DE1253852B - Recuperator made of pipes, the cross-section of which has a geometric shape - Google Patents

Recuperator made of pipes, the cross-section of which has a geometric shape

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DE1253852B DEJ25698A DEJ0025698A DE1253852B DE 1253852 B DE1253852 B DE 1253852B DE J25698 A DEJ25698 A DE J25698A DE J0025698 A DEJ0025698 A DE J0025698A DE 1253852 B DE1253852 B DE 1253852B
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Description

Rekuperator aus Rohren, deren Querschnitt eine geometrische Form aufweist Die Erfindung bezieht sich auf einen Rekuperator aus Rohren, deren Querschnitt eine geometrische Form aufweist, die in Strömungsrichtung der Rauchgase eine längere und senkrecht dazu eine kürzere Achse hat und deren Innen- und Außenwandung mit senkrecht zueinander verlaufenden Rippen parallel zur Strömungsrichtung der diese beaufschlagenden Medien besetzt sind.Recuperator made of pipes, the cross-section of which has a geometric shape The invention relates to a recuperator made of tubes, the cross section of which is a Has a geometric shape that is longer in the direction of flow of the flue gases and perpendicular to it has a shorter axis and its inner and outer walls with it mutually perpendicular ribs parallel to the direction of flow of these serving media are occupied.

Insbesondere gegossene Rohre mit einer Berippung der beschriebenen Art der Rohrinnenwand verlangen große Querschnitte, was eine verhältnismäßig große Erstreckung des Rohrquerschnittes in Strömungsrichtung des Heiz- oder Rauchgases erforderlich macht. Eine hierdurch bedingte geometrische Form des Rohrquerschnittes, die in Strömungsrichtung der Rauchgase eine längere und senkrecht dazu eine kürzere Achse hat, d. h. eine etwa ovale Querschnittsform des Rohres, bringt einen nicht unbedeutenden Temperaturunterschied zwischen der Stirnseite des Rohres, auf die die Rauchgase auftreffen, und dem übrigen Rohrquerschnitt mit sich. Bei größerer Länge der Rohre ergeben sich hierbei zum Teil erhebliche Wärmespannungen in dem Rohrmaterial.In particular, cast pipes with ribs as described Type of pipe inner wall require large cross-sections, which is a relatively large one Extension of the pipe cross-section in the direction of flow of the heating or flue gas makes necessary. A resulting geometric shape of the pipe cross-section, the one in the direction of flow of the flue gases is longer and perpendicular to it a shorter one Has axis, d. H. an approximately oval cross-sectional shape of the pipe does not help insignificant temperature difference between the face of the pipe on which the smoke gases impinge, and the rest of the pipe cross-section with it. With larger The length of the tubes results in some considerable thermal stresses in the Pipe material.

Es ist ein Wärmeaustauschrohr für Rekuperatoren bekannt, das sowohl an der Innen- als auch an der Außenwand mit Rippen besetzt ist und einen etwa ovalen Querschnitt aufweist.There is a heat exchange tube for recuperators known that both on the inside as well as on the outside wall with ribs and an approximately oval Has cross section.

Ferner ist ein Besatzrohr für einen Rekuperator bekannt, bei welchem sowohl die Außenwand als auch die Innenwand mit Rippen zur Vergrößerung der Rohroberfläche versehen sind. Die Anordnung der Rippen ist dabei so gewählt, daß die Oberfläche der Außenwand des Rohres in Strömungsrichtung progressiv zunimmt und daß gleichfalls die Oberfläche der Innenwandung des Besatzrohres gegenläufig zur Oberfläche der Außenwand in Strömungsrichtung der Rauchgase zunimmt. Hierbei können die beiden Strömungsmedien entweder im Gegenstrom oder im Kreuzstrom zueinander den Rekuperator durchströmen.Furthermore, a fitting pipe for a recuperator is known in which both the outer wall and the inner wall with ribs to enlarge the pipe surface are provided. The arrangement of the ribs is chosen so that the surface the outer wall of the tube increases progressively in the direction of flow and that likewise the surface of the inner wall of the trimming tube opposite to the surface of the Outer wall increases in the flow direction of the flue gases. Here the two Flow media either in countercurrent or in crosscurrent flow to each other the recuperator flow through.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Wärmespannungen bei Rohren der eingangs genannten Gattung zu vermeiden.The invention is based on the problem of the thermal stresses described to be avoided in the case of pipes of the type mentioned at the outset.

