DE1401713A1

DE1401713A1 - Heat exchanger

Info

Publication number: DE1401713A1
Application number: DE19601401713
Authority: DE
Inventors: Gustav Svensson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-10-14
Filing date: 1960-07-09
Publication date: 1968-12-12
Also published as: DE1401713B2; GB951694A

Description

Ga/Schd.Ga / Dam.

Dr.-Ing. Heinrich Vor kauf, .Dr.-Ing. Heinrich before purchase,.

1 - Berlin 33 (Schmarg'endorf), Davoser Straße 2 b.1 - Berlin 33 (Schmarg'endorf), Davoser Strasse 2 b.

Wärmetauscher.
Zusatz zu Patent . (Pat. -Anm. V 15 207 la/17 f - DAS 1 197 90?).Heat exchanger.
Addendum to patent. (Pat. -Anm. V 15 207 la / 17 f - DAS 1 197 90?).

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, bei dem im Innern von einzelnen parallel zueinander liegenden, zu Rohrbündeln zusammengefaßten und einer Beheizung ausgesetz-. ten Rohren, welche im Arbeitsmittelstrom parallel geschaltet sind und deren der Querströmung des HeizmitteIs ausgesetzte einfache Rohrstrecke ein Mehrfaches von der dem Parallelstrom ausgesetzten Rohrstrecke beträgt, erwärmt oder verdampft wird und wobei die Rohrbündei an lotrechten oder annähernd lotrechten, die Wände eines Heizgaszuges verkleidenden Rohren angeschlossen, diese Rohre mit im Abstand voneinander liegenden, an sich bekannten Drosselstellen versehen und die in an sich bekannter Weise im Arbeitsmittelstrom hintereinandergeschatteten Rohrbündel an den lotrechten Rohren derart angeschlossen sind, daß die Austrittsenden eines ersten RohrbUndels und die Eintrittsenden des darauf folgenden Rohrbündels in einem von Drosselstellen begrenzten Abschnitt des zugehörigen lotrechten Rohres münden, nach Patent. (Patentanmeldung V 15 207 la/17 f). -The invention relates to a heat exchanger in which the interior of each parallel lying to one another, combined into tube bundles and exposed to heating. th pipes, which are connected in parallel in the working medium flow and those of the cross flow The simple pipe section exposed to the heating medium is a multiple of that exposed to the parallel flow Pipe section is heated or vaporized and the pipe bundle is perpendicular or almost perpendicular pipes lining the walls of a hot gas flue connected, these tubes are provided with throttling points known per se at a distance from one another and the tube bundles shaded one behind the other in the working medium flow in a manner known per se are connected to the vertical pipes in such a way that the outlet ends of a first Tube bundle and the inlet ends of the subsequent tube bundle in one of throttle points open limited section of the associated vertical pipe, according to patent. (Patent application V 15 207 la / 17 f). -

Nach dem Hauptpatent wird eine große Wärmeaustauschfläche auf einem kleinen Raum geschaffen, wobei aber die Verwendung von Rohren mit komplizierten Formen vermieden wird. Ferner wird eine Auswechslung einzelner Rohre leicht durchführbar. Weiterhin sind die Temperatu unterschiede in den einzelnen Rohren der Wärmeaustauschfläche gering und es wird eine gleichmäßige Aufwärmung des die Rohre durchströmenden Mittels sowie ein geringerer Druckabfall gegenüber Heizflächen mit komplizierten Rohrformen erreicht. Ferner wird eine häufige und intensive Mischung des zu erwärmenden Mittels erzielt. According to the main patent, a large heat exchange surface is created in a small space, but avoiding the use of pipes with complicated shapes. Furthermore, it is easy to replace individual tubes. Furthermore, the temperatu Differences in the individual tubes of the heat exchange surface are small and there is a uniform one Warming up of the medium flowing through the pipes and a lower pressure drop achieved compared to heating surfaces with complicated tube shapes. Furthermore, frequent and intensive mixing of the agent to be heated is achieved.

