DE19530248A1 - Wärmeübertrager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager in stehender oder liegender Bauart, insbesondere für Heißwasserheizungen und Prozeßbeheizungen, der als Röhrenkessel-Kondensator oder als Wärmeaustauscher ausgebildet ist, dessen von zwei Rohrplatten gehaltenen Kondensatorrohre von einem Heiß-, Naß- oder Sattdampf oder einem anderen heißen Medium als Heizmittel durchströmt sind, der in Wechselwirkung mit einem aufzuheizenden Medium kondensiert und Wärme abgibt, das im Gegenstrom zum Heizmittel durch den Kondensatorkessel geleitet wird.

Bei einem derartigen beispielsweise durch die DE-PS 23 45 243 bekannten, stehenden Wärmeübertrager für eine Heißwasserheizung bewirkt die in der Grenzschicht zwischen dem in den Kessel hineinragenden Abschnitt des Einlaßrohrstutzens für den Dampf oder ein anderes Heizmittel und der oberen Rohrplatte des Rohrbündels einerseits und dem aufzuheizenden bzw. aufgeheizten Wasser andererseits herrschende Sattdampftemperatur, die sich entsprechend dem Druck im Kondensatorkessel einstellt, eine Ausbildung von Dampfbläschen und Blasen und ggf. von Dampfnestern. Durch das Implodieren der Dampfblasen und Dampfnester werden laute Dampfschläge ausgelöst, die zu einer Beschädigung des Wärmeübertragers und des mit diesem verbundenen Rohrleitungssystems führen können. Das Implodieren kleinerer Dampfbläschen ist mit knisternden Geräuschen verbunden.

Der in der DE 28 20 511 C3 enthaltene Vorschlag, bei dem gattungsgemäßen Wärmeübertrager den in den Kessel hineinragenden Abschnitt des Einlaßrohrstutzens für den Heizdampf, der durch die obere Rohrplatte des Rohrbündels verschlossen ist, mit einer Wärmeisolierung zu versehen, erbringt die angestrebte Verminderung des durch implodierende Dampfblasen verursachten Betriebslärms nicht in dem erhofften Ausmaß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Wärmeübertrager im Hinblick auf einen geräuscharmen Betrieb zu verbessern.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Durch die Kühlung der an der Eintrittsseite des Heizdampfes in das Rohrbündel des Röhrenkessel-Kondensators gelegenen Rohrplatte und der von dieser gehaltenen Enden der Kondensatorrohre des als Kondensator ausgebildeten Wärmeübertragers mittels des im Gegenstrom zum Heizdampf durch den Kondensator geleiteten, aufzuheizenden Mediums, insbesondere Wasser, wird die Bildung von Dampfblasen und Dampfnestern an der heizdampfeintrittsseitigen Rohrplatte und den von dieser gehaltenen Enden der Kondensatorrohre weitgehendst unterbunden, so daß ein geräuscharmer Betrieb des Wärmeübertragers gewährleistet ist.

Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Längsschnittdarstellung eines stehenden Wärmeübertragers im einzelnen erläutert.

Der als Kondensator ausgebildete Wärmeübertrager besteht aus einem Doppelmantel-Kondensatorkessel 1 mit einem Innen- und einem Außenmantel 2, 3, die als Zylinder ausgebildet sind und zwischen denen eine Wärmeisolierschicht 4 angeordnet ist, sowie einem oberen und einem unteren Flachdeckel 5, 6. Im Kondensatorkessel 1 ist ein Rohrbündel 7 aus einzelnen wendelförmig gebogenen oder geraden Rohren 8 eingebaut, die zwischen einer oberen und einer unteren Rohrplatte 9, 10 gehalten sind. Die obere Rohrplatte 9 ist gerade, schräg oder konisch zur Längsachse 11-11 des Kondensatorkessels 1 an einen Rohrmantel 12 angeschweißt, der in den oberen Flachdeckel 5 des Kondensatorkessels 1 eingeschweißt ist und der den in den Innenraum des Kondensatorkessels 1 hineinragenden Abschnitt 14 des Einlaßrohrstutzens 13 für den Heiß- oder Sattdampf umschließt.

Der Rohrmantel 12 wirkt als Wärmeisolierung für den kesselinneren Einlaßrohrstutzenabschnitt 14 und bildet mit diesem ein Doppelwandrohr mit einem Mantelraum 15, der im Kondensatorkessel 1 durch die obere Rohrplatte 9 geschlossen ist und im Bereich des oberen Flachdeckels 5 eine Kreisringöffnung 16 zum Aufstellungsraum des Kondensatorkessels besitzt. Die im Mantelraum 15 befindliche Außenluft wirkt als Isolierschicht zwischen dem Heizdampf im Einlaßrohrstutzen 13 und dem aufzuheizenden Wasser im Inneren des Kondensatorkessels 1.

Der Heizdampf strömt durch den Einlaßrohrstutzen 13 in die Kondensatorrohre 8, in denen er kondensiert, und das Kondensat wird durch den Auslaßrohrstutzen 17 dem Kondensatorkessel 1 entnommen.

