DE2410495A1 - Waermeaustauscher - Google Patents

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenigsberger - Dlpf.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumstein Jun.

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T049-10Ö -

6/Li

Mitsui Shipbuilding and Engineering Co,Ltd.,Tokyo

Mitsui Petrochemical Industries Limited, Tokyo Wärmeaustauscher

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, der in Kesseln oder ähnlichem verwendet wird.

Bei bekannten Ausführungsformen des Wärmeaustauschers sind die Wärmeübertragungsröhren an einem Ende, oder an beiden Enden mit Sammlern verbunden. Wenn der Wärmeaustauscher Wärmeübertragungsröhren, die an beiden Enden befestigt sind, aufweist, bei hohen Temperaturen (wie z.B. 350 bis 600°C) betrieben wird, sind die Wärmeübertragungsröhren des Wärmeaustauschers einer großen Wärmebeanspruchung ausgesetzt, selbst wenn die Röhren spiralförmig ausgebildet sind, um die durch die Wärmeausdehnung erzeugten Deformationen aufzunehmen.

Ein Ziel der Erfindung ist, einen Wärmeaustauscher so. auszubilden, daß die vorher erwähnten Nachteile beseitigt sind.

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Ein Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung weist ein Bündel einer Anzahl von Dreifachröhren auf, wobei jede aus einer Erwärmungsflüssigkeitsdurchgangsröhre, die an "beiden Enden ausgebaucht ist, um einen Röhrenboden zu bilden, und eine darin vorgesehe-' ne Doppelröhre auf, wobei diese mit einer äußeren Wärmeübertragungsröhre und einer inneren Röhre versehen ist. Bei dem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher wird -eine Wärmebeanspruchung in den Wärmeübertragungsröhren nicht verursacht, da die Röhren nur an einem Ende fest sind. Andererseits ermöglicht die Erfindung, um die verschmutzenden Ablagerungen an der Wärmeübertragungsröhre zu beseitigen, die Röhren zu überhitzen, indem der Wärmeaustauscher ohne Kühlwasser betrieben wird, so daß die Ablagerung abgebrannt wird, um ausgestoßen zu werden, ohne daß die Wärmeübertragungsröhren von der Trommel entfernt werden müssen.

Tm folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen eine beispielsweise, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt eines Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Ansicht in Richtung "des Pfeils A-A in Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie B-C-D in Fig. 2; und

Fig. 4 ist ein Vertikalschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 bezeichnet 1 eine zylindrische Trommel, die innerhalb mit einer Anzahl von Gasdurchgangsröhren und Doppelröhren, die in diesen Gasdurchgangsröhren eingebaut sind, versehen ist, wobei jede der Doppelröhren eine innere Röhre 3 und eine äußere Wärmeübertragungsröhre 4 aufweist. Die Gasdurchlaßröhren 2 sind aus hitzebeständigem Stahl hergestellt und in einer Dreieckanordnung vorgesehen. Beide Enden jeder Röhre sind sechseckförmig ausgebaucht, wie es in Fig. 2 darge-

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stellt ist. Wenn die Röhren quadratförmig angeordnet sind, dehnen sich die Enden der Röhre ebenfalls quadratisch. Das obere Ende jeder Röhre ist mit den oberen Enden der benachbarten Röhre verschweißt, um einen Rohrboden zu bilden, während die unteren Enden der Röhren nicht miteinander verschweißt und deshalb frei sind, aber die ausgebauchten Enden wirken als ein Rohrboden. Falls hoher Gasdruck angewandt wird, können die Röhren an beiden Enden mit herkömmlichen Rohrböden versehen sein. Das obere Ende des so gebildeten Röhrenbündels ist mit einem Ring 5 am Umfang verschweißt, wobei der Ring selbst mit einem Trommelmantel 6 verschweißt ist, um die Gasdurchgangsröhren zu stützen. Am Umfang des unteren Endes des Röhrenbündels ist mit' einer Stopfbüchse 10 abgedichtet. Die nach innen gekehrte Seite des Trommelmantels 6 weist ein Verschleißfutter 11 aus isolierendem Material auf. Das untere Ende des Trommelmantels 6 ist mit einem Gaseinlaßdeckel 8, der mit einem Verschleißfutter 7 aus Isoliermaterial ausgekleidet ist, durch zwei Flansche 9 verbunden. Das obere Ende des Trommelmantels 6 ist mit einer Gasauslaßkammer 18, die einen Auslaß 17 aufweist, durch zwei Flansche 19 verbunden. Die Separatortrommel 20 ist mit einem Wasserversorgungsbehälter 21 versehen und mit dem oberen Ende der Trommel 1 verbunden. Das obere Ende jeder' inneren Röhre 3 ist fest mit dem Boden des Wasserversorgungsbehälters 21 verbunden und- steht mit diesem in Verbindung. Das obere Ende jeder Wärmeübertragungsröhre 4 ist fest mit dem Boden der Separatortrommel 20 verbunden und mündet in die Trommel. Das untere Ende jeder Wärmeübertragungsröhre 4 endet in der Nähe des unteren Endes der Gasdurchgangsröhre 2 und ist mit der Kugelform, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, verschlossen. Das untere Ende der inneren Röhre 3 endet in der Nähe des unteren Endes der Warmeubertragungsröhre 4 und iwt geöffnet.

