DE1451232A1

DE1451232A1 - Convection heat exchanger working according to the cross-flow principle

Info

Publication number: DE1451232A1
Application number: DE19631451232
Authority: DE
Inventors: Goldstein Heinz Israel
Original assignee: Industrikemiska AB
Current assignee: Industrikemiska AB
Priority date: 1962-07-20
Filing date: 1963-07-09
Publication date: 1969-01-23
Also published as: SE301329B

Description

Nach dem Querstromprinzip arbeitender Konvektionswärmetauscher Die Erfindung betrifft einen Konvektionswärmetauscher zwischen zwei Gasen, der nach dem Querstromprinzip arbeitet, bei dem eine Verteilerleitung und eine das erwärmte Gas aufnehmende Sammelleitung vorgesehen sind. Hierbei sind übereinstimmend mit einer bekannten Ausführungsform die Verteilerleitung und die Sammelleitung mit einer im wesentlichen im rechten Winkel zu ihnen liegenden Verteilerkammer und einer Sammelkammer und jede dieser Verteilerkammern durch Umkehrelemente mit je einer Sammelkammer verbunden. Je eine Verteilerkammer bildet dabei mit einer Sammelkammer und den sie verbindenden Umkehrelementen eine auswechselbare Einheit.Convection heat exchanger that works according to the cross-flow principle The invention relates to a convection heat exchanger between two gases, according to the cross-flow principle works, in which a distribution line and a heated Gas-receiving manifold are provided. Here are in accordance with a known embodiment, the manifold and the manifold with a substantially at right angles to them lying distribution chamber and a collection chamber and each of these distribution chambers by reversing elements, each with a collection chamber tied together. A distribution chamber each forms with a collection chamber and they connecting reversing elements an exchangeable unit.

Bei der bekannten Ausführungsform sind die Sammelkammern und die Verteilerkammern übereinander angeordnet, wodurch ihr Unterbringen in einem ihrer Leistung entsprechenden Heizkanal erschwert ist.In the known embodiment, the collecting chambers and the distribution chambers arranged one on top of the other, which means that they can be accommodated in one that corresponds to their performance Heating duct is difficult.

Bei einer anderen bekannten Ausführungsform ist dieser gedrängte Zusammenbau der Wärmeaustauschelemente zwar erreicht, dieser Wärmeaustauscher arbeitet jedoch nach dem Gegenstromprinzip, wodurch bei Kalt- und Warmkorrosionsangriff der gesamte Wärmeaustauscher betroffen und das Austauschen einzelner Elemente nicht mehr möglich ist. Die Erfindung hat sich. die Aufgabe gestellt, bei einem nach dem Querstromprinzip arbeitenden Wärmetauscher die Verteilerleitung und die Sammelleitung in einfachster leeise@ durch auswechselbare Wärmeaustauscheinheiten zu verbinden und bei gedrängtem Zusammenbau der austauschbaren Einheiten den der Leistung angemessenen Kanalquerschnitt voll auszunutzen, Zum Lösen dieser Aufgabe schafft die Erfindung einen nach dem Querstromprinzip arbeitenden Konvektionswärmetauscher zwischen zwei Gasen mit einer Verteilerleitung und einer das erwärmte Gas aufnehmenden Sammelleitung, die mit einer im wesentlichen im rechten Winkel zu ihnen liegenden Verteilerkammer und einer Sammelkammer verbunden sind, und jede Verteilerkammer durch Umkehrrohrelemente mit einer Sammelkammer verbunden ist, wobei je eine Verteilerkammer mit einer Sammelkammer und den sie verbindenden Umkehrelementen eine auswechselbare Einheit bildet, und das Neue besteht darin, daß bei dem aus einer Verteilerkammer und einer Sammelkammer gebildeten Kammerpaar diese beiden nebeneinanderverlaufenden Kammern der Länge nach versetzt und durch eine Anzahl gleichartiger U-förmig gebogener Umkehrrohre verbunden sind, die in zur Längsrichtung des Kammerpaares senkrechten Ebenen liegen.In another known embodiment, this is compact assembly the heat exchange elements reached, but this heat exchanger works according to the countercurrent principle, whereby cold and hot corrosion attack the the entire heat exchanger is affected and the replacement of individual elements is not more is possible. The invention has. set the task at one after the Cross-flow principle working heat exchangers the distribution line and the collecting line to be connected in the simplest leeise @ by exchangeable heat exchange units and if the interchangeable units are compactly assembled, those commensurate with the performance To make full use of the channel cross-section, the invention creates this object a convection heat exchanger working according to the cross-flow principle between two Gases with a distribution line and a collecting line receiving the heated gas, those with a distribution chamber lying substantially at right angles to them and a plenum chamber, and each plenum chamber by reversing pipe members is connected to a collection chamber, each having a distribution chamber with a collection chamber and the reversing elements connecting them forms an exchangeable unit, and the novelty is that in the case of a distribution chamber and a collection chamber formed chamber pair these two adjacent chambers lengthwise offset and connected by a number of similar U-shaped curved return tubes which lie in planes perpendicular to the longitudinal direction of the pair of chambers.

