DE1012613B

DE1012613B - Roehrenwaermeaustauscher

Info

Publication number: DE1012613B
Application number: DEF14220A
Authority: DE
Inventors: Leonard James Culver
Original assignee: Foster Wheeler Ltd
Current assignee: Amec Foster Wheeler Holdings Ltd
Priority date: 1953-03-19
Filing date: 1954-03-19
Publication date: 1957-07-25

Description

Röhrenwärmeaustauscher Die Erfindung bezieht sich auf Röhrenwärineaustauscher mit Ein- und Auslaßkammern, die miteinander durch U-förmig gebogene Rohre verbunden sind.
In bestimmten Fällen, beispielsweise bei einer Schiffskesselanlage mit zwei Kesseln, die Dampf für je einen ihnen zugeordneten Turbinensatz liefern, ist es bei Zwischenüberhitzung des Dampfes erforderlich, die Überhitzer für die getrennten Dampfströme so auszubilden bzw. anzuordnen, daß die Zwischenüberhitzung bei beiden Dampfströmen möglichst genau gleich ist.
Diese Forderung kann dadurch erfüllt werden, daß die beiden Zwischenüberhitzer zu einem Röhrenwärmeaustauscher mit getrennten Durchläufen vereinigt werden. Dabei muß dieser Zusammenbau derart ausgeführt werden, daß beide Teile des Wärmeaustauschers bei seiner Anordnung in einem Heizgasstrom die gleiche Wärmemenge erhalten. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Röhrenwärmeaustauscher unabhängig voneinander zwei Einlaßkammern und zwei Auslaßkanimern hat, die nebeneinanderliegen, und jede Einlaßkammer durch eine Reihe von U-förmig gebogenen Rohren in an sich bekannter Weise mit einer Auslaßkammer verbunden ist, wobei die Rohre, die ein Paar Einlaß-und Auslaßkammern verbinden, mit den entsprechenden, das andere Paar Einlaß- und Auslaßkainmern verbindenden Rohren gleich sind und neben diesen liegen, so daß die beiden Reihen von Rohren zwei parallele Wege für zwei in die Einlaßkammern getrennt eingeführte Dampfströme bilden und bei Anordnung des Wärmeaustauschers in einem Heizgasstrom der durch die beiden Wege strömende Dampf im wesentlichen identisch dieselbe Erhitzung erfährt.
Im Bereich eines solchen Wärmeaustauschers bzw. Zwischenüberhitzers findet bei allen Betriebsbedingungen eine völlig gleiche Überhitzung der beiden getrennten Dampfströme statt. Temperaturänderungen der Heizgase wirken sich gleichmäßig auf beide Dampfströme aus, und es tritt auch durch Rußablagerung usw. eine gleiche Verschlechterung der Wärmeübertragung für beide Dampfströme ein.
Abgesehen hiervon führt die gekennzeichnete Ausbildung des Röhrenwärmeaustauschers zu einer sehr gedrungenen Bauart.
Ein ähnliches Problem tritt bei der Rückkühlung von Gasen zwischen den Verdichtungsstufen mehrstufiger Gasverdichter auf. Zwischen den einzelnen Stufen muß das Gas jeweils in einem besonderen Kühler gekühlt werden. Für diesen Zweck ist es bekannt, zwei Kühler zu einem gemeinsamen Kühlaggregat zu vereinigen, so daß der vereinigte Kühler in einem einzigen Kühlstrom angeordnet werden kann. Die verwendeten U-förmigen Kühlrohre sind dabei so ineinandergeschoben, daß ihre Schenkel kreuzförmig gegeneinander versetzt sind. Diese Anordnung bedingt jedoch, daß die Rohre verschiedene Länge haben, so daß keine gleichmäßige Kühlung der beiden Rohrgruppen erreichbar ist. Ferner wird bei dieser bekannten Bauart ein starkwandiger Boden verwendet, in dem die Einlaß- und Auslaßkammer für eine Rohrgruppe liegt, während die Rohre der anderen Gruppe durch diesen Boden durchgeführt und an die zugehörige, darunterliegende Ein- und Auslaßkammer angeschlossen sind. Dies ist eine ziemlich umständliche Bauart, und hinzu kommt noch, daß das Kühlmittel zentral in die Rohrgruppen eingeführt und einseitig abgeleitet wird, so daß auch hierdurch die Kühlwirkung auf beide Gruppen nicht gleichmäßig wird.
Ein Ausführungsbeispiel eines Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch die Kammern des Wärmeaüstauschers, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Kammer. Der Wärmeaustauscher hat zwei Paar Einlaß- und Auslaßkammern, die nebeneinanderliegen. Die Kammern P und P' sollen die Einlaß- und Auslaßkammern für den zu überhitzenden Dampf sein, der in der Niederdruck-Backbord-Turbine einer Schiffskesselanlage benutzt werden soll, und die Kammern S und S' sollen die entsprechenden Kammern für die Niederdruck-Steuerbord-Turbine darstellen. Jede Kammer hat kurze Rohre T, die von ihr ausgehen. Die Rohre T jeder Kammer liegen in einer Linie miteinander, jedoch sind die Rohre der beiden Einlaßkammern und die der beiden Auslaßkammern jeweils gegeneinander versetzt, wie aus Fig. 2 ersichtlich.
Jedes Rohr T führt zu einem Querrohr C, und die beiden entsprechenden, einem Paar Einlaß- und Auslaßkammern P, P' oder S, S' zugeordneten Querrohre sind miteinander durch eine Anzahl von U-förmig gebogenen Rohren U verbunden. Jedes Querrohr C befindet sich über einem- Paar Einlaß- oder Auslaßkammern.
