DE1006106B - Roehrenwaermeaustauscher zum Erhitzen von Gasen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Röhrenwärmeaustauscher, in dessen Rohre, die von dem zu erhitzenden Medium durchströmt werden, Drallkörper vorgesehen sind. Bisher hat man derartige Wärmeaustauscher nur zum Erhitzen von Flüssigkeiten und thermisch stabilen Gasen verwandt, nicht aber für thermisch unstabile Gase, d. h. solche Gase, die bei Erhitzung, insbesondere über 300° C, zum Zerfall unter Abspalten fester Stoffe neigen. Man hielt nämlich den Zerfall von thermisch unstabilen Gasen bei örtlicher Überhitzung dieser Gase für unvermeidbar und suchte örtliche Überhitzungen durch hohe Gasgeschwindigkeiten innerhalb der von diesen Gasen durchströmten Rohre nach Möglichkeit zu vermeiden. Es bestand ferner die Ansicht, daß der Einbau von Drallkörpern die Ablagerung von festen Stoffen bei eintretendem Zerfall der thermisch unstabilen Gase in den betreffenden Rohren begünstigen und Verstopfungen in den Rohren verursachen würde.

Zahlreiche Röhrenwärmeaustauscher zum Erhitzen von Gasen lassen sich nicht ständig mit den als notwendig angesehenen hohen Gasgeschwindigkeiten betreiben. Wenn nämlich der Röhrenwärmeaustauscher einen stoßweise beaufschlagten Industrieofen mit dem erhitzten Gas beliefert, so hängt die Beaufschlagung des Wärmeaustauschers von dem Heizgasbedarf des nachgeschalteten Ofens ab. Dieser Heizgasbedarf kann beim Hochfahren des Ofens auf Betriebstemperatur nach vorhergehender Entleerung und Neubeschickung mit Wärmgut unter Umständen das zehnfache derjenigen Heizgasmenge ausmachen, die zum Aufrechterhalten der einmal erreichten Temperatur erforderlich ist. Während der letztgenannten Betriebsperiode des Ofens kann man den Wärmeaustauscher nur mit einer entsprechend kleinen Gasmenge beschicken und erhält dann zwangläufig geringe Gasgeschwindigkeiten in den Erhitzerrohren. Bei den üblichen Röhrenwärmeaustauschern ohne Einbau von Drallkörpern in die Erhitzerrohre tritt dann der befürchtete Zerfall des thermisch unstabilen Gases unvermeidbar auf.

Überraschenderweise zeigte sich, daß bei sonst unveränderten Betriebsverhältnissen des Röhrenwärmeaustauschers durch Einbau von Drallkörpern in die Erhitzerrohre der thermische Zerfall unstabiler Gase ganz wesentlich vermindert und in vielen Fällen praktisch vollkommen beseitigt werden kann. Die Erfindung kennzeichnet sich somit durch die Anwendung der eingangs erwähnten Röhrenwärmeaustauscher mit Drallkörpereinbauten für solche Gase, die neben Kohlenmonoxyd Kohlenwasserstoffe enthalten, die bei Erhitzung, insbesondere über 300° C, dazu neigen, unter Abspalten fester Stoffe zu zerfallen. Durch den Einbau von Drallkörpern wird die Grenzschicht des Röhrenwärmeaustauscher
zum Erhitzen von Gasen

Anmelder:

Dipl.-Ing. Heinrich Truelsen,
Krefeld, Am Flohbusch 7

Dipl.-Ing. Heinrich Truelsen, Krefeld,
ist als Erfinder genannt worden

Gases, die sich sonst an der Innenwand des von ihm durchströmten Rohres bildet und den thermischen Zerfall des Gases hervorrufen würde, dauernd zerstört.

Zweckmäßig erhalten die in die Erhitzerrohre eingebauten Drallkörper eine solche Form, daß eine Windungshöhe jedes Drallkörpers geringer ist, als der achtfache lichte Durchmesser des zugehörigen Rohres ausmacht. In den meisten Fällen hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, zwischen Rohr und Drallkörper einen Spalt im Verlauf des Rohrumfanges frei zu lassen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigt

Abb. 1 ein Rohr mit eingebautem Drallkörper im Längsschnitt,

Abb. 2 in gleicher Darstellungsweise ein Rohr mit abgeänderter Ausführung des Drallkörpers und

Abb. 3 in stark verkleinertem Maßstabe einen Schnitt durch einen Röhrenwärmeaustauscher.

Bei dem im ganzen mit 6 bezeichneten Röhrenwärmeaustauscher wird das zu erhitzende thermisch unstabile Gas durch Rohre 1 geleitet, die im Querstrom dazu von einem wärmeabgebenden Medium umspült werden und in der üblichen Weise zu Rohrbündeln zusammengefaßt sind (Abb. 3). In jedem Rohr 1 ist ein Drallkörper 2 von solcher Gestalt vorgesehen, daß eine zwischen den Stellen 3 und 4 dieses Körpers befindliche Windungshöhe geringer ist, als der achtfache lichte Durchmesser des Rohres 1 ausmacht. Jeder Drallkörper 2 kann mit seiner Außenkante an den Innenwandungen des zugehörigen Rohres 1 anliegen (Abb. 2), läßt aber vorteilhafter zwischen sich und dieser Wandung im Verlauf des Rohrumfanges einen Spalt 5 frei (Abb. 1).

Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher 6 wurde eine jeweils gleich lange Zeit zuerst mit und sodann ohne Einbau von Drallkörpern 2 in die Rohre 1 betrieben. Er diente in beiden Perioden zum Erhitzen

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von Gichtgas und wurde mit Abgas beheizt. Nach Beendigung der ersten Betriebsperiode konnten kaum feste Rußansätze an den Innenwandungen der Rohre 1 oder an den Drallkörpern 2 festgestellt werden. Es ergab sich nur eine gewisse Staubablagerung in den Rohren 1, die sich durch Ausblasen der Rohre leicht entfernen ließ.

Zum Vergleich wurden die Drallkörper 2 aus den Rohren 1 entfernt und der Wärmeaustauscher 6 bei sonst gleichen Verhältnissen wieder in Betrieb ge- ίο nommen. Nach Abschluß der zweiten gleich langen Betriebsperiode waren ungleich stärkere Rußansätze und Staubablagerungen als in der ersten Betriebsperiode vorhanden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Röhrenwärmeaustauscher zum Erhitzen von Gasen, bei dem in den von den zu erhitzenden Gasen durchströmten Rohren Drallkörper vorgesehen sind, gekennzeichnet durch seine Anwendung für Gase, die neben Kohlenmonoxyd solche Kohlenwasserstoffe enthalten, die bei Erhitzung, insbesondere über 300° C, dazu neigen, unter Abspaltung fester Stoffe zu zerfallen.

2. Röhrenwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Windungshöhe des in einem von dem zu erhitzenden gasdurchströmten Rohr (1) vorgesehenen Drallkörpers (2) geringer ist, als der achtfache lichte Rohrdurchmesser ausmacht.

3. Röhren wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rohr (1) und Drallkörper (2) ein Spalt (5) im Verlauf des Rohrumfanges frei bleibt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 3861, 86 622, 241213, 311356, 199 848;

schweizerische Patentschrift Nr. 42 944.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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