DE2054641A1 - Heat exchanger - Google Patents
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- Y10S165/427—Manifold for tube-side fluid, i.e. parallel
- Y10S165/432—Manifold for tube-side fluid, i.e. parallel including a tube sheet
Description
Sie Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher zum Aufheizen von Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, mit Dampf oder heißen Gaae^ bestehend aus einem in mindestens einer Rohrplatte verankerten und dort mit einer Vielzahl einzelner Rohre einmündenden Rohrbündel, einem mit Dampfau- und-ableitungen versehenen, langgeetreckten Dampfkammermantel, der mindesten« an e<ner SeHe mit einer Rohrplatt» abgeschlossen ist, deren Rohre die vom Dampfkammermentel begrenzte Dampfkammer durchsetzen und mit ihren In der Rohrplatte vorgesehenen Mündungen mit einer auf der voa der Dampfkammer abgelegenen Seite der Rohrplatte angeordneten, mit Wasserzu- und-ableitungen versehenen und von einem Wasserkammermantel umschlossenen Wasserkammer in Verbindung stehen.You invention relates to a heat exchanger for Heating liquids, especially water, with steam or hot Gaae ^ consisting of an in at least one tube plate anchored and a tube bundle that opens there with a large number of individual tubes, one provided with steam inlets and outlets, elongated steam chamber jacket, at the very least a lake is closed with a tube plate, the tubes of which the steam chamber delimited by the steam chamber element enforce and with their mouths provided in the tube plate with one on the voa of Steam chamber located on the remote side of the tube plate, provided with water supply and drainage lines and water chamber enclosed by a water chamber jacket stay in contact.
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OfUGlNAL .HSPECTEDOfUGlNAL .HSPECTED
werden Wärmeaustauscher alt ständig größer werdenden Wärmeaustausohflachen benötigt, die eine erhebliche Baulänge aufweisen· Ua den notwendigen Platabedarf klein su halten, besteht ein erbebliober Bedarf an Wärmeaustauschern, die bei relativ kleiner Baulänge eine große Wärmeauetausohfläehe aufweisen.heat exchangers are old constantly increasing heat exchange surfaces required, which a considerable The overall length has, among other things, the necessary space requirement small su hold, there is a hereditary need for heat exchangers, which have a large heat exchange surface with a relatively small overall length.
Bei herkömmlichen Rohrbündel-¥ärmeaustausohera treten in der den Primärteil voll Sekundärteil trennenden Rohrplatte erhebliohe Wurmespannungen auf, da. sich die unberobrten Randzonen der Platte auf TemperaturSchwankungen des duroh die Robre fliesäenden Mediums langsamer einstellen als der berobrte Mittelteil. Diese insbesondere an der Oberfläche der Rohrplatte auftretenden Spannungen wirken sich nachteilig auf die Verbindung der Robre alt der Platte und auf die Verbindung der Platte ait dea umgebenden Gehäuae aus.With conventional tube bundle ¥ ¥ ärmeaustauschhera occur in the tube plate separating the primary part from the secondary part to considerable worm stresses, since. the unsupervised Edge zones of the plate for temperature fluctuations of the by setting the robre of the flowing medium slower than the celebrated middle part. This in particular at the Tensions occurring on the surface of the tube plate have a detrimental effect on the connection of the Robre old Plate and on the connection of the plate ait dea surrounding Housing from.
Ziel der Erfindung let es, einen Wärmeaustauscher su sohaffen, der trots großer Wärmeauetausohfläche eine mögliohet kleine Baulänge aufweist und bei dea gleiobeeitig die la Rohrboden entstehenden Wärmeepannungen möglichst klein gebalten werden. The aim of the invention let it be a heat exchanger see below sohaffen, who defies a large heat exchange area possbly small overall length and with dea gleiobeiten the thermal stresses arising from the tube sheet are kept as small as possible.
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
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der Wasserkammermantel das mit der Rohrplatte versehene Ende des Dampfkammermantels glockenförmig mit Abstand übergreift und die Wassersu- und-ableitungen an dem übergreifenden Teil des Wasserkammermantels angeordnet sind.the water chamber jacket the end of the steam chamber jacket provided with the tube plate is bell-shaped with a spacing overlaps and the water inlet and outlet on the arranged overarching part of the water chamber jacket are.
weisen sowohl die Dampfkammer und Wasserkammer einen im " wesentlichen «ylindrisehen Querschnitt auf. 'both the steam chamber and water chamber have an in " essential "ylindri cross-section. '
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungeform der Erfindung beispielsweise veranschaulichen und einen herkömmlichen Wärmeaustauscher gegenüberstellen. Further details and features of the invention result can be derived from the following detailed description and the accompanying drawings, which represent a preferred one For example, illustrate embodiments of the invention and contrast with a conventional heat exchanger.
köumllohen Wärmeaustauscherρ» 71g. 2 einen Längsschnitt durch ein Ende eines er-köumllohen heat exchanger ρ » 71g. 2 a longitudinal section through one end of a
findungsgemäßen Wärmeaustauschers und Flg. 3 eine andere Art der Schweißverbindung an einem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher.inventive heat exchanger and Flg. 3 shows another type of welded connection on a heat exchanger according to the invention.
