DE1145183B

DE1145183B - Aus Doppelrohrregistern aufgebauter Abhitzekessel mit bestifteten Heizrohren hoher Heizflaechenbelastung

Info

Publication number: DE1145183B
Application number: DESCH28074A
Authority: DE
Inventors: Frohmut Vollhardt
Original assignee: Schmidtsche Heissdampf GmbH
Current assignee: Schmidtsche Heissdampf GmbH
Priority date: 1960-06-25
Filing date: 1960-06-25
Publication date: 1963-03-14

Description

Aus Doppelrohrregistern aufgebauter Abhitzekessel mit bestifteten Heizrohren hoher Heizftächenbelastung Die Erfindung bezieht sich auf einen aus Doppelrohrregistern aufgebautenAbhitzekesselmitbestifteten Heizrohren hoher Heizflächenbelastung, von denen jedes durch je ein an seinen Enden in Sammler und Verteiler gefaßtes Wasserrohr von durchgängig gleicher lichter Weite umgeben ist.
Um die normalerweise unter Verwendung von Heizrohren von durchgängig gleicher lichter Weite aufgebauten Heizflächen, die auch Doppelrohrregister sein können, von Dampfkesseln, z. B. Abhitzekesseln, so auszubilden, daß diese zur Aufnahme eines Heizmittels mit hohem Wärmeangebot geeignet werden, z. B. einem heißen Druckgas, wie es bei Anlagen zur Synthesegasherstellung aus Ölen und Erdgas anfällt, und bei dem dann infolge der hohen Wärmestromdichte am Eintrittsende der Heizrohre mit dem Einsetzen einer unkontrollierbaren und schädlichen Filmverdampfung zu rechnen ist, die einen guten Abfluß der hier in hohem Maße angebotenen Wärme in das Kühlmittel verhindert und zu einer Zerstörung des Rohrwerkstoffes führen kann, sind eine Reihe von Ausbildungen bekanntgeworden.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Heizrohre etwa kegelförmig mit abnehmender Weite und Wandstärke auszubilden, d. h. das Heizmitteleintrittsende der Heizrohre weiter als das Austrittsende auszuführen. In ähnlicher Ausbildung kennt man auch Heizrohre mit vom Heizmitteleintrittsende bis zum Aus= trittsende stufenförmig abnehmenden Durchmessern.
In dieser Art ausgebildete Heizrohre sind entsprechend der Abkühlung und dadurch bedingten Kontraktion der Heizgase auf ihrem Weg durch die Heizrohre angepaßt, wobei aber im Bereich des höchsten Wärmeangebotes, also am Heizmitteleintrittsende, die größte Rohrwandstärke vorhanden ist. Dieses bietet aber die Möglichkeit eines Wärmestaues an einer Stelle, an der dieser möglichst zu vermeiden ist, und wird daher das Auftreten der unerwünschten Filmverdampfung mit ihren Folgen eher gefördert als vermieden.
Eine weitere bekannte Ausbildung besteht darin, die Außenwand der Heizrohre an ihrer gesamten Oberfläche oder doch zu einem Teil, und zwar am Heizmitteleintrittsende, mit Stiften zu versehen. Durch diese Maßnahme soll die Wärmeübergangsfläche wirkungsvoll vergrößert werden und eine Turbulenz des strömenden Kühlmittels angeregt werden, die die Bildung einer Grenzschicht verhindern oder eine solche aufreißen soll, um eine Überhitzung des Rohrwerkstoffes zu verhindern.
Wenn auch für viele Fälle hierdurch eine ausreichende Wärmeabfuhr aus dem Heizmittel in das Kühlmittel erreichbar ist, so genügt auch diese Maßnahme allein dann nicht mehr, wenn extrem hohe Heizmitteltemperaturen und hohe Drücke, wie sie z: B. bei vielen neuzeitlichen Anlagen zur Synthesegasherstellung anfallen, bewältigt werden müssen, ohne Schäden an den Wärmeaustauscheinrichtungen möglich werden zu lassen, da dann durch das forcierte Einsetzen der Dampfblasenbildung auf Grund der vergrößerten Wärmeübergangsfläche und andererseits auf Grund der zur Schaffung einer möglichst großen Heizfläche erforderlichen dichten Berohrung eine Ballung großer Dampfblasen im oberen Bereich der Heizrohre unvermeidlich ist und die Aufwärtsströmung des Dampfwassergemisches entlang der Rohraußenwandung vom unteren Rohrende her nicht ausreichend sein dürfte, um diese Dampfblasenbildung wirksam abzuführen.
Zur Vermeidung der oben beschriebenen Mängel der bekannten Einrichtungen wird eine Maßnahme vorgeschlagen, mit der es möglich ist, ohne Schäden der geschilderten Art an den Heizflächen befürchten zu müssen, auch außergewöhnlich hohe Heizmitteltemperaturen und Heizmitteldrücke sicher zu beherrschen.
