DE1294981B

DE1294981B - Tube bundle heat exchanger

Info

Publication number: DE1294981B
Application number: DE1964B0076953
Authority: DE
Inventors: Drobka Witold
Original assignee: Borsig GmbH
Current assignee: Borsig GmbH
Priority date: 1964-05-28
Filing date: 1964-05-28
Publication date: 1969-05-14
Also published as: NL6504816A; FR1432446A; BE663208A; GB1056952A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohrbündel- Dieses Ziel wird bei einem Rohrbündel-Wärme-The invention relates to a tube bundle This goal is achieved in a tube bundle heat

Wärmeaustauscher zum Wärmeaustausch zwischen austauscher der eingangs beschriebenen Art da-Stoffen großen Druckunterschiedes, von denen der durch gelöst, daß der dünne Rohrboden auf der durch die Rohre strömende Stoff eine hohe Ein- Zuströmseite des heißen Stoffs liegt und die ihn gangstemperatur aufweist, wobei der eine Rohr- 5 entlastende Einrichtung in dem vom kälteren Stoff boden im Verhältnis zu dem anderen Rohrboden durchströmten Bereich derart angeordnet ist, daß dünn ausgebildet und mit einer aus senkrecht zu ihre Tragbleche mit Abstand vom Rohrboden liegen ihm stehenden und am Mantel des Wärme- und durch über den Rohrboden verteilt angeordnete austauschers nahe dem Umfang dieses Rohrbodens Anker mit dem Rohrboden fest verbunden sind, woabgestützten Tragblechen bestehenden Einrichtung io bei Maßnahmen getroffen sind, durch welche der versehen ist, die ihn von den durch den Druck- in den Wärmeaustauscher eintretende kältere Stoff unterschied zwischen den ihn berührenden Stoffen an den dünnen Rohrboden herangeführt wird, bedingten Kräften mechanisch entlastet. Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform derHeat exchangers for exchanging heat between exchangers of the type described at the beginning of the process large pressure difference, of which the solved by that the thin tube sheet on the Substance flowing through the tubes has a high inflow side of the hot substance and which it having transition temperature, the one pipe 5 relieving device in the from the colder substance floor is arranged in relation to the other tube sheet through-flow area such that formed thin and with one from perpendicular to their support plates at a distance from the tube sheet him standing and arranged on the jacket of the heat and by distributed over the tube sheet exchanger close to the circumference of this tube sheet armature are firmly connected to the tube sheet, where supported Support plates existing facility io when measures are taken by which the is provided, which him from the entering through the pressure in the heat exchanger colder substance the difference between the substances in contact with it is brought to the thin tube sheet, mechanically relieved of forces. According to an advantageous embodiment of the

Es ist ein geschweißter Rohrbündel-Wärme- Erfindung sind innerhalb des dem dünnen Rohraustauscher dieser Art bekannt, bei dem zum 15 boden zugeordneten Endes des Mantels durch Leit-Zwecke der Gewichtsverminderung mindestens ein bleche Umlenkkanäle gebildet, die den eintretenden Rohrboden dünn ausgebildet ist. Um die auf ihn kälteren Stoff gleichmäßig verteilt zum Rohrboden wirkenden Druckkräfte aufnehmen zu können, ist leiten.It is a welded shell and tube heat invention are within the thin tube exchanger known of this type, in the case of the end of the jacket assigned to the bottom by guiding purposes the weight reduction formed at least one sheet metal deflection channels that the entering Tube sheet is made thin. Around the substance colder on it evenly distributed to the tube sheet To be able to absorb acting pressure forces is to guide.

