DE1907987A1 - Forced flow heater for heat carriers consisting of organic liquids - Google Patents
Forced flow heater for heat carriers consisting of organic liquidsInfo
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Description
Zwangsdurchlauferhitzer für aus organischen Flüssigkeiten bestehende Wärmeträger. Forced instantaneous water heater for organic liquids Heat transfer medium.
Die Erfindung bezieht sich auf Zwangsdurchlauferhitzer für aus vorzugsweise organischen Strömungsmitteln, welche durch höhere Temperatur geschädigt werden können, bestehende Wärmeträger, insbesondere Heißölkessel, mit wenigstens nen @ammer, einer Strahlungsheizfläche, einer Konvektionsheisbüche und einer thermostatischen Regelvorrichtung für den trenner, die auf die Temperatur des Wärmeträgers am Erhitzeraustritt (Vorlauftemperatur) anspricht. Derartige Kessel haben für viele Zwecke erhebliche Vorteile gegenüber denen, die mit dem üblichen Wärmeträger Wasser arbeiten. Es können mit niedrigen Drücken erhenlich höhere Temperaturen erzeugt werden, und die Kessel können daher leichter und erheblich preisgünstiger gebaut werden. Sie eignen sich aus diesen Gründen besonders zur Verwendung als transportable Einheiten. The invention relates to forced flow water heaters for off preferably organic fluids, which can be damaged by higher temperatures, existing heat transfer medium, in particular hot oil boiler, with at least one chamber, one Radiant heating surface, a convection heat exchanger and a thermostatic control device for the separator, which is based on the temperature of the heat transfer medium at the heater outlet (flow temperature) appeals to. Such boilers have significant advantages over for many purposes those who work with the usual heat carrier water. It can with low Pressures considerably higher temperatures are generated, and the boiler can therefore be built lighter and considerably cheaper. You are suitable from these Reasons especially for use as transportable units.
Für viele Verwendungszwecks arbeiten derartigen Kessel mit Vorlauftemperaturen, die relativ knapp unterhalb der kritischen Temperatur des Wärmeträgers liegen. Die kritische Temperatur ist diejenige Temperatur, bei der der jeweilige organische Wärmeträger geschädigt wird, d.h. durch Zersetzung bzw. Umsetzung seine ursprünglichen Eigenschaften verliert. Es hat sich nun gezeigt, daß bei Vorlauftemperaturen, die gut unterhalb der angegebenen kritischen Temperatur lagen, der Wärmeträger häufig zerstört wurde. Diese Erscheinung konnte man sich nicht erklären. Der Fehler wurde daher in erster Linie bei den organischen Wärmeträgern gesucht, da am Kesselausgang die zulässigen Werte nie überschritten wurden. Es blieb nichts anderes übrig, als das Temperaturniveau allgemein zu senken, wodurch aber der Kessel für viele Zwecke nicht mehr einsetzbar war Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zwangsdurchlauferhitzer der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der auf einfachste Weise bei hohen Temperaturniveau eine Zerstörung des organischen Wärmeträgers vermeidet.For many purposes, such boilers work with flow temperatures, which are relatively just below the critical temperature of the heat transfer medium. the The critical temperature is the temperature at which the respective organic Heat transfer medium is damaged, i.e. by decomposition or conversion of its original Loses properties. It has now been shown that at flow temperatures that were well below the specified critical temperature, the heat transfer medium often was destroyed. This phenomenon could not be explained. The bug was therefore primarily sought for organic heat transfer media, as it is at the boiler outlet the permissible values have never been exceeded. There was nothing else to do but to lower the temperature level in general, but this makes the boiler for many purposes It was no longer usable. The object of the invention is to provide a forced flow heater to create the type mentioned in the simplest way at a high temperature level avoids destruction of the organic heat transfer medium.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß wärmeträgerseitig zwischen Strahlungsheizfläche und Konvektionsheizfläche eine thermostatische Schaltvorrichtung angeordnet ist, die bei einer Wärmeträgertemperatur, die um die Differenz zwischen der Wärmeträgertemperatur an der Heizflächenwandung und der mittleren Wärmeträgertemperatur zuzüglich einer Sicherheitsspanne unterhalb der den organischen Wärmeträger schädigenden Temperatur liegt, den Brenner außer Betrieb setzt und/oder die Wärmeträgertemperatur am Eintritt in den Strahlungsteil absenkt. Eine weitere Lösung des gleichen Problems besteht erfindungsgemäß darin, daß am Eintritt in die Strahlungsheizfläche eine thermostatische Schaltvorrichtung angeordnet ist, die bei einer Wärmeträgertemperatur, die um die Differenz der Wärmeträgertemperatur an der Heizflächenwandung zur mittleren Wärmeträgertemperatur zuzüglich der Temperaturdifferenz zwischen Strahlungs-Heizflächeneintritt und Strahlungsheizflächenaustritt, sowie eines Sicherheitsspanne unter der den organischen Wärmeträger schädigenden Temperatur liegt, den Brenner auf der setzt und/oder die Wärmeträgertemperatur am @@ @@ in die Strahlungsheizfläche absenkt.This object is achieved according to the invention in that the heat carrier