DE1401709C - Erhitzer fur Thermool od dgl - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer mit Abb. 4 ist die schematische Darstellung eines

öl- oder Gasfeuerung zur Erhitzung von (insbeson- Hochleistungs-Heizungskessels mit Verbrennungsdere zwangläufig durchgepumpten) Flüssigkeiten; die luftvorwärmung, dessen Heizflächen sämtlich der Erfindung bezieht und beschränkt sich ausdrücklich neuen Ausführung entsprechen; auf die Erhitzung von gegen Überhitzung zu 5 A b b. 5 zeigt als Detail eine Konstruktion zu beschützender Hochtemperatur-Wärmeiibertragungs- sonders intensiver Kühlung der dem Brennraum flüssigkeit (nicht Wasser), z. B. Thermoöl. gegenüberliegenden flüssigkeitsgekühltcn Boden-

Die hier als aufzuheizende Flüssigkeit verwendeten platte;

ölartigen Flüssigkeiten können auf eine Temperatur Abb. 6 zeigt als Detail die zweckmäßige Aus-

von beispielsweise 300° C bei normalem Atmo- ίο bildung von Zentner- und Lagerpunkten der Heizsphärendruck oder ganz geringem Überdruck auf- flächenelemente.

geheizt werden. Hierbei ist es aber unbedingt erfor- Die zu beheizende Flüssigkeit durchströmt den

derlich, örtliche Überhitzungen der Flüssigkeit zu Kessel vom Eintrittsstutzen 1.0 zum Austrittsstutzen vermeiden, weil bei einer bestimmten Temperatur 11. Die Heizfläehenelemcnte sind insgesamt mit 12 von beispielsweise 350° C eine chemische Zersetzung 15 bezeichnet; sie bestehen im wesentlichen aus den der Flüssigkeit einsetzt, welche bald eine Zerstörung konzentrischen Blechrohren 13, 14 und 15. Als des Kessels zur Folge hat, weil die Zersetzungs- wesentlich für die Erfindung sind die der gleichprodukte den Durchilußquerschnitt verstopfen. LJm mäßigen Durchströmung dienenden ringförmigen dies zu vermeiden, muß eine möglichst gleichmäßige Räume 16 und 17 angegeben. Die Erfindung befaßt Heizflächenbelastimg auf der Rauchgasseite und eine 20 _sj_ch demnach mit der Kombination der Bauteile 13, bestimmte relativ hohe der Heizflächcnbelastung 14 und 15 mit der besonderen Ausbildung und proportionale Kühhvirkung (Wärmeübergangszahl) Anordnung der Zwischenräume 16 und 17. Mit 18 auf der Flüssigkeitsseitc angestrebt werden. ist die in Abb. I enthaltene sekundäre Heizfläche

Die Erfindung ist durch die zwei nachfolgenden bekannter Bauform bezeichnet.

Merkmale gekennzeichnet, erstens, daß die Heiz- 25 DJ_e Q\. _oti_er Gasflamme wird vom Brenner 19 flächen des Erhitzers von mindestens einem doppcl- erzeugt; ihrer Ausbreitung dient der Brennkammerwandigeii Rohr ringzylindrischen Querschnittes ge- raum 20. Der zum Kamin führende Abgasstutzen ist bildet sind, wobei das doppelwandige Rohr an seinem mit 2t angegeben.

einen Ende geschlossen ausgebildet ist und in den Der Bauteil 22 (Abb. 4) stellt die Flüssigkeits-

Ringraum zwischen den beiden Wänden ein koaxial 30 pumpe dar; Teil 23 ist eine Bodenplatte des Kessels, zu diesen liegendes weiteres Rohr derart angeordnet welche als Detail in A b b. 5 gezeigt wird, ist, daß zwischen dein geschlossenen Ende des Eine Anzahl Auflager 24 dienen der Aufnahme

doppelvvandigen Rohres und dem eingefügten Rohr des Gewichts des oberen Kesselteils; mit 25 sind die ein freier Raum zur Überführung und Umlenkung Zentrierungen der gesamten Bauteile 12, mit 26 die . der zu erhitzenden Flüssigkeit bei ihrer Strömung 35 Zentrierungen der Leitrohre 14 bezeichnet. Die Teile aus einem Ringraum in den koaxial dazu angeord- 24, 25 und 26 sind in Abb. 6 im Detail gezeigt, ncten folgenden Ringraum entsteht, und zweitens, Die Strömungswege der Flüssigkeit sind durch

daß zur Zu- und Ableitung der Wärmeiibertragungs- normale, die der Gase durch unterbrochene Pfeile flüssigkeit zu bzw. aus den genannten Ringräumen gekennzeichnet. Beim Strömungsweg der Flüssigkeit besondere Zwischenräume, z.B. von Ring- oder 40 j_m Kessel nach Abb. 4 ist die Reihenfolge der Scheibengestalt, dienen, weiche in bezug auf die durchströmten Bauelemente von geringerer Bedeugenannten Ringräume nach innen und/oder außen tung, wenn üblicherweise der Unterschied zwischen erweiterte Querschnitte haben. Ein- und Austrittstemperatur weniger als 50° C be-