Weisen die Rohrbündel nun große Längen auf, so besteht die Gefahr, daß sie sich an ihren freien Enden senken, wodurch die Anschlußstellen an den lotrechten Wandrohren Schaden erleiden. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß die Abstände senkrecht zu den Ebenen der Rohrbündel sich ändern, wodurch eine ungleichmäßige Beheizung auftreten kann. Diese Verschiebung in den Abständen erfolgt auch durch eine Ausdehnung der Wandrohre und der Rohre der Bündel unter dem Wärmeeinfluß, wobei das Letztere insbesondere bei reiner Wasservorwärmung - also , bei Vorwärmern und Heißwasserkesseln - auftreten kann. ·If the tube bundles now have great lengths, there is a risk that they will stick to theirs Lower free ends, causing damage to the connection points on the vertical wall pipes. In addition, there is a risk that the distances will be perpendicular to the planes of the tube bundle change, which can result in uneven heating. This shift at the intervals also takes place through an expansion of the wall pipes and the pipes of the bundle under the influence of heat, the latter especially with pure water preheating - that is, in preheaters and hot water boilers - can occur. ·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, unter Beibehaltung der oben genannten Vorteile eine weitere Steigerung in der Wärmetauschflächen-Konzentration herbeizuführen, sowie Wege aufzuzeigen, die eine Verwendung dieser Wärmetauschflächen auch bei großen Zugbreiten, d.h. .bei langen Horizontalstrecken der Rohre zulassen und hierbei die Gefahr einer Änderung in den Abständen der Rohrbündel auszuschalten.The invention is based on the object, while maintaining the advantages mentioned above bring about a further increase in the heat exchange surface concentration, as well as ways to show that these heat exchange surfaces can also be used with large draft widths, i.e. . Allow long horizontal sections of the pipes and thereby the risk of a change in the Switch off the distances between the tube bundles.

Νβύθ Unterlagen (Art. 7 § ι Abs. 2 Nr, l §ate 3 dea Äruterungaaea. v. 4.9.Νβύθ Documents (Art. 7 § ι Paragraph 2 No. 1 §ate 3 dea Äruterungaaea. V. 4.9.

_ _— 809812/0181 bad ORlG¹N^¹- Φ g.*.. w.*.„. _ma _ _— 809812/0181 bad ORlG ¹ N ^ ¹ - Φ g. * .. w. *. “. _ma

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die Rohrbündel von an gegenüberliegenden Wämd<According to the invention it is proposed that the tube bundle from opposite Wämd <

versetzt zueinander angeordneten Zuleitungsrohren ausgehen, so daß zwei benachbarte Rohrbün del in verschiedenen senkrechten Ebenen liegen und kammartig ineinandergreifen. Eine solche Anordnung der Rohrbündel ergibt eine konzentrierte Austauschfläche großen Ausmaßes, die ■ einen guten Wärmeübergang durch die großen Strecken quer angeströmter Rohre und zum anderen durch die Verwirbelung beim Durchgang zwischen den Rohrbündeln gewährleistet. Ein weiterer und wesentlicher Vorteil ist, daß die Wände des Zuges vollständig von gekühlten Rohren verkleidet sind, so daß diese Wärmeaustauscher auch in Gebieten hoher Temperaturen verwendet werden können. · ■offset from one another arranged supply pipes go out, so that two adjacent pipe bundle del lie in different vertical planes and mesh like a comb. Such Arrangement of the tube bundles results in a concentrated exchange area of large dimensions, the ■ a good heat transfer through the large stretches of cross flow pipes and on the other guaranteed by the turbulence in the passage between the tube bundles. A Another and essential advantage is that the walls of the train are completely cooled Pipes are lined so that these heat exchangers can also be used in areas of high temperatures can be used. · ■

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes zeigen, erläutert.Further details and advantages of the invention will become apparent with reference to the drawings Show exemplary embodiments of the subject matter of the invention, explained.

Fig. 1 zeigt teils im lotrechten Schnitt, teils in Ansicht den Aufbau eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung.Fig. 1 shows partly in vertical section, partly in view, the structure of a heat exchanger according to the invention.

Fig. 2 ist ein lotrechter Schnitt nach der Linie Il - Il in der Fig. 1.FIG. 2 is a vertical section along the line II-II in FIG. 1.

Fig. 3 stellt den waagerechten Schnitt nach der Linie III - III in der Fig. 1 dar, während Fig. 4 eine Abwandlung der Anordnung na.ch den Fig. I und 2 erläutert, Die Rohre T sind lotrecht oder annähernd lotrecht angeordnet und kleiden die Wände eines Zuges aus. Sie entspringen den Verteilern 2 und münden oben in nicht dargestellte Sammler ein. Von den Rohren 1 gehen parallele Rohre 3 aus, die zu je einem Rohrbündel zusammengefaßt sind. Diese Rohre münden nach Durchqueren des von den Rohren 1 begrenzten Gaszuges 4 wieder in die Rohre ] ein. Hierbei beträgt die der Querströmung der Gase (durch Pfeile 5 angedeutet) ausgesetzte Rohrstrecke ein Mehrfaches von der dem Parallelstrom ausgesetzten Rohrstrecke, wodurch ein besserer Wärmeübergang erreicht wird. Gemäß dem Hauptpatent werden mindestens zwei aus Rohren 3 bestehende Rohrbündel an einem Rohr 1 angeschlossen, was eine bessere Durchmischung des zu beheizenden Mediums und eine Verringerung der Unterschiede in der Erwärmung ergibt. Die Rohre 3 sind vorzugsweise aus U-förmigen Rohren gebildet, wodurch sich deren Herstellung vereinfachen läßt, da die Biegeradien gleich bleiben und im übrigen nur gerade Rohrstrecken vorhanden sind. Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, liegen die U-förmigen Rohre 3 in einer senkrechten Ebene.Fig. 3 shows the horizontal section along the line III - III in Fig. 1, while Fig. 4 explains a modification of the arrangement according to Figs. I and 2, The tubes T are arranged vertically or approximately vertically and line the walls of a Train from. They arise from the distributors 2 and open into collectors (not shown) at the top a. From the tubes 1 parallel tubes 3 go out, which are each combined into a tube bundle are. These tubes open after crossing the gas train 4 delimited by the tubes 1 back into the pipes]. The pipe section exposed to the cross flow of the gases (indicated by arrows 5) is a multiple of the pipe section exposed to the parallel flow, whereby a better heat transfer is achieved. According to the main patent, at least two tube bundles consisting of tubes 3 are connected to a tube 1, which is a better mixing of the medium to be heated and a reduction in the differences in the warming results. The tubes 3 are preferably formed from U-shaped tubes, whereby their production can be simplified because the bending radii remain the same and otherwise only straight pipe runs are available. As can be seen from Figs. 2 and 3, the U-shaped Tubes 3 in a vertical plane.

Gemäß der Erfindung sind die Rohre 1 auf gegenüberliegenden Seiten des Zuges versetzt zueinander angeordnet, so daß zwei von den Rohren 3 gebildete und benachbarte Rohrbündel in verschiedenen senkrechten Ebenen liegen und kammartig ineinandergreifen.According to the invention, the tubes 1 are offset from one another on opposite sides of the train arranged so that two adjacent tube bundles formed by the tubes 3 in different vertical planes and mesh like a comb.

In Fig. 2 sind benachbarte Rohrbündel in unterschiedlichen Höhenlagen gezeigt, während in Fig. 4 die Rohrbündel auf gleichen Höhen liegen.In Fig. 2, adjacent tube bundles are shown at different heights, while in Fig. 4, the tube bundle are at the same heights.

In den Fig. 5 bis 10 ist gezeigt, auf welche Weise die Rohrbündel abgestützt werden können und zwar auf von der zu erwärmenden Flüssigkeit durchströmten Teilen, Eine solche Abstützung ist im allgemeinen dann nötig, wenn die Rohre 1 weiter voneinander entfernt sind,In FIGS. 5 to 10 it is shown in which way the tube bundles can be supported namely on parts through which the liquid to be heated flows, such a support is generally necessary when the tubes 1 are further apart,

809812/0181 1401713 ^BAD 809812/0181 1401713 ^BAD

d.h., wenn die Rohre 3 der Rohrbündel lange Horizontal strecke η aufweisen. In Fig. 5 und 6, letztere stellt einen Schnitt nach der Linie Vl - Vl in der Fig. 5 dar, wird die Abstützung dadurch erreicht, daß Flacheisen 6 senkrecht zur Ebene der in ihrer Höhe zueinander versetzten Rohrbündel eingeschoben werden. Sollen die Rohrbündel herausgenommen werden, ist es notwendig, die Flacheisen 6 vorher zu entfernen. Die Rohrbündel liegen mit ihren freien Enden auf den Flacheisen auf.that is, when the tubes 3 of the tube bundle have long horizontal lengths η. In Figs. 5 and 6, the latter represents a section along the line VI - VI in FIG. 5, the support achieved in that flat iron 6 perpendicular to the level of the offset in height from one another Tube bundle are inserted. If the tube bundle is to be removed, it is necessary to remove the flat iron 6 beforehand. The tube bundles lie with their free ends on the flat iron.