Hierbei soll die Herstellung der Rohre, insbesondere das Gießen von Gußrohren, einfach gestaltet werden. Alle Rippen der Außenwand sollen nach Möglichkeit einander gleich sein und untereinander gleichen Abstand aufweisen, während alle Rippen der Innenwand, d. h. bei gegossenen Rohren in Gießrichtung, gleichbleibenden Querschnitt besitzen sollen.The aim here is to manufacture the pipes, in particular the casting of Cast iron pipes, easy to be designed. All the ribs of the outer wall should if possible be equal to and equidistant from one another, while all Ribs of the inner wall, d. H. with cast pipes in the casting direction, constant Should have cross-section.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Rekuperator der eingangs genannten Gattung vor, daß die Berippung der Rohre an der von den Rauchgasen beaufschlagten Außenwandung in Strömungsrichtung stromab, beginnend etwa in der Mitte der längeren Querschnittsachse, bis zur vollen Höhe zunimmt und gleichlaufend die Höhe der Berippung an der Innenwandung abnimmt.To achieve the object, the invention provides a recuperator of the type mentioned above that the ribbing of the pipes to that of the flue gases acted upon outer wall downstream in the direction of flow, starting approximately in the Center of the longer cross-sectional axis, increasing to full height and running in the same direction the height of the ribs on the inner wall decreases.

Vorzugsweise sind nur die in Strömungsrichtung der Heizgase ersten Rohre mit Rippen versehen. Gegenüber bekannten berippten Rohren bieten die Rohre des erfindungsgemäßen Rekuperators nicht nur den beschriebenen herstellungsmäßigen Vorteil, sondern auch die Möglichkeit eines annähernd vollständigen Ausgleiches der auftretenden Wärmespannungen, da es nicht allein beim Erfindungsgegenstand - wie bei bekannten Rekuperatorrohren -auf eine asymmetrische Anordnung der Außenrippen und gegebenenfalls der Innenrippen ankommt, sondern entscheidend ist, daß beide Rippen, d. h. die Außen- und die Innenrippen, sich gegenseitig größenmäßig und anordnungsmäßig ergänzen. Mit anderen Worten, es kommt entscheidend darauf an, daß die Höhe der Berippung an der Innenwand gleichlaufend mit den Rippen der Außenwand abnimmt.Preferably only the first in the flow direction of the heating gases Ribbed pipes. Compared to known finned tubes, the tubes offer of the recuperator according to the invention not only the production-wise described Advantage, but also the possibility of an almost complete compensation the thermal stresses that occur, as it is not only the subject matter of the invention - as with known recuperator tubes - on an asymmetrical arrangement of the outer ribs and possibly the inner ribs, but what matters is that both Ribs, d. H. the outer and inner ribs, mutually in terms of size and arrangement add to. In other words, it is crucial that the amount of The ribs on the inner wall decrease in line with the ribs on the outer wall.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Rekuperators nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 den aus zwei Rohrgruppen bestehenden, in einen Rauchgaskanal eingesetzten Rekuperator, F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Draufsicht und F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 111-11I der F i g. 1 durch eines der Rohre.In the drawing, an embodiment of the recuperator is shown of the invention, namely FIG. 1 consisting of two pipe groups, Recuperator inserted into a flue gas duct, FIG. 2 one of the F i g. 1 corresponding Top view and FIG. 3 shows a section along line 111-11I of FIG. 1 through one of the pipes.

