DE102014105101B4

DE102014105101B4 - Heat exchanger and method for heating a gas stream

Info

Publication number: DE102014105101B4
Application number: DE102014105101.7A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2034-04-11
Also published as: DE102014105101A1

Abstract

Wärmetauscher (2) zur Erwärmung eines den Wärmetauscher umströmenden Gasstroms (4) mit einer mittels eines Gebläsegasbrenners (8) direkt befeuerten Brennerkammer (5), die an wenigstens eine abgasabführende Wärmetauschereinheit (6) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschereinheit (6) in Strömungsrichtung des zu erwärmenden Gasstroms (4) hinter der Brennerkammer (5) angeordnet ist, und dass die Wärmetauschereinheit (6) Abgasöffnungen (15) hat, die das Abgas aus der Wärmetauschereinheit (6) in den die Wärmetauschereinheit (6) umströmenden Gasstrom (4) leiten.Heat exchanger (2) for heating a gas flow (4) flowing around the heat exchanger with a burner chamber (5) directly fired by means of a blower gas burner (8) which is connected to at least one heat exchanger unit (6) for exhaust gas, characterized in that the heat exchanger unit (6) in the flow direction of the gas stream to be heated (4) behind the burner chamber (5) is arranged, and that the heat exchanger unit (6) exhaust openings (15) which the exhaust gas from the heat exchanger unit (6) in the heat exchanger unit (6) flowing around the gas stream ( 4).

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur Erwärmung eines den Wärmetauscher umströmenden Gasstroms gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Erwärmung eines einen Wärmetauscher umströmenden Gasstroms gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.The invention relates to a heat exchanger for heating a gas flow flowing around the heat exchanger according to the preamble of claim 1 and to a method for heating a gas flow flowing around a heat exchanger according to the preamble of claim 10.

Wärmetauscher werden zur Erwärmung gasförmiger Medien eingesetzt. Mit einem Wärmetauscher kann beispielsweise die Raumluft in einer Trocknungskammer zur Durchführung von Trocknungsprozessen erwärmt werden. Hierfür können direkt befeuerte Wärmetauscher eingesetzt werden, die eine von einem Gebläsegasbrenner befeuerte Brennerkammer und eine der Brennerkammer nachgeschaltete Wärmetauschereinheit haben. Die zu erwärmende Luft, die allgemein als Gasstrom bezeichnet werden kann, umströmt die Außenwand der Brennerkammer und die Wärmetauschereinheit. Die Wärmetauschereinheit kann im Wesentlichen aus Abgasrohren bestehen, durch die das Abgas aus der Brennerkammer an die Umgebungsluft abgeführt werden kann.Heat exchangers are used to heat gaseous media. With a heat exchanger, for example, the room air can be heated in a drying chamber for carrying out drying processes. For this purpose, directly fired heat exchangers can be used which have a burner chamber fired by a blower gas burner and a heat exchanger unit arranged downstream of the burner chamber. The air to be heated, which can be generally referred to as gas flow, flows around the outer wall of the burner chamber and the heat exchanger unit. The heat exchanger unit may essentially consist of exhaust pipes, through which the exhaust gas can be discharged from the burner chamber to the ambient air.

Bei bekannten Wärmetauschern wird dem Abgasstrom zur Erwärmung eines den Wärmetauscher umströmenden Gasstroms ein Teil der Wärme entzogen, bevor der Abgasstrom in die Umgebungsluft abgeführt wird. Eine optimale Ausnutzung der im Abgasstrom vorhandenen Wärmeenergie kann damit nicht erreicht werden.In known heat exchangers, a portion of the heat is removed from the exhaust gas flow for heating a gas flow flowing around the heat exchanger, before the exhaust gas flow is discharged into the ambient air. An optimal utilization of existing in the exhaust gas heat energy can not be achieved.

Aus der DE 43 39 045 A1 ist ein Lufterhitzer bekannt, dessen Brennerkammer von dem zu erwärmenden Gasstrom umströmt wird. Der zu erwärmende Gasstrom wird dabei durch Ringkanäle geführt, die die Brennerkammer umgeben.From the DE 43 39 045 A1 is known an air heater whose combustion chamber is flowed around by the gas stream to be heated. The gas stream to be heated is guided through annular channels which surround the burner chamber.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher mit einem Gebläsegasbrenner derart weiterzubilden, dass der den Wärmetauscher umströmende Gasstrom mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad betrieben werden kann.The invention has the object of providing a heat exchanger with a blower gas burner in such a way that the gas flow flowing around the heat exchanger can be operated with the highest possible efficiency.