Dabei ist sowohl das mit »erstens« als auch das trägt. Grundsätzlich wäre es für höhere Temperaturniit »zweitens« bezeichnete Merkmal, je für sich 45 unterschiede möglich, die Bauelemente 12 weitgesehen, bereits bei Erhitzern anderer als vorliegend gehend im Gegenstrom zum Rauchgas zu schalten. interessierender Art bekannt. Die hierzu erforderlichen Leitungen wurden die

Durch die Kombination der zwei genannten Merk- Übersichtlichkeit der Zeichnung aber beeinträchmale läßt sich die Bedingung einhalten, daß die tigen. Jedoch ist es zur Erzielung einer hohen Flüssigkeit möglichst nahe an die Temperaturgrenze 50 Strömungsgeschwindigkeit wichtig, daß alle Bauihrcr chemischen Beständigkeit (Crackpunkt) erhitzt elemente in Serie geschaltet werden. Bei den oberen werden soll. Dies bedeutet, daß die Heizflächen- beiden Bauelementen 12, welche durch gemeinsame temperatur an keiner, auch nicht der kleinsten Stelle Ringböden verbunden sind, wird dies durch eine den Crackpunkt erreichen darf. Die Kühlung der kreisförmige, exzentrisch eingesetzte Trennwand 27 Heizflächen muß deshalb möglichst gleichmäßig und 55 erreicht. Der Teil 28 stellt die Verbindungsleitung genau berechenbar sein. Bei den doppelwandigen ' zwischen unterem und oberem Kesselteil dar. Rohren und der entsprechenden Zuführung und Die völlig dichte Kesselaußenfläche erlaubt es, auf

Ableitung der Flüssigkeit gemäß der Erfindung ist ein Saugzuggebläse zu verzichten und den rauchgasdies der Fall. seitigen Kcsselwiderstand mittels eines Gebläses 29

In den Zeichnungen sind Ausfiihrungsmöglich- 60 für die Verbrennungsluft zu überwinden. Ein Ringkeiten der Erfindung dargestellt. ■ kanal 30 führt die unter Überdruck stehende kalte

Abb. L zeigt einen Heizkessel, der eine Kombina- Verbrennungsluft dem Luftvorwärmerringkanal 31. tion der erfmdungsgcmüßen Rohranordnung als zu; sie wird danach im Ringkanal 32 gesammelt und primäre Heizfläche mit Spiralrohrschlangcn als durch das Verbindungsrohr 33 dem Brenner ztigesekundärcr Heizfläche darstellt; 65 leitet. Das Rauchgas wird in einem konzentrischen

A b b. 2 und 3 sind zwei Schnitte senkrecht zur Ringkanal 34 gesammelt, dessen obere und äußere Achse der Rohranordnung bei verschiedener Aus- Flächen von dem erwähnten Luftkanal 32 umführung; schlossen· werden. Die eine Trennwand 35 zwischen

den beiden Ringkanälen 32 und 34 liegt schraubenförmig über dem Rauchgasaustritt und unter dem Luftaustritt. Dadurch wird in den Ringkanälen eine konstante Strömungsgeschwindigkeit erzielt..

Die A b b. 2 und 3 stellen zwei Schnitte durch das Bauelement 12 senkrecht zur Rohrachse dar. Während bei A b b. 2 das mittlere Rohr 14, welches nur der Führung der Flüssigkeit dient, als einfaches Blechrohr ausgeführt ist, wurde bei Abb. 3 ein Wellblechrohr verwendet. Letzteres erfordert wohl einen etwas größeren Aufwand für die Herstellung, bringt aber unter anderem folgende Vorteile:

Der Wärmeübergang wird durch Verringerung des hydraulischen Durchmessers und durch die Kontaktwärmeleitung des Wellrohrs vergrößert. .

Ein dünnwandiges Wellrohr ergibt eine sehr geeignete elastische Zentrierung der Rohre 13, 14, 15 und garantiert gleiche Strömungsquerschnitte.