, Eine weitere Möglichkeif zur Halterung der Rohrbündel zeigt die Fig. 7 auf, wobei ein Flacheisen 7 an den Rohren 3 eines Rohrbündels angeschweißt und oben umgebogen ist und der so gebildete Haken auf einem Rohr 3 des benachbarten Rohrbündels aufliegt. Die Aufhängung nach Fig. 8 ist in ähnlicher Weise ausgebildet. Die Fig. 8 und 9 sind senkrechte Schnitte nach den Linien VII! - VIII und IX - IX in der Fig. 5, wobei für diese Darstellung weiterer Abstützmöglichkeiten die Flacheisen 6 weggelassen wurden. An Stelle eier gezeigten Aufhängung ist auch eine Abstützung möglich, wobei von dem Flacheisen 7 (Fig. 7) unten eine Stütze zu einem benachbarten Rohr 3 geführt wird.Another possibility for holding the tube bundle is shown in FIG Flat iron 7 is welded to the tubes 3 of a tube bundle and bent over at the top and the hook formed in this way rests on a tube 3 of the adjacent tube bundle. The suspension according to Fig. 8 is formed in a similar manner. Figures 8 and 9 are vertical Cuts according to lines VII! - VIII and IX - IX in FIG. 5, whereby for this representation further support possibilities the flat iron 6 were omitted. Instead of eggs shown Suspension is also a support possible, with the flat bar 7 (Fig. 7) below a support is guided to an adjacent pipe 3.

Fig. 9 zeigt eine andere Art der Abstützung, indem zwischen die einzelnen Rohre 3 eines Rohrbündels Disfanzstücke 8 eingefügt sind, die etwa T-förmige Gestalt haben. Die Unterkante des oberen T-Querstückes liegt dann auf der Oberkante eines im benachbarten und zum ersten Rohrbündel in der Höhe versetzten Rohrbündels angeordneten, ebenfalls T-förmigen Distanzstückes auf.FIG. 9 shows a different type of support by placing between the individual tubes 3 a tube bundle spacer pieces 8 are inserted, which have an approximately T-shaped shape. the The lower edge of the upper T-cross piece then lies on the upper edge of one in the neighboring one and to the first tube bundle in the height offset tube bundle arranged, also T-shaped Spacer on.

Eine weitere Art der Abstützung ist in Fig. 10 gezeigt, wobei nur an den beiden unteren Rohren 3 eines Rohrbündels ein Flacheisen 9 befestigt ist, das eine Konsole oder Nase 10 hat, durch welche ein Rohr 3 des benachbarten Rohrbündeis unterstützt wird.Another type of support is shown in FIG. 10, only on the two lower ones Tubes 3 of a tube bundle a flat iron 9 is attached, which has a console or nose 10, through which a tube 3 of the adjacent tube bundle is supported.

Die Rohrbündel können auch an der ihren freien Enden zugekehrten Wand des Zuges aufgehängt oder abgestützt sein. Als Beispiel für eine Aufhängung an der gegenüberliegenden Wand ist in Fig. 11 und 12 die Abstützung der Rohrbündel auf einem in der Wand angeordneten Querrohr 11 gezeigt. Dieses Querrohr verbindet alle Rohre 1 miteinander, wodurch die gleichmäßige Aufwärmung des aus den tiefer liegenden RohrbUndeln kommenden und den höheren Rohrbündeln zuströmenden Mitteis durch eine weitere Durchmischung begünstigt wird. Die Querrohre werden vorzugsweise zwischen zwei übereinander liegenden RohrbUndeln angeordnet. An den Rohrbündeln sind Nasen 13 befestigt, die sich auf Konsolen 14 auf den Querrohren 11 abstutzen.The tube bundle can also be suspended from the wall of the train facing its free ends or be supported. As an example of a suspension on the opposite wall is in Fig. 11 and 12, the support of the tube bundle on a cross tube arranged in the wall 11 shown. This cross tube connects all tubes 1 with each other, whereby the uniform Warming up of the tube bundles coming from the lower lying and the higher ones Tube bundles inflowing medium is favored by further mixing. the Cross tubes are preferably arranged between two tube bundles lying one on top of the other. Lugs 13 are attached to the tube bundles and are located on brackets 14 on the cross tubes 11 trim.

