DE1905218A1 - Waermeaustauscher - Google Patents

Description

"Uii.ri.ieau;..; tauscher"

Dia Erfindung bezieht sieh auf einen Wärmeaustauscher von Ci^j i>.'j^J^ luit clnar Anzan?. von V/L'.iⁱr..oaustauscliorroiii¹ori imior·- halb eines ^Gt::Gi::ca!:ion Hantele, wobei jedes dieser Roaro suaanüuen mit ir^öndv/elohou Mitteln daran, die die äui3oro.i. 3erüixi-unjccberfläclien der· Ilolire vergrößern, von einen; äußer·on ilohr a.ijeben ist, das u;;. das ^..itcpreehende Ro ar einen DurchriuiJLanal bildet, der· einen rlujjröi'niiijen Querselmitt hat»

IiüU^j^iel der Erfindu:.^ ist, eixien Viärmeaustausoher dieser Art .yd saiiaffeii, der als ein ülvorwlirmer verwendet \ierden l:aij.:.i. Bei beirannten ülvorwäriuern ist das VJärmo abgebende kedium in den aeisten I?Ullon Dampf, der üblicherweise durch dio iijlii'3 in einer Pachtung fließt, die der Ströraungsrichtuiij dec üles entcegengecetzc liegt. So wird das öl dem V/ä;-.'..".-jaurjtauscl:or an einem Ende zugeleitet und am anderen viiedei· abgegeben. Um zu verhüten, daß das erhitzte Öl durch Lei-¹CiIi. oder dui'ch Koiivektion einen beti'ächtlichen Anteil seiner \/Liri:}G an den ULigebenden Mantel und von dort in die Außenat-,:iof-'.paäre verliert, war es not'.rendig, eine Wärmeisolation aus οϊ.ιοΐΛ beliebigen geeigneten Material innerhalb des Mantels vorsusehQii. Offensichtlich verringern Wärraeverluste aus dem ül :.;u dem Mantel nicht nur den Wirkungsgrad, sondern bevrir- I:-in au oh eii.o geringere Arbeit c-temperatur des abgegebenen Öles. IiIiic solche Anordming verhindert jedoch nicht die Wärmeübertragung von der Isolation auf den Mantel. Insbesondere im De-

909838/1061

reich des Ölauslassos wird die Wärmeübertragung auf den Mantel von einer solchen Größe, daß mit Strahlungsverlusten in die umgebende Außenluft gerechnet werden muß„

Die Erfindung basiert auf dein Gedanken, daß es weitgehend möglich sein müßte, den Bau von Wärmeaustauschern der genannten Art zu vereinfachen, die Kosten der Herstellung zu verringern und den Wirkungsgrad zu erhöhen, indem ein geeignetes Strömungsmuster für das dio Wärme aufnehmende Medium gewählt wird, wobei dieses Medium selbst als Isolation gegenüber dem Mantel benutzt wird.

Ein Wärmeaustauscher nach der Erfindung ist in erster Linie dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscherrohre so angeordnet sind, daß das die Wärme abgebende Medium, z.B. Dampf, durch sie hindurchverläuft, und daß das die Wärme aufnehmende Medium, z.B. Ul, dem Wärmeaustauscher durch einen Einlaß an einem Ende der Wärmeaustauscherrohre zugeleitet und veranlaßt wird, entlang der inneren Oberfläche des Mantels zu den gegenüberliegenden Enden der Rohre zu fließen und dann in ringförmige Kanäle einzuströmen, die zwischen den Rohren und den äußeren Leitungen gebildet werden, und nach Durchfluß durch die genannten Kanäle aus dem Wärmeaustauscher durch einen Auslaß abgegeben zu werden, der in der Nähe der zuerst erwähnten Enden der Rohre liegt und vom Einlaß durch Wandungen getrennt ist, die in einer Ebene quer zu den Rohren angeordnet sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der beigefügten schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels, das einen Ö'lvorwärmer nach einer Ausführungsform der Erfindung in Längsrichtung zeigt.

Der in der Zeichnung dargestellte Vorwärmer hat einen Grundrahmen 1, der. an seinem oberen Ende mit einer starren kreis-

