DE2155482A1 - Rohrbuendel-waermeaustauscher - Google Patents

Rohrbuendel-waermeaustauscher

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DE2155482A1
DE2155482A1 DE19712155482 DE2155482A DE2155482A1 DE 2155482 A1 DE2155482 A1 DE 2155482A1 DE 19712155482 DE19712155482 DE 19712155482 DE 2155482 A DE2155482 A DE 2155482A DE 2155482 A1 DE2155482 A1 DE 2155482A1
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DE
Germany
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tube
heat exchanger
inner tube
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Pending
Application number
DE19712155482
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English (en)
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Klaus Dipl Chem Dr Gehrmann
Alfred Dipl Chem Dr Hauser
Bernhard Dipl Ing Kuxdorf
Herbert Dipl Ing Puesche
Stephan Schaefer
Erich Schallus
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Knapsack AG
Original Assignee
Knapsack AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/163—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing
    • F28D7/1638—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing with particular pattern of flow or the heat exchange medium flowing inside the conduits assemblies, e.g. change of flow direction from one conduit assembly to another one
    • F28D7/1646—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing with particular pattern of flow or the heat exchange medium flowing inside the conduits assemblies, e.g. change of flow direction from one conduit assembly to another one with particular pattern of flow of the heat exchange medium flowing outside the conduit assemblies, e.g. change of flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/12—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically the surrounding tube being closed at one end, e.g. return type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G1/00—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances
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Description

