DE1778362A1 - Waermeaustauschkoerper und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

BE 11524

Yon Roll AG, Gerlafingen Wärmeaustauschkurper und Verfahren zu seiner Herstellung

» Die'Erfindung besieht sich auf Wärmeaustauscher per

für den Wärmeaustausch zwischen Flüssigkeiten, Dämpfen oder/und Gasen, die In wesentlichen aus Rohren bestehen, durch die das wärmeabgebende oder wärmeaufnehmende Medium hindurchgeleitet wird, während das wärmeaufnehmende bzw. wärmeabgebende Medium im Gegen-, Kreuz- oder Gleichstrom auaserhalb und entlang der Rohre geführt wird.

Bei den bekannten Wärmeaustauschern dieser Art werden die Rohre gewöhnlich gerade, schlangenförmig oder schraubenlinienförmig in gleichmäflsiger Verteilung durch den Raum

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geführt, durch den das ausaerhalb der Rohre befindliche Medium strömt, wobei die Wärmeübertragung im wesentlichen durch Konvektion bewirkt wird.

Andere bekannte Wärmeaustauscher dieser Art, bei denen die VJärmeübertragung hauptsächlich durch Strahlung bewirkt wird, weisen einen Strahlungorautn auf, dessen Wände durch mehr oder weniger eng aneinanderliegende Rohre verkleidet sind. Hier ist die Führung der Rohre sehr einfach, wenn der Strahlungsraum als Schacht oder Kanal mit über die ganze Schacht- bzw. Kanallänge gleichbleibendem Querschnitt ausgebildet ist, weil in diesem Falle die Rohre ohne weiteres unter gleichem Abstand senkrecht, waagrecht oder schräg geführt werden können. Hingegen wird bei über die Länge des Schachtes bzw. Kanales sich änderndem Querschnitt des Strahlungsraumes die Rohrführung komplizierter, weil hier die Rohre, entsprechend dem jeweiligen Querschnitt des Strahlungsraumes, entweder verschieden groseen Abstand voneinander aufweisen oder» bei engem Rohrabetand, teilweise übereinander verlegt werden müssen. Die Herstellung eines solchen Wärmeaustauschers erfordert jedoch einen grossen Arbeitsaufwand und ist somit recht kostepielig. Ein Weiterer Nachteil besteht darin, dass bei verschieden geführten Rohren die Wärmebelastung der einzelnen Rohre unterschiedlich ist, so tlass die erwähnte Rohrführung sogar

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überhaupt nicht möglich ist, wenn bei grossen Strömungsgeschwindigkeiten in hochbelaateten Strahlungsräumen die Wände der letzteren aus eng aneinanderliegenden Rohren gebildet und in diesen Strahlungsräumen eine ungehinderte Strömung des v/ärvneabgebenden Mediums aufrechterhalten werden sollen.

Zweck der Erfindung ist, die angeführten Kachteile au beheben.

Demgemäss betrifft die Erfindung einen •Wärmeaustauschkörper, insbesondere für Wärmeübertragung durch Strahlung, bestehend aus Rohren, die einen schachtförmigen Strömungskanal mit über die Kanallänge sich änderndem Querschnitt bilden und mit ihren, Enden in SammeIgefasse münden.

Die Erfindung besteht darin, dass einer der beiden durch den Verlauf der Achse und die Fora des Querschnitte der Rohre gegebenen Rohrparaneter in jeder zur Achse des Bchachtförmigen Ströeungskanales senkrechten Ebene die gleiche Funktion der Grosse des in dieser Ebene liegenden Kanalquerschnittes ist, wobei die Rohre auBschliesslich und über ihre ganze Länge nebeneinander angeordnet sind.

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Eine bevorzugte Aueführung des Wärmeaustauschkörpers kann darin bestehen, dass der schachtförmige Strömungskanal durch schraubenlinienförmig gewundene Rohre von mit dem Kanalquerschnitt sich ändernder Steigung gebildet ist.