side a thermostatic switching device between the radiant heating surface and the convection heating surface is arranged at a heat transfer medium temperature which is the difference between the heat transfer medium temperature on the heating surface wall and the mean heat transfer medium temperature plus a safety margin below those damaging the organic heat transfer medium Temperature, puts the burner out of operation and / or the heat transfer medium temperature lowers at the entrance to the radiation part. Another solution to the same problem consists according to the invention that at the entrance to the radiant heating surface a thermostatic switching device is arranged, which at a heat carrier temperature, those around the Difference in the heat transfer medium temperature on the heating surface wall to the mean heat transfer medium temperature plus the temperature difference between the radiant heating surface inlet and radiant heating surface outlet, as well as a safety margin below that of the organic Heat carrier damaging temperature lies, the burner on the sets and / or the Heat transfer medium temperature at @@ @@ lowers in the radiant heating surface.
Überraschenderweise können durch diese Maßnahmen die schädlichen@ igen für den vorzugsweise organischen Wärmeträger beseitigt werden. Es wurde festgestellt, daß die thermostatische Schaltvorrichtung nicht etwa, wie man annehmen sollte, bei @o@@at, sondern überwiegend bei Teillast anspricht. Diese Tatsache kann man sich wie folgt erklären: Zwangsdurchlauferhitzer der eingangs erwähnten Art arbeiten mit einer sehr geringes Temperaturdifferenz zwischen Rücklauf- und der auftemperatur. Dementsprechend ist ein hoher Wärmeträgerdurchsatz erforderlich. Bei Teillasten kann dieser Wärmetragendurchsatz nicht gedrosselt werden, da in den Kesselrohren eine hohe Turbulenz aufrechterhalten werden muß, die bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht gewährleistet wäre. Bei Teillasten sinkt daher die Temperaturdifferenz zwischen Rücklauf und Vorlauf weiter ab. Die Höhe der Temperaturdifferenz im Wärmeträger über den Querschnitt eines Rohren, die Temperaturdifferenz zwischen mittlerer Wärmeträgerstemperatur und der sogenannten Filmtemperatur an der Gewinnerwand (#tK hängt von der Wärmestromdichte q und dem wärmetechnischen Eigenschaften sowie dem Zustand (Turbulenz ei@@) des Wärmeträgers ab. Wenn der Kesse in Teiltasten verfahren wird, verschiebt sich das Verhältnis der Wärmeaufnahme zwischen Strahlungsheizflächen und @ vektionsheizfläche erheblich. Im Bereich der Strahl @ Heizfläche bleibt die Wärmestromdichte auch bei Teiltasten sehr hoch, da die Flammentemperatur nahezu konstant bleibt, während in der nachgeschalteten Konvektionsheizfläche die Wärmestromdichte stark absinkt. Es können nun, insbesondere bei intermittierender Arbeitsweise des Brenners bei Teillasten, Betriebszustände eintreten, in denen die Temperaturdifferenz #tF größer wird als die Temperaturerhöhung in der Konvektionsheizfläche. Bei diesen Betriebzuständen kann also überraschenderweise der Wärmeträger geschädigt werden, obwohl der Regler für die Vorlauftemperatur Werte anzeigt, die völlig auf der sicheren Seite liegen, und bei Vollast die Temperaturen überall unterhalb der kritischen Temperatur das Wärmeträgers liegen.Surprisingly, these measures can reduce the harmful @ igen are eliminated for the preferably organic heat transfer medium. It was determined, that the thermostatic switching device is not what one should assume at @ o @@ at, but mainly responds at partial load. This fact can be seen Explain as follows: Forced instant water heaters of the type mentioned work with a very small temperature difference between the return and the up temperature. Accordingly, a high heat transfer medium throughput is required. At partial loads this heat transfer throughput cannot be throttled because it is in the boiler tubes a high level of turbulence must be maintained at low speeds would not be guaranteed. With partial loads, the temperature difference between Backward and forward continue to decrease. The height of the temperature difference in the heat carrier Over the cross-section of a pipe, the temperature difference between the mean heat transfer temperature and the so-called film temperature on the winning wall (#tK depends on the heat flow density q and the thermal properties as well as the state (turbulence ei @@) of the Heat transfer medium. If the bowl is moved in partial keys, that shifts Ratio of heat absorption between radiant heating surfaces and vection heating surface considerable. The heat flow density also remains in the area of the radiant heating surface Partial keys very high, as the flame temperature remains almost constant, while in the downstream convection heating surface the heat flux density is strong sinks. It can now, especially with intermittent operation of the burner at partial loads, operating states occur in which the temperature difference #tF becomes greater than the temperature increase in the convection heating surface. With these Operating conditions, the heat transfer medium can surprisingly be damaged, although the controller for the flow temperature shows values that are completely on the safe side Side, and at full load the temperatures everywhere below the critical Temperature of the heat transfer medium.