9^%Ö 9 8 3 S / 1 Q 9 1

-Eiförmigen Platte 2 versehen ist. Ein peripherer Teil der Platte ■ bildet zusammen mit einem Dichtungsring J5j einem Plansoli 4 und . einer Anzahl von um den Umfang des Wärmeaustauschers verteilten Schraubenbolzen 5 eine Flanschverbindung, die dazu dient, an der Platte 2 einen Mantel 6 zu befestigen, der den eigentlichen Wärmeaustauscher umgibt. Es ist weiterhin ein unterer Mantel 7 vorhanden, der an der Platte 2 angeschweißt ist und innerhalb des Grundrahuens 1 liegt. Die starre kreisförmige Platte 2 ist mit einer Anzahl von kreisförmigen Öffnungen versehen, durch die die unteren Enden von Wärmeaustausoherrohren 3 verlaufen, die sich von dieser Platte aufwärts erstrocken und an ihren oberen Enden geschlossen sind. Innerhalb eines jeden Wärmeaustauscherrohres 3 ist ei·, etwas kürzeres koaxiales Dampfrohr 9 vergesehen, das in seiner Stellung durch sich radial erstreckende Abstandsvorriclitungoii IC festgelegt ist. Jedes ; Dampfrohr 9 ist an seinem oberen Ende offen und steht an seinem unteren Ende mit einem Verteilerrohr 11 in Verbindung, das inner-j· halb des unterex. Mantels 7 vorgesehen ist. Diesen Verteilerrohr i 11 ist mit eiiio:;i Einlaß 12 für da.? Wärme abgebende Medium verbunden, das v:ie oben angenommen aus Dampf besteht. IJ ist eine j

i Kondonswasijcrabloituixg, die mit dem Boden des unteren Mantels

7 verbunden it:t.

Das die \Vui^.\o aufhelfende Medium, z.3. das öl wird durch einen Einlad 14 zugeleitet und verläßt den Wärmeaustauscher in erwärmtem Zustand durch einen Auslaß 15. Mit dem Boden der Kammer, die durch den Mantel 6 und die Platte 2 begrenzt wird, ist eine Leitung für das Abführen, von öl verbunden. Diece Leitung endet in einer Bohrunj in der kreisförmigen Platte 2, wie ii: der Zeichnung dargestellt. 17 stellt einen Ansatz am oberen Ende des Mantels 6 dar, um einen Hebeliaken aufzunehmen.

Die 'Jürr.ieauctf.usoherrohre Z sind von Rohren l3 umgeben, die :r,;ischcr. sich selbst und den bohren 3 ringförmige Kanäle bilden, die für die go nennt en Rohre Oberfläch anvergrößerungsmjifcel ent-

909836/1091 ^BAD ORlGJNAt

1-9&52Ί-8

\ halten.

; Die Oberflächenvergrößerungsmittel können von jeder beliebigen, geeigneten Art sein und wurden als aus spiralig gewundenen

'■. Drähten 21 bestehend gezeigt, die starr an den Rohren 8j z.B. durch kontinuierliche Schweißung befestigt sind. An ihren un-

: teren Enden sind die Rohre 18 mit dem Mantel 6 verbunden und

'■■ sind durch Wände 19 und 20 miteinander in Verbindung gebracht. Von einer Kammer 22 am oberen Ende des Mantels 6 können diese Wände 19 und 20 als eine Bodenplatte für den eigentlichen Wärmeaustauscherteil oder als eine Querwand angesehen werden. Der Raum, der zwischen der Platte 2 und dem unteren Mantel 7 ge-™ bildet wird, und der das Verteilerrohr 11 enthält, ist durch das Bezugszeichen 2]5 identifiziert.

Ein Wärmeaustauscher der hier beschriebenen Art hat eine axiale j Länge, die ein Vielfaches der Querabmessung ausmachte Zum Zwecke j der Klarheit in der Zeichnung wurde der Wärmeaustauscher jedoch · als in vertikaler Richtung zusammengedrückt dargestellt. So j liegen tatsächlich der öleinlaß 14 und der Ölauslaß 15 beide ι am unteren Ende des Wärmeaustauschers. Wie aus der Zeichnung j

hervorgeht, liegt der Einlaß 14 direkt über und der Auslaß 15 ; direkt unter der vorstehend erwähnten Trennwand 19* 20. Das be- j

, deutet, daß das hinströmende Öl aufwärts zwischen der Mantel- j ; wand und den Rohren 18 zur Kammer 22 fließt und dann abwärts :

innerhalb der Rohre l8 in inniger Berührung mit den Rohren 8 und j deren Oberflächenvergrößerungsmitteln 21, wonach es den Wärme- J

; austauscher durch den Auslaß 15 verläßt. Der Dampf wird dem j ; Einlaß 12 und dem Verteilerrohr 11 zugeführt und fließt auf- j ^: wärts durch die Dampfrohre 9 und dann abwärts durch die Kanäle, j

die zwischen den Rohren 8 und den Dampfrohren 9 gebildet wer-■ den, und tritt in eine Kammer 23 ein, aus der der Dampf teilweise in Form von Kondensat durch die Leitung Ij5 abgegeben wird. In der hier dargestellten Ausführungsform folgen der Dampf und ; das Öl dem gleichen allgemeinen Fließmuster und bewegen sich : parallel zur Längsachse des Wärmeaustausch ers, anfänglich in einer Richtung, und dann in der entgegengesetzten.

