DE2202071C3 - Wärmeaustauschvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, bestehend aus mindestens vier Teilkühlern, in denen das zu kühlende Medium im Zwischenraum zwischen Rohrbündel und Mantel und das Kühlmittel innerhalb der Rohre des Rohrbündels fließt, die Teilkühler durch Rohrleitungen und darin eingebaute Ventile so verbunden sind, daß sie bei wechselnder Belastung zu- und abschaltbar sind.

Als Wärmeaustauschvorrichtungen werden für solche Einsatzzwecke allgemein nur ein Wärmeaustauscher als Zentralkühler vorgesehen, der dann gemäß der maximalen Durchsatzmenge ausgelegt ist, d. h. einen großen Manteldurchmesser und im Verhältnis dazu eine relativ kleine Rohrbündel-Länge aufweist. Die Betriebsbedingungen, z. B. auf Schiffen, haben aber zur Folge, daß die zu kühlende Menge sehr unterschiedlich ausfällt, d. h. auch erheblich zurückgehen kann. Hierbei werden, mangels einer Regelmöglichkeit, die Durchsatzgeschwindigkeiten geringer, was beim Vorhandensein von verschmutzten oder aggressiven Medien zu Betriebsstörungen, Schäden u.dgl. führen kann, da bekanntlich beim Unterschreiten bestimmter Geschwindigkeiten vermehrte Korrosionserscheinungen auftreten können.

Ferner ist beim Einsatz nur eines Wärmeaustauschers nachteilig, daß bei Inspektionen, Wartungen, Reiniguneen usw. der Zentralkühler in der bekannten Ausfüh-

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W) rung stillgesetzt werden muß, was, wenn ein Schiff z. B. auf See ist, nie eintreten darf — denn es muß zumindest die Verlustwärme der Antriebsmotoren weiter abgeführt werden.

Aufgabe der Erfindung ist, eine zentrale Wärmeaustauschervorrichtung bereitzustellen, die immer betriebsbereit sein kann und bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen mit bestmöglichem Wirkungsgrad arbeiten kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Wärmeaustauscher aus einer beliebigen geradzahligen Anzahl von mehr als vier Teilkühlern besteht

Besonders vorteilhaft ist auch, daß die Teilkühler einen kleinen Manteldurchmesser im Verhältnis zur Rohrbündel-Länge aufweisen, so daß sich derartige Wärmeaustauscher auch wirtschaftlich herstellen lassen.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag kann für alle Betriebsfälle eine günstige Anpassung vorgenommen werden, wodurch infolge der dadurch erreichbaren optimalen Strömungsgeschwindigkeiten für die eingesetzte Wärmeaustauschfläche optimale Betriebsbedingungen gegeben sind. Infolge der Einhaltung der Mindestgeschwindigkeiten ist auch die eingesetzte Wärmeaustauschfläche nicht durch Korrosion gefährdet Inspektionen, Wartungen, Reinigungen und dergleichen lassen sich ohne weiteres durchführen, indem jeweils der bzw. die zu reinigenden Teilkühler für diesen Zweck abgeschaltet werden.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Schaltplan der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Verwendung von vier Teilkühlern für den Kreislauf des zu kühlenden Mediums,

Fig.2 die gleiche Anordnung, jedoch für den Kreislauf des Kühlmediums,

F i g. 3 eine derartige Anlage, bei der nur die Hälfte der Kühler in Betrieb ist und Darstellung des Kreislaufs für das zu kühlende Medium und

F i g. 4 die Ausführungsform gemäß F i g. 3 für den Kreislauf des Kühlmediums.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Wärmeaustauschvorrichtung besteht aus vier Teilkühlern 1,2,3,4, wobei jeder Teilkühler 1,2,3,4 in bekannter Weise ein Rohrbündel aufweist, das von einem Mantel umgeben ist, wobei zwischen dem Mantel und dem Rohrbündel das zu kühlende Medium hindurchströmt, während durch die Rohre des Rohrbündels das Kühlmedium fließt.

F i g. 1 zeigt die Schaltung für das zu kühlende Medium, wobei die Teilkühler 1 und 4 einen mittleren Anschluß 5, die Teilkühler 2 und 3 dagegen zwei mittlere Anschlüsse 5 und jeder Teilkühler 1, 2, 3, 4 zusätzlich obere und untere Anschlüsse 6 aufweisen. Die einzelnen Teilkühler 1,2,3,4 sind dabei in Reihe geschaltet, wobei das zu kühlende Medium zunächst am Anschluß 5 des Teilkühlers 1 zuströmt, sich dann in zwei gleiche Teilströme teilt und über die Anschlüsse 6 zum nächsten Teilkühler 2 gelangt, wo es am Anschluß 5 über ein Absperrventil 7 zum weiteren Anschluß 5 des Teilkühlers 3 geführt ist. Von dort wird das zu kühlende Medium wieder in zwei Teilströmen jeweils über die Anschlüsse 6 zu den weiteren Anschlüssen 6 des letzten Teilkühlers 4 geführt und gelangt schließlich über den Anschluß 5 dieses Teilkühlers 4 aus der Wärmeaus-

tauchvorrichtung.