Der Rekuperator wird im wesentlichen aus der Luftverteilerkammer 1, in die die zu erwärmende Luft eintritt und verteilt wird, sowie aus den Rohren R unterhalb dieser Kammer, die die Rohrgruppe I bilden, ferner aus der Sammelkammer 2, der Überleitung 3, der unteren Verteilerkammer 4, den Rohren R der über dieser Verteilerkammer gelegenen Rohrgruppe Il und dem oberen Sammelkasten 5 gebildet, aus dem die erwärmte Luft abgeführt wird. Die Rohre R der Rohrgruppen I und 11 stehen senkrecht in dem Rauchgaskanal6, so daß die durch den Pfeil ? gekennzeichnete Strömungsrichtung der Rauchgase senkrecht zu den Rohren R und somit senkrecht zur Strömungsrichtung der aufzuheizenden Luft in den Rohren gelegen ist.The recuperator is essentially made up of the air distribution chamber 1, into the one to be heated Air enters and is distributed as well from the tubes R below this chamber, which form the tube group I, further from the collection chamber 2, the transfer line 3, the lower distribution chamber 4, the pipes R of the pipe group II located above this distribution chamber and the upper collecting tank 5 formed, from which the heated air is discharged. The tubes R of the tube groups I and 11 are vertical in the flue gas duct6, so that the arrow? marked Direction of flow of the flue gases perpendicular to the pipes R and thus perpendicular to Direction of flow of the air to be heated is located in the pipes.

Die Rohre haben länglichen Querschnitt und sind an ihren Schmalseiten abgerundet, so daß sie im Querschnitt einem Oval ähneln. Die Anordnung der Rohre R in dem Kanal und in bezug auf die Kammern 1, 2, 4 und 5 ist so getroffen, daß die längere Querschnittsachse der Rohre in Strömungsrichtung der Rauchgase gelegen ist.The tubes have an elongated cross section and are on their narrow sides rounded so that they resemble an oval in cross-section. The arrangement of the pipes R in the channel and with respect to chambers 1, 2, 4 and 5 is such that the longer cross-sectional axis of the pipes is located in the direction of flow of the flue gases is.

Sowohl durch das unmittelbare Auftreffen der heißen Rauchgase als auch durch das Rückstrahlen der Wärme der Rauchgaskanalwandungen werden die Stirnseiten 8, insbesondere der ersten Rohre R1 der Rohrgruppe 11, zusätzlich durch Strahlung besonders stark erhitzt, während die in Rauchgasströmungsrichtung abgewandte Seite 9 bzw. die Flanken 10 der Rohre weniger stark erhitzt werden. Diese unterschiedliche Erwärmung der Querschnittsabschnitte der Rohre bringt Wärmespannungen mit sich. Zu ihrer weitgehenden Vermeidung ist die Außenwand A der Rohre, insbesondere der Rohre R1, auf dem dem Rauchgaseintritt zugewandten Drittel des Rohrquerschnittes ohne Rippen belassen, d. h., der Außenwandabschnitt der Stirnseite 8 ist bis zu der das vordere Drittel begrenzenden Linie L1 rippenlos ausgeführt und somit mit einer kleineren Oberfläche versehen als das in Strömungsrichtung der Rauchgase (vgl. Pfeile 7 in F i g. 1 bis 3) hintere Drittel des Rohrquerschnittes, das mit an der Außenwand angebrachten Rippen 11 versehen ist. - Diese Rippen erstrecken sich in ihrer vollen Ausdehnung von der das hintere Drittel des Rohrquerschnittes begrenzenden Linie L., bis zum hinteren Ende des Rohrquerschnittes, während sie in dem mittleren Abschnitt zwischen den Begrenzungslinien L1 und L, sich bei 12 verkleinern. Die Rippen 11 sind parallel zur Strömungsrichtung der Rauchgase gelegen, so daß sie keinen nennenswerten Widerstand der Strömung dieser Gase entgegensetzen.Both the direct impingement of the hot flue gases and the back radiation of the heat from the flue gas duct walls cause the end faces 8, in particular the first tubes R1 of the tube group 11, to be additionally heated particularly strongly by radiation, while the side 9 or the flanks 10 facing away in the flue gas flow direction the pipes are less heated. This different heating of the cross-sectional sections of the tubes brings thermal stresses with it. To avoid them as far as possible, the outer wall A of the pipes, in particular the pipes R1, is left without ribs on the third of the pipe cross-section facing the flue gas inlet, that is, the outer wall section of the end face 8 is designed without ribs up to the line L1 delimiting the front third and thus with provided with a smaller surface than the rear third of the pipe cross-section in the flow direction of the flue gases (cf. arrows 7 in FIGS. 1 to 3), which is provided with ribs 11 attached to the outer wall. - These ribs extend in their full extent from the line L. delimiting the rear third of the pipe cross-section to the rear end of the pipe cross-section, while in the middle section between the delimitation lines L1 and L they decrease in size at 12. The ribs 11 are located parallel to the direction of flow of the flue gases, so that they do not offer any significant resistance to the flow of these gases.