Die Lösung dieser Aufgabe erhält man mit einem Wärmetauscher mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 besitzt eine abgasabführende Wärmetauschereinheit, die in Strömungsrichtung des zu erwärmenden Gasstroms hinter der Brennerkammer (5) angeordnet ist, Abgasöffnungen, die das Abgas aus der Wärmetauschereinheit in den die Wärmetauschereinheit umströmenden Gasstrom leiten. Dadurch wird erreicht, dass die gesamte im Abgasstrom enthaltene Wärmeenergie dem zu erwärmenden Gasstrom zugeführt wird. Handelt es sich bei dem zu erwärmenden Gasstrom um die einer Trockenkammer zugeführte Luft, so ergibt sich dadurch ein geringfügiger Gasanteil für die vom Wärmetauscher erwärmte Luft. Dieser Gasanteil kann aber so gering gehalten werden, dass dadurch keine unzulässig hohen Verunreinigungswerte für die Raumluft erhalten werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn dem Raum eine gleiche Menge an Raumluft entnommen wird, wie ihm als erwärmte Luft zugeführt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass sich der Gasanteil beziehungsweise die Verunreinigungen in der Raumluft auch bei längerem Heizbetrieb nicht erhöhen. Somit können die Verunreinigungswerte in einem derart erwärmten Raum so niedrig gehalten werden, dass dort auch der Aufenthalt von Personen zulässig ist. Da die Wärmetauschereinheit in Strömungsrichtung des zu erwärmenden Gasstroms hinter der Brennerkammer angeordnet ist, trifft der zu erwärmende Gasstrom zunächst auf die Brennerkammer, deren Außenfläche den Gasstrom erwärmt, sodass dieser Gasstrom dann eine weitere Erwärmung an den nachfolgenden Außenwänden der Wärmetauschereinheit erfährt.The solution to this problem is obtained with a heat exchanger having the features specified in claim 1. According to the characterizing part of claim 1, a heat exchanger unit for removing exhaust gas, which is arranged downstream of the burner chamber (5) in the flow direction of the gas stream to be heated, has exhaust gas openings which guide the exhaust gas from the heat exchanger unit into the gas stream flowing around the heat exchanger unit. This ensures that the entire heat energy contained in the exhaust stream is supplied to the gas stream to be heated. If the gas stream to be heated is air supplied to a drying chamber, this results in a small proportion of gas for the air heated by the heat exchanger. However, this proportion of gas can be kept so low that it does not result in unacceptably high levels of contamination for the room air. This is especially true when the room an equal amount of room air is removed, as it is supplied as heated air. This ensures that the gas content or the impurities in the room air do not increase even during prolonged heating operation. Thus, the pollution levels in such a heated room can be kept so low that it is also permissible for people to stay there. Since the heat exchanger unit is arranged downstream of the burner chamber in the direction of flow of the gas stream to be heated, the gas stream to be heated first encounters the burner chamber whose outer surface heats the gas stream, so that this gas stream then undergoes further heating on the following outer walls of the heat exchanger unit.

Wird dagegen die Raumluft in einem Trockenraum, der beispielsweise zur industriellen Trocknung von Erzeugnissen vorgesehen ist, im Umluftbetrieb erwärmt, so erhöhen sich dadurch die Verunreinigungswerte in der Raumluft. In diesem Fall ist dann der Aufenthalt von Personen in dieser stark belasteten Raumluft nicht zulässig.If, however, the room air in a drying room, which is intended for example for industrial drying of products, heated in the recirculation mode, so increase the pollution levels in the room air. In this case, then the residence of persons in this heavily polluted indoor air is not allowed.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher mit einem Gebläsegasbrenner kann somit sehr vielseitig eingesetzt werden. Sowohl Fertigungshallen oder Räume, in denen sich Personen aufhalten, können damit beheizt werden. Für industrielle Trocknungsprozesse in geschlossenen Trockenkammern, in denen sich keine Personen aufhalten, kann der Wärmetauscher auch im Umluftbetrieb die Raumluft erwärmen, wodurch ein äußerst hoher Wirkungsgrad für den Wärmetauscher mit einem direktbefeuerten Gebläsegasbrenner erreicht wird.The heat exchanger according to the invention with a blower gas burner can thus be used very versatile. Both production halls or rooms where people are staying can be heated with it. For industrial drying processes in closed drying chambers in which there are no persons, the heat exchanger can also heat the room air in recirculation mode, whereby an extremely high efficiency for the heat exchanger is achieved with a direct-fired blower gas burner.

