DD267553A1 - Endschikane - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Endschikane fuer einen zylindrischen Rohrbuendelwaermeuebertrager mit U-Rohrbuendel, die mit symmetrischen Durchtrittsoeffnungen versehen ist. Vorgelagerte Schikanen haben uebliche wechselnd versetzte Durchtrittsoeffnungen und Abdichtmittel am Umfang zum Behaeltermantel, der mit radialem Eintritt und axialem Austritt am U-Bogen versehen ist. Gemaess der Erfindung sind die Durchtrittsoeffnungen in der Endschikane allseitig von rohrfuehrenden Feldern umschlossen. Zwischen Aussenradius der Endschikane und Behaeltermantel ist ein Ringspalt. Es sind keine oder nur teilweise Abdichtmittel vorhanden. Das beidseits der Mittellinie befindliche Schikanenfeld ist breiter als die mittige Durchtrittsoeffnung der vorhergehenden Gegenschikane und kleiner als die Breite der noch davorliegenden Normalschikane. Der Stroemungsquerschnitt entspricht dem der davorliegenden Schikane. Durch diese Ausbildung der Endschikane werden zumindest die aeusseren Rohre gefasst und gestuetzt, so dass Schwingungen dieser Rohre vermieden werden. Der Ringspalt zwischen Endschikane und Behaeltermantel verhindert Ablagerungen in dem dahinterliegenden Bereich. Fig. 1

Description

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung einer Endschikane, deren äußere Form sowie Form und Lage der Durchtrittsöffnungen so gestaltet sind, daß zumindestens die Süßeren Rohre vor dem U-Bogen abgestützt, deren Schwingen verhindert und das weitgehend gleichmäßige Umströmen aller hohre, insbesondere an den äußeien Rohren im Bereich des U-Bogens, erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Durchtrittsöffnungen allseitig von rohrführenden Feldern umschlossen sind und daß der Außenradius der Endschikane kleiner als der des Behältermantels und größer als der radiale Abstand des Außendurchmessers der äußeren Rohre ausgebildet ist, wobei am Umfang !-line oder nur teilweise Abdichtmittel vorhanden sind, und daß ferner das beidseits der Mittellinie befindliche Schikanenfeld breiter als die Durchtrittsöffnung der vorhergehenden Segmentschikane und kleiner als die Breite der noch davorliegenden Normalochikane ist, unter der Maßgabe, daß die Summe der Strömungsquerschnitte, gebildet aus den Durchtrittsöffnungen und dem Ringspalt zum Behältermantel, näherungsweise gleich dem Strömungsquerschnitt der Durchtrittsöffnungon der vorhergehenden Schikane entspricht. Durch die erfindungsgemäße Form der Durchtrittsöffnungen ist gesichert, daß auch die äußeren Rohre des U-Rohrbündels gefaßt und damit gestützt werden. Durch die Gestaltung des mittleren Schikanenfeldes in der erfindungsgemäßen Breite wird die Abstützung der inneren Rohie gesichert. Die erfindungsgemäße Lage des Außenradius der Endschikme schafft zwischen ihrem Umfang und dem Behältermantel einen Ringspalt, dessen Größe durch das Anbringen von Abdichtmitteln variiert werden kann. Damit wird erreicht, daß die Strömung weiterhin um die äußeren Rohre führt, so daß Ablagerungen in diesem Bereich vermieden werden. Gleichzeitig sichert die Lage und Größe vier Durchtrittsöffnungen mit diesem Ringspalt die gleichen Strömungsverhältnisse wie an den übrigen Schikanen.

Ausfuhrungsbeispiel

In der zugehörigen Zeichnung zeigt:

Fig. 1: einen Teilschnitt durch einen Rohrbündelwärmeübertrager mit U-Rohrbündel;

Fig. 2: eine Ausführungsform der Endschikane nach dem Schnitt der Fig. 1, in der die Rohre nur teilweise dargestellt sind; Fig. 3: eine Ausführungsform der Endschikane in vergrößerter Darstellung nach dem Schnitt der Fig. 1, in der die Rohre nicht gezeichnet sind.

Der Rohrbündelwärmeübertrager nach Fig. 1 besteht aus dem Behältermantel 1, der das U-Rohrbündel aufnimmt. Zur Strömungsführung sind in diesem Ausführungsbeispiel Segmentschikanen mit wechselnd versetzten Duichtrif.söffnungen vorgesehen. Die Normalschikanen 2 haben äußiirc «egmentförmige Durchtrittsöffnungen. Die Gegenschikanen 3 haben mittige schlitzförmige Durchtrittsöffnungen 10 und äußere Abdichtmittel 15.

