DE2161402A1 - Wärmeaustauscher - Google Patents

Description

Me Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit von dem wärmeabgebenden Mittel durchströmten Üohren, die auf Ihrer Aussenseite mit ihre Oberfläche vergrossernden Elementen ausgestattet und von je einem weiteren, das wärmeaufnehmende Mittel führenden .Rohr umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre für das wärmeaufnehmende Mittel in zwei sich gegenüberliegenden Gruppen so angeordnet sind, dass ihre sich zugewendeten, ringförmigen öffnungen in einen zwischen den beiden Kohrgruppen gelegenen, ringförmigen iiaurii und ihre einander abgewendeten Öffnungen in Je eine von zwei an den Enden des Wärmeaustauschers vorgefjehene Kammern münden, welch beide Kammern miteinander verbunden sind, so dass das wärmeaufnehmende hibfcel den Wärmeaustauscher in zwei parallelen Strömen durchströmt.

209831/0602

216H02

. Beim Erhitzen "bestimmter Flüssigkeiten, z. B. von öl, besteht das allgemeine Bestreben, den flüssigkeitsstrom. in zwei parallele Ströme zu unterteilen, so dass die jeweilige Stromstärke nur halb so gross wird. Dadurch gelingt es, den Druckabfall für eine gegebene Grosse des Wärmeaustauschers auf ein Viertel herabzusetzen. Der Vorschlag der Erfindung ist dann von besonderem Vorteil, wenn nur ein geringer Druckabfall zulässig ist, was z. B. der Fall ist, wenn der Wärmeaustauscher als Vorerhitzer für einen Tank oder als Saugvorerhitzer dienen soll. Der Wärmeaustauscher nach der Erfindung führt dadurch

P zu einer solchen Unterteilung der Heizfläche, dass der Strom, des wärmeaufnehmenden Mittels in zwei parallele Ströme unterteilt wird, die z. B. zum Zweck der engülbigen Erhitzung wieder zu einem Strom vereint werden. Dies ergibt für die endgültige Erhitzung eine doppelte Stromstärke, verglichen mit den zv/ei parallelen Teilströmen und daher in letzten Teil der Anlage, wo die Viskosität ihren niedersten Wert hat, einen erhöhten Wärmeübergang. Dabei ist der Druckabfall im ersten Teil der Anlage, wo die Viskosität noch hoch ist, verhältnismässig niedrig. Wenn das Mittel in parallelen Strömen erhitzt worden ist, ist der Wert der Viskosität gefallen und daher kann sodann in einen zusätzlichen Wärmeaustauscher die doppelte Sbrom-

k stärke eingeführt werden. Wegen des niederen Wertes der Viskosität tritt trotzdem kein grosser Druckabfall auf.

Ein weiterer Fortschritt der Erfindung ist, dass der Aussendurchmesser des Wärmeaustauschers zwar vergrössert wird, dass aber diese Vergrößerung nicht durch die Möglichkeit der Erhöhung der Zahl der in dem Wärmeaustauscher vorhandenen Wärmeaustauschrohre bedingt wird, sondern ihren Grund darin hat, dass innerhalb des Wärmeaustauschers ein zentral gelegenes, den Wärmeaustauscher durchsetzendes Rohr vorgesehen ist, das die zwei an den Enden des Wärmeaustauschers vorgesehene Kammern miteinander verbindet.

Im folgenden werden drei Ausfuhrungsformen der Erfindung unter

20 9834/0602 _BAD

Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.

i'ig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Wärmeaustauscher nach der Erfindung,

i'lf 2 zeigt im vergrösserten Hasstab den Querschnitt nach der Linie A-A der üg. 1,

l'ig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch einen, zum Teil in einen Tank eingesetzten Wärmeaustauscher nach der Erfindung ,

xig. M- zeigt im Längsschnitt eine dritte Ausführungsform der Erfindung und

Ji'ig. 5 zeigt ir:i vergrösserten Masstab den querschnitt nach der Linie A-A der i'ig. M-.