Der Wärmetauscher hat weiterhin den Vorteil, dass kein Abgaskamin erforderlich ist. Weiterhin ist es möglich, einen herkömmlichen Gebläsegasbrenner nach DIN 4788 zu verwenden, der in hoher Stückzahl und mit unterschiedlichsten Leistungsstufen am Markt erhältlich ist. Außerdem besteht für derartige Gebläsegasbrenner ein enges Servicenetz, sodass auch ein verhältnismäßig kostengünstiger Service möglich ist.The heat exchanger has the further advantage that no exhaust stack is required. Furthermore, it is possible to use a conventional blower gas burner according to DIN 4788, which is available in large quantities and with different performance levels on the market. In addition, there is a tight service network for such blower gas burners, so that a relatively inexpensive service is possible.

Die Abgasöffnungen sind vorzugsweise über die Länge und/oder Breite der Wärmetauschereinheit gleichmäßig verteilt angeordnet, sodass der die Wärmetauschereinheit umströmende Gasstrom in seiner Querschnittsfläche möglichst gleichmäßig mit Abgas beaufschlagt und dadurch auch gleichmäßig vom Abgas erwärmt wird. Eine zusätzliche Verwirbelung des erwärmten Gasstroms ist somit nicht erforderlich.The exhaust gas openings are preferably distributed uniformly over the length and / or width of the heat exchanger unit, so that the gas flow flowing around the heat exchanger unit as uniformly as possible is acted upon with exhaust gas in its cross-sectional area and thereby uniformly heated by the exhaust gas. An additional turbulence of the heated gas stream is thus not required.

Die Abgasöffnungen sind vorzugsweise in Strömungsrichtung des Gasstroms am Ende der Wärmetauschereinheit an in seitlichem Abstand von der Mitte der Wärmetauschereinheit angebrachten Wärmetauscherkanälen in einem Winkel von 45 Grad zur Mitte der Wärmetauschereinheit ausgerichtet. Damit wird erreicht, dass die Abgase dem von der Brennerkammer und von der Wärmetauschereinheit erwärmten Gasstrom optimal beigemischt werden. Somit kann eine Wärmeübertragung zwischen dem Gasstrom und den erhitzten Wandflächen des Wärmetauschers erfolgen, bevor dann dem erwärmten Gasstrom das Abgas beigemischt wird. The exhaust ports are preferably aligned in the flow direction of the gas flow at the end of the heat exchanger unit at heat exchanger ducts mounted laterally from the center of the heat exchanger unit at an angle of 45 degrees to the center of the heat exchanger unit. This ensures that the exhaust gases are mixed optimally with the gas flow heated by the burner chamber and by the heat exchanger unit. Thus, a heat transfer between the gas flow and the heated wall surfaces of the heat exchanger can be done before then the heated gas stream, the exhaust gas is mixed.

Besonders vorteilhaft ist es, die Abgasöffnungen in Richtung der Gasströmung des zu erwärmenden Gasstroms auszurichten, sodass dadurch das Abgas gleichgerichtet zu der zu erwärmenden Gasströmung aus der Wärmetauschereinheit ausströmt. Eine derartige Ausrichtung der Abgasöffnungen führt auch dazu, dass die zu erwärmende Gasströmung den Austritt des Abgases nicht beeinträchtigt.It is particularly advantageous to align the exhaust gas openings in the direction of the gas flow of the gas stream to be heated, so that the exhaust gas flows out in the same direction to the gas flow to be heated from the heat exchanger unit. Such an orientation of the exhaust gas openings also results in that the gas flow to be heated does not affect the exit of the exhaust gas.

Die Abgasgeschwindigkeit des aus den Abgasöffnungen austretenden Abgases liegt vorzugsweise im gleichen Geschwindigkeitsbereich, wie die Strömungsgeschwindigkeit des zu erwärmenden Gasstroms. Dabei kann der Betrieb des Gebläsegasbrenners so erfolgen, dass dieser bei maximaler Leistung eine Abgasgeschwindigkeit an den Abgasöffnungen erzeugt, die in etwa gleich der Strömungsgeschwindigkeit des zu erwärmenden Gasstroms im Bereich der Abgasöffnungen ist.The exhaust gas velocity of the exhaust gas emerging from the exhaust gas openings is preferably in the same speed range as the flow velocity of the gas stream to be heated. In this case, the operation of the blower gas burner can be made so that it generates at maximum power an exhaust gas velocity at the exhaust ports, which is approximately equal to the flow velocity of the gas stream to be heated in the region of the exhaust ports.