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In den Zeichnungen sind gleiche oder einander entsprechende Teile mit gleichen Besugeselchen versehen. In the drawings, the same or corresponding parts are provided with the same tag.
Die Wärmeaustauscher bestehen im wesentlichen aus einer mit einem Zylindrischen Mantel 2 umgebenen Dampfkammer 1 nnd einer sich an deren Ende anschließende Wasserkammer 3» die von einem Hantel 4 begrenzt wird. Zwischen der Dampfkammer 1 und der Wasserkammer 3 befindet sich eine Rohrplatte 5 in der das aus vielen Rohren 6 gebildete Rohrbündel so verankert ist, daß die Rohre 6 in die Wasserkammer 3 münden.The heat exchangers essentially consist of a steam chamber 1 surrounded by a cylindrical jacket 2 and an adjoining water chamber 3 » which is limited by a dumbbell 4. Between the steam chamber 1 and the water chamber 3 there is one Tube plate 5 in which the tube bundle formed from many tubes 6 is anchored so that the tubes 6 into the water chamber 3 open.
Die Wasserkammer 3 ist in der Mitte durch eine Trennwand 9 in ein Einlaß- und ein Auslaöteil unterteilt, die mit einem Speisewassereintritt 7 bew. einem Speisewasseraustritt 8 verbunden sind·The water chamber 3 is divided in the middle by a partition 9 into an inlet and an outlet part, the with a feed water inlet 7 with a feed water outlet 8 are connected
Die Stirnseite des Waseerkammermantels 4 ist als Boden 1O1 der flaoh oder gewölbt sein kann, ausgebildet und weist Ewei Beeiohtigungeöffniingen 11, 11' auf, durch die je ein Seil der Wasserkammer 3 eugBaglich ist. Die Besichtigungsöffnungen 11 sind durch Deckel verschließbar.The end face of the water chamber jacket 4 is designed as a bottom 1O 1 which can be fluffy or arched and has two opening openings 11, 11 'through which a rope of the water chamber 3 is accessible. The inspection openings 11 can be closed by covers.
Im Dampfkammermantel 2 ist eine Dampfeintrittsöffnung 12 für die Zuleitung des Heizdampfes in die Dampfkammer undA steam inlet opening 12 is located in the steam chamber jacket 2 for the supply of heating steam into the steam chamber and
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eine Kondensataustritteöffnung 13 für den Kondensatabfluß vorgesehen.a condensate outlet opening 13 for the condensate drain intended.
Bei der In Pig. 1 geββigten herkömmlichen Wärmeaustauscher-Konstruktlon weist die Wasserkammer 3 denselben Außendurohmesser wie die Dampfkammer 1 auf. Der Wasserkammermantel 4 1st alt der ihm zugewandten Seite der Rohrplatte 5 λ verschwelet. Da der Speisewassereintrltt 7 .und der Speisewasseraustrltt 8 In radialer Richtung erfolgt, nüssen die entsprechenden Stutzen zwischen der Rohrplatte 5 und dem Boden 10 angebracht werden. Auf diese Weise erhält die Wasserkammer 3 eine erhebliche Längenausdehnung, wodurch der Wärmeaustauscher eine große BaulMtige ai»fvi»i.*t· Außerdem müssen die gegenseitigen Sec*lnflU8eungesonen der Schweißnähte 131 im Sinne einer Vergrößerung der Baulänge berücksichtigt werden.At the In Pig. 1 shown conventional heat exchanger construction, the water chamber 3 has the same outer diameter as the steam chamber 1. The water chamber jacket 4 is old on the side of the tube plate 5 λ facing it. Since the feed water inlet 7 and the feed water outlet 8 take place in the radial direction, the corresponding nozzles must be attached between the tube plate 5 and the base 10. In this way, the water chamber 3 has a considerable expansion in length, whereby the heat exchanger has a large structural length. In addition, the mutual influence of the weld seams 13 1 must be taken into account in the sense of increasing the structural length.