Der durch diese Ausbildung des Wärmetauschers erreichte Vorteil besteht darin, daß durch das Versetzen der nebeneinander verlaufenden Kammern -Verteilerkammer und Sammelkammer - der Kanalquerschnitt sich voll ausnutzen läßt und die Möglichkeit des Auswechselns einzelner Wärmeaustauscheinheiten verbessert wird, weil an jede Einheit gut heranzukommen ist.The one achieved by this design of the heat exchanger advantage consists in that by moving the adjacent chambers - distribution chamber and collecting chamber - the channel cross-section can be fully exploited and the possibility the replacement of individual heat exchange units is improved because of each Unit is easy to get to.

Die Erfindung umfaßt noch eine Reihe weiterer wertvoller Einzelheiten,'die später näher beschrieben sind.The invention includes a number of other valuable details which include are described in more detail later.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an zwei Ausführungsformen und zwar zeigen: Fig. 1 einen in einem waagerechten Kanal eingebauten Wärmeaustauscher im Längsschnitt nach Linie T-= der Fig. 2; Fig. 2 eine Oberansicht nach Fig. L; Fig. 3 Darstellung einer Einzelheit in perspektivischer Ansicht; Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines in einem senkrechten Kanal eingebauten Wärmeaustauschers. Nach den Fig. 1 bis 3 ist in einem waagerechten. Kanal 1, der zweckmäßig rechteckförmigen, gegebenenfalls quadratischen Querschnitt aufweist, ein Konvektionswärmeaustauscher eingebaut, wobei an der Stelle, an der sich der Wärmeaustauscher befindet, die Kanaldecke entfernt ist. Der Wärmeaustauscher besteht aus einem an einem Ende geschlossenen Verteilerkasten 2 für ein in der Richtung des Pfeiles 3 einströmendes Wärme aufnehmendes Gas und einem an einem Ende geschlossenen Sammelkasten 4, aus dem das erwärmte Gas in der Richtung des Pfeiles 5 strömt. Die beiden Kästen 2 und 4 sind außerhalb des Kanals 1 angeordnet und mittels Verteilerkammern 6 und Sammelkammern 7 miteinander verbunden. Jede Verteilerkammer ist an ihrem einen offenen Ende mit einem Anschlußstutzen 8 des Verteilerkastens 2 verbunden. Das andere Ende 9 der Verteilerkammern 6 ist geschlossen. Die Verteilerkammern 6 liegen in der gleichen horizontalen Ebene und sind in solchem Abstand voneinander angebracht, daß zwischen zwei angrenzenden Verteilerkammern 6 eine Sammelkammer 7 eingeschoben werden kann, die an ihrem einen offenen Ende mit einem Anschlußstutzen 10 des Sammelkastens 4 verbunden ist.The drawing illustrates the invention in two embodiments namely: FIG. 1 shows a heat exchanger installed in a horizontal duct in longitudinal section along line T- = of FIG. 2; Fig. 2 is a top view according to Fig. L; 3 shows a detail in a perspective view; 4 shows another Embodiment of a heat exchanger installed in a vertical duct. According to FIGS. 1 to 3 is in a horizontal. Channel 1, the appropriately rectangular, optionally has a square cross-section, a convection heat exchanger installed, with the duct ceiling at the point where the heat exchanger is located away. The heat exchanger consists of a closed one at one end Distribution box 2 for a heat flowing in in the direction of arrow 3 absorbing Gas and a collecting box 4 closed at one end, from which the heated gas flows in the direction of arrow 5. The two boxes 2 and 4 are outside the Channel 1 arranged and by means of distribution chambers 6 and collecting chambers 7 with each other tied together. Each distribution chamber has a connection piece at one of its open ends 8 of the distribution box 2 connected. The other end 9 of the distribution chambers 6 is closed. The distribution chambers 6 are in the same horizontal plane and are placed at such a distance from each other that between two adjacent distribution chambers 6 a collection chamber 7 can be inserted, which at its one open end is connected to a connection piece 10 of the collecting tank 4.

