the invention is to provide a heat exchanger with central tube, which is versatile, can be used for a variety of procedural issues, ensures a high heat transfer between the media, energy-saving and constructive compact design.

Darlegung des Wesens der Erfindung ,Explanation of the essence of the invention,

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.The invention is based on the technical object to achieve an effective heat transfer in heat exchange processes between a gaseous Mantelraum- and a liquid pipe space medium by means of a heat exchanger with central tube or central tube segments. In this case, the heat exchanger should contain a preferably untouched central tube and both in the outer shell space and in the central tube separating plates should be present, forming the chambers. In this case, longitudinal flow components should be avoided with respect to the tube bundle and sudden changes in direction should be avoided in the course of the flow of the jacket space medium. The free apparatus cross-section should be fully utilized for arranging the exchange surface, with a high variability of the flow cross-sections of shell and tube space to ensure broad applicability. Furthermore, a high vibration resistance should be achieved. According to the invention, the technical object is achieved in that the central tube is divided into individual Schrägströmkammern means of dividers, which are arranged as inclined plates, wherein the inclined plates are arranged in parallel and between two adjacent annular disc-shaped partitions of annular chambers, and the openings in the central tube opposite as a - And outlet openings of the annular chamber are provided.

-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.A particular embodiment provides that the openings over the entire axial length of the central tube on the same axis, which preferably extends through the inlet and outlet openings, are arranged.

embodiment

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Auf den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. On the accompanying drawings show:

Fig. 1: einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager mit Zentralrohr Fig.2: einen Schnitt A-A nach Fig. 11 shows a heat exchanger according to the invention with a central tube FIG. 2 shows a section A-A according to 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.A heat exchanger 1 consists of an outer shell 2, a preferably non-centered tube 3, a tube bundle 4 and antechambers 5. Between the outer shell and the central tube 3 are annular disc-shaped dividers 6 are provided perpendicular to the tube bundle axis, which divide the outer shell space into individual annular chambers J. In the central tube 3, the inner jacket space, oblique plates 8 are arranged according to the invention, so that in each case two adjacent annular disc-shaped dividing plates 6 are connected diagonally, parallel to one another and form oblique flow chambers 9. In the central tube 3 openings 10 are provided, which are formed opposite as inlet and outlet openings. The openings 10 over the entire axial length of the central tube 3 on the same axis, which preferably extends through the inlet and outlet openings arranged.

Der Wärmeübertrager eignet sich besonders für Wärmeübertragungen zwischen einem großvolumigen gasförmigen Mantelraummedium und einem flüssigen Rohrraummedium.The heat exchanger is particularly suitable for heat transfer between a large-volume gaseous jacket space medium and a liquid pipe space medium.

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.The pipe space medium can be guided both single and multi-flow. The jacket space medium preferably enters the apparatus at the bottom via an inlet connection 11, flows through the first annular chamber 7 and enters the first oblique flow chamber θ above through openings 10 in the central tube 3, flows through it and exits at the bottom on the opposite side and enters the next following Ring chamber 7 a. This course of flow is repeated until the apparatus has flowed through.

Aus der letzten Ringkammer 7 tritt das Mantelraummedium über einen Austrittsstutzen 12 aus.From the last annular chamber 7, the jacket space medium exits via an outlet nozzle 12.

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.In this case, the flow path in the annular chambers 7 is perpendicular to the tube bundle axis and ensures effective heat transfer. When flowing through the Schrägströmkammern 9 there is no sudden change in the flow path, so that pressure losses and thus energy losses are reduced. From the slant flow chamber 9, a transfer takes place in the subsequent annular chamber 7, wherein this passage also does not cause a sudden change in the flow path by itself.

Die Erfindung besitzt gegenüber anderen Lösungen folgende erfindungswesentliche Vorteile:The invention has the following inventive advantages over other solutions:

Es ist ein hoher Wärmeübertragungseffekt zu verzeichnen, da keine Längsstromanteile zu den Rohrbündeln auftreten.There is a high heat transfer effect, since there are no longitudinal flow components to the tube bundles.

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.The uniform double-spiral flow without sudden change in flow direction minimizes pressure and thus energy losses. There is a compact apparatus by full utilization of the annulus for the tubing.

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.Furthermore, there is a great adaptability to the different heat transfer processes due to a flexible design of the flow cross sections. Furthermore, there is a high vibration resistance, since all tubes are supported by the annular disc-shaped dividers.

Claims

Claim for invention:

1. Heat exchanger with central tube or central tube segments, in which a preferably unperforated and provided with radial openings Zenträlrohr is provided and mantle space tube bundles are arranged, wherein in the central tube and the jacket space dividers are provided, characterized »that the central tube (3) by means of Trenhblechen , αΊβ are formed as inclined plates (8), in individual Ecitaägstr ömkammern (9) is divided, wherein the inclined plates (8) in each case parallel and between two adjacent annular disc-shaped separating plates (6) of annular chambers (7) are arranged, and the openings (10 ) are provided in the Zenträlrohr (3) opposite as inlet and outlet openings of the annular chamber (7).

2. Wärmeübertrager.nach point 1, characterized in that the openings (10) over the entire axial length of the central tube (3) on the same axis, which preferably extends through the inlet and outlet openings, are arranged.