Zwischen dem Aus- und Eintritt der U-förmigen Rohre 3 eines Rohrbündels sind in den Rohren 1 Drosselstellen 12 eingesetzt, die eine Öffnung, die vorzugsweise auf der beheizten Seite des Rohres 1 liegt, freilassen, durch welche beispielsweise Dampf unmittelbar nach oben? durchtreten kann, wöhrend Wasser zum Durchströmen der Rohre 3 gezwungen wird. Die Anordnung, dieser Drosselstelle läßt es zu, daß die Rohre 3 der Rohrbündel waagerecht liegen können.Between the exit and entry of the U-shaped tubes 3 of a tube bundle are in the tubes 1 throttle points 12 used, which have an opening, which is preferably on the heated side of the pipe 1 is, release, through which, for example, steam directly upwards? can pass while water is forced to flow through the pipes 3. The order, this throttle point allows the tubes 3 of the tube bundle to lie horizontally.

.8098 12/0181 BAD OBIQ'NAL.8098 12/0181 BAD OBIQ'NAL

Claims

t 89 claims.

/ heat exchanger, in which a liquid is inside of individual tubes lying parallel to one another, combined into tube bundles and exposed to heating, which are connected in parallel in the working medium flow and their cross flow of the heating medium exposed single pipe section is a multiple of that exposed to the parallel flow The length of the pipe is heated or vaporized and the pipe bundle is perpendicular or almost perpendicular pipes lining the walls of a hot gas flue connected, These tubes provide with spaced apart, known throttle provided and those connected in series in the working medium flow in a manner known per se Tube bundles are connected to the vertical tubes in such a way that the outlet ends of a first tube bundle and the inlet ends of the subsequent tube bundle in one from throttle points limited section of the associated vertical pipe open after

Patent (Pat. App. V 15 207 la / 17 f), characterized in that the tube bundle

of supply pipes arranged offset from one another on opposite walls (1) go out and two adjacent tube bundles in different perpendicular planes lie as well as intermesh like a comb.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that adjacent tube bundles the same height.

3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that adjacent tube bundles .different heights.

4. Heat exchanger according to claim 1 to 3, characterized in that the tube bundle on of, the parts through which the liquid is to be heated are supported.

5. Heat exchanger according to claim 1 to 4, characterized in that the tube bundle on the their associated supply pipe (1) are supported opposite wall.

6. Heat exchanger according to claim 1 to 4, characterized in that the tube bundle on their free ends are trimmed on or on the adjacent tube bundles.

7. Heat exchanger according to claim 6, characterized in that perpendicular to the plane of the individual tube bundles in the spaces between the individual preferably U-shaped tubes (3) introduced flat iron (6) support the bundle against each other.

8. Heat exchanger according to claim 6, characterized in that the individual 'preferred' wise U-shaped tubes (3) of a tube bundle with each other by a perpendicular flat iron (7) are connected, which is supported or suspended from an adjacent tube bundle Is.

809812/0181 bad original809812/0181 bathroom original

Unterlagendocuments

9. Wärmetauscher noch Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die einzelnen vorzugsweise U-formigen Rohre (3) eines RohrbUndels Distanzstuck· (8) efngefUf) sind, die sich auf Oi stanzsHJcke des benachbarten Rohrbund·!» abstützen.9. Heat exchanger still claim 6, characterized in that between the individual preferably U-shaped tubes (3) of a tube bundle spacer (8) are five), which is based on Oi stanzsHJcke of the neighboring pipe bundle ·! » prop up.

10.Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dad nur an oder zwischen den beiden untersten Rohren (3) eines RohrbUndels DtstartzttUck* (?) angeordnet sind, an denen ein Rohr (3) des benachbarten Rohrbündel! abgestutzt Tit.10. Heat exchanger according to claim 6, characterized in that only on or between the two lowest tubes (3) of a tube bundle DtstartzttUck * (?) are arranged, where a tube (3) of the adjacent tube bundle! trimmed tit.

.Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daSdie Rohrbündel auf einem in der gegenüberliegenden Wand angeordneten Querrohr (Tl) abfesrUrzt find..Heat exchanger according to Claim 5, characterized in that the tube bundles are on a cross tube (Tl) arranged in the opposite wall is removed.

• 01812/0111.'• 01812/0111. '