DE1551511C - Wärmetauscher - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise einer Vielzahl von in einem Druckbehälter neben- veranschaulicht, und zwar zeigt
einander angeordneten Rohrbündeleinheiten, die je F i g. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Rohraus mehreren koaxialen Lagen aus schraubenwendel- bündeleinheit gemäß der Erfindung,
förmig verlaufenden, von einem ersten Fluid durch- 5 Fig. 2 eine andere Ausführungsform der Er-. flossenen Rohren und einem sie umgebenden Ge- findung und

häuse bestehen, das in Richtung der Wendelachse F i g. 3 eine Rohrbündeleinheit gemäß einer weite-

der Rohrlagen von einem zweiten Fluid durchflos- ren Ausführungsform der Erfindung.

" sen ist. Gemäß F i g. 1 umfaßt eine Rohrbündeleinheit 1

Bei einem derartigen Wärmetauscher ist es bekannt io acht Rohrlagen 2 bis 9, die sch rauben wendelförmig (französische Patentschrift 1381767), einen kreis- um die gleiche Wendelachse O verlaufen. Jede Rohrzylindrischen Füllkörper im Zentrum jeder Rohr- lage, beispielsweise 2, ist aus geradlinigen Teilen, beibündeleinheit anzuordnen. Durch die ebenfalls kreis- spielsweise 2 a, gebildet, die untereinander durch gezylindrische Ausbildung der einzelnen Gehäuse er- bogene Teile, beispielsweise 2 b, mit verhältnismäßig geben sich in dem Druckbehälter ungenutzte Zwickel- 15 schwachem Krümmungsradius verbunden sind. Die räume, und dadurch daß jede Rohrbündeleinheit ein Projektion jeder Rohrlage auf eine zur Wendelin sich geschlossenes vollständiges Gehäuse aufweist, achse O senkrechte Ebene zeigt, wie aus Fig. 1 besteht durch die jeweils gesonderten Wände der Ge- ersichtlich, die Form eines Sechsecks mit abgerundehäuse ein großer Werkstoffaufwand. ten Ecken. Die den acht Rohrlagen entsprechenden

Ferner ist auch schon ein Rohrbündelwärme- ao Grundrisse bilden auch homothetische und konzen-

tauscher mit einer einzigen Rohrbündeleinheit be- trische Sechsecke.

kannt (deutsche Patentschrift 298 714), bei dem die Jede Rohrlage steht an ihrem unteren Teil mit

Rohrbündeleinheit aus mehreren koaxial umlaufen- einer Leitung zum Zuführen des Fluids (nicht dar-

den Lagen aus schraubenwendelförmig verlaufenden, gestellt) unc. an ihrem oberen Teil mit einer Leitung

von einem ersten Fluid durchflossenen Rohren und 25 10 oder 11 zum Rückführen des Dampfes in Ver-

einem sie umgebenden Gehäuse- besteht, wobei die bindung.

Mehrzahl der Rohrlagen in Projektion auf eine senk- Die Rohrbündeleinheit 1 ist im Innern eines beirecht zu ihrer Achse verlaufende Ebene die Form spielsweise metallenen Gehäuses 12 angeordnet, deseines mit abgerundeten Ecken versehenen Vielecks sen Querschnitt in einer zur Wendelachse O senkhat. 30 rechten Ebene die Form eines Sechsecks aufweist, die

Schließlich sind auch schon Rohrbündelwärme- im wesentlichen homothetisch zu der der Rohrlagen

tauscher mit geradlinigen Bündelrohren bekannt ist. Dieses Gehäuse kann, wie es in F i g. 1 dargestellt

(britische Patentschrift 607 717), bei denen neben ist, sechs ebene Flächen aufweisen, die miteinander

der vieleckigen Rohrbündelform auch ein vieleckiges in einem Winkel von 120° verbunden sind. Damit

