DE2304841B2 - Wärmetauscher - Google Patents

Description

Sektoren angeordnet sein.

Bei einem Wärmetauscher mit schraubenförmig geführten Rohren, wobei zwei koaxial angeordnete

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit in 50 Teilpakete gegenläufig gewickelt sind, werden die einem Druckgefäß in Strömungsrichtung des Primär- Leiteinrichtungen gemäß der Erfindung von radial mediums mit Zwischenräumen hintereinander an- angeordneten Prallwänden gebildet. An so gewickelgeordneten Wärmetauscherpaketen, wobei das um ten Rohren der Wärmetauscherpakete erfährt das die Rohre der Wärmetauscherpakete strömende Pri- Primärmedium einen Rechts- bzw. Linksdrall. Es märmedium in Teilströmen an Leitblechen geführt 55 werden damit gewollte Teilströme unterschiedlicher wird, insbesondere im Gegenstromprinzip arbeiten- Drallrichtung erzeugt, die an den Prallwänden in den den Zwangsdurchlaufdampferzeuger für Kernkraft- Zwischenräumen eine Richtungsumkehrung von etwa werke. 180° erfahren.

Bei einer bekannten Ausführung dieser Art (fran- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den

zösische Patentschrift 1264 297) führen die Leit- «o Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigt
bleche das Primärmedium von einem zentralen Ein- F i g. 1 einen Wärmetauscher im Aufriß,

führverzweigungsrohr zu einem Hohlzylindsr-Ab- F i g. 2 einen Querschnitt in der Ebene II-II,

führraum an der Druckgefäßwand. Eine Vergleich- F i g. 3 einen Querschnitt in der Ebene IH-III,

mäßigung der Ablauftemperatur des Primärmediums F i g. 4 einen Querschnitt in der Ebene IV-IV,

ist damit nicht möglich. 65 F i g. 5 eine Ausführung einer Leiteinrichtung in

Für einen sicheren Betrieb eines Wärmetauschers der Ebene IH-III,

ist es wichtig, daß es nicht durch Gassträhnenbildung Fi g. 6 eine andere Ausführung in der Ebene ΠΙ-

zu großen Durchfluß- bzw. Temperaturabweichun- III,

Fig. 7 eine weitere Ausführung in der Ebene In der Fig.7 ist im Grundriß ein Strömungsum-

HI-III, lenker für einen Kreisquerschiiitt dargestellt, der

F i g. 8 einen Radial-Wänneiauscher, wendeiförmige, gegenläufige Leitflächen 6 und 7 auf-

F i g. 9 eine differenziertere Darstellung der weist. Die Wendelflächen können auch durch abwik-Fig·.¹· . 5 kolbare Flächen ersetzt werden. Die stark ausgezoge-

F i g. 10 eine differenziertere Darstellung der Leit- nen fünfeckigen Strömungskanäle, durch welche die

einrichtung aus Fi g. 5 und 6 im Aufriß. Strömung geführt ist, zeigen die obenliegenden Ein-

Fig. 1 zeigt einen Wärmetauscher mit einem in tritte, während die strichlierten oder dünn gezeichne-

Richtung der Pfeile von 31 nach 32 von einem Pn- ten Kanäle die untenliegenden Austritte aus den märmedium durchströmten Druckgefäß 17 und mit io Strömungsumlenkern zeigen. Die Ein- und Austritte

in desseui Innern angeordneten, von einem Sekun- sind durch die wendeiförmigen Leitflächen 6 und 7

därmedium durchströmten Wärmetauscherpaket von verbunden, so daß sich die stark ausgezogenen fünf-

Rohren, das in zwei Teilpakete 2 und 3 unterteilt ist, eckigen Eintrittskanäle, z. B. begrenzt durch die

die in Strömungsrichtung des Primärmediums mit Punkte 20 bis 24. beim Durchtritt durch den Strö-

einem Zwischenraum 1 hintereinander angeordnet 15 mungsumlenker in die fünfeckigen, strichliert ausge-

sind. Jedes Teilpaket besteht aus zwei koaxial an- zogenen Austrittskanäle, z.B. begrenzt durch die

geordneten Teilpaketen 11 und 12 bzw. 13 und 14, Punkte 25 bis 29, im anderen (inneren oder äußeren)

deren Rohre schraubenförmig gegenläufig gewickelt Ringkanal umwandeln. Die Kanalwandungen 8 und 9

sind, was aus Fig. 9 ersichtlich ist, wo mit 33 der bilden dabei ebene Flächen, die durch die Verschnei-