Die tfig. 1 zeigt hiernach einen Längsschnitt durch einen Wärmeaustauscher nach der Erfindung, dessen vorzugsweise zylindrisches Gehäuse 1 von einer Anzahl von Dampfrohren 2 durchsetzt viii"d, die Je von einem Kondensatrohr 20 umschlossen sind. Die ]>opfrohre 2 gehen vor. einer Verteilkammer 3 aus, in die ein Danpfeinlasctutzen 4 mündet. Der Dampf strömt in der i-'ig. 1 vcn rechts nach links zum Boden des Kondensatrohres 20. Das Kondensat wird ±-i einer auf der Innenseite der Verteilkammer gelegenen Kammer 5 gern-.nielt, die einen Auslass 6 für das Kondensat hat und ir. die sich cie Kondensatrohre 20 öffnen. Diese Koiideiisatrohre £C sind auf ihrer A us sens ei te mit einer Anzahl die Oberfläche ^/ergrössernden Elementen 21 ausgestattet. Die ILonder.c-atrchre sind von Rohren 7 umgeben, die an beiden Enden offen und ir. zv;ei Gruppen angeordnet sind, von denen die eine rechts und die aniere links in dem Wärmeaustauscher liegen, tischen den beiden Gruppen liegt in dein Gehäuse 1 eine ringfcr.rrige Kamner ·:·. Die rechts gelegenen Rohre haben eine erste Lffiiung zur Kammer S und eine zweite öffnung zu der auf der Innenseite der Kondensatkammer 5 gelegenen Kammer 10 hin. Die links gelegenen Rohre haben eine erste Öffnung zur Kammer 8 und eine zv;eite Öffnung zu der er:= linken Ende des Wärmeaustauschers gelegener., einen Auslasstutzen 12 aufweisenden Kamner 11 hin. Ein zentral gelegenes Rohr. 13 verbindet die Kam-

209834/0602

-4- 2181402

mern 10 und 11.

Das wärmeabgebende Mittel, beispielsweise Dampf, tritt in die Dampfrohre 2 ein und gibt an ein auf der Aussenseite der Kendensatrohre 20 und innerhalb der Rohre 7 strömendes Mittel Wärme ab. Der Dampf wird kondensiert und das Kondensat fliesst zur Kondensatkammer 5 und aus dieser durch den Ausströmstutzen 6 ab. Das zu erwärmende Mittel, beispielsweise öl gelangt durch den Einlasstutzen 14 in die ringförmige Kammer 8 und wird dort in zwei parallele Ströme geteilt, von denen einer in die rechten und der andere in die linken Rohre 7 ein- ^ tritt. Der linke Strom tritt durch die linke Rohr gruppe 7 is. die Kammer 11 und der rechte Strom tritt durch die rechte Rohrgruppe 7 in die Kammer 10, aus der er kontinuierlich in das zentral gelegene Rohr 1j5 eintritt, um hernach mit dem durch die linken Rohre geflossenen Strom vereinigt zu werden. Anschliessend wird das Öl durch den Auslasstutzen 12 abgezogen.

Durch die Teilung des Glstromes in zwei parallele Ströme werden die Stromstärke innerhalb des Wärmeaustauschers und damit das Druckgefälle in ihm vermindert. Anschliessend kanr das öl einem nachgeschalteten Wärmeaustauscher zugeführt oder . einem anderen Prozess unterworfen werden. Aber das Öl hat nun ™ eine solche Temperatur erreicht, dass seine Viskosität bei Beibehaltung seiner Stromstärke keinen zu hohen Druckabfall verursacht.

Die iig. 2 zeigt die Anordnung des zentral gelegenen Rohres 13 und der rechts gelegenen Rohre 7» der Dampf rohre 2 und der Kondensatrohre.

Die Eig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Wärmeaustauschers nach der Erfindung, bei der das wärmeaufnehmende Mittel, nämlicL. aas Öl in umgekehrter Richtung zu den Pfeilen der Fig. 1 atrömt. Bei dieser Ausführungsform ist der Wärmeaustauscher mit einem gewissen Teil seiner Länge in einem Tank,

20983A/0602

dessen rechtsgelegene Wand mit 15 bezeichnet ist, eingesetzt. Das Öl gelangt hier unmittelbar in die Kammer 11 und wird an ihrem Ausgang in zwei parallele Ströme unterteilt, von denen der eine unmittelbar durch die linksgelegenen Rohre 7 und die andere in das Zentralrohr 13 eintritt und in der Figur nach rechts in die Kammer 10 fliesst, von der aus der Ölstrom auf die rechtsgelegenen Rohre 7 verteilt wird und zum Mittelteil des Wärmeaustauschers, d. h. in die ringförmige Kammer 8, fliesst. Bei dieser Ausführungsform bildet diese Kammer 8 eine Sammelkammer für die beiden aus den linken und rechten Rohren 7 austretenden, parallelen Ströme. Aus dieser Sammelkammer strömt das Öl zum Austrittsstutzen 14·, nachdem es durch den aus der Verteilerkammer 3 kommenden und durch die Dampfrohre 2 strömenden Dampf erhitzt worden war.

