DE1451277A1

DE1451277A1 - Heat exchanger

Info

Publication number: DE1451277A1
Application number: DE19641451277
Authority: DE
Inventors: Ernst Thurnauer
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1964-09-16
Filing date: 1964-09-16
Publication date: 1970-06-18
Also published as: DE1451277B2

Description

Wärmeübertrager Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten ebenen Rohrschlangen mit durch Bögen verbundenen geraden Rohrpartien, wobei die Rohrschlangen in der Nähe der Bögen in senkrecht zu den geraden Rohrpartien verlaufenden Längsträgern gehalten sind, welche Längsträger zusamoeri eine Wand bilden, welcher Wärmeübertrager dadurch gekennzeichnet ist, dass die Längsträger und die Rohrschlagen vertikal gestellt und mit seitlichen, der Wand des Wärmeübertragers zugewandten Armen versehen sind, die der Lagerung in an der Wand angeordneten Befestigungsteilen dienen.Heat exchanger The invention relates to a heat exchanger with a A plurality of flat pipe coils arranged next to one another and connected by arcs straight pipe sections, with the pipe coils near the bends in perpendicular to the straight pipe sections extending longitudinal beams are held, which longitudinal beams together form a wall, which heat exchanger is characterized by that the side members and the pipe hammers are placed vertically and with lateral, the wall of the heat exchanger facing arms are provided, the storage serve in fasteners arranged on the wall.

Es ist aus der schweizerischen Patentschrift 201.083 die Befestigung von horizontal verlaufenden Rohrschlangen durch flache Längsträger bekannt, die halbkreisförmige Einschnitte für die Rohre aufweisen, eine zusammenhängende Wand bilden und sich auf das Mauerwerk eines Dampferzeugers stützen. Diese Ausführungsform ist jedoch nur dort anwendbar, wo die Rohrschlangen keine allzugrossen Dimensionen aufweisen. So ist diese insbesondere nicht für Märmeübertrager von Kern- . reaktoranlagen anwendbar, wo wegen der besonderen Temperaturverhältnisse grosse Wärmeübergangsflächen und damit auch grosse Ausmasse der Rohrschlangen erforderlich sind.It is the fastening from the Swiss patent specification 201.083 known from horizontally extending pipe coils by flat longitudinal beams, the Have semicircular incisions for the tubes, a continuous wall and lean on the masonry of a steam generator. This embodiment However, it can only be used where the pipe coils are not too large exhibit. So this is especially not the case for march transmitters of Core- . Reactor plants can be used where due to the special temperature conditions large heat transfer surfaces and thus large dimensions of the pipe coils are required are.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.The invention is illustrated schematically in the drawing using one Embodiment explained.

Es zeigen: Fig.1 den Schnitt eines erfindungsgemässen Värmeübertragers parallel zu den Ebenen der Rohrschlangen, Fig.2 den Schnitt II - II in Fig.19 Fig.3 einen krärmeübertrager mit versetzten Rohrschlangen in einer der Fig.1 entsprechenden Darstellung. In Fig.1 sind in einem durch Seitenwände 1 gebildeten, vorzugsweise rechteckigen Kanal zwei Rohrschlangen 2 und 3 angeordnet. Die Rohrschlangen 2 und 3 bestehen in bekannter Weise aus geraden Rohrpartien, welche durch Bögen b verbunden sind. Die in Fig.1 dargestellten Schlangen 2 und 3 liegen in einer Ebene, wobei nach einigen Schlangenwindungen jeweils bei einer Rohrschlange ein gerades Distanzstück c mit Rohrbögen d angeordnet ist. Das Distanzstück c bildet einen Zwischenraum, in welchem einige Windungen der anderen Rohrschlange angeordnet sind. Die R®hrschlangen 2 und 3 sind an den Enden der geraden Teile s, in der Nähe der Rohrkrümmer b' bzw. d in Längsträgern 4 gelagert. Die Längsträger-4 bestehen aus Walzmaterial mit T-Profil, in dessen Flansch halbkreisförmige Ausnehmungen eingeschnitten sind, die dem Durchmesser der Rohre entsprechen. Dabei ist die Breite der mit den Ausnehmungen versehenen Flansche und der Abstand der einzelnen Rohrschlangen so gewählt, dass sich die Flansche benachbarter Längsträger berühren und auf diese Weise eine Wand bilden. Die Längsträger 4 sind mit den Wänden 1 zugewandten Armen 5, 6 versehen, die der Befestigung der Längsträger an den Wänden 1 dienen. Die Arme 5 sind mit verschweissten Versteifungen 7 versehen-und sind daher relativ steif. Die Arme 6, welche so wie die Arme 5 aus Blech, bzw. flachem Material bestehen, sind mit zweiteiligen Versteifungen 8, 10 versehen' welche durch Bozen 11 miteinander verbunden sind. Bei herausgezogenem Bolzen 11 sind die Arme 6 im Verhältnis zu den Armen 5 relativ weich und können bei der Montage um dn geringes Mass verbogen werden. Mit Vorzug sind die Löcher für die Bolzen 11 in den Teilen 8' 10 derart ver-' setzt angeordnete dass durch das Einführen der Bolzen 11 die Arme 6 in der Figur etwas nach oben verbogen werden. Die-Bolzen 11 können für diesen Zweck z.B. konisch sein oder ein konisches Ende aufweisen. Durch das Eintreiben der Bolzen 11 werden die Arme fixiert und stützen sich mit entsprechender Kraft gegen die Halteteile der Wand 1. Diese Halteteile sind im dargestellten Beispiel durch Winkelprofile 12, 13 gebildet, die entlang der Wand 1 quer zu den Ebenen der Rohrschlangen .verlaufen und diese stützen. Vorzugsweise können dabei einige der Winkelprofile' z.B. die auf der einen Seite befindlichen Profile 13 mit einer Ausnehmung 14 versehen sein, in die ein auf dem Arm 5' bzw..6 ausgebildeter Vorsprung 15 eingreift. Dadurch Werden auf einer Seite die Längsträger zusammen mit den Rohrschlangen fixiert. Bei dieser Anordnung ist es auch vorteilhaft' an einigen Stellen die Rohrschlangen mit den Längsträgern durch Schweissstellen 16 zu verbinden.They show: FIG. 1 the section of a heat exchanger according to the invention parallel to the planes of the pipe coils, FIG. 2 the section II - II in FIG. 19, FIG. 3 a heat exchanger with offset pipe coils in a representation corresponding to FIG. In Figure 1, two coils 2 and 3 are arranged in a preferably rectangular channel formed by side walls 1. The pipe coils 2 and 3 consist in a known manner of straight pipe sections which are connected by arcs b. The serpentines 2 and 3 shown in FIG. 1 lie in one plane, with a straight spacer c with tube bends d being arranged after a few turns of the serpentine in each case in a tube serpentine. The spacer c forms a space in which some turns of the other pipe coil are arranged. The tubes 2 and 3 are mounted in longitudinal members 4 at the ends of the straight parts s, near the pipe bends b 'and d, respectively. The longitudinal members-4 consist of rolled material with a T-profile, in the flange of which semicircular recesses are cut, which correspond to the diameter of the pipes. The width of the flanges provided with the recesses and the spacing between the individual pipe coils are selected so that the flanges of adjacent longitudinal members touch each other and in this way form a wall. The longitudinal beams 4 are provided with arms 5 , 6 facing the walls 1, which are used to fasten the longitudinal beams to the walls 1. The arms 5 are provided with welded stiffeners 7 and are therefore relatively stiff. The arms 6 , which, like the arms 5, are made of sheet metal or flat material, are provided with two-part stiffeners 8, 10 which are connected to one another by Bolzano 11. When the bolt 11 is pulled out, the arms 6 are relatively soft in relation to the arms 5 and can be bent to a small extent during assembly. The holes for the bolts 11 in the parts 8'10 are preferably arranged offset in such a way that the introduction of the bolts 11 causes the arms 6 in the figure to be bent somewhat upwards. For this purpose, the bolts 11 can, for example, be conical or have a conical end. By driving in the bolts 11, the arms are fixed and are supported with appropriate force against the holding parts of the wall 1. In the example shown, these holding parts are formed by angle profiles 12, 13, which run along the wall 1 transversely to the planes of the pipe coils and support this. Preferably, some of the angle profiles ', for example the profiles 13 located on one side, can be provided with a recess 14 into which a projection 15 formed on the arm 5' or 6 engages. As a result, the longitudinal beams are fixed together with the pipe coils on one side. With this arrangement, it is also advantageous to connect the pipe coils to the longitudinal members by welds 16 at some points.