Wenn die Schaltvorrichtung am Ende der Strahlungsheizfläche angeordnet wird, werden diese Betriebzustände besonders zuverlässig erfaßt. Von der kritischen Temperatur des Wärmeträgers wird #tF sowie eine gewisse Sicherheitsspanne abgezogen. Diese kann jedoch vorteilhaft sehr klein bemessen werden, da nunmehr keine übermäßigen Temperaturen unerfaßt bleiben. Eine Messung der Filmtemperatur selbst läßt sich im praktischen Betrieb aus verständlichen Gründen nicht durchführen.When the switching device is arranged at the end of the radiant heating surface is, these operating states are detected particularly reliably. From the critical The temperature of the heat transfer medium is deducted from #tF and a certain safety margin. However, this can advantageously be made very small, since now there are no excessive ones Temperatures remain undetected. The film temperature itself can be measured not carried out in practical operation for understandable reasons.
Wegen der relativ großen Konstanz der Wärmeübertragung im Strahlungsteil kann die Schaltvorrichtung auch vor der Strahlungsheizfläche angeordnet sein. Bei den geschilderten Bedingungen (konstante Vorlauftemperatur, verringerte Wärmeabnahme der Verbraucher bei Teillasten) steigt bei den kritischen Betriebszuständen die Rücklauftemperatur an.Because of the relatively great constancy of the heat transfer in the radiation part the switching device can also be arranged in front of the radiant heating surface. at the conditions described (constant flow temperature, reduced heat consumption the consumer with partial loads) increases in the critical operating states Return temperature.
Die Schaltvorrichtung ist dann so einzustellen, daß von der kritischen Temperatur außer den bereits erwähnten Werten noch die Temperaturerhöhung im Strahlungsteil abgezogen wird.The switching device is then to be set so that from the critical Temperature in addition to the values already mentioned, the temperature increase in the radiation part is deducted.
Die Betriebszustände, bei denen der Wärmeträger geschädigt wird, treten relativ seiten auf. Sie müssen trotzdem vermieden werden, da schon in kürzester Zeit das teure Wärmeträgermedium zerstört werden kann. Es ist wegen der Seltenheit solcher Betriebzustände möglich, den Brenner durch die Schaltvorrichtung einfach anzuschalten und beispielsweise eine Alarmvorrichtung auszulösen. Der Bedienende kann dann durch Regelung der Verbraucher oder andere geeignete Maßnahmen das Wiederauftreten des kritische Zustandes verhindern. Wichting ist dabei, daß die Rücklauftemperatur gesenkt wird. Die Schaltvorrichtung kann auch unmittelbar auf die Rücklauftemperatur einwirken. Das ist besonders dann von eilhaft, wenn für die Verbraucher eine konstante Temperatur aus jedem Fall aufrechterhalten werden muß. Die Sonnung der Rücklauftemperatur kann durch Einschalten weiterer Verbraucher oder auch durch eine Zwangskühlung erfolgen. Die wirtschaftlichen Folgen derartiger Maßnahmen sind gering und stehen in keinem Verhältnis zu den Schüden, die am Wärmeträger eintreten können.The operating states in which the heat transfer medium is damaged occur relatively pages on. They still have to be avoided because in the shortest possible time Time the expensive heat transfer medium can be destroyed. It's because of the rarity Such operating states are possible, the burner simply by the switching device to turn on and, for example, trigger an alarm device. The operator can then recur by regulating the consumer or other suitable measures prevent the critical condition. It is important that the return temperature is lowered. The switching device can also act directly on the return temperature act. This is particularly urgent when there is a constant demand for the consumer Temperature must be maintained from each case. The sun of the return temperature can be done by switching on additional consumers or by forced cooling. The economic consequences of such measures are small and do not exist in any Relation to the damage that can occur on the heat transfer medium.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below.