Gehäuse Verwendung findet, so daß Übereinstim- 35 sich das Gehäuse genau an die Form der Rohrlagen

mung zwischen der Rohrbündel- und der Gehäuse- anpaßt, ist in jedem Verbindungsbereich zwischen

form besteht. Bei diesem Wärmetauscher tritt jedoch zwei benachbarten Flächen ein Füllkörperblech 13

keine Materialersparnis ein, da nicht mehrere Rohr- beispielsweise aus Stahlblech vorgesehen, das im

bündeleinheiten in dem Gehäuse zusammengefügt wesentlichen die gleiche Krümmung aufweist wie die

sind, sondern nur eine einzige Rohrbündeleinheit vor- 40 gebogenen Teile 2 ft der Rohrlage. Selbstverständlich

handen ist. ist der Zwischenraum zwischen dem sechseckigen Ge-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei häuse 12 und diesem Füllkörperblech 13 herme-Wärmetauschern der eingangs bezeichneten Art eine tisch verschlossen, um das Durchfließen des wärme-Möglichkeit zu schaffen, den teueren Innenraum des tragenden Fluids zu verhindern.
Druckbehälters gut auszunutzen, indem die bisher 45 Eine andere Ausführungsform des Gehäuses einer zwischen den einzelnen Gehäusen verbliebenen gleichen Einheit wie die in ,F i g. 1 ist in F i g. 2 darrelativ großen ungenutzten Zwickelräume vermieden gestellt. In diesem Fall sind ebene Wände 14 α eines Werden. Gehäuses 14, die parallel zu den geradlinigen Teilen

Die Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs be- 2 α der Rohrlagen verlaufen, im Bereich der geboge-

zeichneten Art von Rohrbündelwärmetauschern, er- 50 nen Teile 2 b durch gerade Wandteile 14 b mitein-

findungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Gehäuse ander verbunden, die im wesentlichen parallel zu

in Projektion auf eine Ebene rechtwinklig zur Wendel- einer diese Krümmungen in ihrem Mittelpunkt be-

achse die Form eines Vielecks mit geradlinigen Seiten rührenden Tangente verlaufen. Das sechseckige Ge-

hat, die zugleich benachbarten Gehäusen angehören, häuse der Fig. 1 ist in diesem Fall in ein Gehäuse

und daß jede Rohrlage, in der Wendelachse gesehen, 55 14 mit zwölf Seiten abgewandelt worden. Die Ver-

in an sich bekannter Weise die Form eines Vielecks bindung mit den Gehäusen der anschließenden Rohr-

mit abgerundeten Ecken hat, die der vieleckigen Form bündeleinheiten läßt dreieckige Zwickelräume 15

des Gehäuses gleicht. ■ frei, die ebenfalls an ihren Enden hermetisch ver-

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung be- schlossen sind, um das Durchfließen des wärmetra-

stehen darin, daß die Seiten der Gehäuse aus ebenen 60 genden Fluids zu verhindern.

Metallwänden bestehen und in der Nähe von deren F i g. 3 zeigt eine aus acht Rohrlagen 16 bis 23

Eckverbindungen Füllkörperbleche eingesetzt sind gebildete Rohrbündeleinheit, die die Form eines Qua-

und daß die parallel zu den ebenen Außenflächen drats mit abgerundeten Ecken aufweist. Jede Rohr-

der Rohrbündel verlaufenden ebenen Wände jedes lage 16 umfaßt vier geradlinige Teile 16 α, die mit-

Gehäuses im Bereich der Bogen der Bündel durch 6₅ einander durch vier viertelkreisförmig gebogene Teile

gerade Wandteile miteinander verbunden sind, die 16 b verbunden sind. Ein Gehäuse 24 weist eine qua-

im wesentlichen parallel zu einer am Mittelpunkt des dratische Form auf und ist im Innern in der Nähe

Bogens liegenden Tangente verlaufen. seiner Ecken mit einem abgerundeten Füllkörper-