Die Fig.2 zeigt einen Grundriss eines erfindungsgemässen Wärmeübertragers entsprechend dem Schnitt II - II in Fig.1.;In dieser Figur sind oben zwei Rohrschlangen in der definitiven Stellung nach der Montage dargestellt, die untere Rohrschlange zeigt eine Stellung während der Montage bevor die Rohrschlange zu den bereits montierten geschoben wird' derart, dass sich die Flansche der L'ä'ngsträger 4 berühren und eine Wand bilden. Gleichzeitig ist auch die Breite der Arme 5 G derart gewählt' dass auch diese sich in vier Stellung nach der Montage gegenseitig berühren und dabei ebenfalls eine zusammenhängende Wand bilden. Zusätzlich können die Längsträger noch zwischen den Rohrträgern seitlich_mitDrosselplatten t? versehen sein, welche einen Teil des der Rohrschlange zugehörigen Querschnittes zwischen-dem Längsträger und der Wand 1 verdecken. Diese 'erwähnten Massnahmen, nämlich die Bildung einer zusammenhängenden Wand durch die Flanschen der Längsträger 4? die Arme 5, 6 und die Anordnung der Drosselplatten 17 haben den Zweck' die Strömung des während des. Betriebes des Wärmeübertragers die Rohrschlangen umspülenden Mediums entlang der Rohrkrümmer zu drosseln. Normalerweise sind nämlich die geraden Teile a der Rohre mit Rippen versehen. Das hat ausser, einer Verbesserung des Märmeüberganges auch eine Vergrösserung des Strömungswiderstandes des die Rohre umströmenden Mediums zur Folge und es könnte sich entlang der Rohrkrümmer eine Kurzschlussströmung bilden. Durch eine Verhinderung dieser Kurzschlussströmung wird eine gute Ausnützung der Wrärmeübertragungsfläche erzielt. Das Wärme abgebende Gas erreicht den-Ausgang des Wärmeübertragers mit über den Querschnitt gleichmässig verteilter Temperatur, da keine Teilströmung vorhanden ist, die weniger an der Wärmeübertragung beteiligt wäre. Das .bietet thermodynamische Vorteile. Ein voller Abschluss ist dabei nicht erforderlich und auch nicht erwünscht. Falls nämlich ein kleiner Teil des Mediums an den Rohrkrümmern vorbeiströmen kann,. so beteiligen sich auch diese an der Wärmeübertragung' was bei einem vollständigen Abschluss nicht der Fall wäre.FIG. 2 shows a floor plan of a heat exchanger according to the invention according to section II - II in FIG. 1. In this figure, two pipe coils are shown at the top in the definitive position after assembly, the lower pipe coil shows a position during assembly before the pipe coil to the already assembled is pushed in such a way that the flanges of the lean girders 4 touch each other and form a wall. At the same time, the width of the arms 5 G is also chosen such that these also touch each other in four positions after assembly and also form a cohesive wall. In addition, the side members can still be placed between the pipe supports on the side with throttle plates t? which cover a part of the cross-section associated with the pipe coil between the longitudinal beam and the wall 1. These 'mentioned measures, namely the formation of a coherent wall through the flanges of the longitudinal members 4? The purpose of the arms 5, 6 and the arrangement of the throttle plates 17 is to throttle the flow of the medium flowing around the pipe coils during operation of the heat exchanger along the pipe bends. Namely, usually the straight parts a of the tubes are ribbed. In addition to an improvement in the Märme transition, this also results in an increase in the flow resistance of the medium flowing around the pipes and a short-circuit flow could form along the pipe bends. By preventing this short-circuit flow, good utilization of the heat transfer surface is achieved. The heat-emitting gas reaches the outlet of the heat exchanger with a temperature that is evenly distributed over the cross-section, since there is no partial flow that would be less involved in the heat transfer. This offers thermodynamic advantages. A full degree is neither required nor desired. If a small part of the medium can flow past the pipe elbows. so they also take part in the heat transfer, which would not be the case with a complete closure.

In Fig.3 ist eine im übrigen der Fig.1 entsprechende Anordnung gezeigt. Bei dieser Anordnung sind jedoch im Gegensatz zur Fig.1 in benachbarten Ebenen befindliche Rohrschlangen gegeneinander versetzt. Zu diesem Zweck sind die halbkreisförmigen Ausnehmungen in den Längsträgern zu beiden Seiten des Flansches gegeneinander versetzt angeordnet. Die Anordnung ist im wesentlichen gleich wie in Fig,1 dargestellt. Im unteren Teil der Fig.3 sind ebene und schraubenförmige Rippen 241 bzw. 21 angedeutet worden) mit denen in an sich bekannter Weise die geraden Teile a der Rohrschlangen versehen werden können.FIG. 3 shows an arrangement that otherwise corresponds to FIG. In this arrangement, however, in contrast to FIG. 1, there are in adjacent planes Coiled tubes offset from one another. For this purpose the semicircular ones are Recesses in the side members offset from one another on both sides of the flange arranged. The arrangement is essentially the same as that shown in FIG. in the lower part of Figure 3 are flat and helical ribs 241 and 21 been indicated) with which in a known manner the straight parts a of Coiled tubes can be provided.

