DE1015829B - Waermeaustauscher - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher, bei dem Wärme von einem heizenden gasförmigen Medium auf ein aufzuheizendes Medium übertragen wird. Dabei befindet sich zwischen den beiden Medien eine Metallwand, die auf der einen Seite von einer Schicht von in Wirbelzustand versetzten Partikeln, auf der anderen Seite von dem zu beheizenden Medium umspült wird.

Derartige Wärmeaustauscher, bei denen die Rohre in einer Wirbelschicht angeordnet sind, die durch das aufströmende Heizgas in Wirbelzustand versetzt und gehalten wird, sind an sich bekannt. Sie haben den Vorteil eines hohen Wärmeüberganges zwischen Wirbelschicht und äußerer Rohrwandung. Die Erfindung hat die Aufgabe, derartige Wärmeaustauscher zu verbessern.

Die Erfindung besteht darin, daß das gekörnte Gut sich in einer Kammer befindet, die durch mindestens ein Rohr und ein dieses umgebendes Sieb gebildet ist, und daß das gekörnte Gufvon dem durchströmenden Gas aufgewirbelt wird, die Körner aber durch die entsprechend engen Maschen des Siebes in der Kammer zurückgehalten werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat gegenüber den bekannten Vorrichtungen mehrere Vorteile. Zunächst haben die Verbrennungsgase freien Weg durch den gesamten Querschnitt der Züge mit Ausnahme der Kammern. Sie sind also wesentlich weniger durch die Wirbelschicht behindert als dies der Fall wäre, wenn der gesamte Zug von der Wirbelschicht erfüllt ist. Andererseits erzielt die Erfindung trotzdem den vollen Vorteil des besseren Wärmeüberganges innerhalb der Wirbelschicht. Weiterhin wird die Menge des aufgewirbelten Materials bei Anwendung der Erfindung geringer. Schließlich kann man die Siebe leicht in vorhandene Wärmeaustauscher einbauen, ohne daß große Materialmengen erforderlich sind und ohne daß große Druckverluste entstehen.

Zur näheren Erläuterung wird die Erfindung an Hand der Fig. 1 bis 5 beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines Wärmeaustauschers nach der vorliegenden Erfindung, bei dem die vordere Wand des Gaszuges teilweise weggebrochen ist, um die Anordnung der Rohre im Zuge zu zeigen;

Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang den Linien 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 stellt einen Schnitt längs der Linien 3-3 der Fig. 2 dar;

Fig. 4 ist die Ansicht eines Kessels ähnlich der Fig. 1, jedoch mit einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 zeigt die Ansicht eines Schnittes entlang den Linien 5-5 der Fig. 4.

In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen

Anmelder:

Combustion Engineering, Inc.,
New York, N,Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H, Ciaessen, Patentanwalt,
Siuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str, 42

Beanspruchte Priorität:- :
V. St. v, Amerika vom 24. Dezember 1954.

Henry John Blaskowski, New York, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden.

Bezugszeichen bezeichnet. Die bevorzugte Ausführ ungsform des Wärmeaustauschers nach der Er-

z5 findung besitzt einen Strömungsweg 10, durch den das

~"" heiße Verbrennungsgas od. dgl. nach oben strömt, wie es durch den Pfeil 12 angedeutet ist. Waagerecht sind in dem Strömungsweg die Wärmeaustauschrohre 14 angeordnet. Die Rohre sind gegeneinander gestaffelt, und ihre Eingänge sind mit einer Speiseleitung 16, ihre Ausgänge mit einer Abführleitung 18 verbunden. Wasser oder irgendeine andere geeignete Flüssigkeit, die eine größere Wärmeübergangszahl gegenüber dem Rohr hat als die, die normalerweise zwischen dem Heizgas und der Rohrwandung besteht, fließt durch die Rohre 14 von der Speiseleitung 16 und gelangt nach Durchfluß durch die Rohre in die Abführungsleitung 18, von wo sie zu irgendeinem gewünschten Punkt hingeleitet wird.

