DE1000840B

DE1000840B - Waermeaustauschelement

Info

Publication number: DE1000840B
Application number: DEH7264A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hessenmueller; Willi Posselt
Original assignee: WOLFGANG HESSENMUELLER
Current assignee: WOLFGANG HESSENMUELLER
Priority date: 1951-01-17
Filing date: 1951-01-17
Publication date: 1957-01-17

Description

Wärmeaustauschelement Gegenstand der Erfindung ist ein Wärmeaustauschelement, das aus einem senkrecht oder schräg angebrachten Außenrohr besteht, das an dem einen seiner Enden geschlossen ist und in das von dem offenen Ende her ein Innenrohr hineinragt. Dieses Innenrohr dient zur Zu- bzw. Abführung des durch das Wärmeaustauschelement strömenden Wärmeaustauschmittels, das den von dem Außen- und Innenrohr gebildeten Ringraum von unten nach oben oder umgekehrt durchfließt und mit dem das Element umspülenden zweiten Wärmeaustauschmittel in Wärmeaustausch tritt. Das erfindungsgemäße Wärmeaustauschelement soll in erster Linie in Waserrohrkesseln zur Anwendung gelangen. In diesem Fall strömt das Wärmeaustauschmittel durch das Innenrohr in das Element.
Bei den bisherigen Wasserrohrkesseln mit natürlichem Wasserumlauf kommt es trotz sorgfältiger Wasser- und Dampfführung zuweilen dadurch zu Störungen, daß Fallrohre, deren Aufgabe es ist, aus der Kesselobertrommel Wasser in die zur Wärmeaufnahme durch Strahlung und Berührung der Gase bestimmten Siederohre zuleiten, versagen, weil durch die Wärmeaufnahme die zum Wasserumlauf notwendige Gewichtsdifferenz infolge nicht vorgesehener Wärmeaufnahme in den Fallrohren aufgehoben wird.
Besondere Kesselkonstruktionen vermeiden diese Kreislaufstörungen, indem die Fallrohre außerhalb des Kessels bzw. des Feuerraumes verlegt werden oder dies durch Mauerwerk u. dgl. gegen Aufnahme von Wärme geschützt werden.
Das den Gegenstand der Erfindung bildende Wärmeaustauschelement vermeidet die Aufhebung des Wasserumlaufs durch die Wärmeeinstrahlung und die damit verbundenen Mißstände und Gefahren dadurch, daß das Wasser durch das Innenrohr zugeführt wird und erst beim Hochsteigen im Außenrohringquerschnitt die Wärme der äußeren Heizgase aufnimmt, so daß das Innenrohr dauernd von Wasser oder Wasserdampfgemisch umspült wird.
Der Unterschied in der Wärmeaufnahme der den Heizgasen ausgesetzten Wand des Außenrohres zu der in der Wand des Innenrohres, die lediglich vom aufgewärmten Wasser umspült wird, ist groß, so daß Wassermangel durch Aufhebung des Wasserumlaufes in dem von den Heizgasen berührten und bestrahlten Außenrohr ausgeschlossen ist, insbesondere durch die Erhaltung des Gewichtsunterschiedes der beiden Wassersäulen. Größenordnungsmäßig beträgt die Wärmeabgabe der Heizgase an den Inhalt des Außenrohres ein Mehrfaches derjenigen vom Inhalt des Außenrohres an den Inhalt des Innenrohres.
Damit ist gewährleistet, daß das kühlere Wasser im Innenrohr stets das heißere Wasser, welches sich in dem Raum zwischen Innenrohr und Außenrohr be findet, in dem Maße ersetzt, wie durch Verdampfung der Inhalt des feuerberührten Außenrohres abnimmt.
In der Zeichnung sind einige Ausführungen des Wärmeaustauschelementes nach der Erfindung dargestellt.
Fig.I zeigt ein Element, bestehend aus einem Außenrohr 1 und einem Innenrohr 2; Außenrohr 1 und Innenrohr 2 können jede zweckmäßige Gestaltung erhalten.
Fig. II zeigt das Innenrohr 2, außen mit einem Verdrängungskörper versehen. Hierdurch wird erreicht, daß die Flüssigkeitsmenge im Heizsystem gering bleibt, um einer gegebenen Oberfläche des Außenrohres 1 und einem durch die Wärmeleistung der Oberfläche des Außenrohres 1 gegebenen zweckmäßigen oder notwendigen Durchmesser des Innenrohres 2 einen Flüssigkeitsinhalt gegenüberzustellen, der kleiner ist als die Differenz des normalen Inhaltes des zwischen Rohr 1 und Rohr 2 sich ergebenden Ringraumes, wenn man für das Innenrohr 2 die handelsübliche Wandstärke beibehalten würde, die im gegebenen Fall zu dem gleichen Zweck auch beibehalten werden kann. Dies ist bei teueren Wärmeträgern oder zur Erreichung kurzer Anheizzeiten, zur Erreichung besserer Regulierfähigkeit, zur Erreichung hoher »k«-Werte oder zur Aufstellung unter bewohnten Räumen wichtig.
An Stelle des aufgesetzten Verdrängungskörpers kann auch die Wandstärke des Innenrohres 2 oder das Innenrohr selbst größer gestaltet werden.
Fig. III zeigt die Besetzung des Ringraumes zwischen Rohr 1 und Rohr 2 mit Drall- und Leitflächen. Außerdem zeigt das Innenrohr 2 Einrichtungen in Form von Öffnungen, welche die Verteilung des durch das Innenrohr 2 einströmenden Mittels auf der Innenwand und im Innenraum des Außenrohres 1 bewirken. In diesem Fall kann das Innenrohr 2 unten verschlossen sein. Die Austrittsöffnungen am Innenrohr 2 können zweckmäßige beliebige Formen aufweisen.
Fig.IV zeigt ein als Injektor ausgebildetes Innenrohr 2. DieseAusbildung bezweckt eine Mischung von zuströmendem Wasser und Heißwasser im Innenraum des Außenrohres 1.
Fig. V und VI zeigen jeweils eine Gruppe senkrechter bzw. schräg angeordneter und hintereinandergeschalteter Elemente, nach der Erfindung dargestellt, die zu einem Wärmeaustauscher vereinigt sind. Mehrere solcher hintereinandergeschalteter Elemente lassen sich parallel zu einer Gruppe schalten.
Das beschriebene Wärmeaustauschelement kann sinngemäß nicht nur zur Aufnahme von Wärme, sondern auch zur Abgabe von Wärme benutzt werden. Die einzelnen Wärmeaustauschelemente, daraus gebildete Gruppen, können sowohl parallel als auch hintereinandergeschaltet werden. Die Elemente können auch zu einem Zwangsumlaufsystem angeordnet werden, wobei der gesamte Umwälzwiderstand des Systems nahezu dem Widerstand eines Bauelementes entspricht.

