DE1601176A1

DE1601176A1 - Heat exchanger

Info

Publication number: DE1601176A1
Application number: DE19671601176
Authority: DE
Inventors: Eder Dipl-Ing Roman
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1967-11-24
Filing date: 1967-11-24
Publication date: 1970-05-21
Also published as: NL6816742A

Description

Wärmeaustauscher Die Erfindung betrifft einen Gegenstromwärmeaustauscherg bestehend aus einem eventuell mit Rippen versehenen Innenroh-r und einem dieses umschließenden Mantelrohr.Heat Exchanger The invention relates to a countercurrent heat exchanger consisting of an inner tube, possibly provided with ribs, and one of these surrounding jacket pipe.

,Ein wichtiges Problem in-der cheiUschen Verfahren'stechnik ist das der Wärmeübertragung speziell in Wärmeaustauschern. Wärmeaustauscher gibt es in d'en verschiedensten Ausfuhrungsformen..Eine viel angewandte Bauart ist der Rohrbündelaus tauscher, bei dem eine Vielzahl düaner, oft haarn-adelartig gebogener und-in einen Rohrboden eingeschweißter Rohre in einem gemeinsamen Mantelrohr eingebracht sind..-1,ffährend beispielsweise die dünnen Rohre'vlon dem wärmeren Produkt durchflossen werdeny strömt durch-das Mantelrohr das Produkt mit der tieferen Temperatur. Da solch ein Rohrbündelaustauscherl bezogen auf seinen Durchmesser, relativ kurz ist-, kann man hier von einem echten Gegenstromwärmeaustauscher-nicht sprechen.This is an important problem in Czech process engineering the heat transfer especially in heat exchangers. There are heat exchangers in d'en most diverse forms of execution .. A much used type of construction is the tube bundle exchanger, in which a multitude of düaner, often bent like a hairpin and -into one Tube sheets of welded tubes are placed in a common jacket tube ..- 1, ff For example, the thin tubes are traversed by the warmer product flowing through it the product with the lower temperature through the jacket pipe. Since such a Rohrbündelaustauscherl Relative to its diameter, which is relatively short, one can think of a real one here Countercurrent heat exchanger-do not speak.

Ein Gegenstromwärmeaustauscher ist beispielsweise der sogenannte Haarnadelaustauscher,. bei dem die beiden Innenrohre einzeln-von.Ilantelrohren umgeben sind An dem einen Ende des Haarnadelaustauschers-sind-mittels entsprechender-Flansche die inneurohre mit dem Mantelrohr unversc*hiebbar,ver-buuden. An diesem Ende sind auch für die Innenr - ohre; die Produktzu-und -abführungs-Flanschel Bind für die Maiitelrohre die Produktab- und -zuführungp-Plansche- angebracht. An dem anderen Ende befindet--sich der haarnadelartige Umlenkungsbogen der Innenröhre in einem entsprechend weiten U-Krümmer der.Mantelrohre, der hier Umkehrgehäuse genanntwird. Die Innenrohre sind in-den Mantelrohren wohl abgestützt, aber wegen der unterschiedlichen Wärmedehnung sind die Innenrohre gegenüber den Mantelrohren in Grenzen frei'axial verschiebbar.A countercurrent heat exchanger is, for example, the so-called hairpin exchanger. In which the two inner tubes are individually surrounded by Ilantel tubes. At one end of the hairpin exchanger, the inner tubes and the jacket tube can be unscrewed by means of appropriate flanges. At this end are also available for interior and generous - ray tube; the product feed and discharge flange bind for the Maiitelrohre the product discharge and feed p-plansche- attached. At the other end, the hairpin-like deflection bend of the inner tube is located in a correspondingly wide U-bend of the jacket tubes, which is here called the reversing housing. The inner pipes are well supported in the casing pipes, but because of the different thermal expansion, the inner pipes can be freely axially displaced with respect to the casing pipes within limits.

Das Gegenstromprinzip ist bei diesem Haarnadelwärmea-ustauscher streng gewahrt, aber, auf das Bauvolumen umgerechnet, kann nur eine relativ kleine Wärmeaustauscherfläche erstellt werden.The countercurrent principle is strict with this hairpin heat exchanger preserved, but when converted to the structural volume, only a relatively small heat exchanger surface can be used to be created.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei etwa gleichem Bauvolumen eines Gegenstromwärmeaustauschers die Wärmeaustaüscherfläche zuverdoppeln.The object of the present invention is to have approximately the same structural volume of a counterflow heat exchanger to double the heat exchanger surface.