Fig. 1 zeigt einen Zwangsdurchlauferhitzer für einen aus organischen Flüssigkeiten bestehenden Wärmeträger. Fig. 1 shows a forced flow heater for one made of organic Liquids existing heat carriers.
Ein Brenner 11, beispielsweise ein Ölbrenner, ist oberhalb einer Brennkammer 12 angeordnet, die im dargestellten Beispiel zylindrisch ist und von dicht nebeneinander liegenden Rohren 13 umgeben ist. Der Boden 14 der Brennkammer ist ebenfalls mit dicht nebeneinander liegenden Rohren 15 versehen. Die Rohre 13 und 15 sind hintereinandergeschaltet und bilden die Strahlungsheizfläche des Kessels. Die Brennkammer 12 ist von einem ringförmigen Konvektionsteil 16 ungeben, in dem Rohre 17 im Rauchgasstrom, der von unten in den Konvektionsteil eintritt, liegen.A burner 11, for example an oil burner, is above a combustion chamber 12 arranged, which is cylindrical in the example shown and close together lying pipes 13 is surrounded. The bottom 14 of the combustion chamber is also with Pipes 15 lying close to one another are provided. The tubes 13 and 15 are connected in series and form the radiant heating surface of the boiler. The combustion chamber 12 is of a annular convection part 16 unevenly, in the tubes 17 in the flue gas flow, which from below enters the convection part, lie.
Der organische Wärmeträger, beispielsweise ein Mineralöl, wird von einer Pumpe 18 über ein Ventil 19 in die Rohre 15 am Boden 14 der Brennkammer 12 gefördert, durchläuft diese und danach die Rohre 13 der Brennkammerwandung. Am oberen Teil der Brennkammer tritt der Wärmeträger aus der Strahlungsheizfläche aus und wird über einen Sammler 20 in die Rohre 17 der Konvektionsheizfläche 16 gedrückt. Am Ende des Konvektionsteils tritt der Wärmeträger aus dem Kessel aus und wird über ein Ventil 21 den Verbrauchern zugeführt.The organic heat transfer medium, for example a mineral oil, is from a pump 18 via a valve 19 into the tubes 15 at the bottom 14 of the combustion chamber 12 promoted, passes through this and then the tubes 13 of the combustion chamber wall. At the top Part of the combustion chamber exits the heat transfer medium from the radiant heating surface and is pressed into the tubes 17 of the convection heating surface 16 via a collector 20. At the end of the convection part, the heat transfer medium emerges from the boiler and is transferred over a valve 21 is supplied to the consumers.
Am Austritt des Wärmeträgers aus dem Kesselm d.h. am Vorlauf 20, sind drei Thermostaten 23, 24, 25 im Wärmeträgerstrom angeordnet. Die Thermostaten 23,24 sind Regelthermostaten für zwei verschiedene Stufen des Brenners, während der Thermostat 25 ein Begrenzungsthermostat ist, der den Brenner bei einer Übertemperatur des Wärmeträgers abschaltet. Die Thermostaten sind mit einem Steuergerät 26 verbunden, das den Brenner steuert. In dem Sammler 20, d.h. wärmeträgerseitig zwischen Strahlungsheizfläche und Konvektionsheizfläche, ist eine thermostatische Schaltvorrichtung 27 angeordnet. Sie besteht aus einem Thermostaten, der auf eine Temperatur eingestellt ist, die um #tF zuzüglich einer Sichterheitsspane unter der kritischen Temperatur des Wärmeträgers liegt. Bei Ansprechen dieser Schaltvorrichtung wird der Brenner 11 abgeschaltet.At the outlet of the heat transfer medium from the boiler, i.e. at the flow 20, are three thermostats 23, 24, 25 arranged in the heat carrier flow. The thermostats 23,24 are control thermostats for two different stages of the burner, while the thermostat 25 is a limiting thermostat that switches off the burner in the event of an excess temperature of the heat transfer medium turns off. The thermostats are connected to a control unit 26 that controls the burner controls. In the collector 20, i.e. on the heat carrier side between the radiant heating surface and convection heating surface, a thermostatic switching device 27 is arranged. It consists of a thermostat that is set to a temperature that by #tF plus a safety margin below the critical temperature of the heat transfer medium lies. When this switching device responds, the burner 11 is switched off.