Claims

PATRNTANSPRÜCHE: 1. Wärmeaustauschelement, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem senkrecht oder schräg angebrachtenAußenrohr besteht, das an dem einen Ende geschlossen ist und in das von dem offenen Ende her ein Innenrohr hineinragt, welches zur Zu- bzw. Abführung des durch das Wärmeaustauschelement strömenden Wärmeaustauschmittels dient.
2. Wärmeaustauschelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Verkleinerung des Ringraumes zwischen Außen- und Innenrohr die normale Wandstärke des Innenrohres verstärkt wird oder das Innenrohr mit einem Verdrängungskörper versehen wird.
3. Wärmeaustauschelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr oder der Verdrängungskörper aus den Wärmeübergang hindernden Stoffen gebildet ist.
4. Wärmeaustauschelement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es in dem Ringraum zwischen den beiden Rohren mit Drall- oder Leitflächen versehen ist.
5. Wärmeaustauschelement nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr mit Einrichtungen versehen ist, welche die Verteilung der aufzuwärmenden oder abzukühlenden Flüssigkeit auf der Innenwand des Außenrohres bewirken.
6. Wärmeaustauschelement nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr verschlossen ist und seitlich mit Öffnungen versehen ist.
7. Wärmeaustauscher aus Wärmeaustauschelementen nach Anspruch 1 bis 6 in Gruppen beliebiger Größe, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen parallel- oder hintereinandergeschaltete Elementzusammensetzung aufweisen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 8 585, 53 668, 415 695.