DE1934648U

DE1934648U - Waermeaustauscher.

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Publication number: DE1934648U
Application number: DE1962G0025365
Authority: DE
Original assignee: Von Roll AG
Current assignee: Von Roll AG
Priority date: 1961-03-08
Filing date: 1962-02-08
Publication date: 1966-03-17
Also published as: CH382203A

Description

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Seiler. IMpMnR λ alte Berlin S. 2.62 G

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A. GH**, ibiTl.«.

Ges. der Ludw. von Roll¹sehen Eisenwerke AG,

Gerlafingen (Schweiz)

Wärmeaustauscher

Die Neuerung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher, bei welchem zwei Räume zur Aufnahme der beiden miteinander im Wärmeaustausch stehenden Medien durch eine senkrechte oder geneigte glatte Wand voneinander getrennt sind.

Die heute gebräuchlichen Wärmeaustauscher beispielsweise zum

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Wärmeaustausch, zwischen zwei Flüssigkeiten weisen in der Regel Rohre auf, in welchen die eine Flüssigkeit strömt und welche den Raum durchsetzen, in dem sich die zweite Flüssigkeit befindet. Wärmeaustauscher dieser Art sind durch die Anordnung der genannten Rohre vergleichsweise teuer. Daneben sind Wärmeaustauscher der eingangs erwähnten Art bekannt, bei denen eine Flüssigkeit mit einer Wand in wärmeaustauschendem Kontakt steht. Diese Wand, durch welche die beiden zur Aufnahme der beiden miteinander in Wärmeaustausch stehenden Medien dienenden Räume voneinander getrennt sind, kann beispielsweise als Trennwand zwischen zwei Flüssigkeiten betrachtet werden. Wärmeaustauscher diesert Art zeigen aber einen vergleichsweise schlechten Wärmeübergang, so dass sie trotz ihrer sehr einfachen Konstruktion nur selten zur Anwendung gelangen.

Der Neuerung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einem Y/ärmeaustauscher mit einer Trennwand den Wärmeübergang zwischen dieser Wand und einer an diese angrenzenden Flüssigkeit zu verbessern.

Die Neuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass im wärmeabgebenden Raum mindestens angenähert parallel zur und in der Nähe der Trennwand mindestens ein Leitblech zur direkten Erhöhung des Wärmeüberganges vorgesehen ist.

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Wärmcaustau!

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Die Neuerung soll anschliessend anhand der beispielsweisen Anwendung an einem Heizkessel näher erläutert werden, wobei schematisch darstellen:

Fig. 1 einen Heizkessel mit Warmwasserboiler, im Längsschnitt, nach der Linie I-I der Pig. 2,

Pig. 2 den Heizkessel der Pig. 1, im Querschnitt, nach der Linie II-II der Pig. I,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen anderen Heizkessel der in Fig. 1 gezeigten Art und

Fig. 4 eine beispielsweise Ausführung der Befestigung des Leitbleches an der Trennwand.

Der in Pig. 1 und 2 gezagte Heizkessel besteht aus einem Aussenmantel 1 und einem Innenmantel 2. Der Innenmantel 2 umschliesst den mit 3 bezeichneten Feuerraum. An den Feuerraum schliessen sich oben mehrere Rauchrohre, bei dem gezeigten Beispiel zwei Rauchrohre 4 an, durch welche die Rauchgase abströmen. Die Rauchrohre könnten, abweichend von dem gezeigten Ausführungsbeispiel, im Querschnitt auch rund Bein. Der Feuerraum ist durch einen Stutzen 5 zugänglich, welcher, wie dargestellt, doppelwandig ausgebildet ist. An dem Stutzen 5 kann ein bei 6 schematisch angedeuteter Oelbrenner vorgesehen sein.

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An der dem Stutzen 5 abgewandten Seite des Feuerraumes 3 kann eine Oeffnung 7 zur Zuführung von Sekundärluft vorgesehen sein.

Der Zwischenraum zwischen dem Innenmantel 2 und dem Aussenmantel 1 ist mit Heisswasser bzw. Kesselwasser gefüllt. Das Heisswasser fliesst beispielsweise durch den Stutzen 9 zu und durch den Stutzen IO ab, wie es in Pig. I durch Richtungspfeile veranschaulicht ist, und dient zur Speisung eines an den Heizkessel angeschlossenen Zentralheizungssystems.

In dem Räume oberhalb des Feuerraumes 3 ist ein mit 12 bezeichneter Warmwasserboiler vorgesehen. Das Kaltwasser tritt durch einen Stutzen 13 in den Boiler 12 ein, während das Warmwasser aus dem Boiler 12 durch einen Stutzen 14 abgeführt wird. Der Boiler 12 wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel aussen von dem Aussenmantel 1 und innen von einem auch den erwähnten Heisswasserraum begrenzenden Mantel 15 begrenzt. An dem Mantel 15, der somit als Trennwand die beiden zur Aufnahme der beiden miteinander in Wärmeaustausch stehenden Medien dienenden Räume voneinander trennt, findet der Wärmeaustausch zwischen dem Heiss bzw. Kesselwasser einerseits und dem Warm- bzw. Brauchwasser anderseits statt. Zur Verbesserung des Wärmeüberganges ist nun innerhalb des Rohres 15, d.h. also im wärmeabgebenden Kesselwasserraum, ein Leitblech 16 vorgesehen. Dieses Leitblech 16 ist mindestens angenähert parallel zur und in der Nähe der Trennwand 15 angeordnet und an seinem oberen und unteren Ende

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vorzugsweise strömungsgünstig geformt, wie dies in Pig. I
bei 17 und 18 gezeigt ist. Der mit el bezeichnete Abstand
zwischen der der äusseren Wandfläche des innenliegenden Mantels 15 des Boilers 12 und dem Leitblech 16 soll zwischen 10 und
20 mm, vorzugsweise 15 mm betragen.