  • Rohrbündelwärmeaustauscher Die Erfindung betrifft einen Rohrbündelwärmeaustauscher, der aus-einem Mantel, welcher eine Reihe von Stutzen aufweist, und einer Reihe- von horizontal übereinander angeordneten-Rohrböden, welche vertikal von einer Anzahl Von Rohrbündeln durchdrungen sind, besteht, wobei jedes Rohrbündel ein beidseitig offenes Außenrohr und ein in ihm unter Ausbildung eines Ringspaltes angeordnetes Innenrohr aufweist.
  • Obwohl mit kleiner werdendem Rohr durchmesser die Wärmeübergangs zahl ansteigt und darüber hinaus für ein günstiges Verhältnis von Durchflußquerschnitt zur Wämmeübertragungsfläche ein möglichst kleiner Rohrdurchmesser anzustreben ist, sind der Verwendung von Rohren mit sehr kleinen Durchmessern in Rohrbündelwärmeaustauschern jedoch verfahrens- und fertigungstechnische Grenzen gesetzt. So ist eine Reinigung von im Betrieb verschmutzten Rohren unterhalb eines bestimmten Grenzwertes für ihren Durchmesser nicht oder nur unter großen Schwierigkeiten möglich. Für die Verbindung der Rohre mit den an ihrer Außenseite angrenzenden Böden durch Einwalzen liegt die Grenze bei etwa 7 mm Rohrdurchmesser.
  • Um trotzdem die obengenannten Vorteile auszunutzen, ist vorgeschlagen worden, in die Rohre von Rohrbündelwärmeaustauschern konzentrisch Verdrängerstäbe einzubringen. Der zwischen Rohrinnenseite und Verdrängerstab entstehende Ringspalt kann dadurch annähernd beliebig klein eingestellt werden.
  • Nachteilig ist hierbei, daß die Verdrängerstäbe, welche ein zusätzliches Materialerfordernis und eine Gewichtserhöhung des Wärmeaustauschers bedeuten, lediglich zur Erfüllung- einer Funktion dienen, nämlich den Durchflußquerschnitt zu verkleinem.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rohrbündelwärmeaustauscher zu schaffen, dessen Rohre mit kleinem Durchflußquerschnitt den angegebenen Nachteil nicht aufweisen, sondern welcher so beschaffen ist, daß das zur Volumenverkleinerung erforderliche innerste Rohr eine weitere Funktion übernimmt, nämlich die Einspeisung eines Mediums.
  • Die Erfindung sei zunächst anhand der Zeichnungen erläutert.
  • Dabei zeigt: Figur 1 einen Rohrbündelwärmeaustauscher, wobei jedoch der Übersichtlichkeit halber nur 1 Rohrbündel dargestellt ist und Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Bereich des unteren Teiles eines Rohrbündels.
  • Der Röhrbündelwärmeaustauscher besteht aus einem Mantel 1 mit einer Reihe von Stutzen (2, 3, 4, 5, 6, 7). Darüberhinaus ist der Mantel 1 durch eine Anzahl von Flanschen unterteilt, mit deren Hilfe Rohrböden (8, 9, 10, 11) befestigt sind. In den Rohrböden 8 und 9 ist ein beidseitig offenes Außenrohr 12 jeweils dichtschließend eingesetzt.
  • Konzentrisch im Außenrohr 12 ist ein unten geschlossenes, oben offenes Innenrohr 13 unter Ausbildung eines Ringspaltes 15 angeordnet, welches mit seinem oberen offenen Ende im Rohrboden 11 dichtschließend eingesetzt ist. Zwischen den Rohrböden 10 und 11 wird das Innenrohr 13 von einem Speiserohr 14 durchdrungen, wobei das Speiserohr 14 im übrigen Bereich konzentrisch zum Innenrohr 13 angeordnet ist; Im unteren Bereich des Innenrohres 13 sind an seiner Außenseite sich am Außenrohr 12 abstützende Distanzhalter 16 befestigt. Das Speiserohr 14 weist in seinem unteren Bereich an der Außenseite Distanzhalter 17 auf, welche sich am Innenrohr 13 abstützen.
  • Die Erfindung ist im einzelnen dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr 13 in seinem oberen Bereich von einem beidseitig offenen Speiserohr 14 durchdrungen wird, wobei das -Speiserohr 14 im übrigen Bereich konzentrisch im Innenrohr 13 angeordnet ist, und daß das Innenrohr 13 ein oberes offenes Ende und ein unteres geschlossenes Ende aufweist.
  • Weiterhin kann der erfindungsgemäße Rohrbündelwärmeaustauscher noch wahlweise dadurch gekennzeichnet sein, daß a) im unteren Bereich des Speiserohres 14 an seiner Außenseite Distanzhalter 17, welche sich am Innenrohr 13 abstützen, angeordnet sind, b) im unteren Bereich des Innenrohres 13 an seiner Außenseite Distanzhalter 16, welche sich am Außenrohr 12 abstützen, angeordnet sind, c) das Innenrohr 13 mit seinem oberen offenen Ende in dem obersten Rohrboden 11 dichtschließend eingesetzt ist, d) das Speiserohr 114 das Innenrohr 13 im Bereich zwischen den oberen beiden Rohrböden (10, 11) durchdringt, (3) das Innenrohr 413) die Rohrböden (8) (9) und (10) durchdringt und unterhalb des Rohrbodens (8) endet, f) das Speiserohr (14) die Rohrböden (8), (9) und (10) durchdringt und unterhalb des Rohrbodens (8) endet, g) das Außenrohr (12) in den unteren beiden Rohrböden (8) und (9) jeweils dichtschließend eingesetzt ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmeaustauscher erfolgt die Wärmeübertragung für das durch den Ringspalt 15 hindurchgeführte eine Medium innen und außen, wobei die Zu- und Abführung des einen Mediums durch die Stutzen 14 bzw. 7 erfolgt. So wird einerseits das zweite Medium durch den Stutzen t) eingeführt, welches nach Durchlauf durch das Speiserohr 14 und das Innenrohr 13 den Wärmeaustauscher über den Stutzen 6 verläßt; andererseits wird der Raum zwischen den Rohrböden 8 und 9 iiber den Stutzen 2 ebenfalls mit dem zweiten Medium beaufschlagt, welches über den Stutzen 3 ausgeschleust wird. Durch die Wärmeübertragung auf beiden Seiten wird eine große Wärmeaustauschfläche je m3 Wärmeaustauschervolumen untergebracht, wodurch eine kompakte Bauweise des Rohrbündelwärmeaustauschers ermöglicht wird.
  • Das Innenrohr 13 ist für Reinigurlgszwecke leicht demontierbar.
  • Wenn es mit Distanzhaltern 16 versehen ist, so bewirken diese bei seinem Herausziehen aus dem Außenrohr 12 ein Durchschneiden der an den inneren Wandungen des Außenrohres 12 aufgewachsenen Verunreinigungen, wodurch ein Entfernen dieser Verunreinigungen erleichtert wird.
  • Der erfindungsgemäße Rohrbündelwärmeaus tauscher e Lgne t 5 ich besonders zur Dampferzeugung, wobei über den Stutzen 4 dem Ringspalt 15 eine heiße, gegebenenfaLLs mit Feststoffen verunreingte Flüssigkeit zugeführt wird, während die Stutzen 2 und 5 mit vollentsalztem Wasser beaufschlagt werden. Am Stutzen 7 läuft die abgekühlte Flüssigkeit ab, während an den Stutzen 3 und 6 Dampf entnehmbar ist.