Das andere Ende 11 der Sammelkammern 7 ist geschlossen. Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, bilden die Verteiler- und Sammelkammern einen Deckenteil des Kanals 1, der zum Isolieren und Abdichten mit einer Matte 12 aus Mineralwolle bedeckt ist.The other end 11 of the collecting chambers 7 is closed. As from the 1 and 2, the distribution and collection chambers form a ceiling part of the channel 1, which is used for insulating and sealing with a mat 12 made of mineral wool is covered.

Um bei einem Kanal mit gewölbter Decke die in der Strömungsrichtung des Wärme abgebenden Gases gesehen ersten und gegebenenfalls auch die letzten Verteiler- und Sammelkammern gegen allzu starke Wärmestrahlung von dem Kanal aus zu schützen, sind Anschlußbalken 13 und 14 vorgesehen, die aus einem offenen, mit einer feuerfesten Masse gefüllten Blechkasten bestehen. Jeden der Verteilerkammern 6 ist mit einer daneben liegenden Sammelkammer 7 durch eine Reihe U-Rohre 15 verbunden, die in den Kanal 1 ragen und zur Strömungsrichtung (vgl. Pfeil 16) des Wärme abgebenden Gases senkrecht liegen. Nach Fig. 3 bildet jede U-Rohrreihe zusammen mit einer Verteilerkammer 6 und einer Sammelkammer 7 eine Einheit, die während des Betriebes von dem Wärmeaustauscher entfernt werden kann, nachdem die Verbindung zwischen den Kammern 6 und 7 und den entsprechenden Anschlußstutzen 8 und 10 gelockert und in den Stutzen 8 und 10 eingebaute Drosselorgane 8' bzw. 10' in Schließstellung gebracht worden sind. Die abgenommene Einheit kann entweder durch eine neue solche Einheit oder durch einen Distanzbalken 13 und 14 ersetzt werden.In order to protect the first and possibly also the last distribution and collecting chambers against excessive heat radiation from the duct in a duct with a vaulted ceiling, as seen in the flow direction of the heat-emitting gas, connection bars 13 and 14 are provided which consist of an open, with a sheet metal box filled with a refractory mass. Each of the distribution chambers 6 is connected to an adjacent collecting chamber 7 by a row of U-tubes 15 which protrude into the channel 1 and are perpendicular to the flow direction (cf. arrow 16) of the heat-emitting gas. According to Fig. 3, each U-tube row together with a distribution chamber 6 and a collecting chamber 7 forms a unit which can be removed from the heat exchanger during operation after the connection between the chambers 6 and 7 and the corresponding connecting pieces 8 and 10 is loosened and Throttle elements 8 'and 10' built into the nozzle 8 and 10 have been brought into the closed position. The removed unit can either be replaced by a new such unit or by a spacer bar 13 and 14.

Die aus den Kammern 6 und 7 bestehende Deckenpartie stützt sich auf die Seitenwände 17 und 18 des Kanals ab und kann sich in allen Richtungen ausdehnen, da ein kleiner Zwischenraum zwischen den Kammern 6 und 7 verbleibt, der die Ausdehnung in der Längsrichtung des Kanals sichert, die Ausdehnung in der Querrichtung desKanals wird durch die frei liegenden Enden 9 und 11 ermöglicht. Da die U-Rohre 15 frei in den Kanal herabhängen, ist auch ihre Längenausdehnung unbehindert. Das Gleiche trifft für die Kästen Z und 4 zu.The ceiling section consisting of chambers 6 and 7 is supported on the side walls 17 and 18 of the channel and can expand in all directions, because a small space remains between the chambers 6 and 7, which the expansion in the longitudinal direction of the channel ensures the expansion in the transverse direction of the channel is made possible by the exposed ends 9 and 11. Since the U-tubes 15 are free hang down in the channel, their linear expansion is also unhindered. The same applies to boxes Z and 4.

Es ist möglich, den Wärmeaustauscher nach den Fig. 1 bis 3 derart anzuordnen, daß die Kammern 6 und 7 nichtreinen Deckenteil, sondern einen Seitenwandteil des Kanals 1 bilden.It is possible to use the heat exchanger according to FIGS. 1 to 3 in this way to arrange that the chambers 6 and 7 not a clean ceiling part, but a side wall part of the channel 1 form.