Eintrittssammler und mit 34 der Austrittssammler ao dungslinie mit der Wendelfläche begrenzt sind. Die

für die Rohrpakete angedeutet ist. Diese Rohrwickel Wendelflächen sind in der oberen Hälfte der F i g. 7

lassen in dem sie umströmenden Primärmedium durch Schraffen, die durch die Mittellinie der Wen-

einen Drall entstehen, was zwei Teilströme mit ge- delfläche gehen, angedeutet. Die Kanalwandung 8

genläufigem Drall erzeugt, die in der Ebene IV-IV und 9 kann auch entfallen, ohne daß die Funktion

mit einem Pfeil 15 an dem äußeren Teilstrom 12 und »5 des Strcmungsmulenkers beeinträchtigt wird, der

mit einem Pfeil 16 an dem inneren Teilstrom 11 mar- dann lauter gegenläufige Wendelflächen umfaßt. Die

kiert sind. Wenn diese Teilströme auf die in dem durch die Wendelflächen gebildeten Kanäle sind in

Zwischenraum 1 radial angeordneten Prallwände 4 Gruppen 18 und 19 angeordnet, zwischen weichen

treffen, werden sie jeweils um 180° umgelenkt, wie Bänder 30 angeordnet sind, durch weiche die Ver-

das F i g. 3 erkennen läßt. Im nachfolgenden War- 30 bindungs- bzw. Tragrohre 5 geführt sind,

metauscherpaket 3 umströmt der Teilstrom 15 nun- In F i g. 8 ist die Anwendung der Erfindung bei

mehr das innere Rohr-Teilpaket 13 und der Teil- einem Radialstromwärmetauscher dargestellt. Das

strom 16 das äußere Rohr-Teilpaket 14. Die Höhe eine wärmetauschende Medium strömt bei 31 ein,

des Zwischenraums 1 ist entsprechend bemessen, daß wird durch den kegeligen Verdrängungskörper 35 in

die umlenkende dberkreuzung ohne bemerkenswer- 35 die radiale Richtung umgelenkt und strömt in zwei

ten Druckverlust sichergestellt ist. Ein Vergleich zwi- Teilströmen 15 und 16 radial nach außen, wobei im

sehen den F i g. 2 und 4 zeigt den Wechsel der Lage Zwischenraum 1 zwischen zwei Rohrpaketen 2 und 3

jeweils zweier Teilströme mit den Pfeilmarkierungen ein Austausch der oberen und unteren Teilströme 15

15. 16, so daß nunmehr der Randzonen-Teilstrom 15 und 16 stattfindet.

des Wärmetauscherpakets 2 im Wärmetauscherpa- 40 F i g. 9 zeigt wie in F i g. 1 einen Wärmetauscher,

ket 3 in der Kernzone strömt und der Kernzonen- dessen Rohre in zwei Teilpaketen 2 und 3 angeordnet

Teilstrom 16 des Wärmetauscherpakets 2 im War- sind, die wieder in konzentrische Teilpakete 11 und

metauscherpaket 3 in der Randzone strömt. 12 bzw. 13 und 14 unterteilt sind, die jeweils in ge-

Fig. 5 läßt innerhalb des Zwischenraumes 1 die genläufigem Sinn gekrümmt sind und links- bzw. Anordnung der Verbindungsrohre 5 erkennen, die 45 rechtsgängige Schraubenlinien bilden. Durch diese die Rohre der Wärmetauscher-Teilpakete 2 und 3 Unterteilung erhält das um uie Rohre strömende Memiteinander verbinden. Die Verbindungsrohre 5 kön- dium eine unterschiedlich gerichtete Drallströmung, nen auch als Trageinrichtung dienen und sind von die im Zwischenraum i gegen eine nicht dargestellte Trennwänden 4 eingeschlossen. Die Trennwände 4 Wand gelenkt wird, so daß sich die einzelnen Ströbegrenzen hierbei Sektoren, in denen schraubenför- 50 mungen umlenken und in der Fortsetzung des andemig geformte Schaufelflächen 10 angeordnet sind. ren Rohrpakets weitergeführt werden, von denen nur ein Stück eingezeichnet ist. Diese Bei diesem Wärmetauscher tritt das durch die schraubenförmigen Schaufelflächen bilden Leitwen- Rohre strömende Medium beim Eintrittssammler 33 del, die auch bei ungedrallter Strömung des Primär- ein und verläßt den Wärmetauscher durch den Ausmittels semen 1 eilströmen einen Drall erteilen las- S5 trittssammler 34. Das um die Rohre strömende Mesen womit sich ein Wechsel in ihrer Lage um etwa dium strömt dabei gemäß den Pfeilen 31 und 32. 180 auf dem Weg durch den Zwischenraum 1 er- In Fig. 10 ist ein Drallapparat im Aufriß dargegibt, wie das durch die Pfeile 15 und 16 ange- stellt, der zwischen zwei Teilpaketen 2 und 3 des deutet ist. Vergleiche auch die Teilperspektive der Wärmetauscherrohrpakets angeordnet ist. Dieser ^F1S- ^?; 60 Drallkörper bewirkt eine Umlenkung der Teilströme In Fig. 6 sind die Schaufelflächen 10 von einem 15 und 16 des um die Rohre strömenden Mediums, Zylindermantel 4 umgeben, was die Drallwirkung er- welche durch die Pfeile angedeutet sind. Dieser hohen läßt. Hier sind die ebenfalls als Träger dienen- Drallkörper 10 ist am Umfang des Wärmetauschers den Verbindungsrohre 5 der Wärmetauscherpakete im Zwischenraum 1 zwischen den beiden Rohrpakedurch die freien Räume zwischen den nebeneinan- 65 ten2 und3, wie es in den Fig.5 und6 angedeutet derhegenden Zylindermänteln 4 geführt. ist, mehrfach angeordnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 gen in den einzelnen Rohrpaketen kommt. Gassträh- Patentansprüche- nen unterschiedlicher Temperatur bilden sich aber schon zwischen den in der Nähe der Druckgefäß-

1. Wärmetauscher mit in einem Druckgefäß in wand befindlichen Rand-Teilströmen und den im Strömungsrichtung des Primärmediums mit Zwi- 5 Zentrum befindlichen Kern-Teilströmen eines voll schenräumen hintereinander angeordneten War- funktionsfähigen, normal arbeitenden Warmetaumetauscherpaketen, wobei das um die Rohre der schers. Bei nuklearen Dampferzeugern oder Warmt-Wärmetauscherpakete strömende Primärmedium tauschern sind die Rohrpakete nicht zugänglich. In in Teüströmen an Leitblechen geführt wird, Schadensfällen müssen die einzelnen beschädigten insbesondere im Gegenstromprinzip arbeitender io Rohre abgeblindet werden. Dabei ist die Gefahr, daß Zwangsdurchlaufdampferzeuger für Kernkraft- Strömungsinstabilitäten mit erheblichen Temperaturwerke, dadurch gekennzeichnet, daß unterschieden in einzelnen Strähnen auftreten, bein den Zwischenräumen (1) Leiteinrichtungen sonders groß, insbesondere, wenn wie bei Zwangs-(4,6 bis 9,10) angeordnet sind zum Wechseln durchlaufdampferzeugern Zwischensammler mit ihder Lage jeweils zweier Teilströme im nachfol- j 5 rem ausgleichenden Mischeffekt fehlen.

genden Wärmetauscherpaket. Zur Vergleichmäßigung der Ablauftemperatur des

2. Wärmetauscher nach Ansprach 1, dadurch Primärmediums ist es bekamt, die Rohre der Wärfekennzeirhnet. daß die Leiteinrichtungen metauscheipakete zwischen zwei Paketen zu überjchraubenförmig geformte Schaufelflächen (10) kreuzen. Dies ist jedoch sehr teuer in der Montage, aufweisen. xo erfordert viel Platz und bedingt einen so großen

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch Druckverlust, daß diese Bauweise bei Wärmetaugekennzeichnet, daß die Schaufelflächen (10) von schern in einem Druckgefäß unwirtschaftlich ist.
einem Zylindermantel (4) umgeben sind, wobei Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines durch die freien Räume zwischen nebeneinander- Wärmetauschers, in dem mit einfachen, billigen Mitliegenden Zylindermänteln Verbindungsrohre (5) 25 teln. die wenig Platz beanspruchen, ohne nennensder Wärmetauscherpakete geführt sind (Fig.6). werten Druckverlust eine weitgehende Vergleichmä-

4. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch ßigung der Ablauftemperatur des Primärmediums ergekennzeichnet, daß die Schaufelflächen (10) in reicht wird.

von Trennwänden (4) begrenzten Sektoren an- Diese Aufgabe wird bei einem Wärmetauscher der

geordnet sind (F i g. 5). 30 eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß in

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, mit War- den Zwischenräumen Leiteinrichtungen angeordnet metauscherpaketen mit schraubenförmig geführ- sind zum Wechseln der Lage jeweils zweier Teilten Rohren, wobei zwei koaxial angeordnete ströme im nachfolgenden Wärmetauscherpaket.
Teilpakete gegenläufig gewickelt sind, dadurch Nach einem Vorschlag der Erfindung weisen die gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtungen radial 35 Leiteinrichtungen schraubenförmig geformte Schauangeordnete Prallwände (4) bilden (Fig. 3). feiflächen auf. Damit läßt sich z. B. ein in der Nähe

6. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch des Zentrums strömender Teilstrom zum äußeren gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtungen jeweils Rand und ein am Rand strömender Teilstrom zum von zwei gegenläufigen Wendelflächen gebildet Zentrum leiten.

sind, die an ihrem Ein- und Austritt eine waben- 4» Die genannten Schaufelflächen können auch geförmige Querschnittsaufteilung in zwei Scharen maß einem weiteren Vorschlag der Erfindung von aufweisen, so daß die äußeren Querschnittsteile einem Zylindermantel umgeben sein, wobei durch (z.B. 20 bis 24) eintrittsseitig in die inneren die freien Räume zwischen nebeneinanderliegenden Queischnittstelle (z. B. 25 bis 29) austrittsseitig Zylindermänteln Verbindungsrohre der Wärmetauüberführt werden (F i g. 7). 45 scherpakete geführt sind. Auch können die genann

ten Schaufelflächen in von Trennwänden begrenzten