DE1197909B

DE1197909B - Waermetauscher mit an lotrechten Wandrohren eines Heizgaszuges angeschlossenen Rohrbuendeln

Info

Publication number: DE1197909B
Application number: DEV15207A
Authority: DE
Inventors: Gustav Svensson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-10-14
Filing date: 1958-10-14
Publication date: 1965-08-05
Also published as: GB913010A; FI44245B

Description

Wärmetauscher mit an lotrechten Wandrohren eines Heizgaszuges angeschlossenen. Röhrbündeln . _ ..: . _ Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, bei dem eine Flüssigkeit im Innern von einzelnen parallel zueinander liegenden, zu Rohrbündeln zusammengefaßten und einer Beheizung ausgesetzten Rohren, welche im Arbeitsmittelstrom parallel geschaltet sind und deren der Querströmung des Heizmittels ausgesetzte einfache Rohrstrecke ein Mehrfaches von der dem Parallelstrom ausgesetzten Rohrstrecke beträgt, erwärmt oder verdampft wird und wobei die Rohrbündel an lotrechten öder annähernd lotrechten, die Wände eines Heizgaszuges verkleidenden Rohren angeschlossen sind.
Es ist bekannt, bei Wärmetauschern jeweils einseitig geschlossene oder einzelne U- oder V-förmig gebogene Rohre von Wandrohren in den Gasstrom hineinragend anzuwenden. Eine derartige Ausbildung ergibt nur ,eine geringe wärmeaufnehmende Fläche, weshalb man zur Vergrößerung der Fläche zu komplizierten Rohrformen überging. Beispielsweise wurden die Rohre in Form eines seitwärts liegenden W oder in Schraubenlinien mit mehr oder minder langen geraden Strecken gebogen. Derartige Rohrformen sind nicht nur schwer herzustellen, sie haben auch einen erhöhten Druckabfall.
Bei einem weiteren Wärmetauscher kommen U-förmige, in einer Ebene liegende, an einem zugehörigen Wandrohr angeschlossene Rohre zur Anwendung, deren dem Gasstrom ausgesetzte waagerechte Rohrstrecken im Verhältnis zu den parallel angeströmten Rohrstrecken kurz sind, was einen ungünstigen Wärmeübergang zur Folge hat.
Es sind jedoch auch Wärmetauscher bekanntgeworden, bei welchen ein derartiges, aus U-förmigen Rohren gebildetes Rohrbündel lange, der Querströmung der Gase ausgesetzte Rohrstrecken aufweist. Die U-förmigen Rohre sind hierbei im Arbeitsmittelstrom parallel geschaltet.
Ferner ist es nicht neu, bei Wärmetauschern mehrere Rohrgruppen hintereinanderzuschalten, die vom Arbeitsmittel nacheinander durchströmt werden.
Weiter ist es bekannt, in die Wandrohre eines Wärmetauschers, von denen U-förmig gebogene Rohre ausgehen, die in einen Dampfraum münden, eine Drosselstelle einzusetzen, die das Aufsteigen von Dampf erlaubt, eine absteigende Wasserströmung dagegen verhindert.
Bei einer weiteren Wärmetauscherfläche sind haarnadelförmig gebogene Rohre an ein Rohr angeschlossen, das mittels einer Scheibe in zwei Kammern geteilt ist, die durch ein Loch in der Scheibe miteinander in Verbindung stehen, so daß Dampfwassergemisch unmittelbar in die untere Kammer abströmen kann, ohne die Rohre der Wärmetauscherfläche durchströmen zu müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zu schaffen, bei dem-eine große Wärmetauscherfläche auf vorgegebenem kleinem Raum bei Vermeidung komplizierter Rohrformen--untergebracht werden kann. Hierbei wird angestrebt, große; der Querströmung des Heizmittels ausgesetzte Rohrstrecken zu verwenden, um einen guten Wärmeübergang zu erreichen. Ferner soll eine Verringerung der Temperaturunterschiede in den einzelnen Rohren der Rohrbündel erzielt werden, um damit eine gleichmäßige, Aufwärmung des Arbeitsmittels zu erhalten: Ein geringer Druckabfall in den einzelnen Wärmetauscherflächen ist ein weiteres Ziel der Erfindung, wie auch eine häufige und intensive Durchmischung des Arbeitsmittels. Weiterhin soll eine leichte Ausbaubarkeit etwa schadhaft gewordener Rohre gesichert sein.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird für einen Wärmetauscher der eingangs. genannten Gattung vorgeschlagen, daß die lotrechten oder annähernd lotrechten Rohre mit in. Abstand voneinander liegenden an sich bekannten Drosselstellen. versehen sind und die in an sich bekannter Weise im Arbeitsmittelstrom hintereinandergeschalteten Rohrbündel an den lotrechten Rohren derart angeschlossen: sind,- daß -die Austrittsenden eines ersten Rohrbündels und die Ein trittsenden des darauffolgenden Rohrbündels in einen von Drosselstellen begrenzten Abschnitt des zugehörigen lotrechten Rohres münden.

