DE1092493B - Rohrbuendel-Waermeaustauscher - Google Patents
Rohrbuendel-WaermeaustauscherInfo
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- DE1092493B DE1092493B DEV14280A DEV0014280A DE1092493B DE 1092493 B DE1092493 B DE 1092493B DE V14280 A DEV14280 A DE V14280A DE V0014280 A DEV0014280 A DE V0014280A DE 1092493 B DE1092493 B DE 1092493B
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
- F28F2009/222—Particular guide plates, baffles or deflectors, e.g. having particular orientation relative to an elongated casing or conduit
- F28F2009/224—Longitudinal partitions
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
DEUTSCHES
Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohrbündel-Wärmeaustauscher,
bei welchem die vom Wärme abgebenden Medium, insbesondere von einem Rauchgasstrom
durchströmten rohrartigen Wärmeaustauschelemente in einem Zylinder untergebracht sind, in
welchem sie axial zwischen zwei Böden gehalten sind, wobei sie außen vom Wärme aufnehmenden, gasförmigen
Medium umspült werden.
Um bei Längsstrom der beiden Medien zueinander große Wärmeübergangszahlen zu erhalten, müssen
hohe Strömungsgeschwindigkeiten angewandt werden. Dadurch ergeben sich große Rohrlängen mit ungünstigen
Längendehnungen. Den entlang des Rohres verschieden hohen Wärmebeanspruchungen kann nicht
durch Anwendung unterschiedlicher Werkstoffe entsprochen werden, sondern die Rohre müssen in einem
solchen Falle in ihrer ganzen Länge aus dem hochwertigen Werkstoff bestehen.
Aus diesen Gründen ist der die Wärmeübergangszahl erhöhende Querstrom zu den Rohren erstrebenswert.
Man hat versucht, diesen durch Einbau von über die Rohrlänge verteilten Umlenk- oder Schikaneblechen
in Form von Kreissegmenten, Kreisscheiben, Kreisringen od. dgl. in solche Wärmeaustauscher auf
der Rohraußenseite zu erreichen. Dies gelingt aber einerseits nur sehr unvollkommen; andererseits wird
dadurch der Druckverlust des Mediums erhöht. Weiterhin können bei dieser Ausführung nachträglich
nur schwer oder überhaupt nicht einzelne Rohre ausgewechselt werden, da sie sich infolge
ihrer Länge immer etwas werfen, so daß sie nicht mehr durch die Einbauten hindurchgezogen werden
können. Außerdem ist die Reinigung der Heizfläche schwierig.
Eine weitere Möglichkeit, reinen Querstrom zu erreichen, die insbesondere bei Kondensatoren, Vorwärmern
und Verdampfern bekannt ist, besteht darin, den Zylinderraum durch koaxial ineinander angeordnete
Zylindermäntel in einzelne Ringräume zu unterteilen, welche miteinander durch Öffnungen in Verbindung
stehen und von dem einen Medium auf ihrer ganzen Länge nacheinander durchströmt werden. Auch durch
diese Anordnung wird noch keine höhere Erwärmung des aufzuheizenden Mediums erreicht.
Erfindungsgemäß werden bei solchen, mit koaxialen Ringräumen versehenen Wärmeaustauschern ohne
Vergrößerung der Heizfläche hohe Wärmeübergangszahlen durch Anwendung eines mehrfachen Kreuzgegenstromes
erzielt, und zwar dadurch, daß die in den jeweiligen Ringräumen befindlichen, in Kreisform
angeordneten Rohrgruppen, einzeln oder zu mehreren zusammengefaßt, abwechselnd oben und unten durch
Umlenkeinrichtungen strömungsmäßig hintereinander geschaltet sind, wobei das Wärme abgebende Medium
Rohrbündel -Wärmeaustauscher
Anmelder:
Vereinigte Economis er-Werke G.m.b.H., Hilden, Eichenstr. 2
Dipl.-Ing. Horst Edelmann, Hilden,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
die Rohrelemente in wechselnder Längsrichtung durchströmt.
Weitere sich dadurch ergebende Vorteile bestehen darin, daß man einen kurzen Zylinderkörper mit
kleiner Heizfläche erhält und daß die vom Rauchgas durchströmten kurzen Rohre sich erheblich besser
reinigen und ein- und ausbauen lassen als längere. Hinzu kommt, daß nur auf dem Außenumfang der gut
isoliert werden kann, Wärmeverluste eintreten können, so daß der Gütegrad des Wärmeaustauschers sehr
hoch ist. Die Anwendung höherer Drücke bei den Wärme austauschenden Medien ist mit Rücksicht auf
die Zylinderform ohne weiteres möglich. Es braucht jedoch nur der Außenmantel entsprechend verstärkt
zu werden, während die inneren Zylindermäntel, die auf beiden Seiten dem gleichen Druck ausgesetzt sind,
als reine Strömungswände dünn gehalten werden können.