Bei dem erfindungsgemäfien Wärmeaustauscher gemäß Pig. 2 übergreift der Waeserkamaermantel 4 glockenförmig mit Abstand das mit der Rohrplatte 5 versehene Ende der Dampfkammer 1. Diese ragt in die Wasserkammer 3 soweit hinein, daß der reibungslose Ablauf der Wasserströmung duroh Umlenkverluste nicht gestört wird. Der den Dampfkammermantel 2 übergreifende Teil des Wasserkammermantele 4 ist zweckmäßiger« ei se zylindrisch ausgebildet. Er ist so lang be-In the heat exchanger according to the invention according to Pig. 2 Waeserkamaermantel 4 overlaps bell-shaped with the distance provided to the tube plate 5 end of the steam chamber 1. This projects into the water chamber 3 into the extent that the smooth running of the water flow is not disturbed duroh deflection losses. The part of the water chamber jacket 4 which extends over the steam chamber jacket 2 is more expediently designed to be cylindrical. He's been so long
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messen, daß die radial austretenden Speisewassereintritt und Speisewasseraustrltt 8 unter Berücksichtigung der gegenseitigen Beelnflussungeeonen der Schweißnähte genügend Plats finden. Hs diesen syllndrlsehen fell wird die Gesamtbaulänge des Wärmeaustauschers kürzer als bei herkommliehen Konstruktionen. .measure that the radially exiting feedwater inlet and Speisewasseraustrltt 8 taking into account the mutual interference of the weld seams sufficient Find Plats. Hs this syllndrlsehen will fur the overall length of the heat exchanger is shorter than for traditional constructions. .
Das duroh den Spelsewasserelntritt 7 eintretende Speisewasser ßtrömt an der Außenoberfläche des die Rohrplatte tragenden Endes des Dempfkammermantele 2 entlang und tritt in die Mündungen der Rohre 6 ein* Auf seinem Weg duroh das Rohrbündel wird das Speisewasser aufgeheist und tritt in den alt dem 8peisewaseeraustritt β verbundenen oberen Teil der Wasserkammer 3 wieder aus. Hler wird die Strömungsrlohtting in Richtung auf den Speisewasseraustritt 8 umgelenkt, so daß auoh am Speisewasseraustrltt 8 das la Bereioh des sylindrisohen Sells des Wasserkammermantels 4 liegende Bttde des Dampfkamaerwantele 2 und die Rohrplatte 5 vom Speisewasser umspult wird. Sie umspülten Seile nehmen die Temperatur des Speisewassere an, so dafl keine nennenswerten Temperaturunterschiede «wischen der Rohrplatte 5 und den eich an diese anschließenden Teilen des Dampfkammermantels 2 auftreten. Dadurch werden die bei herkömmlichen Wärmeaustauschern üblichen WaTmespannungen in der Rohrplatte 5 und die dadurch bewixactenThe feed water entering through the Spelsewasserelntritt 7 flows on the outer surface of the tube plate supporting end of the Dempfkammermantele 2 along and enters the mouths of the tubes 6 * On its way through the tube bundle, the feed water is heated and occurs in the old connected to the feedwater outlet β upper part of the water chamber 3 again. The flow direction is reduced in the direction of the feedwater outlet 8 deflected, so that auoh at the feed water outlet 8 the area of the cylindrical shell of the water chamber jacket 4 lying Bttde of the Dampfkamaerwantele 2 and the tube plate 5 is wrapped around by the feed water. They washed around Ropes take on the temperature of the feed water, so that no significant temperature differences are wiped out the tube plate 5 and the parts of the steam chamber jacket 2 adjoining this occur. This will be the WaTmesspannungen usual in conventional heat exchangers in the tube plate 5 and the bewixacten as a result
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Lockerungen der Rohrverankerungen in der Rohrplatte 5 vermieden.Loosening of the pipe anchorages in the pipe plate 5 avoided.
Darüberhinaus werden Wärmespannungen im Dsopfkammermantel 2 dadurch vermindert, daß das mit der Rohrplatte 5 verbundene Ende des Dampfkammermantele 2 freie Dehnungslängen aufweist. Die bei der herkömmlichen Konstruktion vorhandene feste Einspannung dieses Endes Im Wasser- ™In addition, there are thermal stresses in the chamber jacket 2 reduced in that the end of the steam chamber jacket 2 connected to the tube plate 5 has free expansion lengths. The one in the conventional construction existing tight clamping of this end in the water ™
kammermantel 4 ist durch die erfindungegemäße Anordnung der Wasserkammer 3 zugunsten einer freien Yerschieblichkeit aufgehoben.Chamber jacket 4 is due to the inventive arrangement the water chamber 3 in favor of a free Yerschieblichkeit canceled.