dieser Rohrboden mit einer gitterartigen Konstruk- Der erfindungsgemäße Rohrbündel-Wärmeaus-this tube sheet with a lattice-like construction The tube bundle heat exchanger according to the invention

tion von senkrecht zu ihm stehenden Platten ver- 30 tauscher ermöglicht einerseits den Wärmeaustausch sehen. Der Abdichtung zwischen dem Rohrboden zwischen Stoffen großen Druckunterschiedes, weil der und dem Mantel des Wärmeaustauschers dient eine dünne Rohrboden ausreichend entlastet ist, und ringförmige Schweißnaht zwischen diesen Teilen, andererseits den Betrieb mit einem wärmeabgebenwährend die Druckkräfte durch längsgerichtete den Stoff von hoher Eingangstemperatur, weil die Schweißnähte zwischen den Platten der gitterartigen 25 den Rohrboden entlastende Einrichtung im Bereiche Konstruktion und dem Mantel übertragen werden. des kälteren Stoffs liegt und der dünne Rohrboden Es werden also die Funktionen der Abdichtung verhältnismäßig niedrige Temperatur annimmt, zueinerseits und der Übertragung mechanischer Kräfte mal für eine intensive Wärmeabführung vom Rohrandererseits durch verschiedene, bei der Herstellung boden gesorgt ist.The use of plate exchangers standing perpendicular to it enables heat exchange on the one hand see. The seal between the tube sheet between substances large pressure difference, because of the and the jacket of the heat exchanger is a thin tube sheet is sufficiently relieved, and annular weld seam between these parts, on the other hand, operate with a heat dissipation during the compressive forces through the longitudinal direction of the substance of high inlet temperature because the Weld seams between the plates of the grid-like device relieving the tube sheet in the area Construction and the jacket are transferred. of the colder material and the thin tube sheet On the one hand, the functions of the seal are assumed to be relatively low in temperature and the transfer of mechanical forces for an intensive heat dissipation from the pipe on the other hand by different, in the manufacture of soil is taken care of.

gut zugängliche Schweißnähte erfüllt. Hierbei be- 30 Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen findet sich die gesamte gitterartige Konstruktion im an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es Einflußbereich des heißen Stoffs, so daß dieser stellt dareasily accessible welds met. The invention is illustrated with the aid of the drawings the entire lattice-like construction is explained in more detail in an exemplary embodiment. It Area of influence of the hot substance so that it represents

Rohrbündel-Wärmeaustauscher dann unbrauchbar Fig. 1 einen Längsschnitt durch die MittelachseTube bundle heat exchanger then unusable. FIG. 1 shows a longitudinal section through the central axis

ist, wenn der wärmeabgebende Stoff eine die Festig- des Rohrbündel-Wärmeaustauschers nach Linie I-I keit des Werkstoffs beeinträchtigende hohe Tempera- 35 von F i g. 2,is when the heat-emitting substance has the strength of the shell-and-tube heat exchanger according to line I-I The high temperature of FIG. 2,

tür aufweist. Bei diesem Rohrbündel-Wärmeaus- F i g. 2 einen Querschnitt nach Linie II-II vonhas door. In this tube bundle heat output F i g. FIG. 2 shows a cross section along line II-II from FIG

tauscher kann die gitterartige Konstruktion auch Fig. 1 undexchanger, the grid-like construction can also Fig. 1 and

nicht nach innen, also auf die Seite des wärme- Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Mittelachsenot inward, ie on the side of the heat. Fig. 3 is a longitudinal section through the central axis

aufnehmenden kälteren Stoffs verlegt werden, weil nach Linie III-III von F i g. 2. dann die wegen des Druckunterschiedes beider Stoffe 40 Der Mantel 1 trägt beiderseits Flansche 2 mit erforderlichen inneren Schweißnähte zwischen der Gegenflanschen 3, welche durch Schrauben 4 unter gitterartigen Konstruktion und dem Mantel mangels Zwischenschaltung von Dichtringen 5 zusammenge-Zugänglichkeit nicht mehr angebracht werden halten werden. Der warme Stoff strömt von unten könnten. durch den sich konisch erweiternden, nur teilweiseabsorbing colder material are laid because according to line III-III of F i g. 2. Then because of the pressure difference between the two substances 40 The jacket 1 carries flanges 2 on both sides with required internal welds between the counter flanges 3, which are no longer attached by screws 4 under a grid-like construction and the jacket due to the lack of interposition of sealing rings 5 . The warm fabric could flow from below. through the conically widening, only partially

