DE1451291B2 - Vom aufzuheizenden Fluid quer angeströmtes Heizrohrregister - Google Patents

Description

Bei Wärmeaustauschern oder Heizsystemen ist es üblich, die Oberfläche auf der Seite des schlechteren Wärmeüberganges zu vergrößern. Wird z. B. bei Lufterhitzung durch ein flüssiges oder dampfförmiges Heizmittel ein solches Rippenrohr beheizt und dieses Rippenrohr von Luft konstanter Zuströmungstemperatur quer dazu umströmt, so tritt entlang des Rippenrohres eine Abkühlung des Heizmittels ein. Dadurch ändert sich auch entlang des Rippenrohres die Wärmeabgabe an das aufzuheizende Fluid.

Wird die Forderung aufgestellt, daß das ein einreihiges Rippenrohrregister quer umströmende gasförmige Fluid entlang jedes Rippenrohres möglichst gleichmäßig erwärmt werden soll, dann dürfen die Heizrohre nur so bemessen werden, daß der Temperaturabfall des Heizmittels entlang der Rohrlänge bestimmte Grenzwerte nicht überschreitet. Dies zwingt zur Konstruktion kurzer Heizrohre, wodurch nicht nur die Herstellkosten der Heizregister, sondern auch die Installationskosten wesentlich steigen.

Dasselbe gilt auch für dampfbeheizte Heizrohre, wo insbesondere bei gedrosselter Dampfzufuhr in den Endabschnitten der Heizrohre ein starker Temperaturabfall beobachtet wird.

Es ist ein Wärmeaustauscher bekannt (FR-PS 12 23 815), bei dem ein Heiz- oder Kühlmittel durch in Reihe geschaltete Rohrstrecken fließt, welche alle in Ebenen angeordnet sind, die in der Strömungsrichtung des außen an den Rohren vorbeistömenden Fluids liegen. Hierbei ist eine Trennwand vorgesehen, wobei in einem Teilkanal entweder unberippte oder schwächer berippte Rohrabschnitte angeordnet sind, während die Rohrabschnitte im anderen Teilkanal gleichmäßig berippt sind. Ziel dieser Anordnung ist die Erzeugung unterschiedlich warmer Teilströme des aufzuheizenden Fluids.

Weiter ist ein Wärmeaustauscher bekannt (FR-PS 12 65 756), bei dem zur gleichmäßigeren Erwärmung der anströmenden Luft zwei Rohrbündel vorgesehen sind, die nacheinander vom Heizmittel durchflossen werden, wobei das vom zugeführten Heizmitte! zuerst durchflossene Rohrbündel eine geringere Rohrzahl als das anschließend durchströmte zweite Rohrbündel aufweist. Bei einem derartigen Wärmeaustauscher wird das angestebte Ziel einer über den Strömungsquerschnitt gleichmäßigen Luftaufwärmung nur erreicht, wenn zwei Rohrbündel vorhanden sind, die vom Strom des aufzuheizenden Fluids nacheinander umspült werden.

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer Heizeinrichtung mit zwei Sammelrohren, die durch im wesentlichen parallel verlaufende, vom Heizmittel in der

ίο gleichen Richtung in Parallelschaltung durchströmte Heizrohre miteinander verbunden sind, welche zumindest auf einem Teil ihrer Länge berippt sind, eine über ihre Länge veränderliche Heizfläche aufweisen und vom aufzuheizenden Fluid quer angeströmt werden.

(5 Bei einer derartigen, als Rekuperator verwendeten Heizeinrichtung ist es bekannt (DT-PS 6 79 600), die mit dem aufzuheizenden Fluid in Berührung stehenden Rippen an jenem Ende des Heizrohres größer auszubilden und bzw. oder dichter anzuordnen, an welchem das Heizmittel eintritt. Im Inneren des Heizrohres sind überdies Rippen in der Strömungsrichtung des Heizmittels angeordnet, deren Größe in dieser Richtung zunimmt, um eine bessere Wärmeausnutzung zu erzielen. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß das in Querrichtung zum Rohr anströmende Fluid über die Länge des Heizrohres unterschiedlich erwärmt wird.

Außerdem sind Heizrohre bekannt (OE-PS 2 03 525), welche nur in ihrer Längsrichtung verlaufende Rippen aufweisen. Bei einem Heizsystem dieser Art ist es bekannt, eine veränderliche Heizfläche dadurch zu erreichen, daß einzelne Längsabschnitte eines Rohrs mit unterschiedlicher Anzahl von Längsrippen bestückt sind, wobei dieses Rohr nur zum Wärmetausch von parallel, d. h. in Längsrichtung der Rohre, strömenden Fluiden vorgesehen ist.