Hierdurch- wird erreicht, - däß -eine den Erfordernissen entsprechende große Wärmetauschfläche gebildet werden kann, wobei komplizierte Rohrformen, vermieden sind, ein. guter Wärmeübergang gesichert

ist und damit eine gute Ausnutzung des Wärmein-

halts der zugeführten - Gase und wobei nur-. ein

geringer Druckabfall in den Rohren der Wärme-

tauschflächen auftritt. Weiterhin ist die Aufwärmung

des Wärmeträgers gleichmäßig und die Temperatur-

unterschiede in den einzelrieri @Itohren der W"ärme-

tauschflächen sind gering: Vorteilhaft sind die häufige

und intensive DuM mischuni des Wärmeträgers und

die durch die Drosselstellen erzielte@erhöhte@Zirku-

lation des WärmetYägcrs sowie die durch diese Dros-

selstellen erreichte Trennung von bereits entstande-

nem Dampf vom Wasser. Ein weiterer Vorteil ist die

einfache Auswechselbarkeit einzelner Wärmetauscher-

mhre

au_@ dere.F@, v@beieitweiss..ohne.

wesentliche Verminderung der gesamten Wärme-

tauschfläche das eine oder andere Bündelrohr gänz-

lich; aus deln.#,Umlauf ;genommen =werden kann.

Eine weitere. Vergleichmäßigung der Erwärmung

des Wärmeträgers kann bei -Anordnung der lotrech-

ten oder annähernd lotrechten Rohre an zwei

gegenüberliegenden Wänden des Zuges dadurch er-

reicbt_vterden, daß einem_im_höchsten_Temperatur-

bereich des Heizmittels liegenden Rohrbündel an dem

zugehörigen lotrechten Rohr ein im niedrigen Tempe-

raturbereich liegendes folgt,- während einem im mitt-

leren Temperaturbereich; liagenden-Rohrbiindel an

dem,zugehöen lotrechten Rohr ein solches in an-

nähernd gleichem Temperaturbereich folgt.

Die Erfindung ist an . Ausführungsbeispielen er-

läutert, und zWnr'zeigt ' .-. . - _

- Fi g. 1-einen -waagerechten Schnitt-durch einen

Heizgaszug nach der Linie A -A der F i g. 3,

F i g. 2 einen Schnitt wie in F i g. 1, jedoch nach

F i g. 3 eine Ansicht eines. :R-auchgaszuges _mit.lot-

focht geschnittenen Wandrohren,

F i g. 4 einen lotrechten Längsschnitt durch einen

Abhitzekessel, _ -

... -F-i g; 5. einet lotrechten -Längsschnitt durch 'einen

F#Ieißwasserkessel und - _--

-- F i g: 6 : einen- Schnitt nach -.der. Linie C-C. der,

g .5 . "., ,. --- .-. -: _ . .--

. Die Rohrblindel- 1-. gehen- von- lotrechten -oder- an-

nähernd lotrechten Wandrohren 2, -die einen Heizgas-

zi#g an -zwei Seiten verkleiden; aus und erstrecken

sieh' in den -Gaszug' hinein.- In -den- Wandrohten 2

steigt eine Flüssigkeit nach oben, die in den -Rohr-

>ündeln-des Wärmetauschers erwärmt oder verdampft

werden soll: Die Rohrbündel bestehen .aus einzelnen,

im. Arbeitsmittelstrom .:päxallelgeschalteten- Röhren,

deren der Querströmung des :Heizmittels ausgesetzte

einfache Rohrstrecke ein Mehrfaches von" der -dezb

Parallelstrom ausgesetzten-Rohrstrecke--beträgt.-Die

lotrechten oder annähernd- -lotrechten-Rohre 2 sind

mit- in-Abstand voneinanderliegenden Drosselstellen 3

versehen: Diese können- als Kreisring (F i g. 1 -und 2"

nechts) oder als Kreisabschnitt -(Fig:-1.und_2,°links)

