DE1082922B - Roehrenwaermeaustauscher mit einem Gehaeuse kreisfoermigen Querschnittes und parallel zu dessen Laengsachse um einen freien Kern angeordneten schlangenfoermig gewundenen und im Querstrom beaufschlagten Rohren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Röhrenwärmeaustauscher für die Übertragung der Wärme eines unter erheblichem Druck stehenden flüssigen oder gasförmigen Arbeitsmittels an ein anderes unter erheblichem Druck stehendes flüssiges oder gasförmiges Arbeitsmittel mit einem Gehäuse kreisförmigen Querschnitts und parallel zu dessen Längsachse um einen freien Kern angeordneten schlangenförmig gewundenen Rohren, die entweder vom Kern zum Mantel oder umgekehrt im Querstrom vom axial zu- und abgeführten Arbeitsmittel beaufschlagt werden.

Derartige Wärmeaustauscher kommen für viele Zwecke zur Anwendung, beispielsweise für Hochgeschwindigkeits-Dampferzeuger mit Druckfeuerung, für die Dampferzeuger in Kernreaktoranlagen od. dgl. In allen diesen Fällen steht das den Wärmeaustauscher beaufschlagende, im allgemeinen gasförmige Arbeitsmittel unter einem erheblichen Druck, so daß es zur Vermeidung unvertretbarer Wanddicken für den Gehäusemantel erforderlich ist, einen hohen Wärmeübergang im Wärmeaustauscher, und damit kleine Heizflächen und einen geringen Raumbedarf zu erzwingen.

Die bekannten Wärmeaustauscher genügten den an sie gestellten Anforderungen nur unvollkommen, da dem die Heizflächen beaufschlagenden Arbeitsmittel innerhalb gewisser Grenzen der Weg durch den Wärmeaustauscher freigestellt blieb.

Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale vermieden:

Röhr enwärmeaustaus eher

mit einem Gehäuse kreisförmigen

Querschnittes und parallel zu dessen

Längsachse um einen freien Kern

angeordneten

schlangenförmig gewundenen
und im Querstrom beaufschlagten Rohren

Anmelder:

Kohlenscheidungs-Gesellschaft

mit beschränkter Haftung,
Stuttgart W, Johannesstr. 41-45

Dipl.-Ing. Lothar Goltz, Stuttgart,
ist als Erfinder genannt worden

Rohrschlangen derart angeordnet, daß sie in der

Der Wärmeaustauscher ist durch zueinander par- 30 Strömungsrichtung des sie beaufschlagenden Arbeits

mittels entlang Evolventenkurven verlaufen. Diese Anordnung hat bekanntlich den Vorteil, daß der gegenseitige Abstand der einzelnen Rohrschlangen vom Kern bis zum Mantel gleichbleibt.

In weiterer Ausbildung der Erfindung bestehen die geraden Schenkel der Rohrschlangen aus den an sich bekannten Flossenrohren, deren Flossen in Richtung der Evolventenkurven angeordnet sind. Dabei sind die Flossen in ihrer, Breite so bemessen, daß sie im

allele, senkrecht zur Längsachse verlaufende Zwischenwände mehrfach unterteilt. Die Zwischenwände sind an der Eintrittsseite und vorzugsweise auch an der Austrittsseite zu einander überlappenden, vorsegelartig gestaffelten Leitwänden abgebogen bzw. finden 35 in solchen ihre Fortsetzung. Hierdurch wird der den Wärmeaustauscher beaufschlagende Arbeitsmittelstrom schon im Zuströmkanal in mehrere Teilströme gleicher Dichte zerlegt und eine gleichmäßige Verteilung des Arbeitsmittels über den Durchströmquer- 40 Betriebszustand, d. h. im warmen Zustand des Wärmeschnitt des Wärmeaustauschers erzielt. Gleichzeitig austauschers, den Raum zwischen zwei aufeinanderergibt sich hierdurch eine einwandfreie Distanzierung folgenden geraden Schenkeln weitgehend ausfüllen. der Rohrschlangen. Somit ist bei dem vorgeschlagenen Wärmeaustauscher

Die Anwendung von quer zu den Wärmeaustauscherrohren verlaufenden Leitwänden ist bekannt. Es genügt indessen diese Maßnahme nicht, um eine gleichmäßige Beaufschlagung des Wärmeaustauschers durch die ihn durchströmenden Gase sicherzustellen, da diese Leitwände keine gleichmäßige Verteilung des

Arbeitsmittelstromes auf die einzelnen, übereinander- so liegenden Abschnitte des Wärmeaustauschers bewirken können.

Um hohe Arbeitsmittelgeschwindigkeiten in der Wärmeübertragungszone zu erhalten, werden die in jeder Richtung eine ungleichmäßige Verteilung des ihn beaufschlagenden Arbeitsmittels unmöglich.

