DE1006874B

DE1006874B - Haarnadel-Waermetauscher

Info

Publication number: DE1006874B
Application number: DEST9055A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Max Stock
Original assignee: MAX STOCK DIPL ING
Current assignee: MAX STOCK DIPL ING
Priority date: 1954-11-17
Filing date: 1954-11-17
Publication date: 1957-04-25

Description

Haarnadel-Wärmetauscher Es sind Wärmetauscher bekannt, die Haarnadel-Rohre verwenden, die gruppenweise hintereinandergeschaltet werden können. Hierbei findet der Wärmeaustausch in der üblichen Weise zwischen den Medien, die durch die Rohre und um die Rohre geleitet werden, statt.
Ferner sind Wärmetauscher mit Field-Rohren bekanntgeworden, bei denen das durch die Field-Rohre im Kreisringquerschnitt geführte Medium auf der Innen- und Außenseite mit einem zweiten Medium in Wärmeaustausch treten kann. In beiden Fällen können nur zwei Medien am Wärmeaustausch teilnehmen.
Demgegenüber werden bei dem Erfindungsgegenstand drei voneinander getrennte Zonen gebildet, so daß drei verschiedene Medien in Wärmeaustausch gebracht werden können. Dies geschieht dadurch, daß bei einem mit Haarnadel-Rohren versehenen Wärmetauscher in jedem Schenkel der Haarnadel-Rohre ein Field-Rohr angeordnet wird. Hierdurch ergeben sich zahlreiche Vorteile gegenüber den bekannten Konstruktionen. Es ist mit dem Erfindungsgegenstand z. B. möglich, die Funktionen von zwei getrennten Apparaten zu übernehmen.
In der Zeichnung ist ein Kühler mit hintereinandergeschalteten Haarnadel-Rohren 1 dargestellt, wobei eine mittlere Nadel zum besseren Verständnis um 90° gedreht gezeichnet ist.
Das zu kühlende Medium tritt bei 2 in die obere Kammer 3 ein und fließt dann durch die Rohre, die durch vertikale und horizontale Trennwände 4 bzw. 5 im Zwischenstück 6 hintereinandergeschaltet sind, und verläßt den Kühler bei 7.
In die Haarnadel-Rohre sind Field-Rohre eingeführt, die aus einseitig geschlossenen Rohren 8 bestehen, in die beiderseits offene Leitrohre 9 tauchen. Das die Haarnadel-Rohre durchfließende Medium strömt somit in einem Kreisring-Querschnitt und wird von innen und außen gekühlt. Das Kühlwasser für die Außenkühlung der Haarnadel-Rohre wird bei 10 zugeführt und fließt bei 11 ab.
Das für die Innenkühlung erforderliche Kühlmittel (evtl. auch Kühlwasser) wird bei 12 zugeführt, fließt im Gegenstrom zu dem zu kühlenden Medium hintereinander durch die Field-Rohre und tritt bei 13 aus.
Die beiden Kammern 14 und 15 sind mit entsprechenden Trennwänden versehen.
Die Field-Rohre erhalten Führungsrippen. Die Haarnadel-Rohre können auch in bekannter Weise mit Leitblechen ausgerüstet werden. 16 ist ein Stützblech für die Haarnadel-Rohre.
Die beschriebene Schaltung kann bei den meisten Kühlproblemen Anwendung finden. Nachstehend zwei typische Beispiele für die Doppelfunktion des Erfindungsgegenstandes: Soll ein Gas-Dämpfe-Gemisch in Apparaten bekannter Konstruktion gekühlt bzw. kondensiert werden, so kühlt man zunächst das Gemisch bei mäßiger Geschwindigkeit zwecks weitgehender Ausscheidung des Kondensates auf der Außenseite wassergekühlter Rohre und schickt die nicht kondensierbaren Bestandteile durch einen zweiten Apparat (Gaskühler) mit hoher Geschwindigkeit, um möglichst tiefe Temperaturen und weitgehende Kondensatabscheidung bei geringstem Kühlflächenaufwand zu erzielen.
Dieser Vorgang wird beim Erfindungsgegenstand so gelöst, daß das Gemisch zunächst, wie üblich, auf der Außenseite der Haarnadel-Rohre bei geringer Geschwindigkeit gekühlt und weitgehend kondensiert wird, wobei das Kühlmittel in dem Ringraum der Haarnadel-Rohre fließt.
Die nicht kondensierbaren Bestandteile werden nach Verlassen des Raumes außerhalb der Haarnadel-Rohre durch die Field-Rohre im Gegenstrom zu dem Kühlmittel geleitet und intensiv bei hoher Geschwindigkeit weiter heruntergekühlt. Die hohe Wassergeschwindigkeit in den hintereinandergeschalteten Rohren wirkt sich außerdem günstig auf den Wärmeübergang auf der Außenseite der Haarnadel-Rohre aus.
In ähnlicher Weise kann man bei der vorliegenden Konstruktion überhitzten Dampf erzeugen.
Das Heizmittel wird wiederum mit hoher Geschwindigkeit durch den Ringraum der Haarnadel-Rohre geleitet und erzeugt auf der Außenseite der Haarnadel-Rohre (Kesselraum) Dampf. Der erzeugte Dampf wird zwecks Überhitzung mit hoher Geschwindigkeit durch die Field-Rohre geleitet und erfährt hier eine wesentliche Temperatursteigerung bei gutem Wärmeübergang.
Ein praktisches Beispiel möge die technischen Vorteile näher beleuchten Ein Röhrenkühler normaler Bauart soll mit 500 Rohren von 16 bis 20 mm Durchmesser ausgerüstet sein. Die mittlere Austauschfläche ergibt sich bei einer Rohrlänge von 3 m mit Bei Anwendung der neuen Konstruktion für die gleiche Fläche ergeben sich folgende Verhältnisse: Die Haarnadel-Rohre sollen 82,5 bis 89 mm Durchmesser haben. Die äußeren Rohre der Field-Rohre sollen 51,5 bis 57 mm Durchmesser haben.
Bei gleicher Rohrlänge wie vor (3 m) ergibt sich die Reduzierung der erforderlichen Anzahl Rohre durch das Verhältnis der mittleren Durchmesser.

