DE19638443A1 - Verdunstungswärmetauscher als Kühl- und Kondensationseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdunstungswärmetauscher als Kühl- und Kondensations­ einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Rohrschlangenbündel derartiger Wärmetauscher müssen in der Regel feuerverzinkt werden. Um zu vermeiden, daß sich die Bündel im Verzinkungsbad auf Grund der herrschenden hohen Temperaturen zu sehr verziehen, bedarf es einer Festlegung der Rohrschlangen. Hierzu wurde bisher das Gerüst des Wärmetauschers selbst benutzt, indem dieses nach dem Einbau des stählernen Rohrschlangenbündels zusammen mit letzterem in das Verzinkungsbad getaucht wurde. Dadurch ergab sich nicht nur ein beträchtlicher Mehraufwand an Verzinkungsmaterial sondern es mußten auch Vorkehrungen getroffen werden, um das zusätzliche Gerüstgewicht beim Verzinkungsvorgang zu handhaben.

Für den Fall, daß an Stelle des Wärmetauscher-Gerüstes zur Halterung bzw. Festlegung des Rohrschlangenbündels eine separate Trag- und Halterungskonstruktion benutzt wurde, so mußte auch diese für diesen Zweck hergestellt werden, um dann ebenfalls mit in das Verzinkungsbad eingetaucht zu werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, den Wärmetauscher der genannten Art so auszubilden, daß die Feuerverzinkung seines Rohrschlangenbündels einen geringeren Aufwand erfordert, ohne daß ein Verziehen der Rohrschlangen beim Verzinkungsvorgang zu befürchten ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Zuleitungsrohr zu den Rohrschlangen mittig über dem Rohrschlangenbündel angeordnet ist, daß das Ableitungsrohr mittig unter dem Rohrschlangenbündel angeordnet ist und daß sich sowohl das Zuleitungsrohr als auch das Ableitungsrohr über die ganze Länge bzw. Breite des Rohrschlangenbündels erstrecken, derart, daß die einzelnen Rohrschlangen mit dem Zuleitungsrohr und dem Ableitungsrohr durch Rohrschlangenstücke verbunden sind, deren Länge L nur etwa der halben Rohrbündelbreite M entspricht.

Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht somit darin, das Wärmeträgerflüssigkeits­ zuleitungsrohr und das Ableitungsrohr in bezug auf das Rohrschlangenbündel so anzuordnen, daß diese beiden Rohre neben ihrer Aufgabe, die Wärmeträgerflüssigkeit, also beispielsweise ein Kältemittel, zu leiten, auch noch eine Halterungsfunktion für die Rohrschlangen erfüllen, die letzteren eine solche Stabilität verleiht, daß beim Eintauchen des Rohrschlangenbündels in das Verzinkungsbad keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen werden müssen, um ein Verbiegen oder sonstiges Verformen der Rohrschlangen zu vermeiden. Vielmehr reicht der auf das in der gekennzeichneten Weise angeordnete Zuleitungsrohr auszuübende Druck aus, um das Rohrschlangenbündel in das Verzinkungsbad vollständig einzutauchen, ohne daß sich die an das Zuleitungsrohr angeschlossenen Rohrschlangenenden zu sehr verformen. Letzteres ist darauf zurückzuführen, daß die auf das Rohrschlangenbündel einwirkende Tauchkraft in der Mitte des Bündels angreift, wodurch der Hebelärm dieser Kraft, bezogen auf die Länge der an das Zuleitungsrohr angeschlossenen Rohrschlangenenden nur halb so groß ist wie bei einer Anordnung des Zuleitungsrohres am Rande des Rohrschlangenbündels.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung lassen sich Zuleitungsrohr und Ableitungsrohr durch wenigstens zwei Stützen miteinander verbinden, die ebenfalls als Rohr ausgebildet sein können. Diese Stützen, die axial durch das Rohrschlangenbündel hindurch verlaufen, verbinden somit nicht nur die beiden genannten Rohre, sondern auch die sich daran anschließenden Enden der Rohrschlangen, wodurch die Stabilität des Rohr­ schlangenbündels beim Eintauchen in das Verungsbad und beim Herausziehen aus dem Bad weiter erhöht wird.