Das zu erwärmende Wasser fließt im Gegenstrom zu dem Heizdampf und dem Kondensat von dem am unteren Ende des Kondensatorkessels 1 angeordneten Wassereinlaß 18 durch den Kesselraum 19 zu dem am oberen Ende des Kessels 1 befindlichen Wasserauslaß 20.

Der Querschnitt der Kondensatorrohre 8 ist über ihre Länge unterschiedlich ausgebildet, und zwar im Dampfbereich kreisförmig und im Kondensatbereich oval. Durch diese Querschnittsgestaltung der Kondensatrohre wird ein besserer Wärmeübergang zwischen der Rohroberfläche und dem aufzuheizenden Wasser erreicht.

Um die Bildung von Dampfblasen und Dampfnestern im Betrieb des Kondensatorkessels 1 zu vermeiden, werden die obere Rohrplatte 9 und die von dieser gehaltenen Enden 21 der Kondensatorrohre 8 gekühlt. Die Kühlung der Rohrplatte 9 und der Rohrenden 21 erfolgt durch das aufgeheizte Wasser, dessen Temperatur unter der Sattdampftemperatur liegt, mittels eines Leitelementes 22, durch das das Wasser vor dem Austritt über den Wasserauslaß 20 des Kessels 1 um die oberen Enden 21 der Kondensatorrohre 8 gegen die Unterseite 23 der oberen Rohrplatte 9 geleitet wird.

Das Leitelement 22 besteht aus einem Ring 24 mit einem zentrisch zur Ringöffnung 25 angeordneten, konischen Leitstutzen 26. Der Ring 24 ist mit Abstand von der oberen Rohrplatte 9 in den zylindrischen Kondensatorkessel 1 eingesetzt, derart, daß der Leitstutzen 26 die von der Rohrplatte 9 gehaltenen Enden 21 der Kondensatorrohre 8 mit Abstand umgibt und gegen die Unterseite 23 der Rohrplatte 9 gerichtet ist.

Abweichend von dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel kann der Leitstutzen 26 des Leitelementes 22 zylindrisch oder als Vollkonus ausgebildet sein. Es ist auch möglich, den Behältermantel entsprechend konisch auszubilden.

Wärmetauscher in liegender Bauart können in gleicher Weise mit einem Leitelement zur Kühlung der an der Eintrittsseite des Heizdampfes in das Rohrbündel des Röhrenkessel-Kondensators gelegenen Rohrplatte und der von dieser gehaltenen Enden der Kondensatorrohre ausgerüstet werden.

Bezugszeichenliste

1 Kondensatorkessel
2 Innenmantel von 1
3 Außenmantel von 1
4 Wärmeisolierschicht zwischen 2, 3
5 oberer Flachdeckel von 1
6 unterer Flachdeckel von 1
7 Rohrbündel
8 Kondensatorrohr
9 obere Rohrplatte
10 untere Rohrplatte
11-11 Längsachse von 1
12 Rohrmantel in 5
13 Einlaßrohrstutzen für Heizdampf
14 Abschnitt von 13 in 1
15 Mantelraum zwischen 12 und 14
16 Kreisringöffnung von 15
17 Auslaßrohrstutzen für Kondensat
18 Wassereinlaß von 1
19 Kesselraum
20 Wasserauslaß von 1
21 oberes Ende von 8
22 Leitelement
23 Unterseite von 9
24 Ring von 22
25 Ringöffnung
26 Leitstutzen an 24

Claims (3)

1. Wärmeübertrager in stehender oder liegender Bauart, insbesondere für Heißwasserheizungen und Prozeßbeheizungen, der als Röhrenkessel-Kondensator ausgebildet ist, dessen von zwei Rohrplatten gehaltenen Kondensatorrohre von einem Heiß-, Naß- oder Sattdampf oder einem anderen heißen Medium als Heizmittel durchströmt sind, der in Wechselwirkung mit einem aufzuheizenden Medium Wärme abgibt, das im Gegenstrom zum Heizmittel durch den Kondensatorkessel geleitet wird, gekennzeichnet durch eine Kühlung der an der Eintrittsseite des Heizmittels in das Rohrbündel (7) des Röhrenkessel-Kondensators (1) gelegenen Rohrplatte (9) und der von dieser gehaltenen Enden (21) der Kondensatorrohre (8) des Röhrenkessel-Kondensators (1).

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Leitelement (22) zur Führung des aufgeheizten Mediums, insbesondere Wasser, um die von der Rohrplatte (9) an der Eintrittsseite des Heizmittels gehaltenen Enden (21) der Kondensatorrohre (8) des Röhrenkessel-Kondensators (1) gegen die Unterseite (23) der Rohrplatte (9).

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitelement (22) aus einem Ring (24) mit einem zentrisch zur Ringöffnung (25) angeordneten, konischen oder zylindrischen Leitstutzen (26) oder einem Vollkonus besteht und daß der Ring (24) mit Abstand von der an der Eintrittsseite des Heizdampfes in das Rohrbündel (7) gelegenen Rohrplatte (9) in den zylindrischen Kondensatorkessel (1) eingesetzt ist, derart, daß der Leitstutzen (26) die von der Rohrplatte (9) gehaltenen Enden (21) der Kondensatorrohre (8) mit Abstand umgibt und gegen die Unterseite (23) der Rohrplatte (9) gerichtet ist.