Der erfindungsgemässe Wärmeübertrager hat gegenüber den bisher bekannten Wärmeübertragern den Vorteil einer leichteren Montierbarkeit und einfacheren Herstellung der der Wärmeübertragung dienenden Rohre' bei teilweise sogar besseren Wärmeübertragungs-Eigenschaften. So können die zwischen den geraäd.en Teilen c befindlichen Rohrschlangen in der Werkstätte bequem in kurzen Stücken hergestellt -werden. Dann werden die einzelnen Rohrschlangen mit den Längsträgern 4 versehen und können je nach der Grösse des Wärmeübertragers vor oder nach der Montage -durch Schweissnähte 22 zusammengeschweisst werdend Dadurch ist eine einfache Fertigung der Rohrschlangen mögliche Die Montage erfolgt durch seitliches Einschieben der Rohrschlangen mit den Längsträgern in die Halteteile 12s bei herausgezogenen Holzen 11. Durch Eintreiben der Holzen 11 werden die Rohrschlangen mit den Längsträgern fixiert. Das Schweissen: der Schweissnähte in den geraden Teilen c ist beim erfindungsgemässen Wärmeübertragermit keinen Schwierigkeiten verbundeng da es sich um gerade Rohre handelt-, die zeBö auch im montierten Zustand.,- unter Umständen durch in der Wand 1 vorgesehene Fensters zugänglich sind.The heat exchanger according to the invention has the advantage over the previously known heat exchangers that the tubes used for heat transfer are easier to assemble and easier to manufacture, with in some cases even better heat transfer properties. In this way, the pipe coils located between the straight parts c can conveniently be produced in short pieces in the workshop. Then the individual pipe coils are provided with the longitudinal girders 4 and, depending on the size of the heat exchanger, can be welded together by welding seams 22 before or after assembly Holding parts 12s when the logs 11 are pulled out. By driving in the logs 11, the pipe coils are fixed to the longitudinal beams. The welding: the weld seams in the straight parts c are not associated with any difficulties in the heat exchanger according to the invention, since the pipes are straight - which are also accessible in the assembled state - under certain circumstances through windows provided in the wall 1.

Die Längsträger könnten im Prinzip auf jeder Seite der Rohrschlangen aus einem Stück bestehen. Durch die Unterteilung eines Längsträgers in mehrere Teilträger, wie sie beim beschriebenen Beispiel angewendet ist, wird eine erhöhte . Elastizität und Nachgiebigkeit der Anordnung.erzielt. niese- . ist vorteilhaft in Bezug auf einen Ausgleich von Ungenauigkeitenbei der Montage, wie auch hinsichtlich der Ermöglichung von Wärmedilatationen. Durch die beschriebene versetzte Anordnung@.der Teilträger wird diese Nachgiebigkeit noch erhöht.The side members could in principle be on either side of the coils consist of one piece. Through the subdivision of a side member in several sub-carriers, as used in the example described, is an increased. Elasticity and resilience of the arrangement. Achieved. sneeze. is advantageous in terms of compensating for inaccuracies in assembly, such as also with regard to the possibility of thermal dilation. Through the described staggered arrangement @. the sub-beam, this flexibility is increased.

Claims

Claims 1. Heat exchanger with a plurality of side by side arranged flat pipe coils with straight pipe sections connected by bends, the coils in the vicinity of the bends in perpendicular to the straight pipe sections running longitudinal beams are held, which longitudinal beams together form a wall, characterized in that the longitudinal beams and the pipe coils are placed vertically and are provided with side arms facing the wall of the heat exchanger ' which are used for storage in fasteners arranged on the bland.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that one side of a pipe coil assigned carrier is subdivided into "several sub-carriers" and that between there is a space between two sub-beams.

3. heat exchanger according to claim 2 ' characterized in that the partial carrier on both sides of the Rohrschlangeh are arranged offset in such a way that each at the level of the space between two sub-girders on one side of the coil, one sub-girder on the other Side of the coil arranged; is. .

4. Heat exchanger according to claim 1 'thereby Indicates that the side members have a T-profile, wherein the two legs of the profile lying in one plane semicircular cutouts to hold the tubes and the third leg with the laterally protruding Arms is provided for storage in the fasteners.

5. Heat exchanger according to Claim 1, * characterized in that the arms of adjacent longitudinal members also form a wall.

6. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that that the longitudinal beam is provided on one side with two arms, of which the one is relatively flexible with respect to the other and has a releasable support arrangement.

7. Märme transmitter according to claim 1, characterized in that in a pipe plane two pipe coils are arranged, each of the pipe length after some Snake turns an adjoining, perpendicular to the straight pipe sections running, straight part, and the common arrangement of the two coils is such that a part with turns of a coil in the through the straight Part formed space between two parts with turns of the other pipe coil comes.