DE1008331B - Waermetauscherrohr - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bekannt sind z. B. außen berippte und innen drallförmig durchströmte Rekuperatorrohre. Bei diesen bildet sich innen, durch die Fliehkraft stark beeinflußt, nach kurzem Strömungsweg eine stärkere oder schwächere Grenzschicht aus. Diese Grenzschicht kann durch kleine Vorsprünge im inneren Mantelteil des Rekuperatorrohres bzw. Wärmetauscherrohres gestört werden. Wesentlich besser werden jedoch die Wärmeübergangszahlen bei Aufprallströmungen. Fernerhin sind auch Wärmetauscherrohre bekannt, die eckig ausgebildet sind und von dem einen Wärmetauschmittel innen geradeaus (also in keiner Drallströmung) durchlaufen werden.

Der Gegenstand der Erfindung betrifft ein im Schnitt eckiges Wärmetauscherrohr, das innen drallförmig durchströmt wird, wobei das rotierende Gasband Prismenflächen unter bestimmten Winkeln anströmt und somit Strömungsstöße entstehen, die für den Wärmeaustausch von großer Bedeutung sind. Die durch Leitapparate oder durch Drallkörper erzielte Kreisströmung kann in dem Rohr durch Schaufelwinkel und Bandbreite beliebig beeinflußt werden.

Weiter sieht die Erfindung nach entsprechenden Drallstrecken Dralleinrichtungen vor, die den schwächer werdenden Drall nach einer bestimmten Wegstrecke wieder auffrischen. Vor Austritt des innen strömenden Mediums wird gegebenenfalls die Drallströmung wieder geradegerichtet und somit ein Prozentsatz von Geschwindigkeitsenergie wieder in Druck umgesetzt.

Das außen strömende Medium kann bei diesen Wärmetauscherrohren im Kreuzstrom oder im Gegenstrom bzw. Gleichstrom geführt werden, wobei die Anordnung der Rohre fluchtend oder versetzt ausgeführt werden kann. Günstig für die Konstruktion ist dazu ein im Grundriß sechseckiges Wärmetauscherrohr. Es lassen sichjedoch auch achteckige oder zehneckige Rohre verwenden, die die gleiche Leistungssteigerung hinsichtlich der Wärmeübertragung aufweisen. Dieses Wärmetauscherrohr kann weiterhin mit einem Zyklon verbunden sein, wobei der schon vorhandene Drall in einer anschließenden zylindrischen Schleuderkammer zur Staubausscheidung benutzt wird.

Die Strömungswege auf der Luftseite können bei Kreuzstrom fast völlig gerade geführt werden, wobei die Wärmetauscherrohre auf einer Mediumseite mit nadeiförmigen Elementen bestückte Flächen aufweisen, die die Wärme durch Rippen von dem Rekuperatorrohr zugeführt bekommen. Dadurch können die Strömungswiderstände auf der äußeren Mediumseite bedeutend verringert werden.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einigen Ausführungsformen beispielsweise dargestellt.

Anmelder:
Waagner-Biro Aktiengesellschaft, Wien

Vertreter: Dipl.-Ing. F. Clodius, Patentanwalt,
Hamburg-Rahlstedt, Grubes Allee 26

Beanspruchte Priorität:
Östenreich vom 6. April 1955

Dipl.-Ing. Roland Kemmetmüller, Wien,
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 1 zeigt ein Wärmetauscherrohr mit einem angeschlossenen Fliehkraftabscheider in einem axialen Mittelschnitt; in den

Fig. 2 und 3 ist im Grundriß die Anordnung solcher fluchtender Wärmetauscherrohre in verschiedenen Vielzellenanlagen veranschaulicht;

Fig. 4 stellt eine andere diesbezügliche Anordnung dar.

Die Figuren sind im großen und ganzen schematisch gehalten.