Diese Aufgabe wird -erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vier Wärmeaustauscherrohre, bestehe-ad aus je einem Innenrohr und -einem dieses umgebenden Mantelrohr, zu einer Einheit zusammengefaßt sind, wobei die Mantelrohre zwischen zwei Rohrböden eingeschweißt sind, wobei an dem einen Rohrboden auch die Innenrohre fixiert und mit diesem dicht verbunden sind und ein Paar sich gegenüberliegende Innen- und Außenrohre mit Produktz'u- und -abführ-Flanschen vers.ehen ist, während das andere-Paar o * ich gegenüberliegender Innen- und Außenrohre jeweils miteinander verbunden ist, und wobei auf dem anderen Rohrboden eine mit einer Trennwand versehene und hierdurch je ein Paar nebeneinander liegender Mantelrohre verbindende Umlenkhaube lösbar angebracht ist und innerhalbjeder Hälfte der Umlenkhaube die in sie hineinragenden undin axialer Richtung gegenüber den Mantelrohren in Grenzen beweglichen Innenrohre miteinander verbunden sind. Auch bei diesem erfindung-sgemäßen Wärmeaustauscher ist der. Vorteil gewahrt" durchRippenanordnung und durch das Vdrhältnie der freien Querschnitte von Innenrohr und Mantelrohr konstruktiv die Eigenarten der Produkte berücksichtigen zu können.This object is achieved according to the invention in that four heat exchanger tubes, each consisting of an inner tube and a jacket tube surrounding it, are combined to form a unit, the jacket tubes being welded between two tube sheets, with the inner tubes also being fixed to one tube sheet and are connected to this close, and a pair is located vers.ehen opposite inner and outer tubes with Produktz'u- and -abführ flanges, while the other pair o * I opposed inner and outer tubes is respectively connected to each other, and wherein on the other tube sheet a deflector hood provided with a partition and thereby each connecting a pair of adjacent casing tubes is detachably attached and within each half of the deflector hood the inner tubes protruding into them and axially movable within limits with respect to the casing tubes are connected to one another. In this heat exchanger according to the invention, too, the. The advantage of being able to constructively take into account the peculiarities of the products thanks to the arrangement of the ribs and the ratio of the free cross-sections of the inner tube and jacket tube.

Anhand der Abbildungen wird ein AusfÜhrungsbeispiel des neuen Wärmeaustauschers beschrieben.An exemplary embodiment of the new heat exchanger is based on the illustrations described.

Figur 1 zeigt den senkrechten.Schnitt durch den neuen elärmeaustauschere Figur 2 zeigt die Siecht auf das mit den.Anschluß-Planschen versehene Ende.Figure 1 shows the vertical section through the new heat exchanger Figure 2 shows the Siecht on the end provided with the connection splash.

Figur 3 zeigt dieSiäht auf das andere Ende b ei abgenommener Umlönkhaube.Figure 3 shows dieSiäht on the other end b ei removed Umlönkhaube.

Figur 4 zeigt mehr-ere-dieser-Austauscher zu einer Gruppe zusammengefaßt.FIG. 4 shows several of these exchangers combined into one group.