Die Verbindungsöffhungen zwischen den einzelnen
Ringräumen, die sich zweckmäßigerweise über die ganze Höhe derselben erstrecken, können sehr verschieden
angeordnet und in verschiedener Zahl vorhanden sein. Dadurch ergeben sich mehr oder weniger
lange Strömungswege und damit mehr oder weniger große Temperaturerhöhungen.
Drei besonders zweckmäßige Anordnungen der Verbindungsöffhungen, die zum Gegenstand der Erfindung
gehören, werden an Hand der Ausführungsbeispiele erläutert.
Ferner ist Gegenstand der Erfindung, daß die Rohrelemente in den einzelnen Ringräumen hinsicht-Hch
ihres Werkstoffes der jeweiligen Temperaturbeanspruchung angepaßt sind. Es brauchen also auf
Grund der besonderen Konstruktion des Wärmeaustauschers nicht wie bei früheren Ausführungen die
Rohrelemente in ihrer ganzen Länge aus hochwertigen
009 647/310
Werkstoffen, ζ. B. Sicromal, zu bestehen, wodurch
eine erhebliche Verbilligung erzielt wird.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers dargestellt:
Abb. 1 und 2 zeigen einen Wärmeaustauscher mit jeweils einer auf der gleichen Achsseite liegenden, von
Mantel zu Mantel um ihre Breite versetzten Verbindungsöffnung in den Zylindermänteln,
Abb. 3 und 4 einen Wärmeaustauscher mit jeweils einer von Mantel zu Mantel um 180° versetzten Verbindungsöffnung
in den Zylindermänteln und
Abb. 5 und 6 einen Wärmeaustauscher mit jeweils zwei von Mantel zu Mantel um 90° versetzten Verbindungsöffnungen
in den Zylindermänteln.
Im Zylindermantel 1 sind die Böden 2 befestigt, zwischen denen auf konzentrischen Kreisen die Wärmeaustauscherrohre
3 angeordnet sind, die mit ihren Enden beiderseits in den Böden 2 z. B. eingeschweißt,
eingewalzt oder mittels Stopfbüchsen befestigt sind.
Zwischen den Böde'n 2 sind außerdem koaxial zum Außenmantel und zwischen den Rohrkreisen verlaufende
innere Zylindermäntel 4 angeordnet, die mit den Böden 2 verbunden sind und den Zylinderraum in einzelne
Ringräume 5 unterteilen. Selbstverständlich können dabei in den einzelnen Ringräumen 5 auch
mehrere Rohrkreise angeordnet sein. An der Außenseite der Böden 2 sind je zwei nebeneinanderliegende
Ringräume 5 abwechselnd oben und unten durch kreisringförmige Umlenkkammern 6 und 7 miteinander
verbunden.
Das wärmeabgebende Medium, welches bei 8 in den Wärmeaustauscher eintritt, durchströmt die Rohre 3,
mit den außenliegenden beginnend, mit Hilfe der Umlenkkammern 6 und 7 umkehrend, nacheinander in
Längsrichtung, bis es von den inneren Rohren aus durch das Abzugsrohr 9 aus dem Wärmeaustauscher
austritt.
Die konzentrisch ineinander angeordneten Zylinderinnenmäntel 4 sind mit sich über die ganze Mantellänge
erstreckende öffnungen 10 versehen, welche die einzelnen Ringräume 5 in einem bestimmten Sinne
miteinander verbinden.
In Abb. 1 und 2 ist in den Zylindermänteln 4 auf gleicher Achsseite liegend je eine von Mantel zu
Mantel um ihre Breite versetzte öffnung 10 angeordnet, wobei je zwei benachbarte Zylindermäntel durch
je eine entsprechend versetzte, radial liegende Wand 11 miteinander verbunden sind.
Dadurch ist das aufzunehmende Medium, welches durch das Einführungsrohr 12 in den Wärmeaustauscher
eintritt, gezwungen, mit dem inneren Ringraum beginnend, die Ringräume 5 auf dem ganzen Umfang zu
durchströmen, bis es durch das Abführungsrohr 13 aus dem Wärmeaustauscher austritt. Es erwärmt sich
infolge des Kreuzgegenstromes und des langen Strömungsweges verhältnismäßig hoch.