909836/109 1 BAD ORIGINAL

Das öl, das aufwärts entlang der inneren Viand des Mantels ο j fließt, dient als Wärmeisolation. Als Folge der Tatsache, daß dieses öl in entgegengesetzter Richtung im Verhältnis zu dem öl fließt, das abwärts durch die Leitungen 18 strömt, obwohl das Temperaturgefälle zwischen den beiden Durchflußzweigen verhältnismäßig hoch an den unteren Niveaus ist, wird die absolute Temperatur des ölstromes in Berührung mit dem Man- !

I

; tel mäßig sein, und daher werden die Erwärmung des Mantels und ! ^! die Verluste in die Außenluft entsprechend verringex't. '

Indem der Einlaß und der Auslaß für da& öl am gleichen Ende

des Wärmeaustauschers angeordnet werden, ist es nicht mehr j

notwendig, irgendwelche Wärmedehnung dos Abstandes zwischen !

ihnen in Betracht zu ziehen. Dioc vereinfacht die Anordnung \

do ν Rohre, die mit dem Wärmeaustauscher verbunden werden müs- :

son. Ein weiterer beträchtlicher Vorteil liegt darin, daß die j

Verwendung des Wärme aufnehmenden Mediums als Isolationsmittel ;

dio Herstellungskosten verringert, indem die getrennte Isolie- j

rung wegfallen kann und demgemäß die Abmessungen des Wärmeaus- ! tauschers verringert werden.

Außerdem wird der Wirkungsgrad des Wärmeaustauschers aLs Folge dor verringerten Wärmeverluste verbessert.

Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß die Erfindung : nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. So kann die Erfindung bei jeder beliebigen Art-von Wärme- ! austauscher angewendet werden, und es ist durchaus möglich, die Erfindung nur teilv/eise in gewissen Wärmeaustauscheranlagen zu benutzen. Dies kann z.B. erfolgen, indem ein Kontakt zwischen dem Wärmoaufnalimomedium und dem Mantel nur an einem Teil davon aufrecht erhalten wird, oder durch die Benutzung einer zusätzlichen Isolation, die auch aus einem Luft-gefüllten Zwischenraum bestehen kann. So ist es lediglich wesentlich, daß dor Aufbau so ist, daß das Wärme aufnelimende Medium als ^: ei-ue Isolation dienen kann und daß der entsprechende Teil des

909836/1091 BAD ORiOINAt

. .._ _ .Τ£ΙΓ) CjT-'l.O

Mediums nicht stationär ist, sondern einen integrierenden Bestandteil des Arbeitsstromes bildet., so daß die aufgenommene Wärme in dem Wärmeaustauschervorgang verwendet wird.

909836/1091

Claims (2)

1. Patentansprüche :

   Wärmeaustauscher mit einer Anzahl von Wärmeaus tauschet¹ ren in einem gemeinsamen Mantel, wobei jedes dieser Rohre zusammen mit irgendwelchen darauf vorgesehenen Mitteln,, um die äußeren Berührungsoberflachen der Rohre zu vergrößern, von einem äußeren Rolir umgeben ist, das um das entsprechende Rohr einen DurchflußLanal von ringförmigem Querschnitt bildet, dadurch Gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscherrohre so angeordnet sind, daß sie von dein die Wärme abgebenden Medium, z.B. Dampf, durchströmt v/erden, und daß das ! die Wärme aufnehmende Medium, z.B. Öl, dem Wärmeaustauscher ' durch einen Einlaß an einem Ende der Wärmeaustauscherrohre zugeleitet und veranlaßt wird, entlang der inneren Oberfläche ] des Mantels zu den entgegengesetzten Enden der Rohre zu strömen j und dann in die ringförmigen Kanäle einzutreten, die zwischen | den Rohren und den sie urnoeboriSsn äußeren Rohren ausgebildet j sind, und nach d-3m Durchlauf dar;:;.:, dir. Kanäle von dem Wärmeaustauscher dur ·-i einen Auslaß abgegeben wird, der in der Kähe j der zuerst er;rannten Enden der Rohre liegt und vom Einlaß durch eine Wand getrei_nt ist, die in einer Ebene quer zu den Rohren angeordnet ist.
2. 2.) Wärme ..us tauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ei· keine stationäre Hantelisolierung aufweist.

   p.) Wärifiioaustausoher nach der. Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daiS das die Wärme abgebende Medium und das die Wärme aufnehmende Medium beide am gleichen Ende j des Wärmeaustauschers zugeführt und abgegeben werden.

   BAD ORIGINAL

   909838/1091

   8
   Leerseite