DE1205121B

DE1205121B - Stehender Waermetauscher

Info

Publication number: DE1205121B
Application number: DESCH25996A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Mescher; Karl Schwarz
Original assignee: CF Scheer und Cie GmbH and Co KG
Current assignee: CF Scheer und Cie GmbH and Co KG
Priority date: 1959-05-02
Filing date: 1959-05-02
Publication date: 1965-11-18

Description

Stehender Wärmetauscher Die Erfindung betrifft einen stehenden Wärmetauscher, der einen eine untere Zuflußöffnung und eine obere Abflußöffnung für Flüssigkeit aufweisenden Mantelraum hat, in dem mehrere mit einer oberen und unteren Rohrplatte dicht verbundene, an einen Heizdampf- oder Heizgasanschluß angeschlossene Heizrohre angeordnet sind und unterhalb der oberen Rohrplatte im Abstand von dieser eine Abstandsplatte vorgesehen ist.
Wärmetauscher dieser Art mit einer unterhalb und im Abstand von der oberen Rohrplatte vorgesehenen Abstandsplatte sind bereits bekannt.
Bei diesen Wärmetauschern dient die Abstandsplatte als Halterung für die Heizrohre im Bereich der oberen Rohrplatte umgebende, in großer Anhäufung vorgesehene Stahlkugeln, durch welche, auf Grund ihrer großen Oberfläche, die im Bereich der oberen Rohrplatte vorhandene intensive Wärme an das aufzuheizende Wasser weitergeleitet und ein geräuschloses Kondensieren sich bildender Dampfblasen herbeigeführt wird.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Wärmetauscher der eingangs erwähnten Art derart zu verbessern, daß ein zu einer Dampfblasenbildung führender Wärmefluß im Bereich der oberen Rohrplatte wirksam vermieden wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale gelöst, nämlich, daß die Abstandsplatte eine vom Mantelraum getrennte Zwischenkammer bildet und in der Abstandsplatte je Rohr eine das betreffende Rohr im Abstand umgebende, in den Mantelraum hineinragende Isoliertülle abgedichtet befestigt ist und die Abflußöffnung für den Mantelraum oberhalb der Abstandsplatte angeordnet ist. Bei diesem Wärmetauscher bewirkt der durch die Abstandsplatte vom Mantelraum getrennte Zwischenraum eine starke Verminderung des Wärmeflusses von der oberen Rohrplatte zum Heizwasser, denn das in diesem Raum vorhandene Medium, das beispielsweise Luft sein kann, wirkt als stark isolierendes Polster. Hierbei ist es denkbar, den Zwischenraum anstatt mit Luft mit einem -flüssigen Medium zu füllen, und sofern beispielsweise Wasser Verwendung findet, so wird dieses Wasser entsprechend dem Druck auf der Heizungsseite verdampfen, und es wird sich ein ruhendes, den Wärmeübergang stark herabsetzendes Dampfpolster im Zwischenraum einstellen. Das gleiche wird erreicht, wenn man in die im Zusammenhang mit dem die Rohre in radialem Abstand umgebenden Isoliertüllen sich ergebenden Zwischenräume eine Isoliermasse einpreßt, die den Wärmeübergang, vor allem wenn sie eine poröse Beschaffenheit besitzt, stark herabsetzt.
Die Anordnung der in den Mantelraum hineinragenden, die Heizrohre umgehenden Isoliertüllen bewirkt dabei im Bereich des oberen Endes der Heizrohre gegenüber dem sie umgebenden Wasser eine Wärmeisolierung, so daß von der oberen Verteilerkammer bis zu der äußeren Oberfläche der Isoliertüllen ein den Verhältnissen entsprechendes, maximales Temperaturgefälle vorhanden ist.
Durch die Maßnahme, die Abflußöffnung des Mantelraumes erfindungsgemäß oberhalb der Abstandsplatte anzuordnen, wird dabei innerhalb des Mantelraumes eine Störung erzeugt, die zwangläufig auch das im Bereich der Abstandsplatte vorhandene erhitzte Wasser erfaßt und abführt, ohne daß zu diesem Zweck die Abstandsplatte eine zur Abflußöffnung hin ansteigende Schrägfläche aufzuweisen hat, wie es bei verschiedenen bekannten Konstruktionen vorhanden ist.
Diese spezielle Anordnung der Abflußöffnung ist bei einem Wärmetauscher bereits verwirklicht worden, dessen obere, waagerechte Rohrplatte unmittelbar mit dem zu erhitzenden Wasser Berührung hat. Mit dieser Konstruktion verbindet sich der Nachteil, daß auf Grund der Lage der Abflußöffnung relativ zur Rohrplatte zwangläufig Dampfblasen in das angeschlossene System eingeschleust werden.
Was nun die Isoliertüllen der erfindungsgemäßen Konstruktion anbelangt, so können diese in ihrer Ausbildung verschieden lang sein, so daß auch bei Wärmetauschern mit größerer Rohrzahl im Rohrbündelinnern, entsprechend der Minderung des Wasserstromes, eineMinderung des Wärmeüberganges erreichbar ist. Die Wahl entsprechender Längen der Isoliertüllen bietet somit die Möglichkeit, die Heizleistung im Oberteil des Wärmetauschers nach Belieben herabzusetzen und dadurch auch bei geringen Strömungen einen Betrieb des Wärmetauschers zu erreichen, der keine Überhitzung am Oberteil mehr zeigt.
In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß die Anordnung von heißes Wasser führende Rohre umgebenden Isoliertüllen, die in einer einer Rohrplatte zugeordneten Abstandsplatte abgedichtet angeordnet sind, bereits bei Wasserkühlern für Stromgeneratoren bekanntgeworden ist. Bei diesen Aggregaten, deren Rohre durch Kühlluft bestrichen werden, besteht jedoch das Problem, Dampfblasen zu verhindern, nicht, vielmehr sollen über Kanäle dieser Tüllen Kühlluftführungen der Rohre mit der Atmosphäre verbunden werden.
Was nun den erfindungsgemäßen Wärmetauscher betrifft, so ergibt sich schließlich eine vorteilhafte Konstruktion in bezug auf die Anordnung der Abflußöffnung, wenn am Oberteil des Mantelraumes in an sich bekannter Weise ein die Enden der Heizrohre umgebender, ringförmiger Raum vorgesehen ist, der an seinem Oberteil den Abfluß aufweist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch das Oberteil des Wärmetauschers, F i g. 2 einen Ausschnitt aus F i g. 1 in größerem Maßstab als F i g. 1.
Der Behälter 10 des Wärmetauschers verbreitert sich im Bereich der die Rohre 12 haltenden, oberen Rohrplatte 14 und bildet einen sich wesentlich über die Rohrplatte hinaus erstreckenden Ringraum 16. Im oberen Bereich des Ringraumes weist der Behälter die durch einen Anschlußstutzen 18 gebildete Abflußöffnung auf. Die Rohrplatte 14 ist vom Vorkopf 20 mit dem Zuführungsrohr 22 überfangen, durch welches das Heizmedium den Rohren 12 zugeführt wird. Erfindungsgemäß ist zur Verhinderung einer Dampfblasenbildung der Rohrplattenunterseite 24 eine Abstandsplatte 26 zugeordnet, die sich innerhalb des Behälters 10 befindet. Sie liegt mittels eines stirnseitig angeformten Ringstückes 28 dicht an der Rohrplatte an. Mit radialem Spiel, wie bei 30 angedeutet ist, durchdringen die Heizrohre 12 die Abstandsplatte. Mit Hilfe jeweils einer Isoliertülle 32, die mit ihrem einen Außenflansch 34 aufweisenden oberen Endstück druck- und flüssigkeitsdicht in der entsprechenden Ausnehmung 36 der Abstandsplatte 26 gehalten ist und die mit ihrem anderen Endstück, wie bei 38 angedeutet ist, druck- und flüssigkeitsdicht am Rohrumfang angeordnet ist, sind die für die Rohre erforderlichen Durchdringungen der Abstandsplatte, wie bei 38 ersichtlich ist, wirksam abgedichtet.
Der durch die Abstandsplatte gebildete, vom Mantelraum getrennte Zwischenraum kann mit einem gasförmigen, flüssigen oder festen Medium ausgefüllt sein, in jedem Falle wird der Wärmeübergang von der durch das Heizmedium beaufschlagten oberen Rohrplatte zu dem zu erwärmenden Wasser stark herabgesetzt, und durch die Wahl einer entsprechenden Länge der Isoliertüllen, wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, läßt sich auf einfache Weise erreichen, daß mit Sicherheit eine Dampfblasenbildung vermieden wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel nehmen die Isoliertüllen in ihrer Länge, bezogen auf die Heizrohre, von innen nach außen ab, und sie sind aus einem nicht wärmeleitenden Material, beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff, hergestellt. Dadurch, daß sich die längsten Isoliertüllen im Bereich des Plattenzentrums befinden, ist sichergestellt, daß dort, wo der Wasserstrom naturgemäß eine geringere Fließgeschwindigkeit aufweist, ein entsprechend kleinerer Wärmeübergang erfolgt.