1. Haarnadel-Rohre: mittlerer Durchmesser = 85,75mm

2. Field-Rohre: 11 = 54,25mm

Summe: 140,00 mm

Das heißt, die ursprüngliche Rohrzahl von 500 reduziert sich demnach auf 32 Haarnadel-Rohre und 2 X 64 = 128 Field-Rohre Die Zahl der Walzstellen reduziert sich auf Diese Gegenüberstellung berücksichtigt nicht die verbesserte Leistung, die sich z. B. für einen Ölkühler folgendermaßen auswirkt: Die a-Werte steigen in einem gewissen Viskositätsbereich annähernd proportional mit der Strömungsgeschwindigkeit. Führt man das zu kühlende Öl durch die Ringzone der hintereinandergeschalteten Haarnadel-Rohre, so kommt man leicht auf die doppelte Geschwindigkeit bzw. auf den doppelten a-Wert. Nimmt man bei der üblichen Konstruktion a mit 200 an, so erreicht man bei der neuen Ausführung 400. Bei einem a-Wert für Wasser von 500 (für beide Seiten gleich angenommen) ergeben sich die K-Werte mit etwa Die Fläche reduziert sich demnach auf die Rohrzahl auf die Walzstellen vermindern sich auf Durch die stark verminderte Rohrzahl schrumpft auch die Zahl der Trennwände in den Kammern zusammen. Wählt man für die Haarnadel-Rohre gepreßte oder gegossene Krümmer, so erhält man kleinsten Rohrabstand bzw. geringste Apparateabmessungen. Somit dürfte durch die vorliegende Erfindung ein wesentlicher Fortschritt im Wärmetauscherbau erzielt werden.

Claims

PATENTANSPRUCH: Haarnadel-Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines jeden Schenkels der Haarnadel-Rohre j e ein Field-Rohr angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 132 387,288 683,839 945, 842 794; österreichische Patentschrift Nr. 71712; britische Patentschrift Nr. 122 563.