Eine andere bevorzugte Ausführung des Wärmeaustauschkörpers kann darin bestehen, dass der schachtförmige Strömungskanal durch entsprechend seinem Längsprofil gekrümmte und mit ihrer Achse in Achseebenen dieses Kanales liegende Rohre von mit ihrem Abstand von der Kanalachse eich ändernder Querschnittsform gebildet ist.

Ferner kann-eine bevorzugte Ausftihrungsform des erfindungagemässen Wärmeaustauschkörpers darin bestehen, dass er mindestens zwei zur Achse des Strömungskanalee koaxial angeordnete Reihen von Rohren aufweist.

Eine weitere bevorzugte Ausführung des Wärmeaustauechkörpers kann darin bestehen, dass der schachtförmige Sfcrumungskanal über seine ganze länge einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und die Rohre einander gleich ausgebildet und von gleicher Länge sind.

Weiterhin kann eine bevorzugte Ausführung des Wärnteaustauachktfrpers darin bestehen,*dass der .schachtförmige Ströaungskanal die Form eines Rotationshyperboloids aufweist und von in seiner Hyperboloidfläche liegenden geraden Rohren gebildet ist· Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung des Wärmeaustauschk'^rjers« Das Verfahren zeichnet

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sich dadurch aus, dass einander gleiche Rohre von gleicher Länge zur Bildung eines schaehtförmigen Strömungskanales mit über die ganze Kanallänge kreisförmigem Querschnitt in gleicher Weise und mit gleicher Formänderung verformt und daraufhin in gleicher Weise und Anordnung mit den Sammelgefässen verbunden werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Wärmeaustauschkörpers gemäss der Erfindung, die auch das erfindungsgemässe Verfahren zu seiner Herstellung /erdeutlichen, sehe-' | statisch dargestellt. Ss zeigen:

Pig. 1 einen Wärmeauetauschkörper« bei dem die Bohre mit entsprechend dem jeweiligen Kanalquer schnitt sich ändernder Steigung schraubenlinienförmig gewunden sind, in einem Längsschnitt,

Pig. 2 einen Wärmeauetauschkörper, bei dem £ie Rohre mit' entsprechend dem jeweiligen Abstand von der Kanalaohee eioh änderndem Querschnitt geformt sind, in einem Längsschnitt nach der Linie II-II der Pig. 3, '

Pig. 3 den Wärmeaustauschkörper der Pig. 2, in einem Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2,

Pig. 4 den Wärmeaustauschkörper der Pig« 2, in einem Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2,

Fig. 5 ein Rohr dea Wärmeaustauschkörpers der Pig. 2, in einem Querschnitt nach der Linie V-V der Pig. 2 in gröBserem Massstab, :.*

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Pig. 6 einen Wärmeauatauschkörper mit zwei zur Kanalachse koaxial angeordneten Rohrreihen, in einem Längsschnitt, und

Fig. 7 einen Wärmeaustauschkörper in Form eines Hyperboloids, mit geraden Rohren, in einer räumlichen Ansicht.

In Fig. 1 besteht der Wärmeaustauschkörper aus einem unteren Sammler 1, einem oberen Sammler 2 und Rohren 3. Die Rohre 3 sind mit ihren unteren bzw. oberen Enden an die beiden ringförmig ausgebildeten Sammler 1 bzw. 2 angeschlossen und bilden, Rohr an Rohr eng aneinanderliegend, einen schachtförmigen Strömungskanal 4 für den Durchfluss eines der beiden miteinander in Wärmeaustausch stehenden Medien, wobei sich aber der mit 4q bezeichnete, über die ganze Kanallänge kreisförmige Querschnitt des Strömungskanales 4· in Richtung der mit A. bezeichneten Kahalachse ändert. Dem unteren Sammler 1 wird Wasser zugeführt und aus dem oberen Sammler 2 das in den als Sieierohre dienenden Rohren 3 entstehende Gemisch aus Wasser und Dampf abgeführt. Die hierfür an den beiden Sammlern 1 und 2 vorgesehenen Anschlüsse sind in Fig. 1 nicht dargestellt·

Dieser Wärmeaustauscherρer achliesst sich mit seinem unteren Ende an das obere Ende einer in Fig. 1 nicht dargestellten Schmelzkammerfeuerung derart an, dass die aus der Sohmelzkammerfeuerung unter Drall abgeführten

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heiaaen Abgase von unten her in den scha ent for irrigen Strömungekanal 4 des Wärmeaustauachkörpers eintreten und diesen in vertikaler Richtung nach oben durchs trimmen. Hierbei werden die in der Schnelskammerfeuerung nicht abgeschiedenen und von den Abgasen mitgeführten £?chn?ls~ teilchen, 2.B. flüssige Schlacke:iteilchen, im engen Querschnitt des schachtförmigen StrÖmungakanales 4 unter wesentlich erhöhter Fliehkraftwirkung ausgeschleudert, wonach sie entlang der glatten Rohrwand in den Schmelzraum der Schmelzkammerfeuerung zurückfliesoen. ™

Jedes der einander völlig gleichen Rohre 3 iet schraubenlinienförmig gewunden, wobei sich aber die Steigung bzw. der Steigungswinkel «C der Schraubenlinie entsprechend der jeweiligen Grösee des mit 4q bezeichneten Querochnitto des Bohachtförmigen StrömungskanaleB 4 derart ändert, dass die Röhre 3 trotz der Aenderung des Kanalquerechnitts 4q Rohr an Rohr aneinander βμ liegen kommen, d.h. koine unzulässigen Spalten zwischen jeweils benachbarten Rohren 3 entstehen und auch kein unerwünschtes üebereinanderliegen von Rohren 3 an irgendeiner Stelle des Strömungskanales 4 auftritt. Somit ist hier der Verlauf der Achse A, der Rohre 3 als Rohrparameter in jeder auf der Aphse A, des sohachtförmigen Strömungskanales 4 senkrecht stehenden Ebene E die gleiche Punktion der Grosse do^s in dieser Ebene E liegenden Kanalquer Bcnnittes 4q» wobei die Rohre 3 aueschlieealich und Über

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ihre ganze Länge nebeneinander angeordnet sind«

Die Steigung, d.h. der Steigungswinkel oC der schraubenlinienförmig gewundenen Rohre 3 wird von der jeweiligen Grosse des Querschnittes 4q des schachtförraigen Strömungskanales 4, sowie vom gewünschten Abstand jeweils benachbarter Rohre 3 bestimmt. Die Steigung der Rohre 3 ist in der Ebene E des engsten Kanalquerschnitts 4q am grössten und tgct kann hier unendlich sein, so dass 'hier die Rohre 3 in vertikaler Riohtung, d.h. parallel zur Kanalachse A. verlaufen, wie dies in Fig. 1 für den mit B_ bezeichneten, den engsten Kanalquereohnitt 4q aufweisenden unteren Bereich des sohachtfönaigen Strömungskanales 4 mit den hier vertikal, d.h. mit einem Steigungswinkel «C = 90° und somit einer Steigung tgoC,s=o° verlaufenden Rohren 3 zutrifft. Dementsprechend ist in der Ebene E des gröeeten Kanalquerschnitts 4q die Steigung der Bohre 3 am kleineten, wie dies für die in 91g. 1 alt X bezeichnete obere Bbene sutrifft·

St&tt die Spaltweite bei Rohr an Rohr unmittelbar aneinanderllegenden Rohren gleich Hull su wählen, wie dies bei den Rohren 3 der Fig. 1 zutrifft, kann die Spaltweite zwischen jeweils benachbarten Rohren beliebig gross gewähl-6 werden, d.h. die in Fig. 1 gezeigte Ausführung alt einer Spaltweite = 0 stellt nur einen Srenafall dar. ·

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Ebenso können statt eines kreisförmigen Querschnitts 4q. für den schachtförmigen Strömungskanal 4, wie er in Pig. 1 gezeigt ist, auch andere QuerschnittsformGn, z.B. ein ovaler Querschnitt, gewählt v/erden, jedoch wird der über die ganze läxigG des Kanales 4 kreisförmige Kanalquer schnitt 4q. bevorzugt, weil dann ^edes Rohr 3 die gleiche Krümmung und die gleiche Länge aufweist.

Der kreisförmige Kanalquerschnitt 4q ist aber auch deshalb günstig, weil dann bei jedem der*Rohre 3 die

Wärmebelaetung den gleichen Wert hat, wodurch Wärmespannungen in einem solchen Wärmeaue tauchkörper vermieden werden.

Die Rohre 3 sind mit einem gasdichten Mantel»5 umgeben, der dem Längsprofil des schachtförmigen Strömungskanals 4 angepaeat ist. Die Bohre 3 können an Ihren Innen liegenden, d.h. den eigentlichen Strömungskanal 4 begrenzenden Umfangspartien in bekannter Weise bestiftet und mit einer Stampf- oder Spritzmasse bedockt sein, um die Rohre 3 vor übermässiger Wärmebeanspruchung zu schützen.

Der zuvor anhand der fig. I beschriebene Wärmeaustauschkörper ist besondere für eine kurze, gedrungene Bauweise

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geeignet, weil die schraubenlinienförmig gewundenen Siederohre 3 in weiten Grenzen nachgiebig sind und dadurch Wärmespannungen auffangen.

In Pig. 2 sind die beiden Sammler 1 und 2 durch als Siederohre dienende Rohr© 3¹ miteinander verbunden, wobei die Rohre 3' einen schachtförmigen Ströinungskanal 4^S bilden, dessen über die ganze Kanallänge kreisförmiger, mit 4q' bezeichneter Querschnitt sich in Richtung der Kanalachse A,' ändert. Die Rohre 3' sind dem Längsprofil des Strönunggkanales 4' entsprechend gebogen, wobei ihre mit A~· bezeichneten Rohrachsen in Ebenen E₁ liegen, die durch die mit A.' bezeichnete Achse dee Strömungekanales 4' gehen (vgl. Pig. 3 und 4). Bei Jeden der einander völlig gleichen Rohre 3' ändert sich die Porm des mit 3q^! bezeichneten Rcftirquerschnittee entsprechend dem jeweiligen'Abstand a des Rohres 3' von der Kanalachse A*' derart, dass die Rohre 3' trotz der Aenderung dee Kanalquersohnittes 4q' Rohr an Rohr aneinander zu liegen kommen, d.h. keine unzulässigen Spulten zwischen den Rohren 3* entstehen und auch en keiner Stelle Rohre 3¹ übereinanderliegon. Somit ist hier die Porm des Querschnittes 3q* der Rohre 3' als Rohrpara- »eter in jeder auf der Achse A.' des sohaehtfc'rmigen Strömungskanales 4' senkrecht stehenden, in Fig. 2 mit E¹ bezeichneten Ebene die gleiohe funktion der Grosso des in dieser Ebene S* liegenden Kanalquerschnittes 4q', wobei die

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Rohre 3' ausschlieBSlieh und über ihre ganze lunge nebeneinander angeordnet sind.

Ia Bereich dee ait D "bezeichneten, gröesten Schachtdurehmeseera weisen alle Rohre 3' einen kreisrunden Rohrquerschnitt 3q' auf} sie sind jedoch um so mehr flachgedrückt, je näher sie zur*Achse A.¹ des schachtförmigen Strömungskanales 4' geführt werden, entsprechend demjenigen

Ausschnitt des "betreffenden Kanalquerschnittes 4q'_f den %

jedes Rohr 3' einnimmt.