An Stelle zweier massiver Stützen dieser Art hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, zwei Rohre zu verwenden, von denen das eine als Entlüftungsrohr für die Wärmeträgerflüssigkeit und das andere, falls die Wärmeträgerflüssigkeit ein Kältemittel ist, als Entölungsrohr ausgebildet ist, so daß zur Abstützwirkung dieser Rohre noch weitere, die Funktion der Rohrschlange als Wärmetauscherelement erheblich verbessernde Wirkungen hinzutreten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Aus­ führungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Rohrschlange eines aus mehreren solchen Schlangen zusammengesetzten Bündels eines Verdunstungswärmetauschers,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht einer Rohrschlange, bei der jedoch das Rohr­ schlangenzuleitungsrohr für das Kältemittel mit dem Ableitungsrohr durch axiale Stützrohre miteinander verbunden ist,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der Konstruktion von Fig. 2 in Richtung des Pfeils X, bei der die einzelnen hintereinanderliegenden Rohrschlangen nicht alle vollständig wiedergegeben sind und

Fig. 4 eine schematische, geschnittene Seitenansicht eines bekannten Verdunstungswärmetauschers mit Gehäuse, Sprühvorrichtung oberhalb des Rohrschlangenbündels sowie Gebläseeinrichtung oberhalb dieses Bündels zur Verdeutlichung der Einbausituation der in den Fig. 1-3 dargestellten Rohrschlangenbündel.

Der in Fig. 4 dargestellte Verdunstungswärmetauscher 1 bekannter Bauart weist in einem Gehäuse 2 ein Rohrschlangenbündel 3 auf, in dem ein Kältemittel als Wärme­ trägerflüssigkeit zwischen einem Zuleitungsrohr und einem Ableitungsrohr, die mit den einzelnen Rohrschlangen dieses Rohrleitungsbündels in Verbindung stehen, transportiert wird.

Über dem Rohrschlangenbündel 3 ist eine Sprühvorrichtung 4 angeordnet, mit der Wasser in Richtung der Pfeile D auf das Rohrschlangenbündel versprüht wird, das mittels im Gegenstrom geführter Luft wenigstens teilweise verdunstet, um die Rohrschlangen zu kühlen. Das Luft/Wasserdampfgemisch tritt durch den Tröpfchenabscheider 15 oberhalb der Sprühvorrichtung aus dem Gehäuse aus, wie durch die Pfeile C verdeutlicht ist.

Die im Gegenstrom zu dem versprühten Wasser geführte Luft wird von einer Gebläseeinrichtung 5 angesaugt, wie durch die Pfeile A kenntlich gemacht, und wird in Richtung der Pfeile B gegen das Rohrschlangenbündel 3 geblasen.

Bei derartigen Verdunstungswärmetauscher werden die Rohrschlangenbündel feuerverzinkt, um Korrosionsschäden zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird ein solches Rohrschlangenbündel in das Verzinkungsbad eingetaucht, wobei auf die Rohrschlangen erhebliche Druckkräfte einwirken müssen, um die Rohrschlangen in der Zinkschmelze unterzutauchen. Damit diese Krafteinleitung nicht zu einer nicht mehr tolerierbaren Verformung der Rohrschlange 7 führt, ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, das Zuleitungsrohr 6 für die später durch das Rohrschlangenbündel hindurchzuleitende Wärmeträgeiflüssigkeit, also beispielsweise Kältemittel, mittig über dem Rohrschlangenbündel angeordnet, und das Wärmeträgerflüssigkeitsableitungsrohr 8 ist ebenfalls mittig unter dem Rohrschlangenbündel plaziert, wobei sich, wie aus Fig. 3 ersichtlich, beide genannten Rohre 6, 8 über die ganze Länge bzw. Breite des Rohrschlangenbündels erstrecken und die einzelnen Rohrschlangen mit dem Zuleitungsrohr 6 und dem Ableitungsrohr 8 durch Rohrschlangenstücke 12 verbunden sind, deren Länge L, wie aus Fig. 2 ersichtlich, nur etwa der halben Rohrbündelbreite M entspricht. Die Einleitung der Wärmeträgerflüssigkeit bzw. des Kältemittels in das Zuleitungsrohr 6 erfolgt in Richtung des Pfeils E, ihre Ableitung ans dem Ableitungsrohr 8 in Richtung des Pfeils F.

Auf diese Weise erfüllen die beiden Rohre 6, 8 neben ihrer Aufgabe, die Wärmeträgerflüssigkeit bzw. das Kältemittel zu transportieren, auch noch eine Halterungs­ bzw. Kraftübertragungsfunktion, indem die Eintauchkraft für das Zinkbad auf das Zuleitungsrohr 6 bzw. das Ableitungsrohr 8 zur Einwirkung gebracht wird und auf die Rohrschlangenstücke 12 ein Biegemoment ausübt, das nur halb so groß ist wie bei einer Anordnung des Zuleitungsrohres 6 bzw. Ableitungsrohres 8 außermittig, also am Rande des Rohrschlangenbündels 3, wodurch ein Verbiegen oder sonstiges Verformen der Rohrschlangenvermieden wird.

