DE1601180A1

DE1601180A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE1601180A1
Application number: DE19671601180
Authority: DE
Inventors: Adolf Jaeger; Oskar Wanka
Original assignee: Deggendorfer Werft und Eisenbau GmbH
Current assignee: MAN DWE GmbH
Priority date: 1967-09-26
Filing date: 1967-09-26
Publication date: 1971-01-21
Also published as: FR1580039A; NL6813776A; DE1601180B2; BE721342A; DE1601180C3; NL163016B; GB1247177A; AT304594B; US3503439A; NL163016C

Description

Wärmetauscher '

Wärmetauscher, die aus einem Rohrbündel und mit den beiden Rohrenden verbundenen Sqmmelräumen zum Zu- bzw. Abführen des einen Wärmetauschmittels bestehen, können als selbständige Apparate gebaut sein. Dabei ist im allgemeinen der die Rohre umgebende, nach aussen durch einen Mantel begrenzte Raum an beiden Enden durch die Rohrbodenplatten abgeschlossen und in der Nahe derselben mit seitlichen Anschlüssen zum-Zu- bsw» Abführen des anderen, im Gleich- oder GegenstroBS längs der Rohre geleiteten Wärmetauschmittels ausgerüstet.

Stattdessen gibt es auch Wärmetauscher, die/in einen anderen Apparat, z.B. einen zur Durchführung endothermer oder exothermer chemischer Reaktionen dienenden Kontaktofen, eingebaut oder in anderer Weise mit demselben kombiniert sind. In solchen Fällen ist der die Rohre des Wärmetauschers umgebende Raum mit einem als Betriebsmittel des Kontaktofens dienenden Wärmeträger,vor- · wiegend einem bei Betriebstemperatur flüssigen Salzgemisch gefüllt. Um dabei einen guten Wärmeübergang zu .erreichen, ist ee Üblich, den Wärmeträger des Kon* ^!v; taktofens durch ein Rührwerk umzuwälzen, damit ee abwechselnd an den Kontaktrohren und den Wärmetaueeher-

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Die Erfindung geht von den zuletzt erwähnten Anordnungen eines derartigen Wärmetauschers aus, und zwar beispielsweise bei Verteilung der Wärmetauscherrohre auf eine oder mehrere ringförmigeReihen. Einen solchen Wärmetauscher hat man z.B. in einem zentralen Leitrohr eines Kpntaktofens angeordnet, wobei sich ein zum Umwälzen des an den Wärmetauscherrohren vorbeigeleiteten Wärmeträgers dienender Propeller zentral oberhalb des

P Wärmetauschers befindet (deutsche Patentschrift 1064.922), Im gleichen Zusammenhang hat man auch schon das kompl. Rohrsystem' des Wärmetauschers mit dem Propeller und seinem Antriebsmotor zu einer gemeinsam ein- und ausbaubaren Baueinheit vereinigt (deutsche Patentschrift 1.181.177). '

Es kommt nun vor, dass den Änderungen des Eingangsproduktes mit vermehrt abzuführender Reaktionswärme bei gleichbleibenden Massen des für die Unterbringung des P Wärmetauschers und des Propellers zur Verfügung stehenden Raumes Rechnung getragen werden muss. Ein stärkerer Wärmeaustausch kann einerseits durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit mindestens des einen Wärmetauschmittels, andererseits durch Vergrösserung der Wärmetauschfläche erreicht werden. Beides ist möglich, indem erfindungsgemäss der Wärmetauscher sich nach oben bis In den Bereich des Propellers erstreckt, der in geringem Abstand von einem ringförmigen Sammler desselben umgeben ist, während sich in den darunter lie-· genden Innenraum der Wärmetauscherrohre ein Stroaverdränger befindtt. _{0 0 9} g ₈ 4 / 0 3 8 3

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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Stromverdränger als ein ebenfalls von einem Wärmetauschmittel durchströmter oder von innen beheizter Hohlkörper ausgebildet und dient so als zusätzliche, gegebenenfalls unabhängig von dem Rohrbündel· und im entgegengesetzten Sinne wirkende Wärmetauschf lache.. Auf diese Weise lässt sich auch solchen Verhältnissen Rechnung tragen, die beim Anheizen, bei Unterbrechung der Reaktion wegen Störung an anderen Anlagenteilen oder Wiederinbetriebnahme nach kurzzeitiger Betriebs- _;. {|

Stillegung eine vorübergehende Umkehrung des Wärmestromes erfordern, die sonst aus schaltungs^ oder . regeltechnischen Gründen oder mangels geeigneter ' Dampfmengen nicht möglich ist. .