Wie man insbesondere aus den Grundrissen der Fig. 2, 3 und 4 erkennt, ist die Innenwandung der Wärmetauscherrohre 1 in einem Schnitt quer zur Längsachse des Rohres eckig, und zwar insbesondere vieleckig, ausgebildet.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 strömt das eine Wärmetauschmittel, ζ. B. heißes, mit Staub beladenes Rohgas, in Richtung der Pfeile 7 durch den Leitapparat 8 in das Rohr 1. Es bildet sich innen eine Drallströmung aus, die an den eckigen Flächenteilen aufprallt, wodurch, wie schon gesagt, jede Grenzschichtbildung verhindert wird. Dies ist für den Wärmeaustausch vorteilhaft. Am Rohr 1 wird außen ein zweites Wärmetauschmittel ζ. B. nach dem Pfeil 9 entlang geführt, auf das die Wärme vom inneren Mittel 1 übertragen wird. 2 bezeichnet einen Leitapparat, der die Drallgeschwindigkeit im Rohr 1 entsprechend der Abkühlung des innen strömenden Mediums beschleunigt, verzögert oder konstant hält.

Wird das Wärmetauschmittel kühler, so muß der Drall beschleunigt werden. Wird das Wärmetauschmittel heißer, so muß der Drall verzögert werden, entsprechend der Änderung des spezifischen Gewichtes und der Dichte des Wärmetauschmittels. Wie man

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fernerhin aus Fig. 1 ersieht, weist das Rohr 1 an seinem in der Strömungsrichtung des inneren Mediums gesehenen Ende eine Schleuderkammer 3 auf, mit einem achszentralen Reingasrohr 4 und Staubaustragsöffnungen 5. In dieser Kammer 3 kann also nach dem erfolgten Wärmetausch nunmehr auch eine Entstaubung durchgeführt werden. Der Leitapparat 10 schafft die für die Entstaubung erforderliche Drallströmung.

Bei den Ausführungen gemäß den Fig. 2 und 3 sind in einer Vielzellenanlage mehrere Wärmetauschrohre 1 fluchtend aneinandergereiht. In an sich bekannter Weise besitzen die Rohre 1 außen Längs- oder Querrippen 6, die gegebenenfalls mit Nadeln 11 zur Erhöhung des Wärmeaustausches besetzt sein können. Daß außen strömende Medium wird im Gleich-, Gegen- oder Querstrom zum innenströmenden Medium geführt.

In an sich bekannter Weise kann die Drallströmung am Ende des Rohres 1 durch einen Austrittsleitapparat in eine gerade Strömung umgewandelt werden, was gerade bei solchen Aufprallströmungen vorteilhaft sein kann.

Die Erfindung ist auf die dargestellten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Gegebenenfalls kann die Innenwandung der Wärmetauscherrohre auch nur ein einziges Eck aufweisen (Eineck), was zur Verhinderung einer Grenzschichtbildung genügen kann. Die Kanten im Innern der Wärmetauscherrohre müssen nicht parallel zur Achse der Rohre verlaufen, sondern können selbst auch in oder gegen die Drallströmung gekrümmt sein.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Von einer Drallströmung durchlaufenes Wärmetauscherrohr, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung des Wärmetauscherrohres (1) in einem Schnitt quer zur Längsachse des Rohres eckig ausgebildet ist.

2. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung des Wärmetauscherrohres vieleckig vorgesehen ist.

3. Wärmetauscherrohr nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallgeschwindigkeit im Rohr durch zusätzliche Leitapparate (2) entsprechend der Abkühlung des innen strömenden Mediums beschleunigt, verzögert oder konstant gehalten wird.

4. Wärmetauscherrohr nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß solche Rohre in an sich bekannter Weise in einer Vielzellenanlage fluchtend (Fig. 2) oder wabenförmig (Fig. 3) aneinandergereiht sind.

5. Wärmetauscherrohr nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr an seinem in der Strömungsrichtung des inneren Mediums gesehenen Ende eine Schleuderkammer (3) aufweist.

6. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuderkammer (3) in an sich bekannter Weise ein achszentrales Reingasrohr (4) und Staubaustragsöffnungen (5) besitzt.

7. Wärmetauscherrohr nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetauscherrohr in an sich bekannter Weise außen Längs- oder Querrippen (6) trägt und außen von einem Wärmetauschmittel im Gleich-, Gegen- oder Querstrom umspült wird.

8. Wärmetauscherrohr nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallströmung am Ende des Rohres durch einen Austrittsleitapparat wieder geradegerichtet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 548 067, 897 417;
französische Patentschrift Nr. 658 208;
britische Patentschrift Nr. 219 329.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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