Während der nach oben gerichteten Strömung des Kesselwassers entlang den Kontaktflächen des Feuerraumes 3 und entlang den Rauchrohren 4 erwärmt sich dieses Wasser stark. In Abhängigkeit von der Betriebsart gelangt das gesamte Wasser oder nur ein Teil hiervon in den Ringspalt mit der Breite d zwischen
dem im vorliegenden Fall ringförmigen Leitblech 16 und der
dieses Blech 16 umgebenden Boilerwand 15, wie dies in Fig. 1 durch die Pfeile am oberen Ende des Leitbleches 16 gezeigt
ist. Bei der nach unten gerichteten Strömung des Heisswassers in diesem Ringspalt gibt das Heisswasser Wärme an das Brauchwasser ab.

Der Abstand zwischen der Trennwand 15 und dem Leitblech 16 lässt sich auf einen Optimalwert des Wärmeaustausches zwischen dem Wasser und der Trennwand 15 einstellen. In der Regel ist dieses Optimum dann erreicht, wenn die bei grösserem Abstand gegebene laminare Strömung gerade in eine turbulente Strömung übergeht. In diesem Fall ist die Strömungsgeschwindigkeit in dem Spalt am grössten. Wenn der Abstand zu klein ist, ist die Reibung

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zwischen der Flüssigkeit und den beiden Wänden 15 und 16 zu gross, so dass eine Bremsung der Flüssigkeit stattfindet. In diesem Fall wäre die zusätzlich erzeugte Umwälzung relativ gering. Ist der Spalt andererseits zu gross, dann ist die Strömung in dem Spalt zu langsam, was wiederum die Umwälzung herabsetzt.

Der Abstand zwischen dem Leitblech 16 und der Trennwand 15 wird also in den meisten Fällen zwischen 10 und 20 mm, vorzugsweise 15 mm, betragen.

Das Leitblech 16 muss nicht notwendigerweise ringförmig, d.h. rohrartig ausgebildet sein, wie dies bei dem Heizkessel der Fig. 1 und 2 zutrifft. Vielmehr ist u.a. auch eine Unterteilung des Leitblechs möglich, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Aus Fig. 3 ist zu ersehen, dass das Leitblech 16 jeweils an denjenigen Stellen unterbrochen ist, an welchen die im Querschnitt rechteckigen Rauchrohre 4- den geringsten Abstand von der inneren Begrenzungswand 15 des Boilers 12 aufweisen.

Die Unterbringung des Leitblechs kann auch dazu verwendet werden, dieses an der Trennwand zu befestigen, wie dies in Fig.4 gezeigt ist. In Figur 4 ist die Trennwand, mit welcher der Wärmeaustausch stattfindet, mit 20 und das Leitblech zur Führung der Flüssigkeit mit 21 bezeichnet. Wie bei 22 zu ersehen ist, besitzt das Leitblech 21 eine im Querschnitt rechteckige Ausbuchtung, wobei das ausgebuchtete Flächenstück 23 an der

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S. VM. 2765/M.

Trennwand 20 anliegt und, beispielsweise durch eine Niete 24, mit der Trennwand 20 verbunden ist. Die seitliehe Begrenzung der durch das Leitblech 21 und die Trennwand 20 gebildeten, in Fig. 4 mit 25 und 26 bezeichneten Kanäle kann für den Wärmeaustausch vorteilhaft sein.

Mit dem gezeigten Wärmeaustauscher in Form des beschriebenen Heizkessels kann zwischen dem Heisswasser-und dem Warmwasserraum ein praktisch gleich guter oder sogar besserer Wärmeübergang erzielt werden, wie bzw. als bei den Austauschern, die im Warmwasserraum eigene, vom Heisswasser durchströmte Wärmeaustauschrohre aufweisen. Es ist ohne weiteres zu ersehen, dass die Anordnung eines Leitbleches an der Trennwand einen erheblich geringeren Aufwand erfordert als die Anordnung der erwähnten Wärmeaustauschrohre im Inneren des Boilers.

Claims

1νΌη'ROH<ά>™ ν>*?.^ niil.ln«""· λ'- 3 R? r. Pipl.lnK } Schutzansprüche

1. Wärmeaustauscher, bei welchem zwei Räume zur Aufnahme
der beiden miteinander im Wärmeaustausch stehenden Medien durch eine senkrechte oder geneigte glatte Wand voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass im
wärmeabgebenden Raum mindestens angenähert parallel zur
und in der Nähe der Trennwand mindestens ein Leitblech
zur direkten Erhöhung des Wärmeüberganges vorgesehen ist.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 bei einem Heizkessel mit einem über dem Feuerraum angeordneten Warmwasserboiler,
dadurch gekennzeichnet, dass das Leitblech an der Kesselwasserseite mindestens einer Trennwand zwischen Kesselwasser und Boilerwasser vorgesehen ist.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Leitblech und der Trennwand derart gewählt ist, dass in dem Spalt zwischen beiden eine turbulente Strömung entsteht.

4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Trennwand und dem Leitblech zwischen 10 und 20 mm, vorzugsweise 15 mm beträgt.

5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, bei einem Rauchrohrkessel. Jr/lb 14.12.1965 iV/.':/ /. _; '■■-·-■./-.,,