Weitere Einzelheiten der, Erfindung gehen aus der Zeichnung und der sie betreffenden Beschreibung hervor. Es zeigt die

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen einem gasgekühlten Reaktor nachgeschalteten Wärmeaustauscher,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Wärmeaustauscher gemäß Linie A-B in Fig. 1 in vereinfachter Darstellung.

009 529/181

Der Wärmeaustauscher besteht aus einem druckfesten, außen gegen Wärmeabstrahlung isolierten zylindrischen Gehäuse 1, in dem, einen Kernzylinder frei lassend, die Rohrschlangen eines Wasservorwärmers 2, eines Verdampfers 3 und eines Überhitzers 4 entlang einer Evolventenkurve, wie in Fig. 2 für je eine Rohrschlange der einzelnen Heizflächen gezeigt, angeordnet sind. Den Rohrschlangen der einzelnen Heizflächen können selbstverständlich in Abweichung vom Ausführungsbeispiel verschiedene Evolventengrundkreise zugeordnet werden, wodurch eine Veränderung der Rohrteilung bewirkt wird.

In der, Höhe ist der Wärmeaustauscher durch die aus hochhitzebeständigem Blech bestehenden Zwischenwände 5 bis 8 in fünf Teile unterteilt, die im Ausführungsbeispiel gleich groß sind, aber auch unterschiedliche Größe aufweisen können. An ihrer dem Kernraum zugewandten Seite sind die Zwischenwände 5 bis 8 zu den vorsegelartig gestaffelten, einander überlappenden Leitwänden 9 bis 12 abgebogen. Das Heizgas strömt dem Wärmeaustauscher vom Reaktor her durch den Kernraum 13 zu und wird von den konzentrisch ineinander angeordneten Leitwänden 9 bis 12 gleichmäßig auf den Wärmeaustauscher verteilt. Zweckmäßig erhält die Anströmkante der- Leitwände 9 bis 12 eine strömungsgünstige Form, beispielsweise Tropfenform, um Wirbelbildungen und damit einen unnötigen Druckverlust des Arbeitsmittels im Wärmeaustauscher zu vermeiden. Zu gleichem Zweck ist die Decke 14 des Kernraumes 13 kegelähn-Hch in diesen herabgezogen, und die Zwischenwände 5 bis 8 sind an der dem Gehäuse 1 zugewandten Seite abgebogen, um das Arbeitsmittel möglichst stoßfrei in den der Gasabführung dienenden Ringraum 15 überzuleiten.

In Abwandlung des vorbeschriebenen Wärmeaustauschers können die Zwischenwände 5 bis 8 an Stelle aus Blech auch aus an die Flossenrohre geschweißten Flacheisen gebildet werden. Weiterhin kann das den Wärmeaustauscher beaufschlagende Arbeitsmittel auch von außen nach innen geführt werden, und schließlich ist die Erfindung nicht auf im wesentlichen zylindrische Wärmeaustauscher beschränkt. Es kann vielmehr der Wärmeaustauscher auch in anderen Rotationshohlkörpern, beispielsweise Hohlkegeln, untergebracht werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Röhrenwärmeaustauscher für die Übertragung der Wärme eines unter erheblichem Druck stehenden flüssigen oder gasförmigen Arbeitsmittels an ein anderes unter erheblichem Druck stehendes flüssiges oder gasförmiges Arbeitsmittel mit einem Gehäuse kreisförmigen Querschnittes und parallel zu dessen Längsachse um einen freien Kern angeordneten schlangenförmig gewundenen Rohren, die entweder vom Kern zum Mantel oder umgekehrt im Querstrom vom axial zu- und abgeführten Arbeitsmittel beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher durch zueinander parallele, senkrecht zur Längsachse verlaufende Zwischenwände mehrfach unterteilt ist und die Zwischenwände an der Eintrittsseite und vorzugsweise auch an der, Austrittsseite zueinander überlappenden, vorsegelartig gestaffelten Leitwänden abgebogen sind bzw. in solchen ihre Fortsetzung finden.

2. Röhrenwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlangen in Strömungsrichtung des sie beaufschlagenden Arbeitsmittels entlang Evolventenkurven verlaufen.

3. Röhrenwärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geraden Schenkel der Rohrschlangen aus an sich bekannten Flossenrohren bestehen, der,en Flossen in Richtung der Evolventenkurve angeordnet sind.

4. Röhrenwärmeaustauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flossen in ihrer Breite so bemessen sind, daß sie im Betriebszustand des Wärmeaustauschers den Raum zwischen je zwei aufeinanderfolgenden, geraden Schenkeln weitgehend ausfüllen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 631 115.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 529/181 5.60