Die Endschikane 4 ist in ihrem äußeren Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Behältermantels 1, aber größer als der Außenradius der äußeren Rohre 5. Damit ergibt sich ein Ringspalt 6, durch den das Wärmeübertragungsmittel entsprechend der eingezeichneten Pfeile die U-Bogen 7 der äußeren Rohre umströmt. Damit werden Ablagerungen in diesem Bereich weitgehend vermieden.

In der Endschikane 4 sind symmetrisch zur Mittellinie üurchtrittsöffnungen 8 angebracht, wie aus Fig. 2 und Fig.3 zu erkennen.

Die Lage der Durchtrittsöffnungen ist so, daß sie zwischen den äußeren Rohren 5 und den inneren Rohren 12 liegen. Ihre Breite ist so bemessen, daß d^.3 boidseits der Mittellinie befindliche Schikanenfeld 9 breiter ist, als die Durchtrittsöffnung 10 der vorhergehenden Gegenschikane 3. Weiterhin ist die Breite des Schikanenfeldes 9 kleiner als die Breite der noch davorliegenden Normalschikane 2.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Endschikane 4 ist gesichert, daß zumindest die äußeren Rohre 5 gefaßt und gestützt werden. Es sind dies die längsten ungestützten Rohrbereiche. Die durch die Durchtrittsöffnung 8 verlaufenden Rohre 11 werden von der davorliegenden Gegenschikane 3 erfaßt. Die weiter nach innen zu liegenden Rohre 12 werden wieder von der Endschikano 4 gefaßt.

Das Wärmeübertragungsmitte! nimmt im Außenraum den durch die Pfeile dargestellten Weg. An der Endschikane 4 findet die Strömung durch die Durchtrittsöffnun^en 8 und den äußeren Ringspalt 6 Matt. Damit wird im Bereich der U-Bogen eine weitgehend gleichmäßige Strömung erreicht, die dafür sorgt, daß keine Ablagerungen entstehen.

In der Endschikane 4 nach Fig. 2 haben die Durchtrittsöffnungen 8 Trapezform. Hier stützt sich die Endschikane 4 über das

Führungsrohr 13 auf den Behältermantel 1 ab. Zur Wahrung der Übersichtlichkeit ist das in Fig. 1 nicht dargestellt. Damit übernimmt die Endschikane 4 die Tragfunktion der von ihr gefaßten Rohre.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Ringspalt 6 teilweise durch Abdichtmittel 14 im mittleren Bereich unterbrochen. Damit werden günstigere Strömungsverhältniuse für den Querstrom im U-Bogenbereich erzielt.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 haben die Uurchtrirsöffnungen S Segmentform mit Mittelsteg 16. Bei bestimmten Rohrteilungen ist diese Form der Durchtrittsöffnungen zweckmäßig, weil sie das Fassen der äußeren Rohre 5 und evtl. noch darunterliegender Rohrreihen vereinfacht. Dabei kann es zweckmäßig sein, auf jegliche Abdichtmittel zwischen der Endschikane 4 und dem Behältermantal 1 zu verzichten, so daß ein vollständig umlaufender Ringspalt für die Strömung des Wärmeübertragungsmittels offengelassen ist. Die Abstützung der Segmentschikane 4 erfolgt wieder über das Tragrohr 13 auf den Behältermantel 1.

Claims (2)

1. Endschikane mit symmetrischen Durchtrittsöffnungen für zylindrische Rohrbündelwärmeübertrager mit U-Rohrbündel, an denen mehrere Schikaner, mit wechselnd versetzten Durchtrittsöffnungen und Abdichtmitteln am Umfang zum Behältermantel angebracht sind, welcher mit radialem Eintritt und axialem Austritt an den U-Bogen versehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Durchtrittsöffnungen (8) allseitig von rohrführenden Feldern umschlossen sind und daß der Außenradius der Endschikane (4) kleiner als der des Behältermantels (1) und größer als der radiale Abstand des Außendurchmessers der äußeren Rohre (5) ausgebildet ist und am Umfang keine oder nur teilweise Abdichtmittel (14) vorhanden sind, daß weiterhin das beidseits der Mittellinie befindliche Schikanenfeld (9) breiter als die mittige Durchtrittsöffnung de; vorhergehenden Gegenschikane (3) und kleiner als die Breite der noch davorliegenden Normalschikane (2) ist, mit der Maßgabe, daß die Summe der Strömungsquerschnitte, gebildet aus den Durchtrittsöffnungen (8) und dem Ringspait (6) zum Behältermantel (1), näherungsweise gleich dem Strömungsquerschnitt der Durchtrittsöffnung der vorhergehenden Gegenschikane (10) entspricht.