Claims (4)

blech 25 versehen, das sich im wesentlichen der Form der gebogenen Teile der Rohrlagen anpaßt. Die geradlinigen oder gebogenen Teile derselben Rohrlage können in bezug auf eine zur Wendelachse O senkrechte Ebene eine konstante Neigung aufweisen, d. h., die Rohrlage ist mit konstantem Schritt gewickelt. Die verschiedenen Rohrlagen können einen konstanten Schritt aufweisen, oder der Schritt kann andererseits gleichmäßig oder ungleichmäßig von einer Rohrlage zur anderen derart verändert werden, daß die Neigung der verschiedenen Rohre nahe einem mittleren Wert gehalten wird, wobei diese Anordnung besonders interessant ist, wenn in einer aus mehreren Rohrlagen gebildeten Rohrbündeleinheit die Länge der Rohre ausgeglichen werden soll. In der Mitte jeder Rohrbündeleinheit bleibt ein Bereich frei, der keine Bündelrohre aufweist. Dieser Bereich kann vorteilhafterweise zum Durchtritt von Einlaß- und/oder Auslaßleitungen für das zu erwärmende Fluid verwendet werden. Bei einem eingebauten Wärmetauscher, der unter einem Reaktor angeordnet ist und in dem das wärmetragende Fluid von oben nach unten fließt, wird der mittlere Raum jeder Rohrbündeleinheit zum Durchtritt der Rückleitungsrohre für den Dampf verwendet, wie es in F i g. 1 dargestellt ist. Der Mittelteil der Rohrbündeleinheit weist vorzugsweise ein inneres Gehäuse 26 auf, das an seinen beiden Enden geschlossen ist, um den Durchtritt des wärmetragenden Fluids zu verhindern. Es ist eine einheitliche wabenförmige Metallkonstruktion vorgesehen, deren vieleckige, quadratische, rechteckige, sechseckige oder sonstige Zellen jeweils ein Gehäuse für eine Rohrbündeleinheit bilden. Die Rohrlagen werden unmittelbar in die entsprechende Zelle eingeführt, und ihre Befestigung kann dadurch bewirkt werden, daß sie an einen Träger gehängt werden, der sich an der Metallkonstruktion abstützt. Diese Halterung kann auch mit Hilfe von Stützen bewirkt werden, die im unteren Teil dieser Konstruktion angeordnet sind. Es ist noch zu bemerken, daß die im Innern der Gehäuse in der Nähe ihrer Eckenverbindungen frei bleibenden Zwickelräume, beispielsweise die Zwickelräume in der Nähe der sechs Ecken eines sechseckigen Gehäuses zwischen den Wänden dieses Gehäuses und den darin enthaltenen Rohrlagen, vorteilhafterweise dazu verwendet werden können, um in ihnen beispielsweise die Trägerpfosten eines Reaktors anzuordnen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Pfosten über den ganzen Querschnitt des Wärmetauschers verteilt werden können, wobei sie von diesem unabhängig sind, und ihre Ausdehnung überwacht werden kann, was eine gute Stabilität der Halterung sicherstellt. ίο Patentansprüche:

1. Wärmetauscher mit einer Vielzahl von in einem Druckbehälter nebeneinander angeordneten Rohrbündeleinheiten, die je aus mehreren koaxialen Lagen aus schraubenwendelförmig verlaufenden, von einem ersten Fluid durchflossenen Rohren und einem sie umgebenden Gehäuse bestehen, das in Richtung der Wendelachse der Rohrlagen von einem zweiten Fluid durchflossen

ao ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gehäuse (12; 14; 24) in Projektion auf eine Ebene rechtwinklig zur Wendelachse (O) die Form eines Vielecks mit geradlinigen Seiten hat, die zugleich benachbarten Gehäusen angehören, und daß jede Rohrlage (2 bis 9; 16 bis 23), in der Wendelachse gesehen, in an sich bekannter Weise die Form eines Vielecks mit abgerundeten Ecken hat, die der vieleckigen Form des Gehäuses gleicht.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten der Gehäuse (12; 24) aus ebenen Metallwänden bestehen und in der Nähe von deren Eckverbindungen Füllkörperbleche (13; 25) eingesetzt sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zu den ebenen Außenflächen der Rohrbündel verlaufenden ebenen Wände (14 a) jedes Gehäuses (14) im Bereich der Bogen der Bündel durch gerade Wandteile (14 b) miteinander verbunden sind, die im wesentlichen parallel zu einer am Mittelpunkt des Bogens liegenden Tangente verlaufen.

4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Bereich jeder Rohrbündeleinheit, der keine Bündelrohre aufweist, für den Durchtritt von Einlaß- und/oder Auslaßleitungen (10,11) ausgenutzt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen