DE2120544A1

DE2120544A1 - Wärmeaustauscher

Info

Publication number: DE2120544A1
Application number: DE19712120544
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr.-Ing. 4200 Oberhausen-Sterkrade. P Geismann
Original assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Current assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Priority date: 1971-04-27
Filing date: 1971-04-27
Publication date: 1972-11-16

Description

Wärmeaustauscher.

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, dessen parallel angeordnete Rohre zu Rohrkörpern vereinigt und strömungsdicht aus dem Gehäuse des Wärmeaustauschers herausgeführt sind und bei dem die Rohrkörper von beidseitig offenen Mantelrohren umgeben sind.

Derartige Wärmeaustauscher werden bevorzugt in geschlos

senen Gasturbinenanlager

eingesetzt, wo auf der Abgas

seite nur ein geringer Druckverlust zur Verfügung steht. Bei einem bekannten Wärmeaustauscher sind die Austauscherrohre als kreisringförmiges Rohrbündel zusammengefaßt, die mit Umlenkbleohen versehen sind. Das in das Gehäuse des Wärmeaustauschers eintretende Gas umspült die Austauscherrohre im Kreuzstrom zu dem in den Austauscherrohren fließenden Medium, Wegen des nur geringen Drucloverlustes sind Apparate mit großem Durchmesser erforderlich. Derartige Wärmeaustauscher sind daher schon allein wegen des Gewichtes ihrer Stahlkonstruktion kostspielig,

TJm den Wärmeaustauscher zu verkleinern und damit billiger auszuführen, sind bei einem weiteren bekannten Wärmeaustauscher die Rohrbündel in sechseckigen Mänteln unter-

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gebracht. Mehrere solcher Rohrbündel liegen dicht beieinander und füllen im wesentlichen den gesamten Raum des sie umgebenden Gehäuses aus. Das von der Turbine kommende Abgas wird entlang der Austauscherrohre innerhalb der sie umgebenden beidseitig offenen Mantel geführt, v/obei die Strömungsrichtung des Abgases derjenigen des Mediums in den Rohren entgegengesetzt ist.

Dieser bekannte Wärmeaustauscher hat zwar den Vorteil
eines wesentlich geringeren Raumbedarfes. Jedoch ist
eine exakte Führung des die Austauscherrohre umgebenden Mediums nicht immer gewährleistet. Haben sich zum Beispiel durch unvorhergesehene Vorgänge (z.B. durch Wärneausdehnung) Mantel gegeneinander verschoben, so entstehen Bypassströmungen entlang der Außenseite der Sechseckmäntel.
Dadurch kann der Fall eintreten, daß das Gas nicht mehr innerhalb des Mantels an den Austauscherrohren entlanggeführt wird, sondern außen am Mantel vorbeiströmt. Ein einwandfreier Wärmeaustausch zwischen den Medien innerhalb und außerhalb der Austauscherrohre ist nicht mehr gegeben, so daß der Wirkungsgrad der Anlage absinkt.

Die Erfindung will diese Nachteile vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, den Wärmeübergang zwischen den im Wärmeaustausch stehenden Medien durch eine leichte und
fuiiktionasioher herzustellende Führung für das die Austauscherrohre umspülende Medium zu verbessern.

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Das geschieht bei einem eingangs geschilderten V/änaeaustauscher gemäß der Erfindung dadurch, daß die Hantelrohre strömungsdicht in eine zu ihnen senkrecht verlaufende Platte eingesetzt sind, die ihrerseits ebenfalls strömungsdicht mit dem Gehäuse verbunden ist.

Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher hat bei geringem leumbedarf einen guten Wirkungsgrad, der auch bei ungünstigen äußeren Einflüssen eingehalten wird. Die vorgesehene Platte verhindert, daß das die Austauscherrohre umspülende Medium, ohne mit den Wärmeaustauscherrohren in Berührung gekommen zu sein, an den Mantelrohren vorbeiströmt. Die Platte selbst läßt sich leicht i.iit dem Gehäuse und den Mantelrohren, z.B. durch Verschweißen, strömungsdicht verbinden. Da innerhalb des Wärmeaustauschers nur ein geringer Druckverlust herrscht, genügt schon eine verhältnismäßig dünne Platte.

Die Erfindung sei an dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel und der Zeichnung näher erläutert:

Fig. 1 stellt im Längsschnitt einen Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung dar;

Fig. 2 zeigt den Schnitt II-II nach Fig. 1.

Der dargestellte Wärmeaustauscher liegt im Kreislauf einer geschlossenen Gasturbinenanlage. Das von der Tur-

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"bine kommende Abgas tritt durch den Einlaßstutzen 1 ein, verläßt das Gehäuse 2 des Wärmeaustauschers durch den Auslaßstutzen 3 und wird erneut einem Verdichter zugeleitet. Das hochgespannte Frischgas gelangt durch die Eintrittsöffnung 4 in die Verteilerrohre 5 und von dort in die Austauscherrohre 6. Nach Durchlaufen der Austauscherrohre 6 wird das dort vorgewärmte Frischgas in weiteren Verteilerrohren 7 gesammelt, durch die Austrittsöffnung 12 abgeführt und P einem Gaserhitzer zugeleitet. Die Verteilerrohre 5 und 7 sind durch Rohrboden 8 strömungsdicht gegenüber dem Innenraum des V/ärmeaustauschers abgeschlossen. Die Austauscherrohre 6 sind durch die Rohrboden 8 gesteckt oder münden in diese hinein.

Die Austauscherrohre 6, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur wenige gezeichnet sind, sind parallel zueinander verlegt und, zu Rohrkörpern vereinigt. Jeder Rohrkörper ist von einem beidseitig offenen Mantelrohr 9 umgeben. Die. Mantelrohre 9 können einen runden oder einen polygonalen Querschnitt besitzen, wie in Fig. 2 in jeweils einer Zeichnungshälfte angedeutet ist. Durch· Abstandhalter 10 sind die Mantelrohre 9 in einem vorgegebenen Abstand voneinander gehalten. Bei einem Gehäusedurchmesser von beispielsweise 3,30 m lassen sich etwa 80 Rohrkörper bzw. Mantelrohre im Gehäuse unterbringen, wobei jeder Rohrkörper etwa 210 Auatauscherrohre enthält .

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Gemäß der Erfindung sind die Mantelrohre 9 in eine Platte 11 eingesetzt und mit ihr ströniungsdicht verbunden. Das kann durch Verschrauben oder Verschweißen geschehen. Diese Platte 11 liegt quer zu den Austauscherrohren 6 und ist mit dem Gehäuse 2 des Wärmeaustauschers ebenfalls strömungsdicht verbunden. Die Platte 11 teilt den Innenraum des Wärmeaustauschers auf und zwingt das durch den Einlaßstutzen 1 eintretende Medium, durch die Mantelrohre 9 entlang der Ausbauscherrohre 6 zu strömen. Ein unvorhergesehenes Verschieben der Austauscherrohre 6 innerhalb der Mantelrohre) 9 hat auf die Abdichtung der Platte 11 und damit aufj die Strömungsrichtung der Abgase keinen Einfluß. Um die thermischen Beanspruchungen, die auf die Platte 11 wirken, gering zu halten, ist die Platte 11 in der Uähe des Auslaßstutzens 3 für das Abgas angeordnet.

Im Rahmen der Erfindung sind Abweichungen von dem hier geschilderten Ausführungsbeispiel möglich. So kann der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher überall dort eingesetzt werden, wo nur ein geringer Druckverlust des wärmeabgebenden Mediums ausgenutzt werden kann. Pur die Punktionsweise des Wärmeaustauschers ist es auch gleichgültig, ob das heiße Medium außerhalb oder innerhalb der Austauscherrohre geführt wird.

Patentanspruch; 209847/0207

Claims

: "Wärmeaustauscher mit strömungsdinoter Platte"

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Oberhausen, den 26. April 1971

Pa t en tanspruch

¹ O

Wärmeaustauscher, dessen parallel angeordnete Hohre zu lohrkörpern vereinigt und strömungsdicht aus dem Gehäuse des Wärmeaustauschers k herausgeführt sind und "bei dem die Rohrkörper

von beidseitig offenen Mantelrohren umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelrohre (9) strömungsdicht in eine zu ihnen senkrecht verlaufende Platte (11) eingesetzt sind, die ihrerseits ebenfalls strömungsdicht mit dem Gehäuse (2) verbunden ist.

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