Die Bodenplatte 23, welche den Abschluß des Brennraumes 20 bei der Ausführung nach A b b. 4 bildet, kann eine besonders hohe Heizflächen- * belastung haben. Um dieser eine entsprechend hohe Kühlwirkung der Flüssigkeit zuzuordnen, wird die in A b b. 5 gezeigte Anordnung vorgeschlagen. Die Flüssigkeit strömt zentrisch auf die Bodenplatte 23 zu (oder auch ab) und radial nach außen. Auf dem letzteren Wege strömt sie quer zu ringförmigen Rippen 35, welche mit der Bodenplatte verbunden sind und deren Höhe zweckmäßigerweise so bemessen ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit konstant bleibt. Selbstverständlich können auch die zylindrischen Wände 13 und 15 mit Längs- oder Querrippen ausgerüstet werden, wenn es die Kühlung der Rohrwand erfordert. Auch auf der Rauchgasseite können Rippen verwendet werden, wenn die Kühlung der Rohrwand ausreicht (z. B. im letzten Rauchgaszug).

Abb. 6 zeigt zweckmäßige Ausführungen von Auflagern und Zentrierungen der Rohre der Bauelemente. Würde man die rauchgasseitigen Auflager 24 und 25 nur außen befestigen, so würden sie als starke Heizrippen wirken und an ihrem Befestigungs-) punkt eine erhöhte Rohrwandtemperatur erzeugen. Wie eingangs erläutert, darf aber bei Kesseln für Wärmeübertragungsöle eine bestimmte Rohrwandtemperatur nicht überschritten werden, da sonst eine chemische Zersetzung eintritt. Um dies zu vermeiden, ist vorgesehen, jede Heizrippenwirkung auf der Rauchgasseite durch eine Kühlrippenwirkung auszugleichen, indem z. B. das entsprechende Auflager durch die Wand hindurchgeführt wird. Eine Temperaturbeeinflussung der Rohrwand wird vermieden, wenn beiderseits der Rohrwand das Produkt aus Rippenfläche und Wärmeübergangszahl gleich ist. Die Zentrierungen 26 für das beiderseitig von Flüssigkeit umströmte Leitrohr 14 können jedoch an verschiedenen Stellen angebracht werden, um eine elastische Anpassung an Verformungen und Maßungenauigkeiten zu ermöglichen.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. öl- oder gasbeheizter Durchlauferhitzer .füF gegen Überhitzung zu schützende Hochtemperatur-Wärmeübertragungsflüssigkeit (nicht Was-• ser), z. B. Thermööl, gekennzeichnet durch die nachfolgenden zwei Merkmale, erstens, daß die Heizflächen des Erhitzers von mindestens einem doppelwandigen Rohr (12) ringzylindrischen Querschnittes gebildet sind, wobei das doppelwandige Rohr (12) an seinem einen Ende geschlossen ausgebildet ist und in den Ringraum zwischen den beiden Wänden (13, 15) ein koaxial zu diesen liegendes weiteres Rohr (14) derart angeordnet ist, daß zwischen dem geschlossenen Ende des doppelwandigen Rohres und dem eingefügten Rohr (14) ein freier Raum zur Überführung und Umlenkung der zu erhitzenden Flüssigkeit bei ihrer Strömung aus einem Ringraum in den koaxial dazu angeordneten folgenden Ringraum entsteht, und zweitens, daß zur Zu- und Ableitung der Wärmeübertragungsflüssigkeit zu bzw. aus den genannten Ringräumen besondere Zwischenräume (16,17), z. B. von Ring- oder Scheibengestalt, dienen,, welche in bezug auf die genannten Ringräume nach innen und/oder außen erweiterte Querschnitte haben.

2. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das doppelwandige Rohr (12) die Brennkammer bildet und an sich bekannte Heizflächen (Rohrschlangen 18) nachgeschaltet sind.

3. Durchlauferhitzer nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei doppelwandige Rohre von verschiedenem Durchmesser ineinandergesteckt sind, wobei ihre Außenflächen Rauchgaskanäle bilden.

4. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Rauchgaskanäle hintereinandergeschaltet sind und. daß die Strömungsrichtung in jedem Rauchgaskanal entgegengesetzt zum vorherigen ist.

5. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Doppelrohre durch einen gemeinsamen, doppelwandigen Ringboden verbunden und hintereinander von der zu erhitzenden Flüssigkeit durchströmt werden.

6. Durchlauferhitzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringboden eine kreisförmige, exzentrisch eingesetzte Trennwand (27) zwischen Zu- und Ableitung enthält.

7. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eingefügte Rohr (14) aus gewelltem Blech besteht.

8. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Auflager und Zentrierteile, welche auf der Rauchgasseite angeordnet sind, ein Gegenstück mit entsprechender Wärmeübertragungsleistung auf der Flüssigkeitsseite haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen