DE1900673C3 - Rekuperativer Wärmeaustauscher für heiße Gase - Google Patents
Rekuperativer Wärmeaustauscher für heiße GaseInfo
- Publication number
- DE1900673C3 DE1900673C3 DE19691900673 DE1900673A DE1900673C3 DE 1900673 C3 DE1900673 C3 DE 1900673C3 DE 19691900673 DE19691900673 DE 19691900673 DE 1900673 A DE1900673 A DE 1900673A DE 1900673 C3 DE1900673 C3 DE 1900673C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- insert body
- heat
- heat exchanger
- face
- hot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
- F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
- F22B37/06—Flue or fire tubes; Accessories therefor, e.g. fire-tube inserts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F23M9/00—Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen rekuperativen Wärmeaustauscher, bei dem ein heißes Wärme abgebendes Gas
durch mindestens ein außen von kälterem Fluid umspültes Rohr strömt, in dem konzentrisch ein
Einsatzkörper leicht herausziehbar gelagert ist, der mit dem Rohr einen Ringspaltkanal bildet, rohrförmig
ausgebildet, an der eintrittseitigen Stirnfläche offen und an der austrittseitigen Stirnfläche geschlossen ist, der
aus gut wärmeleitendem Material besteht und auf der Eintrittseite mit einer Anordnung zur erhöhten
Wärmeaufnahme aus dem heißen Gas versehen ist.
Es ist bekannt, daß die Wärmeabgabe oder -aufnahme strömender Medien auf eine oder von einer Wand durch
Turbulenz bedeutend größer wird. Zu diesem Zweck hat man innerhalb des das Fluidum führenden Kanals
Einsatz- oder Verdrängungskörper konzentrisch angeordnet, so daß ein Strömungskanal mit ringförmigen
Querschnitt gebildet ist.
So ist ein Rekuperator bekannt (US-PS 29 10 276), bei
dem im Bereich niederer Rauchgastemperaturen innerhalb eines von einem aufzuheizenden Gas
beaufschlagten, verrippten Wärmeaustauscherrohres ein Rauchgasleitrohr mit gegenüber jenem geringeren
Durchmesser angeordnet ist, so daß ein Ringspaltkanal gebildet ist. Am äußeren Ende des Leitrohres ist ein
Ventil angebracht Um bei Teillast den bereits abgekühlten Rauchgasen in diesem Rekuperatorteil
mehr Wärme entziehen zu können, wird das Ventil geschlossen, so daß die kälteren Rauchgase nur durch
den Ringspaltkanal geführt werden und infolge der größeren Wärmeübergangsfläche mehr Wärme an das
aufzuheizende Gas abgeben können. Im Bereich hoher Rauchgastemperaturen arbeitet dieser Rekuperator
überwiegend als Strahlungsheizkörper, d. h. es sind überhaupt keine Mittel zur Erhöhung des Wärmeüberganges
vorgesehen. Im Bereich mittlerer Temperaturen sind in das Innenrohr hineinragende Hohlrippen
angeordnet, die vom aufzubringenden Gas durchströmt werden.
Mit dem bekannten Rekuperator ist es infolgedessen s nicht möglich, auf dessen Eintrittsseite den heißen
Gasen mehr Wärme zu entziehen und längs des Rekuperatorrohres in den Bereich niedrigerer Temperaturen
zu leiten, um dadurch das Temperaturgefälle zwischen dem Wärme aufnehmenden Medium zu
vergleichmäßigen bzw. den Temperaturgradienten längs des gesamten Rekuperators zu verringern.
Hierin besteht aber die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, nämlich einen Rekuperator mit sehr
hoher spezifischer Heizflächenbelastung unter Vermeidung großer Temperaturgradienten zu schaffen, wobei
der Wärmeübergang durch Vermeidung von Ablagerungen auf der vom Wärme abgebenden Gas beaufschlagten
Fläche für längere Zeit konstant bleiben solL Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Anordnung zur erhöhten Wärmeaufnahme am Eintrittsende der heißen Gase vorgesehen ist und aus
axialen, den Einsatzkörper durchdringenden Innen- und Außenrippen oder aus einem mit flüssigem Metall
gefüllten Mantel besteht
Die heiße Gasströmung wird also ohne Richtungsänderung durch den Ringspaltkanal geführt, so daß
Ablagerungen durch Fliehkrafteinwirkung vermieden werden. Die Turbulenz der Strömung sorgt für einen
intensiven Wärmeaustausch, wobei auch der Einsatzkörper rrüt Hilfe der Rippen bzw. Flüssigmetallmantels
intensiv aufgeheizt wird und infolge seiner guten Wärmeleitfähigkeit über seine gesamte Länge eine
wesentlich ausgeglichene Temperatur annimmt Er wirkt nun nicht nur als Verdränger zur Bildung eines
Ringkanals, sondern zugleich als Strahlkörper. Mit der Erfindung werden also die drei Arten der Wärmeübertragung,
nämlich Konvektion, Strahlung und Leitung, in sinnvoller Weise zur Erzielung großer spezifischer
Heizflächen bei verminderter Wärmebeanspruchung vereinigt.
Darüber hinaus hat der stark aufgeheizte Einsatzkörper noch die Wirkung eines Filters für vornehmlich in
Rauchgasen enthaltene niederschlagbare Stoffe, wie z. B. Schwefel und Phosphor. Bei der hohen Temperatur
des Einsatzes werden diese Stoffe auf seiner Außenwand sublimiert. Wenn solche Anwachsungen eine
gewisse Stärke erreicht haben, werden die Einsätze herausgezogen und die Ablagerungen durch schnelles
Aufheizen mit einer Flamme bzw. Abschrecken in kaltem Wasser oder durch mechanisches Klopfen zum
Abplatzen gebracht. Vermöge dieser Filterwirkung der Einsätze bleiben die Wärmeübergangsflächen über
lange Betriebszeiten sauber, damit bleibt auch der Wärmeübergang konstant, und es ist auch bei öl- oder
gasbefeuerten Kesseln die Gefahr der Kaminversottung weitgehend gebannt.
Im folgenden wird die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen erläutert Die Zeichnungen zeigen
in
hi) F i g. 1 den Verlauf der Wandtemperatur über der
Länge eines Wärmeaustauschrohres,
Fig.2 einen rohrförmigen Einsatzkörper mit einer
Stauscheibe am Austrinkende,
"' Aufheizen des Einsatzkörpers und
Fig. 4 einen lediglich am Eintrittsende verrippten
Einsatzkörper.
In F i g. 1 ist über der Länge /eines Wärmeaustausch-
In F i g. 1 ist über der Länge /eines Wärmeaustausch-
rohres dessen Wandtemperatur T aufgetragen. Die
Kurve a zeigt den steil abfallenden Verlauf der Temperatur bei Verwendung von Drall-Leitflächen. Mit
der Erfindung hingegen wird gemäß Temperaturlinie b die hohe Temperaturspitze am Eingang merklich
abgebaut und die Wandtemperatur weitgehend gleichmäßiger.
F i g. 2 zeigt einen Röhrenwärmeaustauscher mit den Böden 1 und 2, in dem das Rohr 3 durch Einwalzen oder
Schweißen befestigt ist In diesem ist der rohrfönrige
Einsatzkörper 4 mittels Stegen 5, 6 gelagert Die Strömungsrichtung der Rauchgase ist mit dem Pfeil 7
angedeutet Der Einsatzkörper 4 ist am Eintrittsende mit einem hohlen Mantel 8 versehen, der mit einem
Material hoher Wärmeleitfähigkeit, z.B. Natrium, ausgefüllt ist Aber auch das Rohr des Einsatzkörpers 4
besteht aus einem gut wärmeleitenden Material, z. B. legiertem StahL Das Eintrittsende kann aus einem bei
hohen Temperaturen korrosionsfesten Material bestehen.
Außerdem kann die Oberfläche des Einsatzkörpers noch mit korrosionshemmenden und die Abstrahlung
(Reflexion) fördernden Oberzügen versehen sein, wie diese z. B. durch Inchromieren, Flammenspritzen und
dgl. entstehen.
Am Austrittsende ist die Stauscheibe 9 angebracht, so
daß durch Veränderung des Spaltes s die den Ringspalt durcheilende Strömung stärker oder schwächer gedrosseit
werden kann. Durch das gute Wärmeleitvermögen wird im Einsatzkörper ständig Wärme vom Einlaßende
11 zum Auslaßende 12 hin transportiert und durch Strahlung auf das Rohr 3 übertragen. Auf diese Weise
wird eine bedeutende Steigerung der Heizflächenbelastung möglich.
In analoger Weise arbeitet der Einsatzkörper nach F i g. 4. Um den Gasen am Eintrittsende 11 mehr Wärme
zu entziehen, sind in diesem Bereich den Einsatzkörper
ίο 24 durchdringende axiale Innen- und Außenrippen 16
angebracht deren axiale Länge sich nach dem gewünschten Temperaturverlauf richtet
Um den Einsatzkörper 14 nach F i g. 3 beim Anfahren, z. B. eines Kessels, schneller aufheizen zu können, sind
nahe der Stauscheibe 19 Schlitze 13 vorgesehen, so daß die von der Feuerung kommenden heißen Gase auch
durch das Innere des Einsatzkörpers strömen und diesen schneller aufheizen können. Die aus den Schlitzen 13
austretenden Gase, die gegenüber dem aus dem Ringspaltkanal 10 kommenden Gasen eine höhere
Temperatur haben, vermischen sich mit diesen und verhindern so den Niederschlag von Schwitzwasser.
Sobald die normale Betriebstemperatur erreicht ist, verschließt der Ringschieber 14a, der von dem Stab 15
aus einem Material mit größerer Wärmedehnung gegenüber dem Rohr des Einsatzkörpers 14 gesteuert
wird, automatisch die Schlitze 13.
Claims (2)
1. Rekuperativer Wärmeaustauscher, bei dem ein
heißes Wärme abgebendes Gas durch mindestens ein außen von kälterem Fluid umspültes Rohr
strömt, in dem konzentrisch ein Einsatzkörper leicht herausziehbar gelagert ist, der mit dem Rohr einen
Ringspaltkanal bildet, rohrförmig ausgebildet, an der
eintrittseitigen Stirnfläche offen und an der austrittseitigen
Stirnfläche geschlossen ist, der aus gut wärmeleitendem Material besteht und auf der
Eintrittseite mit einer Anordnung zur erhöhten Wärmeaufnahme aus dem heißen Gas versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur erhöhten Wärmeaufnahme am Eintrittsende
der heißen Gase vorgesehen ist und aus axialen, den Einsatzkörper (4; 14; 24) durchdringenden
Inneii- und Außenrippen (16) oder aus einem mit flüssigem Metall gefüllten Mantel (8) besteht
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper (14) nahe der
austrittseitigen Stirnfläche Schlitze (13) aufweist, die mittels Ringschieber (14a,J temperaturabhängig in
der Weise steuerbar sind, daß sie zum Beginn eines Wärmeaustausches, z.B. beim Anfahren eines
Kessels, geöffnet und beim Erreichen der Betriebstemperatur geschlossen sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691900673 DE1900673C3 (de) | 1969-01-08 | 1969-01-08 | Rekuperativer Wärmeaustauscher für heiße Gase |
ES367516A ES367516A1 (es) | 1969-01-08 | 1969-05-21 | Intercambiador termico recuperativo para gases calientes. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691900673 DE1900673C3 (de) | 1969-01-08 | 1969-01-08 | Rekuperativer Wärmeaustauscher für heiße Gase |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1900673A1 DE1900673A1 (de) | 1970-08-20 |
DE1900673B2 DE1900673B2 (de) | 1979-01-04 |
DE1900673C3 true DE1900673C3 (de) | 1979-08-30 |
Family
ID=5721895
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19691900673 Expired DE1900673C3 (de) | 1969-01-08 | 1969-01-08 | Rekuperativer Wärmeaustauscher für heiße Gase |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1900673C3 (de) |
ES (1) | ES367516A1 (de) |
-
1969
- 1969-01-08 DE DE19691900673 patent/DE1900673C3/de not_active Expired
- 1969-05-21 ES ES367516A patent/ES367516A1/es not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES367516A1 (es) | 1971-04-16 |
DE1900673B2 (de) | 1979-01-04 |
DE1900673A1 (de) | 1970-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3159646B1 (de) | Wärmeübertrager | |
DE7907706U1 (de) | Rauchgasdurchstroemter waermetauscher | |
DE1900673C3 (de) | Rekuperativer Wärmeaustauscher für heiße Gase | |
DE1931222A1 (de) | Stehender Roehrenwaermeaustauscher,insbesondere zum Kuehlen frischer Spalt- und/oder Synthesegase | |
EP0275401B1 (de) | Heizkessel und Verfahren zum Betreiben des Heizkessels | |
DE68906533T2 (de) | Heizungsvorrichtung mit wärmeaustauschvorrichtung. | |
DE898527C (de) | Waermeaustauscher fuer Abgasleitungen von Brennkraftmaschinen | |
EP0618410A2 (de) | Wärmetauscher für einen Brennwertkessel | |
DE9105410U1 (de) | Zentralheizungskessel | |
DE8128210U1 (de) | Vorrichtung zur erhoehung der waermeausbeute bei einem zimmerkamin oder herdfeuer | |
DE2952564C1 (de) | Heizungskessel | |
EP0497224B1 (de) | Niedertemperaturheizkessel zum Verbrennen flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe | |
EP0060338A2 (de) | Brennstoffbefeuerter Heizkessel | |
DE694410C (de) | Rauchgas-Speisewasservorwaermer aus engen Rippenrohren von konstruktiv hochwertigem Baustoff | |
DE1190155B (de) | Heizkessel zum Verfeuern fluessiger oder gasfoermiger Brennstoffe | |
DE6900487U (de) | Rekuperativer waermeaustauscher fuer heisse gase. | |
DE3023659C2 (de) | Wärmetauscher | |
DE2106830B2 (de) | Erhitzer für flüssige oder gasförmige Medien | |
DE3115930A1 (de) | Stossofen zum waermen von stahl | |
DE3138344A1 (de) | Vorrichtung zur erhoehung der waermeausbeute bei einem zimmerkamin oder herdfeuer | |
DE487252C (de) | Schwelofen mit Luftvorwaermung | |
DE4116383A1 (de) | Gliederheizkessel | |
CH198499A (de) | Rauchgasbeheizter Röhrengaserhitzer. | |
DE3409034A1 (de) | Warmwasser-mehrzugkessel | |
DE4211153A1 (de) | Heizkessel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: STEIMER, FRANZ, 8900 AUGSBURG, DE |