Weitere Einzelheiten der Erfindung beziehen sich auf die besondere Ausbildung des Stromverdrängers in seiner Eigenschaft als,zusätzlicher Wärmetauseher bzw. als Heizkörper.

Der Gegenstand der Erfindung ist auf der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher gemäss der Erfindung,

. Fig. 2, 3»" 4,-5 u..6 jeweils einen Längsschnitt

einer Alternativausführung des unteren Teils des Wärmetauschers.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, sind die hier in Ring-009884/0383

reihen angeordneten Wärmetauscherrohre 1 eines in einem Führungsrohr 2 oder einem sonstigen Durchtrittsraum für den umzuwälzenden Wärmeträger eines Reaktionsapparates herausnehmbar eingeschobenen Wärmetauschers am oberen Ende in einem ringförmigen Sammelraum 3 zusammengefasst. Die Querschnittsform dieses Sammelraumes kann beliebig ausgeführt sein, jedoch ist auf eine gute Abrundung insbesondere der inneren Ecken 4 zu achten, damit die Innenwand 5 des Sammelraumes 3 strö- _ mungsrechnisch eine Düse für den von ihr in geringem

Abstand umgebenen Umwälzpröpeller 6 des einen Wärmetauschmittels bildet. Falls es erforderlich ist, können zusätzlich Stromführungsbleche 7 am Düsenaustritt angebröcht sein.

Der zur Wasserverteilung dienende untere Saramelraum der Wärmetauscherrohre 1 ist mit einem den freien Innenraum des Wärmetauschers weitgehend ausfüllenden Stromverdränger 9 verbunden. Aus Pestigkeitsgründen . steht der Boden 10 des Sammelraumes 8 über einen

Anker 11, der als Rohr ausgebildet ist, mit dem als Kegel ausgeführten Kopf 12 des Stromverdrängers 19 in Verbindung. An diesen Verdrängerkopf 12 schliesst sich ein federndes DampfÜbergangsstück 13an, das in den'^Sammelraum 3 mündet.

Während des Betriebes drückt der Propeller 6 den Wärmeträgerstrom an den Wänden 4 des Samtnelraumes 3 vorbei zwischen den Verdränger 9 und das PUhrungs- rohr 2 sowie durch den Anker 11, während der mit ^l ■ ■ . den Sammelräumen 3, 8 in Verbindung stehende Innen-?.

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raum des Verdrängers 9 von dem anderen, aucli durch ■ die Wärmetauscherrohre 1 geleiteten Wärmetauschmittel durchströmt wird* Je nachdem, ob der Wärmetauscher innerhalb oder ausserhalb des nur durch den Boden 14 angedeuteten Reaktionsapparates angeordnet ist, ergibt sich eine unterschiedliche Einlaufart des Wärmeträgers zu dem Propeller, nämlich zentrisch, exzentrisch oder tangential. _:

G-emäss Pig. 2 ist in den Wärmetauscher, dessen Wärmetauscherrohre 1 in diesem Falle auch am unteren ■ Ende mit einem ringförmigen Sammler 15 verbunden sind, nachträglich ein sich aus einem Mittelzylinder 16, einem gewölbtem Boden 17 und Verbindungsrohren 18 zusammensetzender Ptromverdränger als zusätzlicher Verdampfer eingebaut.

Auch gemäfs den Fig. 3, 4, 5 und 6 sind die unteren Enden derc. Wärmetauscherrohre 1 mit einem ringförmi- ■ g gen Sammler 19 verbunden. Gemägs Fig. 3 ist der aus einem Zylinder 20, gewölbten Böden 21, bei einer Beschickung mit flüssigen Medien evtl. notwendigen TJmlenkblechen 22 und eigenen Anschlüssen 23 bestehende Stromverdränger in den Gefässboden 14 eingeachweisst.

Somit können der Wärmetauscher und der Stromverdränger unabhängig voneinander, z.B. der erster© mit v/asserdampf und der letztere mit Diphyl " -, betrieben werden.

Geffläae Pig« 4 ist der Stromverdränger 24 In den Ge- | fassboden 14 tuewecheelbar mit Hilfe eines Flansches

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25 befestigt und als Heizkörper mit einer Brenneinrichtung 26 ausgebildet.