Um die Rohre 14 herum sind die rohrförmigen Siebe 20 angeordnet, die einen etwas größeren Durchmesser haben als die Rohre und deren Enden mit den Rohren fest verbunden sind, so daß zwischen den Rohren und den Sieben eine Kammer 22 von ringförmigem Querschnitt entsteht. In jeder der Kammern 22 ist ein gekörntes Gut vorgesehen von solcher Korngröße, daß die Gase, die durch den Strömungsweg 10 strömen, auch durch die ringförmigen Siebe 20 hindurchdringen, dabei durch das Gut geführt werden und es aufwirbeln. Die Maschenweite der Siebe ist selbstverständlich so bemessen, daß das Gut nicht durch das Sieb hindurchdringen kann, die Gase aber ungehindert hindurchströmen können und das Gut aufwirbeln.

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Wenn daher Heizgase nach oben durch den Strömungsweg 10 hindurchströmen, entsteht um jedes der Rohre 14 herum eine verhältnismäßig dünne Wirbelschicht, und es ergibt sich eine wesentlich größere Wärmeübergangszahl zwischen dem Gas und der Rohrwandung. Dementsprechend wird auch die Übergangszahl zwischen Gas und Flüssigkeit erhöht. Es wird nur eine Wirbelschicht geringen Umfanges benötigt, und deshalb tritt nur eine geringe Verringerung des Zuges bzw. ein geringer Druckverlust im Wärmeaustauscher ein.

Die abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, wie sie in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, unterscheidet sich von den Fig. 1 bis 3 im wesentlichen dadurch, daß nicht jedes Rohr 14 von einem Sieb umgeben ist, sondern daß mehrere Rohre 14, die senkrecht übereinander angeordnet sind, von einem einzigen länglichen Sieb 24, wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich, umgeben sind. Diese Anordnung ist insbesondere dann vorzuziehen, wenn der senkrechte Abstand der Rohre verhältnismäßig klein ist. Bei beiden Ausführungsformen besitzen benachbarte Siebe einen so großen Abstand voneinander, daß in einem wesentlichen Teil des Querschnittes des Strömungsweges die Heizgase nicht durch das aufgewirbelte Gut gehemmt werden. Dadurch werden also auf der einen Seite die Vorteile der Aufwirbelung erreicht, und andererseits tritt kein Druckverlust ein.

Durch den Wärmeaustauscher nach der Erfindung wird der Wärmeübergangskoeffizient zwischen den Heizgasen und der Flüssigkeit erheblich vergrößert. Für eine bestimmte Kapazität wird die Größe des Austauschers verringert. Der Austauscher wird wirtschaftlicher und wirksamer, trotzdem die Menge des aufgewirbelten Gutes und der dadurch erzeugte Druckverlust sehr klein gehalten werden.

Es versteht sich, daß vorstehend lediglich bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden. Es sind Abwandlungen und Änderungen dieser Ausfuhrungsformen möglich, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wärmeaustauscher mit metallischen, von der zu erhitzenden Flüssigkeit durchflossenen, in einem Strömungsweg für das Heizgas angeordneten Rohren, bei dem die Rohre von gekörntem Gut umgeben sind, das durch das aufströmende Gas aufgewirbelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das gekörnte Gut sich in einer Kammer (22) befindet, die durch mindestens ein Rohr (14) und ein dieses umgebendes Sieb (20, 24) gebildet ist, und daß einerseits das gekörnte Gut von dem durchströmenden Gas aufgewirbelt wird, die Körafe¥ aber durch die entsprechend engen Maschen des Siebes (20, 24) in der Kammer (22) zurückgehal-¹ ten werden.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 mit einei Vielzahl von Rohren im iStrömungsweg, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rohr (14) von einem rohrförmigen Sieb (20) umgeben ist, das mit dem Rohr (14) zusammen eine Kammer (22) von ring-* förmigem Querschnitt bildet.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 mit eimer, Vielzahl von Rohren im- Strömungsweg, dadurcM gekennzeichnet, daß Gruppen von Rohren (14) ήίίέ einem gemeinsamen Sieb (24) umgeben sind, das mit der einzelnen Rohrgruppe eine Kammer (22)' bildet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 699 151;
Chemie-Ingenieur-Technik, 1952, Nr. 2, S.
bis 79.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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