Als Beispiel für die Arbeitsweise sei folgendes vorausgesetzt: Der Wärmeträger habe eine kritische Temperatur, d.h.The following is assumed as an example of the working method: The The heat transfer medium has a critical temperature, i.e.
eine Zersetzungstemperatur tkr = 340°C. Bei Vollast sei die Temperaturerhöhung im Strahlungsteil #ts = 25 grd und die Temperaturerhöhung im Konvektionsteil #tk = 30 grd. Die Differenz zwischen der Filmtemperatur an der Rohrwand und der mittleren Temperatur des Wärmeträgers betrage maximal #tp = 30 grd in Strahlungsteil. Bei Vollast betrage die Vorlauftemperatur 325°C und die Rücklauftemperatur 270°C.a decomposition temperature tkr = 340 ° C. At full load, the temperature increase is in the radiation part #ts = 25 degrees and the temperature increase in the convection part #tk = 30 degrees The difference between the film temperature on the pipe wall and the mean one The temperature of the heat transfer medium is a maximum #tp = 30 degrees in radiation part. At full load, the flow temperature is 325 ° C and the return temperature is 270 ° C.
Die mittlers Temperatur am Ende des Strahlungsteils ist dann tS = 293°C und die Filmtemperatur tF = 325°C. Steigt die Rücklauftemperatur infolge geringerer Wärmeabnahme der Verbraucher auf 290°C an und die Vorlauftemperatur wird weiterhin auf 325°C begranzt, so wird der Brenner durch Regelung oder Aussetzbetrieb auf eine entsprechend geringere Leistung heruntergeregelt. Es sei angenommen, daß #tS auf 20 grd heruntergehe, während #tK auf 15 grd absinke. tS beträgt dann 310°C, und die Filmtemperatur tF hat bereits mit 340°C die kritische Grenze erreicht. Die thermostatische Schaltvorrichtung 27 wird also so eingestellt, daß sie einige Grade unter 210°C den Brenner außer Betrieb setzt oder für eine Ansenkung der Rücklauftemperatur sorgt.The mean temperature at the end of the radiation part is then tS = 293 ° C and the film temperature tF = 325 ° C. If the return temperature rises as a result of lower Heat consumption by consumers to 290 ° C and the flow temperature continues to be limited to 325 ° C, the burner is set to a correspondingly lower output regulated down. Assume that #tS is on Go down 20 degrees while #tK drops to 15 degrees. tS is then 310 ° C, and the film temperature tF has already reached the critical limit at 340 ° C. The thermostatic Switching device 27 is set so that it is a few degrees below 210 ° C puts the burner out of operation or reduces the return temperature.
In @@eklauf 28 kann zusätzlich oder statt der Schaltvorrichtung 27 eine strichliert dargestellte Schaltvorrichtung @@@angeordnet sein. Diese wäre bei dem beschriebenen Beispiel so eingestellt, daß sie vor einem Ansteigen der Rücklauftemperatur auf 290°C den Brenner außer Betrieb setzt oder anderweitig für eine Senkung der Rücklauftemperatur sorgt. Die Schaltvorrichtung kann auch erst hinter dem Eintritt in die Strahlungsheizfläche oder vor dem Austritt aus dieser eingebaut werden.In @@ eklauf 28, in addition to or instead of the switching device 27 a switching device shown in dashed lines @@@ be arranged. This would be at the example described so that they are set before a rise in the return temperature to 290 ° C puts the burner out of operation or otherwise for a reduction in the Return temperature ensures. The switching device can also only be installed behind the entrance be installed in the radiant heating surface or in front of it.
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|---|---|---|---|
| DE19691907987 DE1907987A1 (en) | 1969-02-18 | 1969-02-18 | Forced flow heater for heat carriers consisting of organic liquids |
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| Publication Number | Publication Date |
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| DE1907987A1 true DE1907987A1 (en) | 1970-09-03 |
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|---|---|
| DE (1) | DE1907987A1 (en) |
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1969
- 1969-02-18 DE DE19691907987 patent/DE1907987A1/en active Pending
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