Nach Fig. 4 ist der Wärmeaustauscher in einem senkrecht verlaufenden Kanal 1' eingebaut. Der Aufbau des Wärmeaustauschers ist der gleiche wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3, mit dem Unterschied, daß der Wärmesustauscher hier aus zwei hintereinandergeschalteten Wärmeaustauscher-Aggregaten besteht und daß die Kammern 6 und 7 einen Seitenwandteil im Kanal 1' bilden. Auch der Wärmeaustauscher nach Fig. 1 bis 3 kann aus zwei oder mehr hintereinandergeschalteten Aggregaten bestehen, und bei der Ausführungsform nach Fig. 4 kann ein einziges Aggregat zur Verwendung kommen. Zum Abstützen der waagerecht liegenden U-Rohre ist nach Fig. 4 jede Rohrkrümmung mit einem Ansatz 19 versehen, der auf einer Schiene 20 liegt, die an der den Kammern 6 und 7 gegenüberstehenden Kanalseitenwand befestigt ist.According to Fig. 4, the heat exchanger is in a vertical one Channel 1 'built in. The structure of the heat exchanger is the same as that of the Embodiment according to FIGS. 1 to 3, with the difference that the heat exchanger here from two heat exchanger units connected in series and that the chambers 6 and 7 form a side wall part in the channel 1 '. Even the heat exchanger according to FIGS. 1 to 3 can consist of two or more series-connected There are aggregates, and in the embodiment according to FIG. 4, a single aggregate come to use. To support the horizontally lying U-tubes, as shown in Fig. 4 each pipe bend is provided with an extension 19 which lies on a rail 20, which is attached to the channel side wall opposite the chambers 6 and 7.

Nach Fig. 4 läßt sich der untere Teil des für den oberen Wärmeaustauscher vorgesehenen Sammelkastens 4 als Verteilerkasten 2 für das darunter liegende zweite Aggregat verwenden, dabei ist die dritte Einheit der beiden Wärmeaustauscher durch einen Distanzbalken 21 ersetzt, der in gleicher Weise wie die Balken 13 und 14 bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 ausgebildet ist.According to Fig. 4, the lower part of the for the upper heat exchanger provided collecting box 4 as a distribution box 2 for the second lying below Use the unit, the third unit of the two heat exchangers is through replaced a spacer bar 21, which is in the same way as the bars 13 and 14 at the embodiment of FIGS. 1 to 3 is formed.

Alle Teile des beschriebenen Wärmeaustauschers bestehen vorzugsweise aus wärmebeständigem Stahl.All parts of the heat exchanger described are preferably made made of heat-resistant steel.

Claims

Claims 1. Convection heat exchanger working according to the cross-flow principle between two gases with a distribution line and one receiving the heated gas Manifold, cje with one lying essentially at right angles to them Distribution chamber and a collection chamber are connected, and each distribution chamber is connected by reversing tube elements to a collection chamber, each with a distribution chamber with a collecting chamber and the reversing elements connecting them, an exchangeable one Forms unit, characterized in that in the case of a distribution chamber (6) and a pair of chambers formed by a collecting chamber (7), these two extending side by side Chambers staggered lengthways and curved by a number of similar U-shaped Reversing tubes (15) are connected, which in the longitudinal direction of the chamber pair (6, 7) perpendicular planes.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized by Spacer bars (21), which serve as a replacement for a unit (6, 7, 15).

3. Heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized by a throttle member (8 ', 10') in each of the connecting pieces (8, 10) of the distribution line (2) and / or collecting line (4). .

4. Heat exchanger according to claims 1 to 3, characterized by two or more distribution lines (2) and collecting lines connected in series (4) with assigned distribution chambers (6) and collecting chambers (7) as well as U-tube rows (15).

5. Heat exchanger according to claim 1, which is arranged in a horizontal channel is and in which both the distribution lines and collecting lines and the distribution chambers and collection chambers are located in horizontal planes, where * the collection chambers support themselves against the side walls of the channel and form a ceiling section, thereby characterized in that the distribution lines (2) and the collecting lines (4) in vertical Levels are arranged, while the distribution chambers (6) and the collecting chambers (7), mounted in a recess in one side wall of the channel (1 ') and from these are worn, lie in horizontal planes in such a way that they have one of these Form the side wall section covering the recess.

6. Heat exchanger according to the claims 1 to 4, which are arranged in a vertical, preferably brick-built channel (1 ') is, characterized in that the distributor lines (2) and the manifolds (4) are arranged in vertical planes, while the distribution chambers 0 and the Collection chambers (7) which are located in a recess in one side wall of the channel (1 ') attached to and supported by the same, in horizontal planes such are located that they form a side wall portion covering said recess.

7th Heat exchanger according to claim 6, characterized in that each U-tube (15) on its curved part with a tongue (19) or the like for support the channel side wall is provided.