DE1009648B

DE1009648B - Waermeaustauscher, insbesondere zum Vorwaermen der Verbrennungsluft fuer Verbrennungsturbinen aus deren Abgasen

Info

Publication number: DE1009648B
Application number: DEH22007A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Hingst
Original assignee: RUDOLF HINGST DIPL ING
Current assignee: RUDOLF HINGST DIPL ING
Priority date: 1954-11-05
Filing date: 1954-11-05
Publication date: 1957-06-06

Description

Wärmeaustauscher, insbesondere zum Vorwärmen der Verbrennungsluft für Verbrennungsturbinen aus deren Abgasen Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher zum Vorwärmen der Verbrennungsluft für Verbrennungsturbinen aus deren Abgasen, bei dem die Wärmeaufnahme aus den Abgasen der Verbrennungstwrbine und die Überleitung der Wärme und Abgabe an die Verbrennungsluft durch geschlossene, einen verdampfenden Hilf swärmeträger enthaltende Wärmeübertragungsrohre erfolgt.
Wärmeaustauscher mit geschlossenen, einen verdampfenden Hilfswärmeträger enthaltenden Wärmeübertragungsrohren sind bekannt. Sie bestehen aus einem druckfesten Gehäuse, das von der vorzuwärmenden Verbrennungsluft durchströmt wird und in dessen Wandung eine Reihe von Wärmeübertragungsrohren angeordnet ist. Die Wärmeübertragungsrohre ragen einerseits in das Gehäuse hinein und tauchen andererseits in einen parallel zu diesem Gehäuse angeordneten Abgaskanal, wobei der Hilfswärmeträger im Abgaskanal Wärme aufnimmt und verdampft und die Dämpfe nach Abgabe der aufgenommenen Wärme an die zu erwärmende Verbrennungsluft wieder kondensiert.
Der wirtschaftliche Betrieb von Verbrennungsturbinen bedarf einer genügend hohen Vorwärmung der für die Verbrennung des Brennstoffes erforderlichen Verbrennungsluft. Dabei ist es erforderlich, den Durchtrittswiderstand des Verbrennungsluftvorwärmers luftseitig so gering wie nur möglich zu halten.
Als Wärmeübertragungselement sind Wärmeübertragungsrohre zur Erfüllung dieser Bedingungen gut geeignet, nur besteht die Schwierigkeit, eine so große Anzahl dieser Wärmeübertragungsrohre auf einem begrenzten Raum derart unterzubringen, daß der Luftvorwärmer weder zu schwer noch zu umfangreich ausfällt und trotzdem außer einem geringen Durchtrittswiderstand eine ausreichend hohe Vorwärmung der Verbrennungsluft sichert. Die Erfindung zeigt hier einen Weg, einen Verbrennungsluftvorwärmer dieser Art so auszubilden, daß er diese Bedingungen erfüllt.
Die Erfindung besteht darin, daß das von der Verbrennungsluft durchströmte Kanal- oder Rohrstück rechteckigen, insbesondere quadratischen Querschnitt hat und zwei der aneinanderstoßenden Seitenwände, die mit Wärmeaustauschrohren besetzt sind, die abschließenden Wände zweier die Abgase ableitender Kanalstücke von rechteckigem Querschnitt bilden. Hierbei sind die Wärmeübertragungsrohre so in Reihen nebeneinander quer zur Längsachse des Kanal-oder Rohrstückes in den aneinanderstoßenden Seitenwänden angeordnet, daß jeweils der einen Wärmeübertragungsrohrreihe der einen Seitenwand eine solche der anderen Seitenwand folgt. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Wärmeaustauschers ermöglicht die Unterbringung einer ausreichenden Zahl von Wärmeübertragungsrohren auf einem verhältnismäßig gedrängten Raum, ohne diaß der Durchtrittswiderstand der . hindurchgeführten Verbrennungsluft sich wesentlich erhöht. Dieses hat wiederum eine kurze Baulänge der Einrichtung zur Folge, was z. B. für den Einbau in Fahrzeuge von besonderem Vorteil ist.
