DE1089217B

DE1089217B - Waermeaustauscher zur Ausnuetzung der Abgaswaerme von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Schiffsmotoren

Info

Publication number: DE1089217B
Application number: DEW19255A
Authority: DE
Inventors: Hans Winter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-10-19
Filing date: 1956-06-16
Publication date: 1960-09-15

Description

Die Verwertung der in den Abgasen von Brennkraftmaschinen enthaltenen Wärme in Wärmeaustauschern verschiedener Systeme ist bekannt. All diese Systeme sind nur durch Umleiten der Abgase regulierbar und benötigen komplizierte Rohrleitungen und große Absperrorgane, um die Abgase wechselweise durch den Wärmeaustauscher oder ins Freie führen zu können. Diese Anlagen rinden mit Rücksicht auf ihren großen Raumbedarf und das Gewicht und zufolge der erhebliehen Investitions-, Instandhaltungs- und Reinigungskosten nur selten Anwendung; in Schiffen sind sie wegen ihres großen Raumbedarfs,' praktisch unbrauchbar. .'.''..

Ein bekannter Wärmeaustauscher hat die Form eines in die Motorabgasleitung eingeschalteten Durch-Strömkörpers, der außen von einer zwei ringförmige, konzentrische Räume bildenden Doppelwandung umschlossen ist. Der äußere Ringraum ist in die Leitung einer Heizwasseranlage und der innere Ringraum in eine zwecks Temperaturregelung der Heizwasseranlage mengenregulierbare Kühlwasser- oder Kühlluftleitung eingeschaltet. Bei diesem Wärmeaustauscher ist zwar ein Umleiten der Abgase für die Temperaturregelung nicht erforderlich, jedoch ist die Wärmeleistung dieses Wärmeaustauschers pro m² Heizfläche nicht befriedigend. Die Wärmeübertragung durch eine Wand ist bekanntlich abhängig vom Material der Wand, von der Wandstärke und in erster Linie von dem Temperaturunterschied beiderseits der Wand, dem sogenannten Temperaturgefälle. Dieses beträgt bei dem bekannten Wärmetauscher bei einer Temperatur des Kühlwassers im inneren Ringraum von 80° C, einer Heizwassereintrittstemperatur im äußeren Ringraum von 20° C und einer Heizwasseraustrittstemperatur aus dem äußeren Ringraum von 80° C, d. h. 50° C Mitteltemperatur, 30° C. Dieses Temperaturgefälle ist verhältnismäßig gering.

Diese bekannte Konstruktion eines Wärmeaustauschers wird gemäß der Erfindung dahingehend abgewandelt, daß der innere Ringraum in die Leitung der Heizwasseranlage und der äußere Ringraum in die zwecks Temperaturregelung mengenregulierbare Kühlwasser- oder Kühlluftleitung eingeschaltet ist. Ausgehend von einer Temperatur der Abgase eines Schiffsdieselmotors von 360° C, einer Heizwassereintrittstemperatur im inneren Ringraum von wiederum 20° C und einer Wasseraustrittstemperatur aus dem inneren Ringraum von 80° C, d. h. also einer Mitteltemperatur des Heizwassers von 50° C, beträgt hier das Temperaturgefälle 310° C. Dieses Temperaturgefälle ist zehnmal so groß wie bei dem bekannten Wärmetauscher; bei gleichem Wärmebedarf ist also bei dem Wärmetauscher gemäß der Erfindung nur ein Zehntel der Heizfläche erforderlich wie bei dem bekannten Wärmeaustauscher
zur Ausnützung der Abgaswärme

von Brennkraftmaschinen,
insbesondere von Schiffsmotoren

Anmelder:
Hans Winter, Linz/Donau (Österreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Roever, Patentanwalt,
Köln, Am Filzengraben 18-20

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 19. Oktober 1955

Hans Winter, Linz/Donau (Österreich),
ist als Erfinder genannt worden

Wärmetauscher. Dadurch werden natürlich das Gewicht, der Raumbedarf und der Herstellungspreis des Wärmetauschers ganz wesentlich verringert. Der Wärmetauscher fällt so klein aus, daß er auch bei besonders beengten Raumverhältnissen, wie sie in Schiffen häufig vorliegen, ohne Schwierigkeiten verwendet und auch noch nachträglich eingebaut werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung zeigt die Wärmeaustauscheranlage eines Schiffes in schematischer Darstellung.