Demgegenüber soll jedoch durch die Erfindung eine Heizeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 geschaffen werden, die bei einreihiger Anordnung der Heizrohre quer zum Strom des aufzuheizenden Fluids dessen möglichst gleichmäßige Erwärmung über seinen gesamten Strömungsquerschnitt gewährleistet, ohne daß die Heizrohre deshalb sehr kurz gehalten werden müssen, wodurch die Installationskosten ansteigen würden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, das in der Richtung quer zur Längserstreckung der Heizrohre über den ganzen Strömungsquerschnitt des aufzuheizenden Fluids jeweils neben einem Heizrohrabschnitt mit großer Heizfläche ein Heizrohrabschnitt mit kleinerer Heizfläche angeordnet ist.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird eine Heizeinrichtung geschaffen, die es gestattet, relativ lange Heizrohre einzusetzen und trotzdem eine gleichmäßige Erwärmung des zu beheizenden Fluids sicherzustellen. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung zeigt sich am deutlichsten, wenn sie bei Beheizung mit kondensierendem Dampf bei Teillast mittels Dampfdrosselung betrieben wird. Durch die unterschiedliche Ausgestaltung der einander unmittelbar benachbarten Heizrohre erfolgt die Kondensation der zugeführten reduzierten Dampfmenge bei einer Anzahl von Rohren hauptsächlich in ihrem dem Eintritt benachbarten Abschnitt und bei den jeweils dazwischen angeordneten Rohren hauptsächlich im anderen, dem Austritt benachbarten Abschnitt, so daß das die Ebene des Rohrregisters etwa senkrecht durchströmende Fluid über seinen ganzen Querschnitt, d. h. auch über die Länge der Heizrohre, gleichmäßig erwärmt wird, weil sich

Stromfäden des Fluids, die nebeneinander Rohrabschnitte mit großer und mit kleiner Heizfläche umströmt haben, rasch mischen.

Die erfindungsgemäßen Heizeinrichtungen können mit besonderem Vorteil bei Trockenkammern angewendet werden.

Bei vorzugsweisen Ausführungsformen der Erfindung ist der Heizrohrabschnitt mit kleinerer Heizfläche in an sich bekannter Weise unberippt oder schwächer berippt.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine bekannte Anordnung von Heizrohren in einem einreihigen Heizregister,

Fig.2 und Fig.3 verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Heizregister.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Heizregister befinden sich die Heizrohre 5, 6, 7 und 8 zwischen Sammelrohren 1 und 3, die mittels Anschlußstutzen 2 und 4 an das Leitungsnetz angeschlossen sind. Die Heizrohre 5 bis 8 sind hierbei durchgehend gleichmäßig berippt.

Die Sammelrohre 1 und 3 des in F i g. 2 im Schnitt quer zur Anströmung des aufzuheizenden Fluids dargestellten Heizregisters sind ebenfalls über Anschlußstutzen 2 und 4 an das Leitungsnetz angeschlossen. Die zwischen den Sammelrohren angeordneten Heizrohre weisen berippte Abschnitte 9, 12, 13 und 16 und unberippte Abschnitte 10, 11,14 und 15 auf. Die Anordnung der Heizrohre ist hierbei so getroffen, daß quer zur Längserstreckung des Rohres neben den berippten Abschnitten 9, 12, 13 und 16 die unberippten Abschnitte 10,11,14 und 15 liegen.

Bei dem in F i g. 3 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel weisen die Heizrohre Abschnitte unterschiedlichen Rippenabstandes auf. Hierbei ist in den Abschnitten 17, 20,21 und 24 ein geringer Rippenabstand und in den Abschnitten 18, 19, 22 und 23 ein weiterer Rippenabstand vorgesehen. Die Anordnung ist wieder so getroffen, daß in der Richtung quer zur Längserstreckung der Rohre auf einen Abschnitt 17, 20, 21 und 24 mit geringem Rippenabstand ein Abschnitt 18, 19, 22 und 23 mit größerem Rippenabstand folgt.

Wenn z. B. nach F i g. 2 das flüssige oder dampfförmige Heizmittel über das Sammelrohr 1 durch die Heizrohrabschnitte 9, 10 zum Sammelrohr 3 strömt, wird im Abschnitt 9 der Hauptanteil der Wärmemenge an das die Rippen umströmende Fluid abgegeben, dagegen im Abschnitt 10 nur ein geringer Teil davon. In den danebenliegenden Heizrohrabschnitten 11 und 12 dagegen liegen die Verhältnisse der Wärmeabgabe gerade umgekehrt. Dasselbe gilt entsprechend für die Heizrohrabschnitte 13,14,15 und 16.

F i g. 3 zeigt dieselbe Anordnung der Heizrohre wie F i g. 2, mit dem Unterschied, daß das ganze Rohr berippt ist, jedoch die Heizflächen durch den verschiedenen Rippenabstand in zwei oder mehrere Abschnitte unterteilt werden.

Auch durch diese Anordnung kann erreicht werden, daß die Wärmeabgabe, insbesondere bei gedrosselter Wärmezufuhr, wesentlich gleichmäßiger über die Fläche des Heizregisters erfolgt als bei einer Anordnung nach Fi g. 1.

Eine geringfügige Überschneidung der einzelnen Rohrabschnitte beim Einbau in das Register ändert die grundsätzliche Wirkungsweise nicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Heizeinrichtung mit zwei Sammelrohren, die durch im wesentlichen parallel verlaufende, vom Heizmittel in der gleichen Richtung in Parallelschaltung durchströmte Heizrohre miteinander verbunden sind, welche zumindest auf einem Teil ihrer Länge berippt sind, eine über ihre Länge veränderliche Heizfläche aufweisen und vom aufzuheizenden Fluid quer angeströmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Richtung quer zur Längserstreckung der Heizrohre über den ganzen Strömungsquerschnitt des aufzuheizenden Fluids jeweils neben einem Heizrohrabschnitt (z. B. 13) mit großer Heizfläche ein Heizrohrabschnitt (z.B. 11) mit kleinerer Heizfläche angeordnet ist.

2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizrohrabschnitte mit kleinerer Heizfläche in an sich bekannter Weise unberippt oder schwächer berippt sind.