Claims

Patentansprüche: 1. Stehender Wärmetauscher mit einem eine untere Zuflußöffnung und eine obere Abflußöffnung für Flüssigkeit aufweisenden Mantelraum, in dem mehrere reit einer oberen und einer unteren Rohrplatte dicht verbundene, an einen Heizdampf- oder Heizgasanschluß angeschlossene Heizrohre angeordnet sind und unterhalb der oberen Rohrplatte im Abstand von dieser eine Abstandsplatte vorgesehen ist, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h die Kombination der an sich bekannten Merkmale, daß a) die Abstandsplatte (26) eine vom Mantelraum getrennte Zwischenkammer bildet und in der Abstandsplatte (26) je Rohr (12) eine das betreffende Rohr im Abstand umgebende, in den Mantelraum hineinragende Isoliertülle (32) abgedichtet befestigt ist und b) die Abflußöffnung für den Mantelraum oberhalb der Abstandsplatte (26) angeordnet ist.
2. Stehender Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der durch die Rohrplatte (14), die Abstandsplatte (26) und die Isoliertüllen (32) begrenzten Zwischenkammer ein wärmeisolierender, gasförmiger, flüssiger oder fester Stoff vorgesehen ist.
3. Stehender Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Isoliertüllen (32) von innen nach außen abnimmt (F i g. 1).
4. Stehender Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise am Oberteil des Mantelraumes ein die Enden der Heizrohre (12) umgebender, ringförmiger Raum (16) vorgesehen ist, der an seinem Oberteil den Abfluß aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1007 044; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1737 442; belgische Patentschrift Nr. 534 257; französische Zusatzpatentschrift Nr. 52 301 zur französischen Patentschrift Nr. 732 904; USA.-Patentschriften Nr. 2 365 515, 2 331932, 2 252 069, 2 181704.