In Abb. 3 und 4, welche sonst dieselben Bezeichnungen wie die Abb. 1 und 2 tragen, liegt die Verbindungsöffnung
10 für die Ringräume 5 in den Zylindermänteln 4 von Mantel zu Mantel um 180° in Schnittebene
versetzt. Das wärmeaufnehmende Medium durchströmt dabei in zwei Strömen jeweils nur den
halben Umfang der Ringräume 5 und wird weniger hoch erwärmt als im ersten Fall.
In Abb. 5 und 6 sind in den Zylindermänteln 4 jeweils zwei einander gegenüberliegende Verbindungsöffnungen 10 für die Ringräume 5 vorgesehen, die von
Mantel zu Mantel um 90° versetzt sind. Dabei durchströmt das wärmeaufnehmende Medium in vier
Strömen jeweils nur einen viertel umfang der Ringräume 5, wobei die Erhitzungstemperatur noch niedriger
als vorher ist.
In dem Falle, wenn höhere Rohrwandtemperaturen auftreten, brauchen gegebenenfalls nur die im äußeren
Ringraum gelegenen Rohre aus hochwertigem Werkstoff zu bestehen.
Aus den Zeichnungen geht ferner hervor, daß die Wärmeaustauscherrohre 3 nach Abnahme der Umlenkkammern
6 und 7 für die Reinigung und die Auswechselung gut zugänglich sind.
Claims (5)
1. Rohrbündel-Wärmeaustauscher, bei welchem die vom Wärme abgebenden Medium, insbesondere
einem Rauchgasstrom durchströmten rohrartigen Wärmeaustauschelemente axial zwischen zwei
Böden angeordnet sind und der das Rohrbündel enthaltende Zylinderraum durch koaxial ineinander
angeordnete Zylindermäntel in durch öffnungen miteinander verbundene Ringräume unterteilt
ist, in denen das andere Medium die Rohrelemente auf ihrer ganzen Länge im Querstrom umströmt,
dadurch gekennzeichnet, daß die in den jeweiligen Ringräumen befindlichen, in Kreisform angeordneten
Rohrgruppen einzeln oder zu mehreren zusammengefaßt abwechselnd oben und unten durch Umlenkeinrichtungen strömungsmäßig hintereinander
geschaltet sind, wobei das Wärme abgebende Medium die Rohrelemente in wechselnder
Längsrichtung durchströmt.
2. Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den
Zylindermänteln, auf gleicher Achsseite liegend, in an sich bekannter Weise je eine von Mantel zu
Mantel um ihre Breite versetzte öffnung angeordnet ist, wobei je zwei benachbarte Zylindermäntel
durch je eine entsprechend versetzt radial liegende Wand miteinander verbunden sind.
3. Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den
Zylindermänteln je eine von Mantel zu Mantel um 180° versetzte öffnung angeordnet ist.
4. Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den
Zylindermänteln jeweils zwei einander gegenüberliegende, von Mantel zu Mantel um 90° versetzte
öffnungen angeordnet sind.
5. Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rohrelemente hinsichtlich ihres Werkstoffes der jeweiligen Temperaturbeanspruchung angepaßt
sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 198 502.
Deutsche Patentschrift Nr. 198 502.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
1 009 647/310 11.60
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEV14280A DE1092493B (de) | 1958-04-24 | 1958-04-24 | Rohrbuendel-Waermeaustauscher |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEV14280A DE1092493B (de) | 1958-04-24 | 1958-04-24 | Rohrbuendel-Waermeaustauscher |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1092493B true DE1092493B (de) | 1960-11-10 |
Family
ID=7574518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEV14280A Pending DE1092493B (de) | 1958-04-24 | 1958-04-24 | Rohrbuendel-Waermeaustauscher |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1092493B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4147209A (en) * | 1975-08-27 | 1979-04-03 | Skf Industrial Trading And Development Company B.V. | Corrosion resistant heat exchanger |
DK152625B (da) * | 1975-04-14 | 1988-03-28 | Euroheat Ab | Varmeudveksler |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE198502C (de) * |
-
1958
- 1958-04-24 DE DEV14280A patent/DE1092493B/de active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE198502C (de) * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DK152625B (da) * | 1975-04-14 | 1988-03-28 | Euroheat Ab | Varmeudveksler |
US4147209A (en) * | 1975-08-27 | 1979-04-03 | Skf Industrial Trading And Development Company B.V. | Corrosion resistant heat exchanger |
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