Fig.2 zeigt den Lauf des Kühlmediums, wobei die Strömungsrichtung entgegen der Strömungsrichtung des zu kühlenden Mediums gerichtet ist Der Anschluß der Rohre in den Teilkühlern 1, 2, 3, 4 erfolgt jeweils in den oberen Kammern 8 und den unteren Kammern 9, wobei das Kühlmedium zunächst über die untere Kammer 9 des Teilkühlers 4 diesen von unten nach oben durchströmt, an der oberen Kammer 8 des Teilkühlers 3 in diesen wieder eintritt Von dort tritt es über die untere Kammer 9 dieses Teilkühlers 3 in die untere Kammer 9 des Teilkühlers 2 ein und wird von dort in die obere Kammer 8 des Teilkühlers 2 und schließlich in die obere Kammer 8 des Teilkühlers 1 geführt, wo es an der unteren Kammer 9 wieder austritt

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Schaltplan sind in den Leitungen eine Anzahl von Ventilen angeordnet, wobei in der Zuleitung 10 zum Teilkühler 1 ein Ventil 11 und ein ebensolches Ventil 12 in der Zule^;*ung zum Teilkühler 3 angeordnet sind. Ferner befinden sich solche Ventile 13 bzw. 14 in den von den mittleren Anschlüssen 5 abgehenden Leitungen der Teilkühler 2 und 4. Bei der in F i g. 1 gezeigten Reihenschaltung der einzelnen Teilkühler sind die Ventile 11, 7 und 14 geöffnet, während die Ventile 12 und 13 geschlossen sind.

Im Kühlkreislauf gemäß Fig.2 sind ebenfalls eine Anzahl von Absperrventilen angeordnet, wobei jeweils in den Zuleitungen zu den unteren Kammern 9 der Teilkühler 2 und 4, Ventile 15 und 16 angeordnet sind Ferner befinden sich an den Ausgängen der unteren Kammer 9 der Teilkühler 1 und 3, Ventile 17 und 18 und eine weiteres Ventil 19 in der Verbindungsleitung zwischen der unteren Kammer 9 des Teilkühlers 3 und der unteren Kammer 9 des Teilkühlers 2. Bei Reihenschaltung der Teilkühler 1, 2, 3, 4 gemäß F i g. 2 sind die Ventile 16, 19 und 17 geöffnet, während die Ventile 15 und 18 geschlossen sind.

Bei dem in den F i g. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbcisp.el arbeitet die Wärmeaustauschvorrichtung nur mit halber Leistung, wobei die Teilkühler 1 und 2 abgeschaltet sind Dazu sind gemäß Fig.3 für den Kreislauf des zu kühlenden Mediums die Ventile 12 und 14 geöffnet, während die Ventile 11, 7 und 13 geschlossen sind Beim Kühlkreislauf gemäß F i g. 4 sind die Ventile 16 und 18 geöffnet, während die Ventile 15, 17 und 19 geschlossen sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wärmeaustauscher, bestehend aus mindestens vier Teilkühiem, in denen das zu kohlende Medium im Zwischenraum zwischen Rohrbündel und Mantel und das Kühlmittel innerhalb der Rohre des Rohrbündels fließt, die Teilkühler durch Rohrleitungen und darin eingebaute Ventile so verbunden sind, daß sie bei wechselnder Belastung zu- und abschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teilkühler (1, 2, 3 und 4) am Mantel mindestens einen mittleren Anschluß (5) und zwei äußere Anschlüsse (6) aufweist und jeweils zwei Teilkühler durch Verbinden der beiden äußeren Anschlüsse (6) zu Kühleinheiten (1 und 2 bzw. 3 und 4) zusammengeschlossen sind, so daß das zu kühlende Medium dem ersten Teilkühler (1) girier Küh'.einheit durch den mittleren Anschluß (5) zugeführt wird, daß sich das zu kühlende Medium dann in zwei Teilströme teilt, die Teilkühler (1, 2) nacheinander durchströmt und durch den mittleren Anschluß (5) des zweiten Teilkühlers abfließt und daß die Kühleinheiten über die mittleren Anschlüsse, durch die Rohrleitungen und die darin eingebauten Ventile (7,11,12,13 und 14) in Reihe geschaltet sind und daß das Kühlmittel über entsprechende Rohrleitungen und darin eingebaute Ventile (15,16, 17, 18 und 19) so durch die in Betrieb befindlichen Kühleinheiten geführt wird, daß es im Gegenstrom zu dem zu kühlenden Medium fließt.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer beliebigen geradzahligen Anzahl von mehr als vier Teilkühlern besteht

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkühler einen kleinen Manteldurchmesser im Verhältnis zur Rohrbündel-Länge aufweisen.