,ausgebildet-sein; Hierbei-eind--die Rohrbündel-lt ign

den Rohren 2'sö-angesclilo_ssen, daß -die Austrittsen-

den eines erstenoltrbürtdels und -die Eintrittsenden

des darauffolgenden Rohrbündels in einen von- Dros-

selstellen.-3 begrenzten Abschnitt ihres lotrechten

Rphres-2-müaden: . - . . .. - . _ . - .. .. - . ,

In F i g. 1 sind die -Seitenwandrohre 2'-auf--gegen-

überliegenden Seiten -versetzt zueinander angeordnet,

was eine bessere Wärmeausnutzung der die Wärmetauschflächen berührenden Gase zur Folge hat.

F i g. 4 zeigt als Anwendungsbeispiel eines Wärmetauschers einen Abhitzekessel. Hierbei sind das im höchsten und das.-im niedrigen Temperaturbereich liegende Rohrbündel 1 . am -gleichen .Seitenwandrohr angeschlossen, während die im mittleren Temperaturbereich liegenden Bündel ebenfalls an einem gleichen Rohr angeschlossen: -sind. Damit ergibt sich am Ende der lotrechten Rohre eine für beide Zugseiten etwa gleiche Temperatur der Teilströme.
In den F i g. 5 und 6 ist als weiteres Anwendungsbeispiel ein ölgefeuerter Heißwasserkessel dargestellt, .bei.. dem abwechselnd- von den Seiten- des Rauchgaszuges die Wärmetauscherbündel in den Zug hineinragen.

Claims

Patentansprüche: 1: Wärmetauscher; bei dem eine Flüssigkeit im Innern von einzelnen parallel zueinander liegenden, zu Rohrbündeln- zusanmengefaßten und einer- Beheizung ausgesetzten Rohren, welche im Arbeitsmittelstrom parallel - geschaltet sind unö deren der -Querströmung:- des Heizmittels @'ausz# gesetzte einfache - Rohrstrecke ein Mehrfaches von der dem Parallelstrom- ausgesetzten -Rohr= strecke beträgt, erwärmt oder verdampft *ird und wobei die Rohrbündel am - lotrechtem Ader, - annähernd - lotrechten,- die- Wände eines -Heizgas zuges verkleidenden Rohren angeschlossen -sirid@ dadurch gekennzei-ehnet; daß die-lo'trechten oder annähernd-lotrechten Rohre.(2) mit in -Abstand . voneinander. liegenden an sich -bekannten Drosselstellen (3.) versehen sind und' diq, in an- sich bekannter- Weise im Arbeitsmittelstrorix hintereinandergeschalteten-Rohrbündel (1) an den lotrechten -Rohren (2) derart angeschlossen sind, daß-die Austrittsenden-eines- ersten Rohrbündels und die Eintrittsenden des- darauffolgenden Rohr, bündels in einen von Drosselstellen begrenzten Abschnitt des =zugehörigen;- lotrechten Rohres münden. - -2. Wärmetauscher nach Anspruch 1 mit- Ariordnung der lotrechten oder annähernd lotrechten: Rohre an-zwei - gegenüberliegenden Wänden des Zuges, dadurch gekennzeichnet; daß einem im höchsten Heizmittels liegenden Rohrbündel -an dem zugehörigen lotrechten- Rohr (2) ein-ini -niedrigen Temperaturbereich liegendes folgt, während einem im mittleren Teenperaturbereich` - liegenden -Rohrbündel uh.' -deiU zugehörigen lotrechten Rohr ein solches in annähernd gleichem;, Temperaturbereich folgt (F i g. 4). -InBetracht -gezogene-Druckschriften: @- -:: Deutsche Patentschrift Nr. 519 056; schweizerische Patentschriften-1-#r. 241271., _. 172 832; .. . .- .--, _. USA.-Patentschiiften Nr: 533172, 523 448; . -: Studentenpausen Nr. 22, 23, 24 a, 25 der Kohlen- scheidungsgesellsehaft;-Stuttgaxt;. - : - .. Zeitschrift "»The Steam - Eugineer«, Juni 1954-. S:;328 bis 332.