Pig. 5 zeigt in grössGrem Massstab den Querschnitt 3q* eines derart flachgedrückten Rohres 3'% wie er an der engsten Stelle, d.h. in der Ebene E¹ des kleinsten Querschnitts 4q', des sohaohtföraigen Strönungekanalts V bei allen Rohren 3' auftritt (vgl. die Schnittebene IT-IV und V-V 4n Pig. 2). Dae Profil dieses Rohrquerschnittes 3q' verjüngt eich etwas in Richtung auf die Kanalachse A₊', was in Fig. 5 durch die beiden dort mit gestrichelten Linien eingezeichneten und mit T bezeichneten Tangenten an die Längsseiten _% des Querechnittprofils 3q' verdeutlicht ist. Ferner ist zum Vergleich der ursprüngliche, d.h. vor der Verformung dee Rohres 3' vorhanden gewesene, kreisrunde Querschnitt des Rohres 3' in Pig. 5 »it strichpunktiert gezeichneten Linien dargestellt.

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Die Rohre 3' sind mit einem dem Längsprofil des Ka- !

nales 4¹ entsprechend ausgebildeten, gasdichten Mantel 5 I:

umschlossen und können zu ihrem Schütze vor Ubermässiger /

Wärmebeanspruchung an ihren innen liegenden Partien \

bestiftet und mit einer Stampf- oder Spritzmasse ver- I

sehen sein. [

Auch hier können statt der Spaltweite Null zwischen jeweils benachbarten Eohren 3' beliebige Spaltweiten und/oder statt, des kreisförmigen Kanalquerschnitts 4q^s andere Querschnittsprofile, z.B. ein ovaler Kanalquerschnitt, gewählt werden. Jedoch wird auch hier der über die ganze Länge des schachtförmigen Strömungskanales 4* kreisförmige Kanalquereohnitt 4q' bevorzugt, weil dann die Rohre V nicht nur einander gleich ausgebildet werden können, sondern auch die gleiche Wärmebelastuifg erfahren, so dass Wärmespannungen im Wärmeaustausohkörper vermieden werden.

Sin» !zuvor anhand der Pig. 2 bis 5 beschriebene Aus- * '

führung des Wärmeaustauschkörpers ist besonders für eine ί

langgestreckte Bauweise isweekmässig. \

Bei den beiden, zuvor anhand der Fig. 1 bzw. 2 bis 5 )

beschriebenen Ausführungen des Wärmeaustauschkörpers i

waren die als Siederohre dienenden Rohre 3 bzw. 3' ^

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wegen der hohen Wärmebelastung eng aneinander» d.h.* Rohr an Rohr ohne Spalt aneinanderliegend oder mit Spaltweiten von nur wenigen mm zwischen benachbarten Rohren verlegt worden. Bei niedrigerer Wärmebelastung können aber die Rohre bekanntlich mit grösseren Spaltweiten verlegt werden, um so einen grösaeren Umfang der Rohre für den Wärmeaustausch nutzbar zu machen. Hierzu können bei beiden AuBführungsformen die Spaltweiten zwischen den Rohren, wie Dohon erwähnt, beliebig groes gehalten · werden. Hierbei können die Spaltweiten aber auoh über die ganze länge des schachtförmigen Strömungskanales gleichmäösig breit sein oder sich beliebig verändern. Die zuvor anhand von zwei Ausführungsbeiepielen beechriebene, prinzipielle Ausführung dea Wärmeaustauschkörpers gestattet somit vielfältige Variationen, die ohne grossen Arbeitsaufwand zu erreichen sind·

In Pig. 6 ist ein Wärmeaustausohkörper gezeigt, bei dem zwei Rohrreihen R^ und R₂ zur Achse A^'' eines schacht- ( förmigen Strömungskanales 4^S} koaxial angeordnet und über ihre Enden mit zwei Sammlern 1 und 2 verbunden sind. Die ^% mit' 3^M bezeichneten Rohre der äusseren Rohrreihe R₁, die den Ströciungskanal 4⁹¹ bilden, sind prinzipiell wie bei der zuvor beschriebenen Ausführung nach Fig. 2 bis 5 ausgebildet und angeordnet, wobei aber zwisohen den Rohren