Die Erfindung besteht dem Bekannten gegenüber darin, daß jedes Heizrohr in mindestens zwei Abschnitte verschiedenen Querschnittes unterteilt ist und nur der der Heizmitteleintrittsseite zugewandte Heizrohrabschnitt weiteren Querschnittes auf der Außenwand bestiftet ist.
Durch die Anordnung von Heizrohren in der Ausbildung nach der erfindungsgemäßen Kombination verschiedener Ausbildungsmerkmale in Wasserrohren von durchgängig gleicher lichter Weite, deren Enden in Sammler und Verteiler gefaßt sind, entsteht eine Doppelrohrregisterheizfiäche, die Wärmeübertragungsverhältnisse entstehen läßt, wie sie bei keiner der bekannten Ausführungen anzutreffen sind.
Das im oberen Teil erweiterte Heizrohr, dessen Außenwand mit Bestiftung versehen ist, läßt eine vergrößerte Wärmetbertragungsfläche entstehen, durch die ein erheblicher Teil des Wärmeangebotes durch das Heizmittel an das aufzuheizende, in dem Ringraum zwischen der Wasserrohrinnenwandung und dem Heizrohr befindliche Wasser abgeführt wird. Der Wasserinhalt in diesem Ringraumabschnitt ist durch das hier erweiterte Teilstück des Heizrohres nebst Bestiftung gegenüber dem im Ringraum.abschnitt im Bereich des unteren Heizrohrteiles mit verringertem Durchmesser erheblich kleiner. Durch diese Maßnahmen der in diesem oberen Abschnitt vergrößerten Wärmeübertragungsfläche und des hier wärmebeaufschlagten geringeren Wasserinhaltes wird ein gesteigerter Wärmefluß vom Heizmittel zum Arbeitsmittel herbeigeführt, so daß in diesem Bereich eine gesteigerte Verdampfung eintritt. Gleichzeitig tritt aber auch eine ausreichende Abkühlung und damit verbundene Kontraktion des Heizmittels ein, der durch die vorgenannte Verringerung des hydraulischen Durchmessers des Heizrohres Rechnung getragen wird. Dieses aber läßt einen unteren weiteren und daher einen größeren Wasserinhalt aufweisenden Ringraumabschnitt entstehen. Dieses ist für die Ableitung der Dampfblasen von besonderer Bedeutung, die unter Mitreißen von Wasser in den Sammler abgeführt werden. Beim Abfließen der Dampfblasen entstehen durch die Bestiftung in bekannter Weise Wirbel, die eine sich etwa bilden wollende Grenzschicht aufreißen. Diese Wirbelbildung wird nun in hohem Maße durch das in ausreichender Menge aus dem unteren größeren Ringraumabschnitt nachströmende Dampfwassergemisch unterstützt, so daß hierdurch im oberen engen Teil des Ringraumes lebhafte Strömungsverhältnisse aufrechterhalten werden, die in jedem Falle eine schädliche Dampffilmbildung vermeiden lassen und die erfindungsgemäße Heizflächenausbildung zur Beheizung durch hochtemperiertes Druckgas geeignet machen.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Der Sammler 1 und der Verteiler 2 sind durch die Wasser- oder Mantelrohre 3 durchgängig gleicher lichter Weite miteinander verbunden. Die Wasser- oder Mantelrohre 3 werden von den Heizrohren 4 durchzogen, die mit ihren Enden den Sammler 1 und den Verteiler 2 nach außen durchbrechen. Die Heizrohre 4 sind in die Abschnitte 7 und 8 verschiedenen Querschnittes unterteilt, und zwar hat der obere Abschnitt 7 einen größeren Durchmesser als der untere Abschnitt B. Der obere Abschnitt 7 ist mit auf seinem Umfang verteilten Stiften 6 versehen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Aus Doppelrohrregistern aufgebauter Abhitzekessei mit bestifteten Heizrohren hoher Heizflächenbelastung, von denen jedes durch je ein an seinen Enden in Sammler und Verteiler gefaßtes Wasserrohr von durchgängig gleicher lichter Weite umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Heizrohr (4) in mindestens zwei Abschnitte (7, 8) verschiedenen Querschnittes unterteilt ist und nur der der Heizmitteleintrittsseite zugewandte Heizrohrabschnitt (7) weiteren Querschnittes auf der Außenwand bestiftet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr.1067 827,1005172; deutsche Patentschriften Nr. 970 630, 170 863; schweizerische Patentschrift Nr. 156 669; französische Patentschrift Nr. 523 584.