Die Befestigung des Wasserkammermantele 4 am Dampfkammermantel 2 erfolgt über einen Anschlußflansch 14. Dieser kann als vorgefertigtes Schmiede- oder Walestück in der Form ausgebildet sein, daß ein in den Dampfkammermantel 2 einschweissbares Zylinderstück 15 an seiner dem M Wasserkammermantel 4 zugewandten Oberfläche in Form eines Ringnapfes ausgestaltet ist. Der freie Rand des Ringnapfes und der Rand des Wasserkammermantelß 4 stoßen aneinander und werden durch die Schweißnaht 13'miteinander verbunden.The water chamber jacket 4 is attached to the steam chamber jacket 2 via a connecting flange 14. This can be designed as a prefabricated forged or whale piece in the form that a cylinder piece 15 that can be welded into the steam chamber jacket 2 is designed in the form of an annular cup on its surface facing the M water chamber jacket 4 is. The free edge of the ring cup and the edge of the water chamber casing 4 abut one another and are connected to one another by the weld seam 13 '.
Der Anschlußflansch 14 kann auch entsprechend der Fig* 3 ringförmig ausgebildet gain« DaVei lot die Itinentohxv.agThe connecting flange 14 can also according to FIG ring-shaped gain «DaVei lot die Itinentohxv.ag
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dea Ringes mit der Außenfläche dee Dampfkammermantels verschweißt. Der Außenrand des ringförmigen Anschlußflansches 14 iat In Richtung auf den Wasserkammermantel 4 gekröpft und wird alt Hilfe der Schweißnaht 13lmit diesem verbunden.The ring is welded to the outer surface of the steam chamber jacket. The outer edge of the annular connecting flange 14 is cranked in the direction of the water chamber jacket 4 and is connected to it by means of the weld seam 13 l.
Hit der erfindungsgemäßen Anordnung der Wasaerkammer 3 können alle bekannten Bauarten von Wärmeaustauschern auagerttetet werden. So elnd beispielsweise alle möglichen. Insbesondere die quadratiaohen und rechteckigen Quersohnittsformen denkbar« Auch hinsichtlich der Wahl dea Rohrbündele können alle gebräuchlichen Wärmeaustauscher mit der erfindungsgemäSen Anordnung der Wasserkammer 3 auagestattet werden; und zwar bei U-Rohrwärmeaustauschera nur auf einer Seite der Dampfkammer 1, bei geraden Rohrbündeln an beiden Seiten der Dampfkammer 1· Auch die Art der Dampfdurchetrömung durch das Rohrbündel beeinflußt nicht die Möglichkeit, die erflndungagemäee Anordnung der Wasserkammer 3 an einem oder beiden Enden der Dampfkammer vorzusehen. Ea kommt weder auf die Häufigkeit der Umlenkung dee Dampfströmeβ zwischen Dampfeintritt 12 und Kondensataustritt 13 noch darauf an, ob das Rohrbündel - wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt -, kreuzweise oder in anderer Richtung angeströmt wird.Hit the arrangement of the Wasa chamber 3 according to the invention all known types of heat exchangers can be supported. For example, all sorts of things. In particular, the square and rectangular cross-son forms conceivable «All common heat exchangers can also be used with regard to the choice of tube bundles with the arrangement of the water chamber 3 according to the invention be equipped; namely with U-tube heat exchangersa only on one side of the steam chamber 1, with straight tube bundles on both sides of the steam chamber 1 · Also the Type of steam flow influenced by the tube bundle not the possibility of the invention arrangement the water chamber 3 to be provided at one or both ends of the steam chamber. Ea does not come up either Frequency of deflection of the steam flow between steam entry 12 and condensate outlet 13 still depend on whether the tube bundle - as shown in Figs. 1 and 2 -, flows crosswise or in another direction.
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Schließlich komi&t es für die Anwendung des erfinduugsgemäßen Wärmeaustauschers auch nicht darauf an, ob das wärmeabgebende Medium durch die Rohre 6 strömt oder die Außenflächen der Rohre 6 umströmt. So kann der erfindungegeiaäße Wärmeaustauscher auch für die Herstellung bzw. Überhitzung von Dampf mit Hilfe einer heißen, durch das Rohrbündel geleiteten Flüssigkeit benutzt werden. Insbesondere in Kernenergieanlage!! findet diese Art von ä Wärmeaustauschern häufig Verwendung.Finally, for the use of the heat exchanger according to the invention, it does not matter whether the heat-emitting medium flows through the tubes 6 or flows around the outer surfaces of the tubes 6. Thus, the heat exchanger according to the invention can also be used for the production or overheating of steam with the aid of a hot liquid passed through the tube bundle. Especially in nuclear power plants !! is this kind of like heat exchangers often use.
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