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3⁹¹ gröeaere, einander gleiche Spalte von über die Kanallänge gleichmässiger Weite frei gelassen sind. Die mit 5i bezeichneten Rohre der inneren Hohrreihe R₂, die innerhalb dee Strömungskanales V ^l und koaxial zu ihm gewißsermessen einen zweiten Strömungskanal 4^* bilden, .sind ebenso ausgebildet und angeordnet und mit solchen Abständen verlegt,»dass jeweils zwischen zwei benachbarten Rohren 3i ein gleichmässiger Spalt mit einer bei allen diesen Spalten gleichen Spaltweite von beispielsweise 100 mm frei gelassen ist, durch den das von unten in d*en Wärmeaustauschkb'rper eintretende, wärraeabgebende Medium in Richtung eier Pfeile P von innen nach aussen zur äusseren Rohrreihe R^ hin hindurchtreten kann. Hingegen ist die Weite der Spalte zwischen den Rohren 3¹' der äusseren Rohrreihe R₁ erheblich geringer, und sie beträgt hier durchgehend nur etwa 20 mm. Bei hoher Wärmeübertragung durOh Strahlung werden die Rohre 3'' der äUBeeren Rohrreihe R^ enger, d.h. mit geringerer Spaltweite verlegt. Die beiden Rohrreihen R^ und R₂ können in bekannter Weise gegeneinander versetzt sein.

Der" Querschnitt 4q" des Strömungskanales 4¹³ ändert sich zwar in Richtung der Kanalachse A^'', ist aber über die ganee Kanallänge kreisförmig} das gleiche gilt für den mit 4<3.^ bezeichneten Querschnitt des bereits erwähnten, durch die innere Rohrreihe R₂ gebildeten inneren Kanales 4i''.'

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Somit sind auch hier sowohl die Rohre 3^M der äusseren Rohrreihe R₁ als auch die Rohre 3i der inneren Rohrreihe R„ ie Rohrreihe R, bzw. R« einander gleich und auch von gleicher Länge. .

Der Mantel 5 schliesst das von der äusseren Rohrreihe R., gebildete Rohrbündel gasdicht ein.

Pig. 7 zeigt eine Ausführung des Wärmeaustauachkb'rpers, bei welcher der mit 4 hyp bezeichnete 3chachtförciige Strömungskanal die Form eines Rotationshyperboloids aufweist und von in seiner Hyporboloidflache liegenden geraden Rohren 3g gebildet ist, die alle, einander gleich ausgebildet, auch die gleiche Länge aufweisen.

Durch Drehung einer Hyperbel um ihre Nebenachs% (y-y) entsteht bekanntlich daß einschalige Rotationshyperboloid, das auch kuxfB mit Hyperboloid beeeichnet wird und bei dem es gerade Linien gibt, die, zur Hyperbölοid-Achse (y-y) geneigt, ganz in der Fläche des Hyperboloids liegen.

Dieee mathematische Beziehung ist der in Fig. 7 dargestellten Ausführung des Wärmeaustauschkörpers zugrundegelegt. Somit ist' hier der Verlauf der mit A, bezeichneten Achse der Rohre 3g als Rohrparameter in .jeder auf der Achee A.'¹¹ des echachtförmigon Strömungekanales 4 hyp senkrecht stehenden, in Fig.

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dee in dieeer Ebene E_n_ liegenden"icanalquerschnittes 4q._nvp, wobei auch hier die geraden Rohre 3g aüsschliessl und über ihre ganse Länge nebeneinander angeordnet sind.