Bei einem anderen bekannten Wärmeaustauscher, 45 dargestellten Eintrittsstutzen 6 dem dünnen Rohrbei welchem U-förmig gebogene Rohre mit ihren boden 7 zu und verteilt sich dort auf die Rohre 8, beiden Enden in einen einzigen Rohrboden einge- welche an ihren oberen, kalten Enden dicht im setzt sind, also der Rohrboden durch die zahlreichen normalen Rohrboden 9 befestigt sind, wo sie in den Bohrungen für die Rohre sehr geschwächt ist, wird sich konisch verjüngenden, nur teilweise dargeeine den Rohrboden entlastende Einrichtung in Ge- 50 stellten Austrittsstutzen 10 münden. Der kältere Stoff stalt von an den Rohrboden angeschweißten oder tritt im Ausführungsbeispiel am Stutzen 11 in den angegossenen Rippen vorgesehen, die im Bereiche Ringkanal 12 ein, von wo er durch die radialen des kälteren Stoffs liegen. Hierbei befindet sich der Kanäle 13 zunächst in Umlenkkanäle 14 gelangt, die Rohrboden mitsamt · der Entlastungseinrichtung in ihn gleichmäßig verteilt zum Rohrboden 7 leiten. Er einem Bereich, in dem der kältere Stoff unbewegt 55 nimmt im Mantelraum 15 Wärme durch die Wände ist. Bei hohen Temperaturen des die Rohre durch- der Rohre 8 aus dem wärmeren Stoff auf und verläßt strömenden Stoffs erfolgt also keine ausreichende den Apparat durch den Stutzen 16. Wärmeabführung vom Rohrboden. Der Rohrboden? ist im Verhältnis zum Rohr-In another known heat exchanger, the inlet connection 6 shown 45 in the case of the thin tube which U-shaped bent pipes with their bottom 7 and are distributed there on the pipes 8, both ends in a single tube sheet, which is tightly sealed at its upper, cold ends sets are, so the tube sheet are fixed by the numerous normal tube sheets 9, where they are in the Bores for the pipes is very weakened, will be conically tapered, only partially dargeeine The device relieving the tube sheet discharges into the outlet nozzle 10 provided. The colder stuff stalt of welded to the tube sheet or occurs in the embodiment at the nozzle 11 in the Cast-on ribs provided in the area of the annular channel 12, from where it passes through the radial of the colder material. Here, the channel 13 is initially in deflection channels 14 which Guide the tube sheet together with the relief device into it, evenly distributed to the tube sheet 7. He an area in which the colder substance is stationary 55 absorbs heat in the jacket space 15 through the walls is. At high temperatures of the tubes through the tubes 8 from the warmer material on and leaves The flowing substance does not pass the apparatus sufficiently through the nozzle 16. Heat dissipation from the tube sheet. The tube sheet? is in relation to the pipe

Um die beschriebenen Schwierigkeiten bei einem boden 9 dünn ausgebildet, wobei die Verringerung Rohrbündel-Wärmeaustauscher zum Wärmeaus- 60 seiner Wandstärke lediglich begrenzt ist durch die tausch zwischen Stoffen großen Druckunterschiedes, Forderung, daß zwischen ihm und den Rohren 8 bei denen der durch die Rohre strömende Stoff eine ausreichend feste und dichte Verbindung mögeine hohe Eingangstemperatur aufweist, beheben zu lieh sein muß. Zwischen den Rohren 8 sind die können, muß eine konstruktive Lösung angestrebt Anker 17 mit dem Rohrboden 7 vorzugsweise durch werden, bei welcher der auf der Zuströmseite des 65 Schweißen verbunden, und es sind die Anker 17 wärmeabgebenden Stoffs befindliche dünne Rohr- andererseits an hochkant stehenden Tragblechen 18 boden von Drücken entlastet wird, ohne die Wärme- befestigt. Diese Tragbleche 18 ruhen auf dem Tragabfuhr vom Rohrboden zu stören. ring 19, der sich seinerseits auf einen inneren An-In order to meet the described difficulties with a bottom 9 made thin, the reduction Shell and tube heat exchanger for heat recovery 60 its wall thickness is only limited by the Exchange between substances with a large pressure difference, demand that between it and the pipes 8 where the substance flowing through the pipes wants a sufficiently strong and tight connection has high inlet temperature, must be remedied to be borrowed. Between the tubes 8 are the can, a constructive solution must be sought anchor 17 with the tube sheet 7 preferably through where the welded on the upstream side of the 65 is connected, and there are the armatures 17 On the other hand, thin tubes located on the heat-emitting substance on upright support plates 18 floor is relieved of pressures without the heat- attached. These support plates 18 rest on the carrying discharge disturb from the tube sheet. ring 19, which in turn is based on an inner ring