In diesem Zusammenhang hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das Zuleitungsrohr 6 mit dem Ableitungsrohr 8 durch wenigstens zwei als Rohre ausgebildete Stützen 9 zu verbinden, wie aus Fig. 2 hervorgeht, da dadurch die Stabilität der Rohrschlange 7 bzw. des gesamten Rohrschlangenbündels, das aus einer Vielzahl solcher hintereinandergeschalteter Rohrschlangen besteht, wie aus Fig. 3 ersichtlich, weiter verbessert wird, so daß Verformungen beim Ein- und Austauchen aus dem Verzinkungsbad vollständig oder nahezu vollständig vermieden werden. Diese Stützrohre 9 erstrecken sich axial durch das Rohrschlangenbündel hindurch. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel werden zwei derartige Rohre 10, 11 verwendet, von denen das eine Rohr als Entlüftungsrohr 10 und das andere Rohr als Entölungsrohr 11 für das Kältemittel ausgebildet ist und von denen je eines an den beiden Enden 13, 14 der Zuleitungs- und Ableitungsrohre 6, 8 angeordnet ist.

Die in den Fig. 1-3 dargestellten Rohrschlangen 7 lassen sich ohne weiteres in einen Verdunstungswärmetauscher der in Fig. 4 dargestellten Art einbauen, nachdem sie feuerverzinkt worden sind, ohne daß hierfür weitere Halterungseinrichtungen benötigt werden, wobei die übrigen Komponenten des dargestellten Verdunstungswärmetauschers 1 hinsichtlich Ausbildung und Anordnung hier nur als Beispiel für die Verwendungs­ möglichkeit der beschriebenen Rohrschlangen 7 bzw. Rohrschlangenbündel 3 dienen sollen.

Claims (7)

1. Verdunstungswärmetauscher als Kühl- und Kondensationseinrichtung mit einem in einem Gehäuse angeordneten Rohrschlangenbündel zur Aufnahme einer Wärmeträgerflüssigkeit, insbesondere eines Kältemittels, ferner mit einer über diesem Bündel angeordneten Flüssigkeit, insbesondere Wasser auf die Rohrschlangen des Bündels versprühenden Sprühvorrichtung und einer unterhalb oder oberhalb des Rohrschlangenbündels angeordneten und dieses im Gegenstrom zur Flüssigkeitsbeaufschlagungsrichtung anblasenden Gebläseeinrichtung, ferner mit einem Zuleitungsrohr zu den Rohrschlangen des Bündels für die Wärmeträgerflüssigkeit und einem Ableitungsrohr für die Wärmeträgerflüssigkeit von den Rohrschlangen des Bündels, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuleitungsrohr (6) zu den Rohrschlangen (7) mittig über dem Rohrschlangenbündel (3) angeordnet ist, daß das Ableitungsrohr (8) mittig unter dem Rohrschlangenbündel angeordnet ist und daß sich sowohl das Zuleitungsrohr als auch das Ableitungsrohr über die ganze Länge bzw. Breite des Rohrschlangenbündels (3) erstrecken, derart, daß die einzelnen Rohrschlangen mit dem Zuleitungsrohr (6) und dem Ableitungsrohr (8) durch Rohrschlangenstücke (12) verbunden sind, deren Länge L nur etwa der halben Rohrbündelbreite M entspricht.

2. Verdunstungswärmetauscher als Kühl- und Kondensationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuleitungsrohr (6) und das Ableitungsrohr (8) durch wenigstens zwei Stützen miteinander verbunden sind.

3. Verdunstungswärmetauscher als Kühl- und Kondensationseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen als sich axial durch das Rohrschlangenbündel (3) erstreckende Rohre (9) sind.

4. Verdunstungswärmetauscher als Kühl- und Kondensationseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden Rohre (9) als Entlüftungsrohr (10) für die Wärmeträgerflüssigkeit ausgebildet ist.

5. Verdunstungswärmetauscher als Kühl- und Kondensationseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden Rohre (9) als Entölungsrohr (11) für die Wärmeträgerflüssigkeit ausgebildet ist.

6. Verdunstungswärmetauscher als Kühl- und Kondensationseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden Rohre (9) als Entlüftungsrohr (10) und das andere Rohr als Entölungsrohr (11) für die Wärmeträgerflüssigkeit ausgebildet ist.

7. Verdunstungswärmetauscher als Kühl- und Kondensationseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß je eines der beiden Rohre (9) an den beiden Enden (13, 14) der Zuleitungs- und Ableitungsrohre (6, 8) angeordnet ist.