   Hierzu
2. 2 Seiten Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Endschikane mit symmetrischen Durchtrittsöffnungen für zylindrische Rohrbündelwärmeübertrager mit U-Rohrbündel, an denen mehrere Schikanen mit wechselnd versetzten Durchtrittsöffnungen und Abdichtmitteln am Umfang zum Behältermantel angebracht sind, welcher mit radialem Eintritt und axialem Austritt an den U-Bogen verseilen ist.

   Charakteristik des bekannten Standes der Technik

   Rohrbündelwärmeübertrager mit U-Rohren haben wegen einer Reihe Vorteile weite Verbreitung gefunden. Bei langen Rohrbündeln großen Durchmessers und dünnwandigen Rohren kleiner Durchmesser und größeren Stützweiten treten beträchtliche Schwingungen auf, die zu Schäden an den Rohren führen können. Bei einem bekannten Rohrbündelwärmeübertrager (DE-OS 1751179) werden alle Rohre durch mehrere hintereinanderliegende Stützgitter bis zum beginn des U-Bogens abgestützt. Dies ist sehr aufwendig. Die Strömungsführung ist hierbei so gestaltet, daß eine Längsströmung zu den Rohren mit Umlenkung am U-Bogen erfolgt. Dies ist für den Wärmeübergang nicht sehr günstig. Weiterhin ergeben sich im Umlenkbereich der U-Bogen Zonen mit geringer Strömungsgeschwindigkeit. Bei schmutzhaltigen Wärmeübertragungsmitteln führt dies zu unerwünschten Ablagerungen im Bereich des U-Bogens. Für den Wärmeübergang wesentlich günstiger ist es, am U-Rohrbündel Schikanen mit wechselnd versetzten Durchtrittsöffnungen anzuordnen. Die Schikanen sind an ihrem Umfang üblicherweise mit Abdichtmitteln versehen, die eine Längsströmung zwischen den äußeren Roh in und dem Behältermantel unterbinden sollen (z.B. DD-PS 119861). Bei einem bekannten Wärmeübertrager nr derartigen Schikanen (DD-PS 142238) tritt das Wärmeübertragungsmittel radial in den Behältermantel ein und strömt axial an den U-Bogen ab. Dabei sind die Durchtrittsöffnungen an der Endschikane so gestaltet, daß zwei äußere segmentförmige Durchtrittsöffnungen und in Höhe der Mittellinie mehrere Bohrungen angeordnet sind. Die Strömungsgeschwindigkeiten im Endbereich des Behälters sind hierbei sehr unterschiedlich. Im Bereich der segmentförmigen Durchtrittsöffnungen ergeben sich relativ hohe Strömungsgeschwindigkeiten, so daß in diesem bereich keine Ablagerungen auftreten. Andererseits ergeben sich Toträume geringer Strömungsgeschwindigkeit, was zu Ablagerungen in diesen Bereichen führen kann. Die dort vorgesehenen Bohrungen im Boreich der Mittellinie führen nur zu einer unwesentlichen Verbesserung der Strömungsverhältnisse. Bei diesem Wärmeübertrager haben die Schikanen nicht nur die Aufgabe der Strömungsführung im Mantelraum. Sie dienen andererseits auch der Abstützung der Rohre untereinander. Bei der Gestaltung der Endschikane nach DD-PS 142 238 ergeben sich bei großen Behälterdurchmessern sehr lange ungestüme Rohrbereiche für die äußeren Rohre, die bis zur letzten oder gar vorletzten Schikane führen. Bei Rohren kleinen Durchmessers treten Schwingungen auf, die zur Zerstörung der Rohre mit all ihren gefürchteten Begleiterscheinungen führen können.

   Ziel der Erfindung

   Ziel der Erfindung ist es, durch die Gestaltung der Endschikane Schwingungsschäden, vor allem an den äußeren Rohren eines Rohrbündelwärmeübertragers mit U-Rohren, zu verhindern, ohne daß es zu Ablagerungen im Bereich des U-Bogens zwischen Behältermante! und äußeren Rohren kommt.