Figur 2 und 3 zeigen, daß die 4 einzelnen Wärmegustauscherrohre I bis IV der erfindungsgemäßen Wärmeausta-uschereinheit an den Eckpunkten eines auf der,Spitze steh-enden Quadrates angeordnet sind-; -jedeä der.Wärmeaustauscherrohre I bis-IV besteht aus einem-Innen- und einem Mantelrohr. In dem mittigen, senkrechien.Schnitt der Figur 1 sind -Infolge deroben-genannten Anordnung nur die Wärmeaustauscherrohre I und IV geschnitten gezeichnet; das Wärmeaustauscherrohr Iii liegt hinter der Schnitt-ebene und wird bis auf die Enden überde ökt; das WärmeaustauscheTrohr II liegt vor der Schnitte,bäne und ist so bei der zeichnerischen Darstellung in Fortfall gekommen. .Das heißere Produkt A tritt durch den Flanschstutzen 1 und den Krümmer 2 in das Innenröhr 3 des Wärmeaustauscherrohres, I ein. Nach dem Durchströmen des Inneurohres 3 der hier verkürzt-dargestellten Närmeaustauschereinheit wird das Produkt mittels eines 1800-Krümmers 4 (siehe auch Figur 3) in das Innenrohr des Wärmeaustauscherrohres II - vor der Schnittebene der Figur 1 gelegen - umgelenkt. Nach Erreichen des Flanschenendes wirddas :Produkt A -abermals mittels eines 1800-Krümmers 5 (Figur l'und 2) in das Inneinrohr 6 des Wärmeaustauscher-rohres- III geleitet, um alft anderen Ende wiederum, durch einen 1800-1#rthm-er 7 fn das lanenrohr 8- des Wärmeaustauscherrohres IV zu gelangen, von wo esübe; den 900-1rUmmer 9 und den Flanschstutzen 10 die Wärmeaustauscher--eimheit verläßt.FIGS. 2 and 3 show that the 4 individual heat exchanger tubes I to IV of the heat exchanger unit according to the invention are arranged at the corner points of a square standing on the tip; -jedeä der.Wärmeaustauschrohre I to-IV consists of an inner and a jacket tube. In the central, perpendicular section of FIG. 1 , only the heat exchanger tubes I and IV are drawn in section as a result of the above-mentioned arrangement; the heat exchanger tube III lies behind the cutting plane and is overde ökt except for the ends; The heat exchange tube II lies in front of the sections, bane and has thus been omitted in the graphic representation. The hotter product A enters the inner tube 3 of the heat exchanger tube, I through the flange connection 1 and the elbow 2. After flowing through the Inneurohres 3 Närmeaustauschereinheit shortened here-shown the product by means of a manifold 1800 4 (see also figure 3) in the inner tube of the heat exchanger II - deflected - located in front of the cutting plane of FIG. 1 After reaching the end of the flange, the: Product A is again passed through a 1800 elbow 5 (Figures 1 ' and 2) into the inner pipe 6 of the heat exchanger pipe III, at the other end again through a 1800-1 # rthm-er 7 fn to get the lanen tube 8- of the heat exchanger tube IV, from where it would be; the 900-1rUmmer 9 and the flange connection 10 leaves the heat exchanger unit.

Entgegen dieser Strömung ist die Strömung in den die Je*wei-. ligen Innenrohxe umgebenden Mantelrohren gerichtet. Durch den Flanschstutzen 11-. der-seitlich, d.h. nach unten weisend, an das Mantelrohr 12 des Wärmeaustauscherrohres IV angeschweißt ist, tritt das im allgemeinen kältere Produkt B in das Mantelrohr 12 ein und gelangt in die untere 13 der durch die schräg verlaufende Trennwand 14 in der Umlenkhaübe 15 gebildeten Kammern 13 und 22. In dieser Kammer 13 wird das Produkt.B in das Mantelrohr 16 des Wärmeaustauscherrohres III umgelenkt.Opposite this flow is the flow in the each. ligen inner tubes surrounding the jacket pipes. Through the flange socket 11-. which is welded laterally, ie pointing downwards, to the jacket tube 12 of the heat exchanger tube IV, the generally colder product B enters the jacket tube 12 and enters the lower 13 of the chambers formed by the sloping partition 14 in the deflection hood 15 13 and 22. In this chamber 13 , the product.B is deflected into the jacket tube 16 of the heat exchanger tube III.

Während die Mantelrohre 12" 169,20 und 23 am Umlenkende durch den Rohrboden 17 hindurchgeführt und mit ihm dicht verschweißt sind, euden sie am Flanschenende vor dem Rohr--boden 18 und sind gegebenenfalls über Zwischenstücke 19 mit den Innenrohren dicht verschweißt. Deshalb ist vor Erreich-en des Rohrbodens 18 das Mantelrohr 16 (Figur .3) des Wärmeaustauscherrohres III mit dem Mantelrohr 20 (Figur 3) des Wärmeaustauscherrohres II durch ein Verbindungeröhr 21 (Figur 1) verbunden..Durch diese.Verbindung gelangt das.kUhlende_Produkt B in das Nantelrohr 20, durchstrUmt es, gelangt in die obere Kammer 22 der Umlenkhaube l#P von dort in das Mantelrohr 23 des Wärmeaustauscherrohres I und verläßt über den Planschstutzen 24 die,Wärmeaustauschereinheit.While the casing tubes 12 ″ 169, 20 and 23 are passed through the tube sheet 17 at the deflecting end and are welded tightly to it, they are welded tightly to the flange end in front of the tube sheet 18 and, if necessary, are welded tightly to the inner tubes via intermediate pieces 19 Reaching the tube sheet 18, the jacket tube 16 (Figure .3) of the heat exchanger tube III connected to the jacket tube 20 (Figure 3) of the heat exchanger tube II through a connecting tube 21 (Figure 1) The jacket tube 20, through which it flows, passes into the upper chamber 22 of the deflection hood 1 # P, from there into the jacket tube 23 of the heat exchanger tube I and leaves the heat exchanger unit via the padded socket 24.