Die Brennerkammer des Gebläsegasbrenners hat vorzugsweise eine zylindrische Bauform, an deren einer Stirnseite der Gebläsegasbrenner angebracht ist, sodass vom Gebläsegasbrenner die Brennerkammer direkt befeuert wird. Die Brennerkammerwand bildet dabei einen wesentlichen Teil des Wärmetauschers, da an dieser der zu erwärmende Gasstrom eine erste Erwärmung erfährt, bevor der Gasstrom dann an der Wärmetauschereinheit weiter erwärmt wird.The burner chamber of the blower gas burner preferably has a cylindrical design, at one end of which the blower gas burner is mounted, so that the burner chamber is fired directly by the blower gas burner. The burner chamber wall forms an essential part of the heat exchanger, since at this the gas stream to be heated undergoes a first heating, before the gas flow is then further heated at the heat exchanger unit.

Die Wärmetauschereinheit besteht vorzugsweise aus wenigstens zwei parallel zueinander verlaufenden Wärmetauscherkanälen, die jeweils wenigstens eine über ihre Länge sich erstreckende Reihe von Abgasöffnungen haben. Bevorzugt sind dabei die Wärmetauscherkanäle als Rohre ausgebildet, die an der der Brennerkammer abgewandten Seite Abgasöffnungen haben. Die Enden der Wärmetauscherkanäle sind dicht abgeschlossen, sodass das gesamte von der Brennerkammer kommende Abgas durch die Abgasöffnungen in den zu erwärmenden Gasstrom gelangt.The heat exchanger unit preferably consists of at least two mutually parallel heat exchanger channels, each having at least one over its length extending row of exhaust ports. In this case, the heat exchanger ducts are preferably designed as tubes which have exhaust gas openings on the side facing away from the burner chamber. The ends of the heat exchanger channels are tightly sealed, so that the entire coming from the burner chamber exhaust gas passes through the exhaust ports in the gas stream to be heated.

Besonders vorteilhaft ist es, die Wärmetauscherkanäle parallel zur Brennerkammer auszurichten und diese so auszuführen, dass deren Länge wenigstens annähernd gleich der Länge der Brennerkammer ist. Damit erhält man einen sehr kompakten Wärmetauscher, der in einem Strömungskanal, in welchem der zu erwärmendeIt is particularly advantageous to align the heat exchanger ducts parallel to the burner chamber and to design them so that their length is at least approximately equal to the length of the burner chamber. This gives a very compact heat exchanger, which in a flow channel, in which to be heated

Gasstrom geführt wird, so eingebaut werden kann, dass der gesamte Gasstrom optimal vom Wärmetauscher erwärmt werden kann. Insbesondere die Wärmetauschereinheit kann gleichmäßig über die Querschnittsfläche des Gasstroms verteilt angeordnete Wärmetauscherkanäle haben.Gas flow is performed, can be installed so that the entire gas flow can be optimally heated by the heat exchanger. In particular, the heat exchanger unit can have uniformly distributed over the cross-sectional area of the gas flow arranged heat exchanger channels.

Die Abgasöffnungen an der Wärmetauschereinheit können sehr vorteilhaft als Längsschlitze ausgebildet sein. Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit anders geformte Abgasöffnungen vorzusehen, falls dies für spezielle Anwendungen vorteilhafter erscheinen sollte.The exhaust gas openings on the heat exchanger unit can be designed very advantageously as longitudinal slots. Basically, however, it is also possible to provide differently shaped exhaust ports, if this should appear more advantageous for specific applications.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erwärmung eines einen Wärmetauscher umströmenden Gasstroms anzugeben, bei dem die Heizleistung eines Gebläsegasbrenners, der eine direkt befeuerte Brennerkammer erhitzt, möglichst optimal zur Erwärmung des Gasstroms eingesetzt werden kann.The invention is further based on the object of specifying a method for heating a gas flow flowing around a heat exchanger, in which the heating power of a blower gas burner, which heats a directly fired burner chamber, can be used as optimally as possible for heating the gas flow.

Die Lösung dieser auf das Verfahren bezogenen Aufgabenstellung wird mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erreicht. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 10 wird in Strömungsrichtung des zu erwärmenden Gasstroms hinter der Brennerkammer dem von der Brennerkammer vorgewärmten Gasstrom das gesamte aus der Brennerkammer abgeleitete Abgas beigemischt. Damit werden Energieverluste durch eine Abführung des Abgases an die Umgebungsluft vermieden.The solution of this task related to the method is achieved with the features of claim 10. According to the characterizing part of claim 10, in the direction of flow of the gas stream to be heated behind the burner chamber, the entire exhaust gas discharged from the burner chamber is admixed with the gas stream preheated by the burner chamber. This energy losses are avoided by a discharge of the exhaust gas to the ambient air.

