DE1112996B

DE1112996B - Heat exchangers, especially for superheaters, preheaters, feed water preheaters and coolers with bifilar and elliptical coiled tubes

Info

Publication number: DE1112996B
Application number: DEV11189A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Angelo Koehler; Franz Zobel
Original assignee: WASSERAUFBEREITUNGSANLAGEN ASC
Current assignee: WASSERAUFBEREITUNGSANLAGEN ASC
Priority date: 1956-09-10
Filing date: 1956-09-10
Publication date: 1961-08-24

Description

Wärmetauscher, insbesondere für Überhitzer, Vorwärmer, Speisewasservorwärmer und Kühler mit bifilar und ellipsenförmig gewundenen Rohrschlangen Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für überhitzer, Vorwärmer od. dgl.Heat exchangers, in particular for superheaters, preheaters, feed water preheaters and cooler with bifilar and elliptically wound pipe coils The invention relates to a heat exchanger, in particular for superheaters, preheaters or the like.

Bei Wärmeaustauschern, beispielsweise bei Hochdruckspeisewasservorwärmern, treten eine ganze Reihe technischer Schwierigkeiten auf, die den Wirkungsgrad derartiger Anlagen unerwünscht niedrig halten. Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art sind die Rohrschlangen, durch die das thermisch zu beeinflussende Medium hindurchgeleitet wird, monofilar ausgebildet. Diese Rohrschlangen haben Windungen verschiedener Form und Größe. Die mehrfach sich wiederholende Hin- und Herführung der Schlangenwindungen bedingt, daß verhältnismäßig große freie Räume zwischen den Rohrwindungen verbleiben. Will man diese Räume klein halten, so muß man die Windungen enger falten, wobei im Gebiete der Umwindungen Schwächungen im Rohrsystem auftreten, die erhebliche Schäden zur Folge haben. Außerdem hat eine zu scharfe Ausführung der Windungen den Nachteil, daß Druckverluste auftreten, die in der Summierung den Wirkungsgrad der Anlage herabsetzen. Die Rohrführung bei den bisherigen Anordnungen bringt als Folge der vorerwähnten Erscheinung den Nachteil, daß unerwünscht hohe Kosten für Reparaturen u. dgl. erforderlich sind, da das Material, wie gesagt, übermäßig beansprucht wird.With heat exchangers, for example with high pressure feed water preheaters, there are a number of technical difficulties that affect the efficiency of such Keep plants undesirably low. In the known devices of this type are the pipe coils through which the thermally influenced medium is passed is formed monofilar. These coils have turns of various shapes and size. The repeatedly repeating back and forth of the coils of the snake requires that relatively large free spaces remain between the pipe windings. If you want to keep these spaces small, you have to fold the turns more tightly, whereby In the area of the windings, weakening of the pipe system occurs, which is considerable Result in damage. In addition, too sharp a design of the windings has the Disadvantage that pressure losses occur, which in the summation the efficiency of the Reduce the system. The pipe routing in the previous arrangements brings as a result the aforementioned phenomenon has the disadvantage that undesirably high repair costs and the like are required because the material, as said, is excessively stressed.

Es sind bereits Wärmetauscher, namentlich auch für überhitzer, Vorwärmer, Speisewasservorwärmer und Kühler mit mehrfach bifilar und ellipsenförmig gewundenen Rohrschlangen bekannt, die an senkrecht zu den Windungsebenen im Aggregat und achsparallel zu diesen angeordneten Verteilerrohren befestigt sind. Die bekannten Wärmetauscher haben den Nachteil, daß der Wärmeaustausch nicht in befriedigender Weise erfolgt und daß der beanspruchte Raum für den Wärmetauscher sowie das beanspruchte Material kostspielig sind, was sich namentlich für Wärmetauscher ortsveränderlicher Anlagen nachteilig auswirkt.There are already heat exchangers, especially for superheaters, preheaters, Feed water preheater and cooler with multiple bifilar and elliptical winding Known coiled tubes that are perpendicular to the winding planes in the unit and axially parallel are attached to these arranged distribution pipes. The well-known heat exchangers have the disadvantage that the heat exchange does not take place in a satisfactory manner and that the space required for the heat exchanger and the material used What is particularly expensive for heat exchangers in portable systems has a detrimental effect.

Gemäß der Erfindung werden die geschilderten Wärmetauscher dadurch verbessert, daß in jedem Querschnitt zwei Rohrschlangen angeordnet und die zugehörigen Verteilerrohre in den an den Ellipsenenden verbleibenden freien Räumen gelagert sind. Hierbei können die Rohrschlangen gruppenweise durch mit versetzten Durchschnitten versehenen Leitbleche, die gegebenenfalls geneigt angeordnet sind, getrennt sein. Die Anschlüsse jeweils zweier aufeinanderfolgender gewundener Rohrschlangen bzw. Spiralen sind vorteilhaft gegeneinander versetzt angeordnet. Die Schlangenrohre können auf einem Gerüst ruhen, .das sich vorzugsweise im Gebiet ihrer kleinen Achsen befindet.According to the invention, the described heat exchangers are thereby improved that arranged in each cross section two coils and the associated Distribution pipes stored in the free spaces remaining at the ends of the ellipses are. In this case, the pipe coils can go through in groups with staggered cross sections provided baffles, which are optionally arranged inclined, be separated. The connections of two consecutive coiled tubes or Spirals are advantageously arranged offset from one another. The snake pipes can rest on scaffolding, preferably in the area of their minor axes is located.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich im Prinzip aus dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel. Bei dem neuen Hochdruckwärmeaustauscher ist die Anordnung so getroffen, daß alle Hochdruckteile jederzeit leicht zugänglich sind. Es ist dies ein Effekt, der für Hochdruckanlagen der in Rede stehenden Art von entscheidender Bedeutung ist.Further details of the invention emerge in principle from the following embodiment. The new high pressure heat exchanger is Arrangement made so that all high pressure parts are easily accessible at all times. This is an effect that is crucial for high-pressure systems of the type in question Meaning is.

In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel dargestellt.An exemplary embodiment is shown schematically in the drawing.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Hochdruckspeisewasservorwärmer, Fig.2 einen Querschnitt durch den Vorwärmer nach Fig. 1 nach der Linie C-D, Fig. 3 eine Einzelheit.Fig. 1 shows a longitudinal section through a high pressure feedwater preheater, 2 shows a cross section through the preheater according to FIG. 1 along the line C-D, FIG. 3 a detail.

Die in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Vorrichtung ist ein Hochdruckspeisewasservorwärmer, dessen Gehäuse mit 1 bezeichnet ist. 2 ist der Gehäuseboden und 3 der Gehäusedeckel. Der Gehäusedeckel ist durchdrungen von zwei Stutzen 4 und 5, über die das Verteilerrohr 6 und das Sammelrohr 7 in das Innere des Gefäßes, wie man sieht, in Mantelhöhe eingeführt sind. Verteiler- und Sammelrohr führen bis in Nähe des Gefäßbodens 2. An diese sind die Enden der lagenförmig übereinanderliegenden Rohrspiralen 8 angeschweißt. Wie man aus der Andeutung der Anschlußstellen ersieht, sind die Anschlüsse der einzelnen Lagen in besonderer Weise angeordnet. Der Anschluß der obersten Spirale ist bei 9 angedeutet.. Der Austritt ist bei 10 dargestellt. Bei der darunter folgenden nächsten Lage ist der Eintritt 11; wie aus" der Zeichnung ersichtlich (vgl. auch Fig. 3), derart versetzt angeordnet, daß zwischen 9 und 11 ein zur Durchführung von Schweißarbeiten erforderlicher Abstand gewährleistet ist. In entsprechender Weise ist die Ableitung 12 am Sammelrohr angebracht. Die Rohrlagen sind, wie aus der Zeichnung ersichtlich, gruppenweise zusammengefaßt. Die Rohrschlangengruppen sind durch Leitbleche 13, 14 und 15 voneinander getrennt. Das Leitblech 13 ist auf einer Seite bis an den Mantel 1 herangeführt. Das Leitblech ist nach dieser Seite hin geneigt und gestattet in der zwischen ihm und dem Mantel verbleibenden Lücke 16 den Ablauf des Kondenswassers. Die höherliegende Kante des Leitbleches ist mit 17 bezeichnet und endigt derart, daß der Heizstrom in Schlangenform um die Rohrspiralgruppen geleitet wird.The device shown in longitudinal section in Fig. 1 is a high pressure feed water preheater, the housing of which is denoted by 1. 2 is the housing base and 3 is the housing cover. The housing cover is penetrated by two nozzles 4 and 5, through which the distributor pipe 6 and the collecting tube 7 inserted into the interior of the vessel, as can be seen, at jacket level are. Distribution and collecting pipes lead to the vicinity of the bottom of the vessel 2. There are two the ends of the pipe spirals 8 lying one above the other in layers welded on. As can be seen from the indication of the connection points, the connections are individual Layers arranged in a special way. The connection of the top spiral is at 9 indicated. The exit is shown at 10. The next one below Location is entry 11; as can be seen from "the drawing (see also Fig. 3), arranged offset in such a way that between 9 and 11 one to carry out welding work required distance is guaranteed. The derivative is in a corresponding way 12 attached to the manifold. As can be seen from the drawing, the pipe layers are summarized in groups. The coil groups are through baffles 13, 14 and 15 separated from each other. The guide plate 13 is on one side up to the Coat 1 brought up. The baffle is inclined towards this side and permitted in the gap 16 remaining between it and the jacket, the drainage of the condensation water. The higher edge of the baffle is denoted by 17 and ends in such a way that the heating current is conducted in a serpentine shape around the spiral tube groups.