Wie bei den Haarnadelaustauschern mit zwei Wärmeaustauscherrohren, so sind auch bei der erfindungegemäßen Wärmeaus,-tauschereinheit mit 4 Wärmeaustauscherrohrän die Flanschstutzen nach oben und nach unten weisend-so angeordnet, daß die Dichtflächen, entsprechender Flansche in einer.Ebene liegen, um hierdurch den.Zusammenbau'mehrerer Einheiten zu einer Gruppe (Figur 4) zu erleichtern. Daß-he-Dichtflächen jeweils in einerSbene liegen, zeigt deutlich Figur 2, bei der die größeren,*aber dahinterliegenden Planschatutzeu 24 und 11 seitlich hinter den kleineren Flanschatutzen Vund 10 hervorragen, Mechanisch sind die Innen- und Mantelrohrenur am Flanschenende miteinander verbunden, so daß sich infolge unterschiedlicher Wärmedehnung die Innen- und die Mantelrohre.zü'm Umlenkende hin frei gegeneinander., d.h. ohne Auft-ret'en gegenseitiger,Verspa-anungeng verschieben könneh.Müssen die Innenrohre wegen.der länge der Wärmeaustauschereinheit gegen die Mantelrohre abgestützt werdeng so wird,hierdurch,die axiale Bewegungsfreiheit nicht beeinträchtigt.As with the hairpin exchangers with two heat exchanger tubes, the flange nozzles pointing upwards and downwards are also arranged in the case of the inventive heat exchanger unit with 4 heat exchanger tubes, so that the sealing surfaces of the corresponding flanges lie in one plane to thereby facilitate the assembly 'To facilitate multiple units in a group (Figure 4). Figure 2 clearly shows that the sealing surfaces lie in one plane, in which the larger, but underlying planschatutzu 24 and 11 protrude laterally behind the smaller flange nozzles V and 10 As a result of different thermal expansion, the inner and the jacket pipes can move freely against each other towards the deflecting end, i.e. without mutual contact the axial freedom of movement is not impaired as a result.

Im gezeichneten Beispiel Figur 1 sind durch Abschrauben*des Flansches 25 sämtliche Innenrohre-zugänglich.4'Es gibt-,jädoch auch Anwendungefälle, z.B. bei hohem. Druck, bei denen die Innenrohre mit-den Krümmern und Flanschstutzen fest verschviei0 sein müssen. Entsprechende Zwischenstücke und Flanschausführungen sind bekannt und bedürfen hier keiner näheren Erläuterung, Durch den erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher ist ein echter Gegenstromwärmeaustauscher geschaffen, der gegenüber der bekannten HaarnadelauaMrung bqi- annähernd gleichem Bauvolumen eine doppelt ' so große Wärmeaustauscherfläche zu erstellen möglich m -acht.In the example shown in FIG. 1 , all of the inner pipes are accessible by unscrewing the flange 25. Pressure at which the inner pipes with the elbows and flange connections must be firmly offset. Appropriate spacers and flange are known and require no further explanation by the inventive heat exchanger is a true counter-flow heat exchanger is provided which compared to the known HaarnadelauaMrung bqi- approximately the same physical volume twice 'so large heat exchange area to create possible -eight m.

Obwohl dieser Wärmeaustauscher als Gegenstromwärmeaustauscher konstruiert ist, ist jedoch daran gedacht, daß er bei Bedarf auch als'Gleichstromwärmeäustauscher eingesetzt werden kann.Although this heat exchanger is designed as a counterflow heat exchanger is, however, it is thought that it can also be used as a direct current heat exchanger if required can be used.

Claims

Patent claim Gegenstromwärmeaustauscherj-consisting of a possibly #The finned inner tube and an - # dieae, 9 um's ohlie-e Send sheath rohrg optionally in the hairpin-like arrival-order axi one end to the casing pipes tightly welded Nmkehrgehäuse --and with at the other end 71anschen arranged for CLI, and e'Produktzu- -abführungen, characterized -.g #e KLE n u is characterized in that four heat exchanger tubes 9 of one inner tube and one consisting of: surrounding it are Mantelrohr2 into a unit-to Bammengefaßt, wherein. ', the' casing pipes between two '..pipe sheets are welded, with the inner pipes also being fixed to one pipe sheet and. with this are tightly -vgrbuniden and a pair of opposing inner and outer pipes with product supply and discharge: flanges-is "while the other 'pair of opposing inner and outer pipes each-connected to each other Isty and being on the other tube sheet a deflecting hood, which is provided with a trellis wall and thereby each: connecting pairs of adjacent jacket tubes, is detachably attached and within each half of the deflecting hood that protrudes and in the social direction opposite the jacket tubes — are connected to one another within limits, “movable inner tubes”.