Das Abgas wird durch mehrere über den Querschnitt des Gasstroms verteilt angeordnete Abgasöffnungen in den Gasstrom eingespeist. Dadurch erhält man eine gleichmäßige Vermischung der Abgase mit dem zu erwärmenden Gasstrom, sodass ein insgesamt homogen erwärmter Gasstrom erhalten wird, der für unterschiedliche Anwendungen, wie diese bereits oben angesprochen wurden, einsetzbar ist.The exhaust gas is fed into the gas flow through a plurality of exhaust gas openings distributed over the cross section of the gas flow. This results in a uniform mixing of the exhaust gases with the gas stream to be heated, so that a total homogeneously heated gas stream is obtained, which can be used for different applications, such as those already mentioned above.

Das Gebläse des Gebläsegasbrenners wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mit einer solchen Gebläseleistung betrieben, dass das Abgas aus den Abgasöffnungen mit einer Strömungsgeschwindigkeit austritt, die vorzugsweise annähernd gleich groß ist, wie die Strömungsgeschwindigkeit des an den Abgasöffnungen vorbeiströmenden Gasstroms. Zur Regulierung der Heizleistung des Gebläsegasbrenners wird diesem bei gleicher Gebläseleistung mehr oder weniger flüssiger oder gasförmiger Brennstoff zugeführt. Durch eine gleichbleibende Gebläseleistung werden die Strömungsverhältnisse im Bereich der Abgasöffnungen auch für unterschiedliche Leistungsbereiche zumindest weitgehend unverändert beibehalten.The blower of the blower gas burner is operated according to a preferred embodiment with such a blower power that the exhaust gas exits from the exhaust ports at a flow rate which is preferably approximately equal to the flow velocity of the flowing past the exhaust ports gas flow. To regulate the heating power of the blower gas burner this more or less liquid or gaseous fuel is supplied at the same blower power. By a consistent Blower power, the flow conditions in the area of the exhaust ports are maintained at least largely unchanged even for different power ranges.

Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, das Gebläse des Gebläsegasbrenners in seiner Gebläseleistung entsprechend unterschiedlichen Anforderungen zu steuern.Basically, however, it is also possible to control the blower of the blower gas burner in its blower power according to different requirements.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

Es zeigen:

1 eine Teilansicht eines Strömungskanals mit einliegendem Wärmetauscher in vertikaler Ausrichtung,
2 die Ansicht eines Strömungskanals mit einliegendem Wärmetauscher in horizontaler Ausrichtung,
3 eine perspektivische Darstellung eines Wärmetauschers, wie er in einem Strömungskanal gemäß 1 oder 2 eingesetzt ist,
4 die stirnseitige Ansicht des Wärmetauschers von 3 und
5 die Seitenansicht des Wärmetauschers von 3.

Show it:

1 a partial view of a flow channel with a recessed heat exchanger in a vertical orientation,
2 the view of a flow channel with inset heat exchanger in a horizontal orientation,
3 a perspective view of a heat exchanger, as in a flow channel according to 1 or 2 is used,
4 the frontal view of the heat exchanger of 3 and
5 the side view of the heat exchanger of 3 ,

Die Darstellung von 1 zeigt einen vertikal ausgerichteten Strömungskanal 1, in den ein direkt befeuerter Wärmetauscher 2 eingesetzt ist. Der Wärmetauscher 2 ist in einem Gestellrahmen 3 in nicht näher dargestellter Weise befestigt. Der Gestellrahmen 3 ist unten und oben offen, sodass ein im Strömungskanal 1 geführter Gasstrom, der hier mit seiner Strömungsrichtung durch Pfeile 4 angedeutet ist, mittels des Wärmetauschers 2 erwärmt wird.The representation of 1 shows a vertically oriented flow channel 1, in which a directly fired heat exchanger 2 is used. The heat exchanger 2 is in a rack frame 3 attached in a manner not shown. The frame 3 is open at the bottom and top, so that a guided in the flow channel 1 gas flow, here with its flow direction by arrows 4 is indicated by means of the heat exchanger 2 is heated.

1 zeigt die Stirnseite des einliegenden Wärmetauschers 2, der eine zylindrische Brennerkammer 5 und in Strömungsrichtung des Gasstroms 4 hinter der Brennerkammer 5 eine Wärmetauschereinheit 6 hat. 1 shows the front side of the inserted heat exchanger 2 , which is a cylindrical burner chamber 5 and in the flow direction of the gas flow 4 behind the burner chamber 5 a heat exchanger unit 6 Has.

An der hier dargestellten Stirnseite der Brennerkammer 5 befindet sich ein Befestigungsflansch 7 zur Befestigung eines hier nicht dargestellten Gebläsegasbrenners, der sich außerhalb des Strömungskanals 1 befindet. In 3 ist der am Befestigungsflansch 7 befestigte Gebläsegasbrenner 8 ersichtlich.At the front of the burner chamber shown here 5 there is a mounting flange 7 for attachment of a blower gas burner, not shown here, located outside the flow channel 1 located. In 3 is the on the mounting flange 7 fixed blower gas burners 8th seen.

In 1 ist außerdem ein Abgaskanal 9 ersichtlich, der die Brennerkammer 5 mit der Wärmetauschereinheit 6 verbindet. Das aus der Brennerkammer 5 abzuführende Abgas gelangt über den Abgaskanal 9 zur Wärmetauschereinheit 6, wie dies hier mit Pfeilen 10 angedeutet ist. Das Abgas wird dann von der Wärmetauschereinheit 6 dem Abgasstrom 4 zugeführt, was hier mittels Pfeilen 11 angedeutet ist.In 1 is also an exhaust duct 9 evident, the burner chamber 5 with the heat exchanger unit 6 combines. That from the burner chamber 5 discharged exhaust gas passes through the exhaust duct 9 to the heat exchanger unit 6 like this with arrows 10 is indicated. The exhaust gas is then removed from the heat exchanger unit 6 the exhaust gas flow 4 fed, here by means of arrows 11 is indicated.

Der Gasstrom 4 wird somit nicht nur an den Außenflächen des Wärmetauschers 2, die von der Brennerkammer 5 und von der Wärmetauschereinheit 6 und auch von dem Abgaskanal 9 gebildet werden, erwärmt, sondern wird auch zusätzlich durch eine direkte Einspeisung des Abgases entsprechend den Pfeilrichtungen 11 in den zu erwärmenden Gasstrom 4 erwärmt. Ein separater Abgaskamin oder sonstige abgasabführende Einrichtungen sind bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher nicht erforderlich.The gas flow 4 is thus not only on the outer surfaces of the heat exchanger 2 coming from the burner chamber 5 and from the heat exchanger unit 6 and also from the exhaust duct 9 are formed, heated, but also in addition by a direct feed of the exhaust gas according to the arrow directions 11 in the gas stream to be heated 4 heated. A separate exhaust stack or other exhaust-removal facilities are not required in the heat exchanger according to the invention.

2 zeigt die Möglichkeit, dass der Wärmetauscher auch in einer horizontalen Position in einem horizontal ausgerichteten Strömungskanal 1 betrieben werden kann. Der Wärmetauscher 2 entspricht dabei dem Wärmetauscher 2 von 1. Der zu erwärmende Gasstrom 4 wird somit bei 2 auf die identische Weise erwärmt, wie dies bei 1 dargestellt und beschrieben ist. 2 shows the possibility that the heat exchanger can also be operated in a horizontal position in a horizontally oriented flow channel 1. The heat exchanger 2 corresponds to the heat exchanger 2 from 1 , The gas stream to be heated 4 is thus at 2 warmed up in the identical way as this 1 is shown and described.

In der Darstellung von 3 ist der Gesamtaufbau des Wärmetauschers 2 ersichtlich, der in 1 und 2 zur Erwärmung eines Gasstroms 4 in einem Strömungskanal 1 eingesetzt ist. An der zylindrischen Brennerkammer 5 des Wärmetauschers 2 ist stirnseitig an einem Befestigungsflansch 7 ein Gebläsegasbrenner 8 handelsüblicher Art angebracht, der mit einer Flamme 12 die Brennerkammer 5 direkt befeuert. Das Abgas gelangt aus der Brennerkammer 5 über einen stirnseitig an der Brennerkammer 5 angebrachten Abgaskanal 9 zur Wärmetauschereinheit 6, die im dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus zwei parallel zur Brennerkammer 5 ausgerichteten Wärmetauscherkanälen 13, 14 besteht. An der Oberseite der in seitlichem Abstand von der Mitte der Wärmetauschereinheit 6 angeordneten Wärmetauscherkanäle 13, 14 besitzen diese jeweils in einer Reihe angeordnete Abgasöffnungen 15, die als Längsschlitze ausgebildet und zur Mitte der Wärmetauschereinheit 6 in einem Winkel von vorzugsweise ca. 45 Grad geneigt sind, wie dies in den 1 und 2 durch die Pfeilrichtungen 11 ersichtlich ist. In 3 sind die Abgasöffnungen 15 etwas steiler ausgerichtet, wie auch die zugehörigen Pfeilrichtungen 11. Der zu erwärmende Gasstrom hat im Bereich der Abgasöffnungen 15 eine Strömungsrichtung, die weitgehend den Pfeilrichtungen 11 entspricht.In the presentation of 3 is the overall structure of the heat exchanger 2 apparent in 1 and 2 for heating a gas stream 4 in a flow channel 1 is used. At the cylindrical burner chamber 5 of the heat exchanger 2 is frontally on a mounting flange 7 a blower gas burner 8th commercial type attached with a flame 12 the burner chamber 5 directly fired. The exhaust gas comes out of the burner chamber 5 via an end face on the burner chamber 5 attached exhaust duct 9 to the heat exchanger unit 6 in the illustrated embodiment, essentially two parallel to the burner chamber 5 aligned heat exchanger channels 13 . 14 consists. At the top of the laterally spaced from the center of the heat exchanger unit 6 arranged heat exchanger channels 13 . 14 have these each arranged in a row exhaust ports 15, which are formed as longitudinal slots and the center of the heat exchanger unit 6 are inclined at an angle of preferably about 45 degrees, as in the 1 and 2 through the arrow directions 11 is apparent. In 3 the exhaust ports 15 are aligned a little steeper, as well as the associated arrow directions 11 , The gas stream to be heated has in the region of the exhaust gas openings 15 a flow direction that largely corresponds to the arrow directions 11 equivalent.

Durch die Abgasöffnungen 15 wird das aus der Brennerkammer 5 über den Abgaskanal entsprechend den Pfeilen 10 zur Wärmetauschereinheit 6 geführte Abgas entsprechend den Pfeilrichtungen 11 ausgeblasen und gelangt somit in den zu erwärmenden Gasstrom 4, der, wie in 1 und 2, mit Pfeilen 4 symbolisch dargestellt ist.Through the exhaust ports 15 this will come from the burner chamber 5 over the exhaust duct according to the arrows 10 to the heat exchanger unit 6 guided exhaust according to the arrow directions 11 blown and thus enters the gas stream to be heated 4 who, as in 1 and 2 , with arrows 4 is shown symbolically.

Wie aus 4 ersichtlich, sind die beiden Wärmetauscherkanäle 13, 14 als zylindrische Rohre ausgebildet, die an ihrem dem Abgaskanal 9 abgewandten Ende mit einem Abschlussblech 16 dicht abgeschlossen sind. An ihrer anderen Stirnseite sind sie zum Abgaskanal 9 hin offen.How out 4 can be seen, the two heat exchanger channels 13 . 14 formed as cylindrical tubes, at its the exhaust duct 9 opposite end with a cover plate 16 are tightly closed. At the other end they are to the exhaust duct 9 open.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Wärmetauschereinheit 6 zwei Wärmetauscherkanäle 13, 14, jedoch können drei oder auch mehr derartige Wärmetauscherkanäle vorgesehen sein, wenn dies für den jeweiligen Anwendungsfall zweckmäßig erscheint. Die Abgasöffnungen 15 können auch eine andere Form haben. Die Wärmetauscherkanäle 13, 14 sowie der Abgaskanal 9 und auch die Brennerkammer 5 sind vorzugsweise aus hoch hitzebeständigem Edelstahl gefertigt. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Wärmetauscherkanäle als schmale rechteckförmige Kanäle auszubilden, die auch eine strukturierte Oberfläche zur Erhöhung der wirksamen Oberfläche haben können. In Versuchen wurde jedoch festgestellt, dass die hier als Ausführungsbeispiel dargestellte zylindrische Form der Wärmetauscherkanäle in Kombination mit einer ebenfalls zylindrischen Brennerkammer sehr gute Ergebnisse für den Einsatz des Wärmetauschers in einem Strömungskanal zur Erwärmung eines Gasstroms ergibt.In the illustrated embodiment, the heat exchanger unit has 6 two heat exchanger channels 13 . 14 However, three or more such heat exchanger channels may be provided, if appropriate for the particular application. The exhaust ports 15 may also have a different shape. The heat exchanger channels 13 . 14 as well as the exhaust duct 9 and also the burner chamber 5 are preferably made of highly heat-resistant stainless steel. In addition, it is possible to form the heat exchanger channels as narrow rectangular channels, which may also have a structured surface to increase the effective surface area. In experiments, however, it has been found that the cylindrical shape of the heat exchanger channels shown here as an embodiment in combination with a likewise cylindrical burner chamber gives very good results for the use of the heat exchanger in a flow channel for heating a gas flow.

In den 4 und 5 sind die stirnseitige Ansicht und eine Seitenansicht des Wärmetauschers dargestellt. Die eingetragenen Bezugszahlen entsprechen in ihrer Bedeutung denen der 1 bis 3. Der angebaute Gebläsegasbrenner 8 ist jedoch nur in 5 angedeutet. Außerdem ist in 5 ergänzend zur Darstellung von 3 in der Brennerkammer 5 an der dem Gebläsegasbrenner 8 gegenüberliegenden Stirnseite eine Prallplatte 17 vorgesehen, die eine übermäßige Erhitzung der rückwärtigen Stirnseite 18 der Brennerkammer 5 vermeidet.In the 4 and 5 the frontal view and a side view of the heat exchanger are shown. The registered reference numbers correspond in their meaning to those of 1 to 3 , The attached blower gas burner 8 is only in 5 indicated. It is also in 5 in addition to the presentation of 3 in the burner chamber 5 at the blower gas burner 8th opposite end face a baffle plate 17 provided that excessive heating of the rear end face 18 the burner chamber 5 avoids.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist zur Erwärmung eines Gasstroms in einem Strömungskanal geeignet, wobei der Gasstrom beispielsweise die einem Raum zugeführte Umgebungsluft sein kann. Es kann auch im Umluftbetrieb ein Gasstrom erwärmt werden, beispielsweise zu Trocknungszwecken bei industriellen Anwendungen. Die Erwärmung des Gasstroms kann dabei über die Regelung der Heizleistung des verwendeten Gebläsegasbrenners in gewünschter Weise geregelt werden.The heat exchanger according to the invention is suitable for heating a gas stream in a flow channel, wherein the gas stream may be, for example, the ambient air supplied to a room. It can also be heated in recirculation mode, a gas stream, for example for drying purposes in industrial applications. The heating of the gas stream can be controlled in the desired manner via the regulation of the heating power of the blower gas burner used.

Claims

Heat exchanger (2) for heating a gas flow (4) flowing around the heat exchanger with a burner chamber (5) directly fired by means of a blower gas burner (8) which is connected to at least one heat exchanger unit (6) for exhaust gas, characterized in that the heat exchanger unit (6) in the flow direction of the gas stream to be heated (4) behind the burner chamber (5) is arranged, and that the heat exchanger unit (6) exhaust openings (15) which the exhaust gas from the heat exchanger unit (6) in the heat exchanger unit (6) flowing around the gas stream ( 4).

Heat exchanger after Claim 1 , characterized in that the exhaust gas openings (15) over the length and / or width of the heat exchanger unit (6) are arranged uniformly distributed.

Heat exchanger according to one of Claims 1 or 2 characterized in that the exhaust ports (15) are arranged in the flow direction of the gas flow (4) at the end of the heat exchanger unit (6) at heat exchanger ducts spaced laterally from the center of the heat exchanger unit at an angle of 45 degrees to the center of the heat exchanger unit.

Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas openings (15) are aligned in the direction of the gas flow of the gas stream to be heated (4).

Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (2) has a cylindrical burner chamber (5), at one end of which the blower gas burner (8) is mounted, which surrounds the burner chamber (5) surrounded by the gas flow (4) to be heated ) heated directly.

Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger unit (6) consists of at least two mutually parallel heat exchanger ducts (13, 14) each having at least one over its length extending row of exhaust ports (15).

Heat exchanger after Claim 6 , characterized in that the heat exchanger channels (13, 14) are designed as tubes with a circular cross-section.

Heat exchanger according to one of Claims 6 or 7 , characterized in that the heat exchanger channels (13, 14) are aligned parallel to the burner chamber (5) and at least approximately the same length as the burner chamber (5).

Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas openings (15) are formed as longitudinal slots.

Method for heating a gas flow (4) flowing around a heat exchanger (2), wherein the heat exchanger (2) has a burner chamber (5) directly fired by a blower gas burner (8), the chamber wall of which is flowed around by the gas flow (4) and thereby the gas flow ( 4), characterized in that in the flow direction of the gas stream to be heated behind the burner chamber (5) from the burner chamber (5) preheated gas stream (4) the entire from the burner chamber (5) derived exhaust gas is added.

Method according to Claim 10 , characterized in that the exhaust gas is fed into the gas stream (4) by a plurality of exhaust gas openings (15) distributed over the cross section of the gas stream (4).

Method according to one of Claims 10 or 11 characterized in that the blower of the blower gas burner (8) is operated with a blower power such that the exhaust exits the exhaust ports (15) at a flow velocity approximately equal to the flow velocity of the gas flow past the exhaust ports (15) (4).

Method according to one of Claims 10 to 12 , characterized in that the power of the blower gas burner (8) is controlled by the amount of fuel supplied.