Auf diese Weise sind in Längsrichtung der Kammern eine Anzahl von identischen, dicht nebeneinander befindlichen Gruppen oder Reihen von U-Rohren vorhanden, die abwechselnd an die Backbord- und Steuerbordkammer angeschlossen sind. Wenn also der Wärmeaustauscher in einem Gasstrom eines Kessels angeordnet wird, so daß das Gas zwischen den Gruppen quer zur Längsrichtung der Kammern durchströmt, wird der Dampf für die Backbordturbine und der für die Steuerbordturbine unter im wesentlichen identischen Bedingungen erhitzt. Irgendeine Verschlechterung im Zustand der Rohre, die den Wärmeübergang beeinträchtigen kann, wie dies beispielsweise durch Ruß- oder Schlackenniederschlag verursacht wird, wirkt sich also gleichmäßig für die beiden Reihen von Rohren aus, daher findet im Lauf der Zeit keine wesentliche Veränderung in dieser Beziehung statt.
Der in der Zeichnung dargestellte Wärmeaustauscher hat eine Anzahl von U-Rohren mit offenen Bögen. Wenn der Dampf durch die Rohre hindurchgeht, so braucht er nicht einem langen, gewundenen Weg zu folgen, wie dies bei der üblichen Rohrschlangenform von Wärmeaustauschern der Fall ist. Der Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung ist daher besonders für solche Verwendung geeignet, wo es wesentlich ist, daß der Druckabfall auf einem Minimum gehalten wird.
Es ist auch ersichtlich, daß gewünschtenfalls mehr als zwei parallele Wege durch die Nebeneinanderanordnung von mehr als zwei Einlaß- und Auslaßkammern vorgesehen werden könnten. Jedoch ist die Möglichkeit, daß die verschiedenen Ströme eine verschiedene Erhitzung erfahren, um so größer, je größer die Zahl der Kammern ist.
Es ist ferner ohne weiteres verständlich, daß die Ouerrohre C gewünschtenfalls durch mehr als ein Rohr T mit den Kammern verbunden sein können.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit der Zwischenüberhitzung von Dampf zwischen zwei Turbinenstufen beschrieben worden ist, ist es klar, daß der Röhrenwärmeaustauscher gemäß der Erfindung überall benutzt werden kann, wo es erwünscht ist, zwei oder mehrere Dampfströme einer möglichst gleichen Erhitzung zu unterwerfen.
Es ist verständlich, daß der Wärmeaustauscher auch zur Erhitzung von anderen Gasen als Dampf dienen kann. Der Hinweis auf Dampf dient nur zur Veranschaulichung und bedeutet keine Beschränkung.
Wenn der Wärmeaustauscher zum Zweck der Zwischenüberhitzung benutzt wird, kann er sehr vorteilhaft in einen Kessel der Art eingebaut werden, wie er in der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung der Anmelderin beschrieben ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Röhrenwärmeaustauscher mit Einlaß- und Auslaßkammern, die miteinander durch U-förmig gebogene Rohre verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß er unabhängig voneinander zwei Einlaßkammern (P, S) und zwei Auslaßkammern (P', S') hat, die nebeneinanderliegen, und jede Einlaßkammer (P, S) durch eine Reihe von U-förmig gebogenen Rohren (U) in an sich bekannter Weise mit einer Auslaßkammer (P', S') verbunden ist, wobei die Rohre, die ein Paar Einlaß- und Auslaßkammern (P, P') verbinden mit den entsprechenden, das andere Paar Einlaß- und Auslaßkammern (S, S7 verbindenden Rohren gleich sind und neben diesen liegen, so daß die beiden Reihen von Rohren zwei parallele Wege für zwei in die Einlaßkammern (P, S) getrennt eingeführte Dampfströme bilden und bei Anordnung des Wärmeaustauschers in einem Heizgasstrom der durch die beiden Wege strömende Dampf im wesentlichen identisch dieselbe Erhitzung erfährt.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einlaßkammer (P, S) mit einer Auslaßkammer -(P', S') durch eine Anzahl von Reihen bekannter U-förmig gebogener Rohre (U) an verschiedenen Stellen in der Länge der Kammern verbunden ist, derart, daß die Rohrtafeln (U) der beiden voneinander unabhängigen Kreisläufe, in Längsrichtung der Kammern gesehen, abwechseln.
3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reihe von Rohren (U) in an sich bekannter Weise eine Anzahl von U-förmig gebogenen Rohren enthält, die in einer Ebene quer zur Längsrichtung der Kammern liegen.
4. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (U) in jeder Reihe mit ihren Enden an Querrohre (C) angeschlossen sind, von denen ein Querrohr über den beiden Einlaßkammern (P, S) und das andere über den beiden Auslaßkammern (P', S') liegt, wobei jedes Querrohr an eine der Kammern angeschlossen ist und die Anschlußstellen an den beiden Kammern der gleichen Art (P, S oder P', S') in Längsrichtung der Kammern versetzt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 66 623.