Gemäss den Fig. 5 und 6 ist die Wärmeaustauschfläche des Stromverdrängers auf ein Mehrfaches vergrössert durch die Aufteilung desselben in Einzelrohre. Die Einzelrohre 21 gemäss Fig. 5 sind in dem. Gefässboden 14 fest eingeschweisst und haben in ihrem Inneren zwecks Zwangsführung, des Heiz- oder Kühlmediums oben offene Verteilerrohre 28, die am unteren Ende in einen inneren Sammelraum 29 einmünden. Die ringförmigen Räume zwischen den Stromverdr.ängerrohren 27 und den Verteilerrohren 28 stehen mit einem Susseren Sammelraum 30 vereint, der an dem Gefässboden 14 so befestigt ist, dass die genannten Teile ohne Störung des Betriebes ausbaubar sind.

Nach Fig. 6 sind sowohl die Stromverdrängereinzelrohre 31 als auch das zentrale Stromverdrängerhauptrohr 32 fest in den Gefässboden 14 eingeschweisst und mit auswechselbaren, elektrischen Heizeinsätzen 35 ausgerüstet. Mit dieser Anordnung ist ein regelungstechnisch leicht zu beherrschendes differenziertes Einbringen von Wärme zu erreichen.

Ausser den bereits erwähnten Möglichkeiten und Vorteilen, die sich mit einem gemäss der Erfindung ausgebildeten und angeordneten'Wärmetauscher für-den Betrieb eines damit zusanmengebauten anderen'Apparates, 009884/0313

z.B. eines Kontaktofens, · ergeben, ist noch darauf hinzuweisen, dass die Verwendbarkeit des letzteren vielseitiger wird sowie dass vergleichsweise geringere Ausfallzeiten und Produktionsverluste auftreten, weil bei Störungen in den übrigen Anlagent'.eilen das zeitraubende Abkühlen und Aufheizen des Reaktionsapparates entfallen, wofür sonst etwa 65 - 75 Stunden benötigt werden. '■'-:

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Claims

Deggendorfer Werft· und 8360 Deggendorf /Donau, den 21.9.1967

Eisenbau, Ges.m.b.H. U ·

Ca/Pa Dg 57

Patentansprüche:

Γ 1.) Wärmetauscher., dessen ringförmiges Rohrbündel mit zugehörigem Verteiler und Sammler an den Rohrenden eine aus ihrer Einbaulage herausziehbare Einheit bildet und im Betriebszustand von dem im Kreislauf geführten Wärmetauschmittel eines zur Durchführung chemischer Reaktionen dienenden Apparates umströmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher sich nach oben bis in den Bereich des Propellers (6) erstreckt, der in geringem Abstand von einem ringförmigen Sammler (3) desselben umgeben ist, während sich in dem darunter liegenden Innenraum der Wärmetauscherrohre (1) ein Stromverdränger (9; 16; 20; 24; 27; 31, 32) befindet.

. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromverdränger als ein ebenfalls von einem Wärmetauschmittel durchströmter oder von innen beheizter Hohlkörper,,.ausgebildet ist und so als zusätzliche, gegebenenfalls unabhängig von dem Rohrbündel und im entgegengesetzten Sinne wirkende Wärmetauschfläche dient.

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3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromverdränger (9) mit seinen Enden an die gleichen Sammelräume (3, 8) wie die Wärmetauscherrohre ("I) angeschlossen ist und zusammen mit diesen eine bauliche Einheit bildet.

4» Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekenn^ zeichnet, dass der Stromverdränger getrennt von den Wärmetauscherrohren (1) und deren Sammelräumen (19) in den Reaktionsapparat fest oder für sich herausnehmbar eingebaut ist.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromverdränger (20) am gleichen Ende mit Anschlüssen (23) für die. Zu- bzw. Ableitung . ■■ des mit Umlenkung am anderen Ende hindurchgeführten Wärmetauechmittels ausgerüstet ist.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromverdränger aus mehreren Rohren besteht, die als Doppelrohre ausgebildet sind, deren Auesenrohre (27) und Innenrohre (28) am unteren Ende an je einen gemeinsamen Sammelraum (30 bzw. 29) anfeachloeaen find, während die Inntnrohre an obtrtn Ende in die dort g#sohloif»nen Au·β·ηrohre münden. 0ÖS884/O383 * BAD ORIGINAL

7. Wärmetauscher nacla Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des vom Propeller (6) umgewälzten Wärmetauschmittels zum Propeller je nach der Lage des Wärmetauschers innerhalb oder ausβerhalb des Reaktionsapparates konzentrisch bzw« exzentrisch, gegebenenfalls tangential erfolgt»

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