DE202004000332U1

DE202004000332U1 - Wärmetauscher für zu kühlendes Abwasser

Info

Publication number: DE202004000332U1
Application number: DE200420000332
Authority: DE
Original assignee: Porpaczy Johann Ing
Current assignee: Porpaczy Johann Ing
Priority date: 2003-01-13
Filing date: 2004-01-12
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2014-01-13
Also published as: AT412293B; ATA312003A

Abstract

Wärmetauscher für zu kühlendes Abwasser, mit einem insbesondere vertikalen Innenrohr, über dessen Innenfläche das Abwasser abfließt, und über dessen Außenfläche in einem das Innenrohr mit Abstand umgebenden Außenrohr ein wärmeaufnehmendes Medium geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt des Innenrohres (1) in Längsrichtung alternierend ändert und zwischen dem Außenrohr (2) und den nach außen vorstehenden Bereichen des Innenrohres (1) ein eine laminate Störung verhindernder Spalt ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für zu kühlendes Abwasser, beispielsweise aus Wäschereien, Großküchen, usw., mit einem Innenrohr, über dessen Innenfläche das Abwasser fließt, und über dessen Außenfläche in einem das Innenrohr mit Abstand umgebenden Außenrohr ein wärmeaufnehmendes Medium geführt wird, sowie eine Abflussgarnitur mit zumindest zwei Wärmetauschern.
Ein derartiger Wärmetauscher ist beispielsweise aus der DE 30 45 740 A bekannt. Die dort gezeigte Vorrichtung zum Rückgewinnen von Wärme aus dem Abwasser umfasst ein Rohrstück, insbesondere ein als Geruchsverschluss dienendes gebogenes Rohrstück, dass ein vom Abwasser durchflossenes Innenrohr und ein von einem Wärmetauschmedium durchflossenes Außenrohr umfasst, wobei in einer Ausführung zur Vergrößerung der wirksamen Oberfläche der Querschnitt des Innenrohres anstelle einer kreisrunden eine gewellte Umfangslinie aufweist. Aus demselben Grund kann die Außenseite des Innenrohres in einer anderen Ausführung mit Längsrippen versehen sein.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, einen derartigen Wärmetauscher in seinen Wirkungsgrad zu verbessern und erreicht dies dadurch, dass sich der Querschnitt des Innenrohres in Längsrichtung alternierend ändert und zwischen dem Außenrohr und den nach außen vorstehenden Bereichen des Innenrohres ein eine laminare Störung verhindernder Spalt ausgebildet ist. Die fortlaufende Querschnittsänderung erhöht den Strömungswiderstand, sodass durch die verlangsamte Strömung entlang der vergrößerten Oberfläche der Wärmeaustausch mit dem äußeren wärmeaufnehmenden Medium, das insbesondere Frischwasser ist, deutlich verbessert wird. Insbesondere kann das Innenrohr mit einem trichterähnlichen Einlaufstück versehen sein, über das das abzukühlende, schmutzbelastete Abwasser so an die Innenseite des Innenrohres geleitet wird, dass es in einem Filmstrom nach unten fließt, wobei die Wärme an das Innenrohr abgegeben wird. Durch das infolge Schwerkraft frei nach unten fließende Wasser wird eine Verstopfung durch Schmutzfracht verhindert, bzw. ist die Verstopfungsgefahr äußerst gering und eine Reinigung ohne Demontage von Teilen möglich.
Durch den Zwischenraum zwischen den beiden Rohren wird das wärmeaufnehmende Medium, insbesondere im Gegenstrom von unten nach oben geführt und an der Außenseite des Innenrohres erwärmt. Da für die Optimierung des Wärmeaustausches die Fliessgeschwindigkeiten an beiden Seiten des Innenrohres gleich groß sein sollten, wird durch die engen Spalten zwischen dem Außenrohr und den nach außen vorstehenden Bereichen des Innenrohres eine laminate Strömung des wärmeaufnehmenden Mediums vermieden, die sich bei geringen Fliessgeschwindigkeiten einstellen kann. Um verstärkte Turbulenzen zu erhalten, ist in einer weiteren bevorzugten Ausführung vorgesehen, dass am Außenrohr nach innen vorstehende Lamellen angeordnet sind, die mit geringeren Abstand zur Außenseite des Innenrohres enden. Die Lamellen können ringförmig oder schraubenlinienförmig in beliebigen Winkeln zur Strömung den Wellenbergen oder den Wellentälern zugeordnet sein. Für die leichtere Montage können die Lamellen an einem ins Außenrohr einsetzbaren Einschubkörper vorgesehen sein.
Eine gleichmäßige Berieselung der Innenseite des Innenrohres kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass der Wärmetauscher sich vertikal erstreckt. Das Innenrohr ist bevorzugt rund ausgebildet, kann aber auch eine andere Querschnittsfläche aufweisen (z.B. quadratisch).
Das Innenrohr kann in Längsrichtung gewellt sein, also eine wellenförmige Erzeugende aufweisen. Andere Formen der Erzeugenden, wie gezackt oder dergleichen sind ebenfalls möglich.
Erfindungsgemäße Wärmetauscher sind bevorzugt parallel zueinander angeordnet, wobei deren Anzahl auf die anfallenden Abwassermengen abgestimmt ist. In einer bevorzugten Ausführung ist daher ein Sammelbehälter vorgesehen, und jeder Wärmetauscher weist ein im Sammelbehälter angeordnetes Einlaufstück auf. Zur Minimierung der Fließgeschwindigkeit des Abwassers kann das Einlaufstück einen im Sammelbehälter hochstehenden freien Überlauf bilden.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Figuren, der beigelegten Zeichnung näher erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein.
So zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher, und
1 einen schematischen Teilschnitt durch eine Abflussgarnitur mit mehreren Wärmetauschern.
Ein Wärmetauscher 10 für zu kühlendes Abwasser, beispielsweise aus Wäschereien, Küchen, usw. umfasst ein Innenrohr 1, dessen Querschnittsfläche über die Länge des Rohres alternierend größer und kleiner wird, wobei dies beispielsweise, wie in 1 gezeigt, durch eine Wellung der Rohrwand in Längsrichtung erzielt werden kann. An der Eintrittsseite ist dem Innenrohr 1 ein Einlaufstück 5 zugeordnet, das trichterartig ausgebildet sein kann, und über das der Innenfläche des Innenrohres 1 das zu kühlende Abwasser zugeleitet wird. Die Wellung in Längsrichtung vergrößert nicht nur die innere Oberfläche des Innenrohres 1, sondern bremst die Strömung des an der Oberfläche entlang fließenden Abwassers, was zur zusätzlichen Verbesserung des Wärmeaustausches zwischen dem Abwasser und dem Innenrohr 1 beträgt. Die Wellung kann gewindegangarfig ausgebildet sein, sodass ein schraubenlinienförmiger Wellenberg 3 über die gesamte Länge des Innenrohres 1 verläuft. Es ist aber ebenfalls möglich, eine größere Anzahl von zu Ringen geschlossenen Wellenbergen 3 und entsprechenden ringförmigen Wellentälern alternierend aufeinanderfolgend auszubilden.
Das Innenrohr 1 ist in einem Außenrohr 2 angeordnet, das von einem wärmeaufnehmenden Medium, beispielsweise Frischwasser durchströmt wird, das die an die Außenfläche des Innenrohres 1 übertragene Wärme aufnimmt. Das Außenrohr 2 umgibt das Innenrohr 1 mit so geringem Abstand zu den Wellenbergen 3, dass in dem das Innenrohr 1 im Gegenstrom vom Zulaufkanal 8 zum Ablaufkanal 9 umspülenden wärmeaufnehmenden Medium eine laminare Strömung verhindert wird und jeweils im Anschluss an die Durchtrittsspalte 6 Turbulenzen erzeugt werden. In der Ausführung nach 1 ist das Außenrohr 2 mit einer nach innen abstehenden, schraubenförmig verlaufenden Lamelle 4 versehen, die unmittelbar vor der Außenseite des Innenrohres 1 an einem Wellenberg 3 endet, wobei der Durchtrittsspalt 6 zwischen der Lamelle 4 und dem Wellenberg 3 vorgesehen ist. Wenn mehrere, geschlossene Ringe bildende Wellenberge 3 vorgesehen sind, so sind kreisringartige Lamellen 4 mit Abstand zueinander im Außenrohr 2 vorgesehen. Die Lamellen 4 sind dabei aus Gründen einer vereinfachten Montage bevorzugt an einem Einschubkörper des Außenrohres 2 angeordnet.
Mehrere Wärmetauscher 10 können parallel zueinander zu einer Abflussgarnitur zusammengestellt sein, wie aus 2 schematisch ersichtlich ist. Ein oberer Sammelbehälter 11 für warmes Abwasser, beispielsweise von Waschmaschinen oder dergleichen umfasst einen nicht gezeigten Zulauf, der tiefer als die Eintrittsöffnungen der trichterartigen Einlaufstücke 5 liegt, die freie Überläufe bilden. Die Außenrohre 2 sind zwischen einem gemeinsamen unteren Zulaufkanal 8 und einem gemeinsamen oberen Ablaufkanal 9 für, das wärmeaufnehmende Medium angeordnet. Unterhalb der unteren Enden der Wärmetauscher 10 ist ein nicht gezeigter Auffangbehälter angeordnet, der mit dem Abfluss verbindbar ist. Höhe und Anzahl der in der Abflussgarnitur zusammengefassten Wärmetauscher 10 richten sich nach den anfallenden Abwassermengen und den baulichen Gegebenheiten. Bei einem Innenrohrdurchmesser zwischen 39 mm und 44 mm ergibt sich bis zu einer Wassermenge von 0,4 l/s der vorteilhafte Wasserfilm an der unebenen Innenfläche. Durch eine Abflussgarnitur mit zwei mal zehn Wärmetauschern gemäß 2 können daher bis etwa 8 l warmes Abwasser pro Sekunde strömen. Versuche haben ergeben, dass bei einer üblichen Wäschereiabwassertemperatur von 55°C zugeführtes Frischwasser von ca. 10°C mit etwa 45°C aus dem Ablaufkanal 9 austritt.

Claims

Wärmetauscher für zu kühlendes Abwasser, mit einem insbesondere vertikalen Innenrohr, über dessen Innenfläche das Abwasser abfließt, und über dessen Außenfläche in einem das Innenrohr mit Abstand umgebenden Außenrohr ein wärmeaufnehmendes Medium geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt des Innenrohres (1) in Längsrichtung alternierend ändert und zwischen dem Außenrohr (2) und den nach außen vorstehenden Bereichen des Innenrohres (1) ein eine laminate Störung verhindernder Spalt ausgebildet ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (1) in Längsrichtung gewellt ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (2) nach innen vorstehende Lamellen (4) aufweist, die mit geringem Abstand zur Außenseite des Innenrohres (1) enden.
Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (4) an einem Einschubkörper des Außenrohres (2) angeordnet sind.
Abflussgarnitur für zu kühlendes Abwasser, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Wärmetauscher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 parallel zueinander angeordnet sind.
Abflussgarnitur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sammelbehälter (11) vorgesehen ist, und jeder Wärmetauscher (10) ein in den Sammelbehälter (11) hochstehendes Einlaufstück (5) aufweist, das einen freien Überlauf in das Innenrohr (1) bildet.