Der Wärmeaustauscher besteht aus einem Durchströmkörper 1, der mit seinen beiden flanschförmigen Anschlußstutzen 2 α und 3 α an die Abgasleitung 2 der Brennkraftmaschine bzw. an das ins Freie führende Abgasrohr 3 angeschlossen ist. Der Durchströmkörper 1 ist von einer Doppelwandung 4 a, 5 a umschlossen, derart, daß zwei ringförmige, konzentrische Räume 4, 5 gebildet werden. Der Ringraum 4 ist über die Anschluß stutzen 4ö und 4 c in die Leitung 6 einer Heizwasseranlage (Warmwasseranlage) eingeschaltet. Der Ringraum5 steht über die Anschlußstutzen5b,5c mit einer mengenregulierbaren Kühlwasserleitung 7 in Verbindung. Mit 1 α und 4 d sind Einschnürungen des Abgasweges wie auch des durch den Ringraum 4 gebildeten Strömungsweges bezeichnet; durch diese Einschnürungen wird ein verstärkter Wärmeaustausch erzielt.

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Nach Inbetriebsetzung der Brennkraftmaschine arbeitet die dargestellte Anlage folgendermaßen:

Die Abgase des Motors 13 strömen über die Abgasleitung 2 in den Durchströmkörper 1 und sodann über die Abgasleitung 3 ins Freie, In dem Durchströmkorper 1 geben die Abgase einen Teil der in ihnen enthaltenen Wärme an das im Ringraum 4 befindliche Warmwasser ab. Das Warmwasser wird von der Umwälzpumpe 8 durch die Heizkörper aller zu beheizenden Räume gedrückt, wobei es die aufgenommene Wärme abgibt. Wenn diese Räume auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt worden sind, so wird der Wärmebedarf der Heizanlage geringer. Um zu verhindern, daß das Heizwasser eine zu hohe Temperatur annimmt und zu verdampfen beginnt, muß ihm vor dem Verlassen des Wärmeaustauschers die überschüssige Wärme wieder entzogen werden. Dies wird dadurch erreicht, daß durch Verstellung einer Drosselklappe 9 mehr oder weniger Kühlwasser aus dem Reinwasserkühler 10 von der Kühlwasserpumpe 11 durch so den Ringraum 5 gedrückt wird, wodurch die Heizwassertemperatur genau geregelt wird.

Bei Schiffen ist es, wie in der Zeichnung ^dargestellt ist, üblich, daß der übliche Reinwasserkreislauf von der Reinwasserpumpe 12 durch die Kühlräume des Motors 13 in den Reinwassertank 14 und von dort durch den Reinwasserkühler 10 wieder zur Pumpe 12 führt.

Bei luftgekühlten Motoren wird an Stelle des Kühlwassers und bei entsprechender Ausführung des Ringraumes 5 die Luft als Kühlmittel für die Heizwasser-Temperaturregulierung verwendet.

Claims

Patentanspruch:

Wärmeaustauscher zur Ausnützung der Abgaswärme von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Schiffsmotoren, in Form eines in die Motorabgasleitung eingeschalteten Durchströmkörpers, der außen von einer zwei ringförmige konzentrische Räume bildenden Doppelwandung umschlossen ist, wobei einer der Ringräume in die Leitung einer Heizwasseranlage und der andere in eine zwecks Temperaturregelung der Heizwasseranlage mengenregulierbare Kühlwasser- oder Kühlluftleitung eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ringraum (4) in die Leitung (6) der Heizwasseranlage und der äußere Ringraum (5) in die Kühlwasser- oder Kühlluftleitung eingeschaltet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 273 733, 819 334;
schweizerische Patentschrift Nr. 280 011.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 009 607/30 9.60