Die Innenwand J des Rohrquerschnittes ist auf dem vorderen Drittel mit Rippen 13 versehen, deren Größe über die Länge dieses Querschnittsdrittels gleich ist. Im mittleren Drittel zwischen den Linien L1 und L.= dagegen verkleinert sich die Höhe der Rippen 14, wodurch die Oberfläche der Innenwandung in diesem Drittel kleiner gestaltet ist als die Oberfläche am vorderen Drittel zwischen der Stirnseite 8 und der Begrenzungslinie LV Im hinteren Drittel zwischen der Begrenzungslinie L, und der Seite 9 trägt die Innenwand kleine oder gar keine Rippen.The inner wall J of the pipe cross-section is on the front third provided with ribs 13, the size of which is the same over the length of this third of the cross-section is. In the middle third between the lines L1 and L. =, on the other hand, decreases in size the height of the ribs 14, whereby the surface of the inner wall in this third is designed smaller than the surface on the front third between the front side 8 and the boundary line LV in the rear third between the boundary line L, and side 9, the inner wall has little or no ribs.

Der Zunahme der Oberflächenvergrößerung auf der Außenwand A des Rohrquerschnittes kann, in Strömungsrichtung der Rauchgase gesehen, die Abnahme der Oberfläche der Innenwand des Rohrquerschnitte ungefähr entsprechen, d. h., die die Kanten K aufeinanderfolgender Rippen 14 einer Wandungsseite verbindende Linie verläuft annähernd parallel zu der schrägen Kante F der Rippen 11, die wie bei 20 unterbrochen sein können.The increase in the surface area on the outer wall A of the pipe cross-section, viewed in the flow direction of the smoke gases, can roughly correspond to the decrease in the surface area of the inner wall of the pipe cross-section, i.e. the line connecting the edges K of successive ribs 14 of one wall side runs approximately parallel to the inclined edge F. of the ribs 11, which can be interrupted as at 20.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Rekuperator aus Rohren, deren Querschnitt eine geometrische Form aufweist, die in Strömungsrichtung der Rauchgase eine längere und senkrecht dazu eine kürzere Achse hat und deren Innen- und Außenwandung mit senkrecht zueinander verlaufenden Rippen parallel zur Strömungsrichtung der diese beaufschlagenden Medien besetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Berippung (12) an der von den Rauchgasen beaufschlagten Außenwandung (A) in Strömungsrichtung stromab beginnend etwa in der Mitte der längeren Querschnittsachse bis zur vollen Höhe zunimmt und gleichlaufend die Höhe der Berippung (14) an der Innenwandung (1) abnimmt. Claims: 1. Recuperator made of pipes whose cross-section is a Has a geometric shape that is longer in the direction of flow of the flue gases and perpendicular to it has a shorter axis and its inner and outer walls with it mutually perpendicular ribs parallel to the direction of flow of these acting media are occupied, characterized in that the ribs (12) on the outer wall (A) exposed to the flue gases in the direction of flow starting downstream approximately in the middle of the longer cross-sectional axis up to the full Height increases and at the same time the height of the ribs (14) on the inner wall (1) decreases. 2. Rekuperator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur die in Strömungsrichtung der Heizgase ersten Rohre mit Rippen versehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 679 600; französische Patentschriften Nr. 770 139, 769 888.2. Recuperator according to claim 1, characterized in that only the in Direction of flow of the heating gases first tubes are provided with ribs. Into consideration Printed publications: German Patent No. 679 600; French patents No. 770 139, 769 888.
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