Die Rohrschlangen 8 und 8' sind, wie aus Abb. 2 ersichtlich, bifilar gewunden. Bei 8 wurde die Strömungrichtung des thermisch zu beeinflussenden Stoffes in den bilifar gewundenen Rohrschlangen durch Pfeile angedeutet.The coils 8 and 8 'are, as can be seen from Fig. 2, bifilar sinuous. At 8 the direction of flow of the thermally influenced substance was indicated by arrows in the bilifar coiled pipes.

Als Träger für die Rohrschlangen ist ein Gerüst 18 vorgesehen, das an dem Deckel 3 hängt. Mittels dieses Gerätes 8 werden nicht nur Leitbleche 13 bis 15 gehalten, sondern auch der Bodenträger 19, auf dem die ganze Spiralrohrsäule ruht. Zwischen den Elementen der Spiralrohrsäulen, d. h. also, zwischen den einzelnen Spiralrohren sind Abstandhalter 20 vorgesehen. Das Gerüst 18 bietet die Möglichkeit, das ganze Spiralrohrpaket zusammenzupressen. Nach der Erfindung ist es in vielen Fällen zweckmäßig, die Abstandhalterung zwischen den einzelnen Spiralrohren federnd auszubilden.A frame 18, which hangs on the cover 3, is provided as a carrier for the pipe coils. By means of this device 8 not only baffles 13 to 15 are held, but also the base support 19 on which the entire spiral tube column rests. Spacers 20 are provided between the elements of the spiral tube columns, ie between the individual spiral tubes. The frame 18 offers the possibility of compressing the entire spiral tube package. According to the invention, it is expedient in many cases to design the spacer between the individual spiral tubes to be resilient.

Wie sich bereits aus der Beschreibungseinführung ergibt, ist der Gegenstand der Erfindung in keiner Weise auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Namentlich ist er nicht beschränkt auf stehende Behälter, sondern sinngemäß anwendbar auf schräge oder waagerechte. Der Erfindungsgegenstand ist ferner nicht beschränkt auf Anlagen, die mit Wasserdampf betrieben werden. Seine Anwendung in Verbindung mit andersartigen Energiespendern und seine Anwendung-in-Anlagen, bei denen atomare und molekulare Dämpfe der verschiedensten Art verwendet werden; ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung. In diesem Zusammenhang müssen die zur Herstellung der einzelnen Teile verwendeten Werkstoffe und Vorkehrungen als unmittelbare Bestandteile des Erfindungsgegenstandes bewertet werden.As can already be seen from the introduction to the description, the subject matter is of the invention is in no way limited to the exemplary embodiment. Namely it is not limited to standing containers, but can be used analogously on inclined containers or horizontal. The subject matter of the invention is also not limited to systems which are operated with steam. Its use in conjunction with other things Energy dispenser and its application-in-equipment involving atomic and molecular Various kinds of vapors are used; is also the subject of the present Invention. In this context, they must be used to manufacture the individual parts materials and precautions used as direct components of the subject matter of the invention be rated.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Heat exchangers, especially for superheaters, preheaters, Feed water preheater and cooler with multiple bifilar and elliptical winding Coiled tubes that are perpendicular to the winding planes in the unit and axially parallel are attached to this arranged distribution pipes, characterized in that In each cross-section, two pipe coils and the associated distribution pipes are arranged - are stored in the free spaces remaining at the ends of the ellipse.

2. Device according to claim 1, characterized in that the pipe coils go through in groups baffles provided with staggered cuts are separated.

3. Device according to claim 2, characterized in that the guide plates are inclined.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the connections each two successive coils are arranged offset from one another.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the serpentine tubes rest on a scaffold that -this preferably in the area of their minor axes. Documents considered: Swiss Patent No. 173 859; Belgian U.S. Patent No. 512,846; British Patent No. 704,685; U.S. Patent No. 2,713,994; German utility model No. 1710 045; Magazine »Combustion«, July 1956; P. 53.