mit E^ bezeichneten Bbene die gleiche Punktion der Grosse \

Zwar hat der gegenseitige Abstand jeweils benachbarter Hohre 3g in halber Hone dee hyperboloidförmigen Str^mungskanalea 4 hyp, wie bei den Hüll-Geraden des mathematischen Hyperboloids» einen Kleinstwert, jedoch ist dia Abweichung der / Spaltweite gegenüber den oben und unten am Strömungskanal auftretenden Maximalwerten der Spaltweite nur gering, wobei ferner su beachten ist, dass die Spaltweite, ausgehend von der mittleren Höhe des Strömungskanales 4 hyp, nach oben bzw. unten linear, d.h. stetig sunimmt. Je flacher die erzeugende Hyperbel, d.h. je geringer die mittlere Einschnürung des Rotationshyperboloids ist, dest· geringer ist diese Abweichung über die Länge des Strömungskanales 4 hyp. Immer aber können die Rohre 5g rait einander gleichen Abständen von Rohr zu !Rohr verlegt werden und immer auch ist in jeder Kanalquerschnittsebene E_n der Kanalquereohnitt 4q_n kreisförmig, was beides die angestrebte gleiche Wärmebelastung bei allen Rohren. 3g gewährleistet.'

Bei hoher Wärmebelastung müssen die Rohre, wie schon erwähnt, «entsprechend eng aneinander, d.h. Rohr an Rohr ohne Spalt aneinanderliegend oder mit Spaltweiten von nur wenigen mm

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zwischen benachbarten Rohren verlegt werden. Hit dieser Forderung in Einklang steht aber die Ausführung des schaohtförraigen Strömungskanales 4 hyp mit hyperboloidförmigen Kanalprofil. Denn im mittleren Bereich des Kanal-Hyperboloidg, d.h. dort, wo sich die grösste Wärmekonzen- ^ tration im Strömungskanal einstellt, sind, wie schon erwähnt» die Kleinstwerte der Spaltweite anzutreffen.

Unter Mitberücksichtigung des Urastandes, dass die Neigung ' g der geraden Rohre 3g» entsprechend dem etwa*gegebenen Drall der aus einer Sclmelzkammerfeuerung dem Wärmeaustauschkörper zugeführten heiesen Abgase, gegen die Senkrechte nach rechts oder links geneigt werden können, wobei in dem einen falle der Strömungswiderstand im schachtförmigen Kanal gering gehalten» im anderen Falle eine zusätzliche !Turbulenz der Strömung erzeugt wird, ergibt sich somit für die Aus-

führung des Wärraeaustauschkörpers mit hyperboloidförmigem Strömungskanal eine weltgehende Anpassungsmöglichkeit an die angestrebten wärme- baw. strömungstechnischen Verhältnisse. '

So ist zwar bei der Ausführung gemäss Fig. ? die Grundform des Längsprofils des schachtförmigen* Strömungskanals 4 hyp durch die gewählte erzeugende Hyperbel -als Hotationehyperboloid im Gegensatz zu den Ausführungen nach Pig. 1 und Pig. 2 bis 5, wie auch Pig. 6, vorbestimmt, jedoch, „ija.t diese Grundform durchaus an die"im Wärmeaustauschkörper gewünschten wärme- und etrömungstechnischen Verhältnisse anpassbar.

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Aber auch in herstellungstechnischer Hinsicht ist die Aueführung gemass Pig. 7 günstig, weil trotz des Vorhandenseins eines Strömungskanalös von über die Kanallange sich änderndem Querschnitt bei gleichem Abstand ausschliesslich und über ihre ganze länge nebeneinander angeordneter Rohre 3g diese Rohre nioht nur einander gleich, sondern, sogar gerade sein können, wodurch jegliche Verformung, d.h. Biegearbeit, an den Rohren entfällt.

Statt, wie in Pig. 7 dargestellt, nur eine Reihe von Rohren 3g anzuordnen, können auch zwej» oder mehr Rohrreihen beim als Rotationshyperboloid ausgebildeten schaohtföraigen Strömungskanal 4 hyp angeordnet sein, entsprechend wie dies anhand der Pig. 6 zuvor beschrieben wurde.

Statt das wärmeabgebende Medium durch den von den Rohren gebildeten, schächtförmigen Strömungskanal strömen zu lassen, könnte es auch durch die Rohre selbst hindurohgeleitet werden, wobei dann das wärmeaufnehmende Medium den zentralen Strömungskanal durchströmt.

