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Wärmeaustauscher mit Kühlzone.
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Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, bei dem das wärmeabgebende
Strömungsmittel durch einen Dampfraum strömt, in dem fllr das wärmeaufnehmende Medium
ein Rohrleitungssystem vorgesehen ist, welches zur Ausbildung einer Kühlzone von
mindestens einem Gehäuse umschlossen ist, das aus einem nur von Kondensat durchflossenen
und gegen Dampfeinbruch weitgehend abgeschirmten Mantel und Abschlußblechen besteht,
von denen mindestens eine. Bohrungen aufweist, die das Rohrleitungssystem mit Spiel
umschließen.
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Bei solchen Wärmeaustauschern mit Kühlzone, insbesondere, bei Speisewasservorwärmer@,
, findet in der Kühl zohe eine Rückkühlung des Kondensats durch das eintretende
Speisewasser statt. Dabei wird gleichzeitig das Speisewasser vorgewärmt. Die Schwierigkeit
besteht
darin, das Eiutreten von Dampf in die Kühlzcue su verhindern.
Zu diesem Zweck wird das Rohrsystem druch die Abschlußbleche der Kühlsone in Eohrungen
geführt, die das Rohrsystem mit emgem Spiel unschließen. Die dadurch entstehenden
und wegen thermischer Deh@ungen erforderlichen Ringspalte vorursachen Undichtigkeiten,
durch die der Dampf in die Kühlzone eintreten kann und deren wärmetechnischen Nutzen
in Frage stellt. Es sind bereits Versuche unterno@@en worden, statt der Ringspalte
Rillen in den Rehrdurchführungen anzuerdnen, um den Dampfdruck zu dresseln. Diese
Ausführung erwies sich als teuer und wenig wirkungsvoll. Abdichtungen der @ingspalte
mit Kunstetoff unterliegen siner sch@ellen Alterung.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist ea, den Dampfantei@ der Kühlzone
einew Wärusaustauschers möglichst klein zu halten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäs dadurch gelöst, daß der Oberteil
des Mantels sus einem im wesentlichen horizontalen Treaublech besteht, das als Anffsugblech
für das den Dampfraum ausfüllende Kondensat ansge.
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bildet ist und zur Leukung des Kondensstabflusses in Richtung des
vom Rohrleitungssystem mit Spiel durchdrungenen Abschlußbleches geneigt ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt sich
eine vom Abschlußblech und von einem Lenkblech ge@ildete Kammer an die Kühlzone
zum Sammeln des vom Treunblech abfliessendeu Kondensats an.
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Vorzugsweise besteht die Kammer aus einem über das Abschlußblech binausragenden
Teil des Mentels, der an seiner tiefaten Stelle einen Kondensatabfluß aufweist,
Die Längskanten des Kühlzonenmantels können über das Trenublech tinausgezogen und
als Sammelborde für das Konde@sat ausgehildet sein.
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Weitere Fi@@e@heiten und Merkmale der Erfindung ergeben eich zus der
nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungeu, in denen
eine bevorzugte Außführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.
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In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen im Längsschnitt dargestellten
Wärmeaustauscher mit Kühlzone und Fig. 2 einen Querschnitt durch die der Kühlzone
vorgelagerte
Kammer entsprechend der Schnittlinie II-II in Fig. 1.
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Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher besteht im wesentlichen aus
einem Gehäuse 1 mit einem Dampfraum 2, einer Rohrplatte 3 und einem Rohrleitungssystem
4. Die Rohrplatte 3 trennt den Dampfraum 2 von einer Speisewasserzulaufkammer 5
und einer Speisewasserablaufkammer 6.
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Die Speisewasserzulaufkammer 5 hat einen Speisewasserzulauf 7, die
Speisewasserablaufkammer 6 einen Speisewasserablauf 8. Das Rohrleitungssystem 4
erstreckt sich im wesentlichen durch den Dampfraum 2 und durchdringt mit den Rohreinläufen
die Rohrplatte 3, in der es befestigt ist. die einzelnen rohre des Rohrleitungssystems
münden in der Speisewasserzulaufkammer 5 bzw. der Speise wasserablaufkammer 6.
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Der Heizdampf wird über zwei Dampfstutzen 9, 10 in den Dampfraum 2
eingeleitet. Die Dampfstutzen 9, 10 sind auf der Scheitellinie im höchsten Punkt
des Gehäuses 1 angebracht. Unterhalb der Dampfstutzen 9, 10 befinden sich 1 in Dampfeinströmrichtung
Prallbleche 11, 12, die für eine Verteilung des Dampfes im Dampfraum 2 sorgen.
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Das Rohrleitungssystem 4 ist U-förmig gebogen und in
Halterungen
13 geführt. Diese stehen senkrecht zur Längsrichtung des Gehäuses 1 im Dampfraum
2. Auf der unteren Seheitellinie des Gehäuses 1 ist ein Kondensatsbflußstutzen 14
befestigt, durch den das Kondensat aus dem Dampfraum 2 abgeleitet wird.
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Im unteren Teil des Dampfraumes 2 ist im unmittelbaren Anschluß an
die Rohrplatte 3 eine Kühlzone 15 angeordnet. Sie ist von einem Kühlzonenmantel
16 umschlossen, der mit der Rohrplatte 3 fest verbunden ist. Der Kühlzonenmantel
16 hat einen halbkreisförmigen Querschnitt, der sich der Anordnung des Rohrleitungssystems
4 anpasst. Den oberen Abschluß des Kühlzonenmantels 16 bildet ein Trennblech 17,
das mit der Innenwandung 18 des Kühlzonenmeutels 16 verschweißt ist. Ein Abschlußblech
19 bildet den in den Dampfraum 2 hineinragenden Abschluß der Kühlzone 15. Es wird
von dem Rohrleitungssystem 4 in Bohrungen 20 durchdrungen, die so groß bemessen
sind, daß die einzelnen Rohre des Rohrleitungssystems 4 in ihnen spiel haben. Auf
diese Weise wird das Auftreten von Wärmespannungen zwischen dem Rohrleitungssystem
4 und dem Kühlzonenmantel 16 vermieden.
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Die Wandungen des Kühlzoneumantels 16 sind an beiden Längskant@@ des
Trenmbleches 17 über dieses hinausgezogen.
Die dadurch entstehenden
Borde 21 bilden mit dem Trennblech 17 einen Auffangquerschnitt für das im Dampfreum
2 ausfallende Kondensat. Das Trennblech 17 besitzt eine leichte Neigung in Richtung
auf das Abschlußblech.
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Parallel zum Abschlußblech 19 schließt sich im Dampfraum 2 eine Kammer
22 an. Diese wird gebildet von dem Kühlzonenmantel 16, der über das Abschlußblech
19 hinaus in den Dampfraum 2 um die Länge der Kammer 22 bineinragt.
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Die Stirnseite der Kammer 22 wird gegenüber dem Dampfraum 2 von einem
Lenkblech 23 abgedichtet, das planparallel zu dem Abschlußblech 19 angeordnet ist.
Am Lenkblech 23 ist ein in den Dampfraum 2 hineinragendes Kondensatsammelblech 24
befestigt, das im wesentlichen in der gleichen Ebene wie das Trennblech 17 verläuft.
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Ebenso wie das Trennblech 17 sind an den Längskanten des Kondensatsammelbleches
24 Borde 21 augeordnet, die zum Sammeln des Kondeusats auf dem Kondeusatsammelblech
24 dienen. Das Kondensatsammelblech 24 ist in Richtung auf das Lenkblech 23 leicht
geneigt.
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Im untereu Teil @at die Kammor 22 eine Öffnung 25, die die Verbindung
zu einem im unteren Teil des Dampfraums 2 ausgebildeten Kondensatsumpf 26 horstellt.
In den Kondensatsumpf 26 mündet ein ansaugstutzen 27, der unmittelbar
neben
dem Abschlußblech 19 eine Verbindung zum Inneren der Kühlzone 15 herstellt. Am gegenüberliegenden
Ende der Kühlzone 15 sorgt ein in unmittel barer Nachbarschaft des Rohrbodens 3
angeordneter Kondensataustrittsstutzen 28 für den Abfluß des Kondensats aus der
Küblzone 15.
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Das kalte Speisewasser tritt sm Speisewasserzulauf 7 in die Speisewasserzulaufkammer
5 und vertritt und verteilt sich von da über das Rohrleitungssystem 4. Eine Trennwand
29 verhindert, daß das kalte Speisewasser auf direktem Wege über den Speisewasserablauf
8 abfließt.
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Der zu kühlende Dampf tritt über die Dampfstutzen 9, 10 in den Dampfraum
2 ein. Dabei fällt an den Prallblechen 1t5 12 ein erheblicher Teil des Kondensats
ausO Das Trennbiech 17 und das Kondensatsammelblech 24 sind so unter dem Prallblech
11, 12 angeordnet, daß sie das ausfallende Kondensat auf sammeln können. Außerdem
sammelt sich das im Dampfraum 2 oberhalb der Bleche 17, 24 sich bildende Kondensat.
Da sowohl das Trennblech 17 als such das Kondensatsammelblech 24 in Richtung auf
die Kammer 22 geneigt sind, fließt das gesamte gesammelte Kondensat in Richtung
auf die Kammer 22 ab und bildet dort vor den Bohrungen 20 einen WaeservorhangO Dieser
dichtet die Ringspalte ab, die wischen den Bohrungen 20 und den
einzelnen
Rohren des Rohrleitungssystems ausgebildet sind. Bei hohem Dampfdruck kann die Öffnung
25 am unteren Ende der Kammer 22 so eng bemessen werden, daß die Kammer 22 ständig
voll Kondensat steht. Auf diese Weise wird mit Sicherheit vermieden, daß Dampf durch
die Ringspalte in die Kühlzone 15 eindringen kann.
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Das aus der i5'ffnung 25 am Boden der Kammer 22 austreten de Kondensat
sammelt sich mit dem im übrigen Dampfraum 2 ausfallenden Kondensat im Kondensatsumpf
26. Von dort wird es durch eine Syphonwirkung durch die Kühlzone 15 durch den Kondensataustrittsstutzen
28 abgesogen. In der Kühlzone 15 sind Einbauten 30 so angeordnet, daß das Kondensat
auf seinem Wege durch die Kühlzone 15 in Schlangelinien geführt wirde Dabei wird
es im Gegenstrom zu dem in dem Rohrleitungssystem 4 geführten kalten Speisswasser
bis zum Kondensataustrittsstutzen 28 erheblich abgekühlt. Gleichseitig findet eine
erste Vorwärmung des kalten Speiswassere statt. Dieses erwärmt sich auf seinem weiteren
Weg durch das Rohr leitungssystem 4 und tritt als vorgewärmtes Speise wasser in
die Speisewasserablaufkammer 6 ein, aus der es über den Speisewasserablauf 8 in
das Rohrleitung¢ system austritte