Da die Verbrennungsluft der Brennkammer der Turbine mit einem Überdruck von 6 bis 10 atü zugeführt werden muß, ist es erforderlich, das Kanal- oder Rohrstück des Wärmeaustauschers, das von der Verbrennungsluft durchströmt wird, als druckfesten Körper auszubilden.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht nun darin, die Wärmeübertragungsrohre sowohl an ihren Durchbruchstellen durch die aneinanderstoßenden Wände des von der Verbrennungsluft durchströmten Kanal- oder Rohrstückes als auch mit ihren Enden an den beiden Wänden gegenüberliegenden Kanalwänden fest zu verschweißen. Hierdurch wird das die Verbrennungsluft leitende Kanal- oder Rohrstück des Wärmeaustauschers zu einem druckfesten Körper ausgestaltet, ohne daß dessen Wandung stärker ausgebildet sein muß als diejenige der Kanalstücke für die Ableitung der Verbrennungsgase. Eine Gewichtsersparnis ist daher die Folge.
Die Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Fig.l einen Querschnitt durch den Wärmeaustauscher, Fig. 2 einen Längsschnitt nach der Linie II-II nach Fig. 1 und Fig.3 einen Querschnitt durch den Wärmeaustauscher bei druckfester Ausbildung des Luftkanals. Das von der aufzuheizenden Verbrennungsluft durchströmte Kanal- oder Rohrstück ist mit 1 bezeichnet. Das Kanal- oder Rohrstück 1 hat quadratischen Querschnitt.
Die zwei aneinanderstoßenden Seitenwände 2, 3 dieses Kanal- oder Rohrstückes 1 bilden die abschließenden Wände der die Abgase ableitenden rechteckigen Kanalstücke 4 und 5. In den Seitenwänden 2 und 3 sind die Wärmeübertragungsrohre 6 angeordnet. Die Wärmeübertragungsrohre 6 sind in Reihen quer zur Längsachse des Wärmeaustauschers angeordnet, und zwar derart, daß jeweils der einen Wärmeübertragungsrohrreihe der einen Seitenwand 2 eine solche der anderen Seitenwand 3 folgt. Um das Kanal-oder Rohrstück 1 druckfest zu machen, sind die Wärmeübertragungsrohre 6 nicht nur an den Durchbruchstellen durch die Seitenwände 2 und 3 mit diesen fest verschweißt, sondern ebenfalls mit den diesen Wänden 2 und 3 gegenüberliegenden Kanalwänden 7 und B.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Wärmeaustauscher zum Vorwärmen der Verbrenrvungsluft für Verbrennungsturbinen aus deren Abgasen mit geschlossenen, einen Hilfwärmeträger enthaltenden Wärmeübertragungsrohren, die durch eine die beiden Wärmeaustauschmittel trennende Wand hindurchgehen und in denen der Hilfswärmeträger nach Aufnahme der Wärme der Abgase verdampft und nach Abgabe der aufgenommenen Wärme an die Verbrennungsluft wieder kondensiert, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Verbrennungsluft durchströmte Kanal-oder Rohrstück (1) rechteckigen, insbesondere quadratischen Querschnitt hat und zwei der aneinanderstoßenden, mit Wärmeaustauschrohren (6) besetzten Seitenwände (2, 3) die abschließenden Wände zweier die Abgase ableitender Kanalstücke (4, 5) von rechteckigem Querschnitt bilden.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die aneinanderstoßenden Seitenwände (2, 3) des von der Verbrennungsluft durchströmten Kanal- oder Rohrstückes (1) eingesetzten Wärmeübertragungsrohre (6) so in Reihen nebeneinander, quer zur Längsachse des Kanal- oder Rohrstückes angeordnet sind, daß jeweils der einen Wärmeübertragungsrohrreihe der einen Seitenwand eine solche der anderen Seitenwand folgt.
3. Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsrohre (6) sowohl an ihren Durchbruchstellen durch die aneinanderstoßenden Wände (2, 3) des von der Verbrennungsluft durchströmten Kanal- oder Rohrstückes (1) als auch mit ihren Enden an den diesen Wänden gegenüberliegenden Kanalwänden (7, 8) fest verschweißt sind zur Bildung eines druckfesten Kanalstückes. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 948 380.