Die KLg. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform des Wärmeaustauschers nach der Erfindung, bei der sich die Dampfrohre 2' und die Kondensatrohre 20 zunächst durch den Teil des Wärmeaustauschers erstrecken, der die zwei parallelen Rohrsätze 7 enthält und ferner durch eine zusätzliche Wärmeaustauschereinheit 16, die innerhalb des Gehäuses 1 liegt und durch eine Trennwand 22 von dem erstgenannten Teil des Wärmeaustauschers getrennt ist. Das in die Kammer 11 durch die linksgelegenen Rohre 7 und durch das Zentralrohr 1J eingetretene Öl strömt durch die Rohre 17 in eine Kammer 18 und tritt aus dieser durch einen Austrittsstutzen 19 aus. Somit ist dem Hauptwärmeaustauscher eine weitere Wärmeaustauschereinheit nachgeschaltet. Die Kammer 11 bildet sowohl eine Sammelkammer für die beiden Ströme aus dem linken und dem rechten Rohrbündel als auch , eine Verteilkammer für die Versorgung der Rohre 17 mit heissem öl. Durch die in der ringförmigen Kammer 8 erfolgende : Teilung des Öls in zwei Ströme wird die Stromstärke so herabgesetzt, dass der Druckabfall im Wärmeaustauscher nicht zu hoch wird, aber nach der Erhitzung in parallelen Strömen und Sammlung in der Kammer 11 ist die Viskosität des Öls so weit gesunken, dass das weitere Erhitzen in den Rohren 17 ohne einen

20983 4/0602

zu hohen Druckabfall und ohne zu grosse Strömungsverluste stattfinden kann. Der nachgeschalteten Wärmeaustauschereinheit kann auch eine andere Bauart gegeben werden.

Die ELg. 5 zeigt den Schnitt durch diesen Wärmeaustauscher nach der Linie A-A der Fig. 4-.

Um Wärme spannungen zwischen den durchströmten Rohren 2 und und zwischen diesen Rohren und den sie umgebenden Rohren 7 zu vermeiden, werden alle diese Rohre nur an ihrem einen Ende festgehalten, so dass sie sich frei ausdehnen können.

Patentansprüche: 209834/0602

Claims (1)

1. -7- Z16U02

   Patentansprüche

   Wärmeaustauscher mit von dem wärmeabgebenden Mittel durchströmten Bohren, die auf ihrer Äussenseite mit ihre Oberfläche vergrössernden Elementen ausgestattet und von je einem weiteren, das wärmeaufnehmende Mittel führenden Rohr umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (7) für das wärmeaufnehmende Mittel in zwei sich gegenüberliegenden Gruppen so angeordnet sind, dass ihre sich zugewendeten, ringförmigen Öffnungen in einen zwischen den beiden fiohrgruppen gelegenen, ringförmigen Raum (8) und ihre einander abgewendeten öffnungen in je eine von zwei an den Enden des Wärmeaustauschers vorgesehene Kammern (10, 11) münden, welch beide Kammern miteinander verbunden sind, so dass das wärmeauf nehmende Mittel den Wärmeaustauscher in zwei parallelen Strömen durchströmt, und ferner dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kammern (3, 11) durch ein zentral gelegenes, den Wärmeaustauscher zwischen den beiden Kammern durchsetzendes Rohr (13) miteinander verbunden sind und dass eine dieser Kammern (11) eine Verbindung nach aussen für den Einlass bzw, den Auslass des wärmeaufnehmenden Mittel aufweist.

   2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Raum (8) eine Verteilkammer für die das wärmeaufnehmende Mittel führenden Rohre (7) ist.

   3· Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Raum (8) eine Seamelkammer für das sus den Rohren (7) austretende wärmeaufnehmende Mittel ist, das der Kammez" durch eine Verbindung nach aussen zugeführt wird.

   H-. Wärmeaustauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Kammer (11) nach aussen eine Wärmea ustauschereinliei t enthalt.

   209834/0S02

   5· Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 und J oder 4-, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (11) mit der Verbindung nach aussen unmittelbar in einen das wärmeaufnehmende Mittel enthaltenaen Tank (15) eingesetzt ist.

   6. Wärmeaustauscher nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die durchströmten und die diese umgebenden
   Rohre (2, 20 bzw. 7) frei ausdehnen können.

   Patentanwalt

   209834/0602