Statt in Sammler, wie bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen gezeigt, können die Rohre auch in beliebig geformte Gefässe münden, zU denen die Zuführung bzw. von denen die Abführung der wärmeaufnehmenden bzw. wärmeabgebenden Medien erfolgt.

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Statt zwei Rohrreihen anzuordnen, wie dies in Pig. 6 gezeigt let, können auch drei oder mehr Rohrreihen vorgesehen werden. ··>.», ₄

Die Erfindung ist also nicht an die In der Zeichnung dargestellten und zuvor beschriebenen AüefUhrungeformen gebunden, sondern die Einzelheiten der. Ausführung können im Rahmen der Erfindung variiert werden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Wärmeaustauschkörper, insbesondere für·Wärmeübertragung durch Strahlung, bestehend aus Rohren, die einen schacht- ^r förmigen Strömungskanal mit über die Kanallänge sich änderndem Querschnitt bilden und mit ihren Enden in Sammelgefässe münden, dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden durch den Verlauf der Aastee (A,) und die Form des Querschnitts (3ςι*) der Rohre (3 bzw. 3¹) gegebenen Rohrparameter in jeder zur Achse (A. bzw, A..') dee sohachtförmigen Strömungskanales (4 bzw. 4¹) senkrechten Ebene (E bzw. S¹) die gleiche Punktion der Orösse des in dieser Ebene liegenden Kanalquerephnitte (4q. bzw. 4q') ist, wobei die Rohre ausschliesslioh und über ihre ganze Länge nebeneinander angeordnet sind.

   Wärmeaustausohkörper nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, dass der schachtförmige Strömungekanal (4) durch schrauben-) linienförmig gewundene Rohre (3) von mit dem Kanalquersehnitt (4q.) sich ändernder Steigung (et) gebildet ist.

   Wärmeaustauechkörper nach AnspruchΊ, dadurch gekennzeichnet, dass der schachtförmige Strömungskanal (4') durch entsprechend seinem Längsprofil gekrümmte und mitr ihrer Achse (A,') in Aohsebenen (E₁) dieses Kanales liegende Rohre (3') von mit Ihrem Abstand (s) von der Kanalachse (A.¹) sich ändernder Quereohnittsform (3qO gebildet lot.

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   4* .Wärmeaustausohkörper nach einem der Ansprüche 2 und 'i, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens zwei zur Acheo (A.¹¹) des Strömungskanales (4¹¹) koaxial angeordnete Reihen und R₂) von Rohren (3»^f bzw. 3i) aufweist.

   5. Wärmeaustausohkörper nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bie 4» dadurch gekennzeichnetι dass der sehachtfb'rmige Strömungskanal (4 bzw. 4* bzw« 4'M Über seine ganze Länge einen kreisförmigen Querschnitt (4q. bzw. 4q.' bzw. 4q'*) auf-, weist und die Rohre (3 baw. 3' b2w. 3^M und *3i) einander gleich ™ ausgebildet und von gleicher Länge sind.

   6. Värmeaustauschkörper nach Ansprüohen 1 und 5, daduroh gekennzeichnet, dass der schachtförmig· StröHungekanal (4 hyp) die Form eines Rotationshyperboloide aufweist und von in seiner Hyperboloidfläohe liegenden geraden; Bohren (3g) gebildet ist.

   7. Verfahren zur Herstellung des Wärmeaustauschlcörpera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das? einander gleiche i Rohre (3 bsw. 3* bsw. 3** und 3i) VDn gleicher Länge zur Bildxuig einea schachtf^rmigen Strömingßkanales (Λ baw. 4* bsw. ^% 4" mit 4i^!) mit über die ganze Kanallänge kreiGförmigem Quersohnitt (4q. bzw. 4q.* bzw. 4q*' wit'4^) in gleicher Weise und mit gleicher Formänderung verformt und daraufhin in gleioher Weise und Anordnung Bit den. Samaelgefässen (1,2) verbunden werden.'

   Jr/ip 20.3.1968

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