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Rohrbündelwärmeaustauscher bestenhend aus einem Mantel, welcher eine Reibe von Stutzen aufweist, und einer Reihe von horizontal übereinander angeordneten Rohrböden, welche vertikal von einer Anzahl von Rohrbündeln durchdrungen sind, wobei jedes Rohrbündel ein beidseitig offenes Außenrohr und ein in ihm unter Ausbildung eines Ringspaltes angeordnetes Innenrohr aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (13) in seinem oberen Bereich von einem beidseitig offenen Speiserohr (14) durchdrungen wird, wobei das Speiserohr (14) im übrigen Bereich konzentrisch im Innenrohr (13) angeordnet ist, und daß das Innenrohr (13) ein oberes offenes Ende und ein unteres geschlossenes Ende aufweist.
2. Rohrbündelwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gedennzelchnet, daß im unteren Bereich des Speiserohres (14) an seiner Außenseite Distanzhalter (17), welche sich am Innenrohr (13) abstützen, @ngeordnet sind.
3. Rohrbündelwärmeaustauscher nach anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des Innenrohres (13) en seiner Außenseite Distanzhalter (16), welche sich am Außenrohr (12) abstützen, angeordnet sind.
4. Rohrbündelwärmeaustauscher nach elnem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (13) mit seinem oberen offenen Ende in dem obersten Rohrboden (11) dichtschließend eingesetzt ist.
5. Rohrbündelwärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Speiserohr (14) das Innenrohr (13) im Bereich zwischen den oberen beiden Rohrböden (10, 11) durchdringt.
6. Rohrbündelwärmeaustauscher nach einem der Ausprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (13) die Rohrböden (8), (9) und (10)@durchdringt und unterhalb des Rohrbodens (8) endet.
7. Rohrbündelwärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Speiserohr (14) die Rohrböden (8), (9) und (10) durchdringt und unterhalb des Rohrbodens (8) endet.
8. Rohrbündelwärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (12) in den unteren beiden Rohrböden (8)und (9) jeweils dichtschließend eingesetzt ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2440088A1 (es) * 2013-12-03 2014-01-27 Universidad Politécnica de Madrid Intercambiador de calor con dilatación libre, para fluidos a altas presiones
CN105937857A (zh) * 2016-06-29 2016-09-14 上海电气凯士比核电泵阀有限公司 一种适用于三流体换热的管壳式换热器

Cited By (3)

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CN105937857A (zh) * 2016-06-29 2016-09-14 上海电气凯士比核电泵阀有限公司 一种适用于三流体换热的管壳式换热器
CN105937857B (zh) * 2016-06-29 2018-08-28 上海电气凯士比核电泵阀有限公司 一种适用于三流体换热的管壳式换热器

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