satz im Mantel 1 stützt. Zur Versteifung der Tragbleche 18 dienen Rippen 20. Die Leitbleche 21 bilden die Umlenkkanäle 14, durch welche der zuströmende kältere Stoff an den Rohrboden 7 herangeführt wird.set in the coat 1 supports. Ribs 20 serve to stiffen the support plates 18. The guide plates 21 form the deflection channels 14 through which the inflowing colder substance is brought to the tube sheet 7 will.

Wenn der kältere Stoff flüssig ist und im Mantelraum 15 einer Verdampfung unter Sättigungszustand unterliegt, dann kann auf den Ringkanal 12 und die Leitbleche 21 zur Bildung der Umlenkkanäle 14 verzichtet werden. In diesem Falle genügt ein einziger radialer Kanal 13 in der Achse des Eintrittsstutzens 11 zur Einleitung des kälteren Stoffes.When the colder substance is liquid and in the jacket space 15 an evaporation under saturation state is subject, then the annular channel 12 and the guide plates 21 for forming the deflection channels 14 can be dispensed with will. In this case, a single radial channel 13 in the axis of the inlet connection is sufficient 11 for the introduction of the colder substance.

Der dünne Rohrboden 7 hat auch bei sehr hoher Temperatur des wärmeabgebenden Stoffs große Standfestigkeit, seine Gestalt und seine mechanische Festigkeit sind auch bei großen Druckunterschieden der wärmeaustauschenden Stoffe dauerhaft gewährleistet, und die den dünnen Rohrboden 7 mit den Tragblechen 18 verbindenden Anker 17 ermöglichen eine unbehinderte Zuströmung des kälteren Stoffs ao an die Innenseite des dünnen Rohrbodens 7.The thin tube sheet 7 is large even at a very high temperature of the heat-emitting substance Stability, its shape and its mechanical strength are even with large pressure differences the heat-exchanging substances permanently guaranteed, and the thin tube sheet 7 with the Anchors 17 connecting the support plates 18 allow an unimpeded inflow of the colder substance ao to the inside of the thin tube sheet 7.

Claims

Patent claims:

1. Tube bundle heat exchanger for heat exchange between substances with a large pressure difference, of which the substance flowing through the pipes has a high inlet temperature, wherein the one tube sheet is made thin in relation to the other tube sheet and with one of standing perpendicular to it and close to the jacket of the heat exchanger Scope of this tube sheet supported support plates is provided existing facility, the caused by the pressure difference between the substances in contact with it Mechanically relieved of forces, characterized in that the thin tube sheet (7) lies on the inflow side of the hot substance and the device relieving it is arranged in this way in the region through which the colder substance flows is that their support plates (18) are at a distance from the tube sheet (7) and through over the Anchors (17) arranged in a distributed manner are firmly connected to the tube sheet (7), with Measures are taken by which the colder substance entering the heat exchanger is brought up to the thin tube sheet.

2. Tube bundle heat exchanger according to claim 1, characterized in that within the end of the shell (1) assigned to the thin tube sheet (7) by means of guide plates (21) Deflection channels (14) are formed, which distribute the entering colder substance evenly to the Guide the tube sheet (7).

1 sheet of drawings