Im Betrieb wird Gas, wie z.B. Spaltgas, in die Trommel 1 über den Einlaß 31 eingeleitet und steigt in den Zwischenräumen zwischen den Röhren 2 und 4_; und wird von dem Auslaß 17, der

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an der Seite der.Gasuaslaßkammer 18 vorgesehen ist, ausgestoßen. Andererseits wird zu erhitzende Flüssigkeit in den Behälter 21 in der Separatortrommel 20 über die Versorgungsröhre 22 eingeleitet, sinkt in den Röhren 3 und steigt in dem Zwischenraum zwischen den Röhren 3 und 4 nach der Umkehrung am Boden der Röhre 4 und kehrt schließlich zurück in den Behälter 21. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit in dem Bauteil umgewälzt. Der in den Röhren 4 erzeugte Dampf steigt in den Röhren-und der Trommel 20 auf und wird über den Auslaß 23 ausgestoßen.

Der Wärmeaustauscher, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, kann mit zwei verschiedenen Arten von Heizflüssigkeit angewandt werden, die verschiedene Eigenschaften aufweisen, wie z.B. einen voneinander verschiedenen Siedepunkt. Das Bauteil weist zwei Wärmeaustauschzonen 24 und 25 und eine dazwischen liegende Auslaßkammer 26, die mit einem Auslaß 27 versehen ist, auf. Der Gasauslaß 28 ist mit einer Verzweigungsdüse 29 und einem Absperrventil 30 versehen. Die der Fig. 1 entsprechenden Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen, wie in Fig. 1 versehen.

Falls das ganze Bauteil zur Kühlung des Gases auf eine ziemlich niedrige Temperatur angewandt wird, ist der Auslaß 27 geschlossen. Falls das verwendete Gas mit Hilfe des ganzen Bauteils unterkühlt werden soll, muß eine Kondensation des in dem Gas enthaltenen Materials erzeugt werden. Das Ventil 30 ist geschlossen, und ein Druckgas, wie z.B. Dampf, wird durch die Verzweigungsdüse 29 eingeleitet, um das angewandte Gas am Aufsteigen durch die Wärmeaustauschzone 24 zu verhindern, so daß das Gas durch den Auslaß 27 ausgestoßen wird. Somit wird die Fläche zur Wärmeübertragung vergrößert, und die Temperatur des ausgestoßenen Gases steigt an, wobei das Gas einen Stoff mit hohem Siedepunkt aufweist und ohne Ablagerung des Kondensats auf der Oberfläche zur Wärmeübertragung verwendet werden kann.

Es versteht sich, daß eine Ausführungsform der Erfindung auch

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so ausgelegt sein kann, daß der Wärmeaustauscher, in dem sich das Röhrenbündel befindet, horizontal ausgelegt ist, Weiterhin können die oberen Enden der Röhren 3 und 4 mit Sammlern verbunden sein, wobei diese mit einer Separatortrommel verbunden sind.

Aus den obigen Ausführungen kann entnommen werden, daß bei einem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher die Wärmeübertragungsröhren thermischer Beanspruchung nicht ausgesetzt sind, da die Wärmeausdehnung jeder Röhre an dem freien Ende davon ermöglicht wird.

Ein solcher Wärmeaustauscher weist ein Bündel einer Mehrzahl von Dreifachröhren auf, wobei jede aus einer Erwärmungsflüssigkeitsdurchgangsröhre und einer Wärmeübertragungsröhre mit einem geschlossenen Ende in der Nähe des Endes von dem Erwärmungsflüssigkeitseinlaß der Erwärmungsflüssigkeitsdurchlaßröhre besteht, und eine innere Röhre aufweist, die in der Wärmeübertragungsröhre mit einem geöffneten Ende in der Nähe des geschlossenen Endes der.Erwärmungsflüssigkeitsdurchgangsröhre aufweist.

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Claims (3)

Patentansprüche

1. ) Wärmeaustauscher, gekennzeichnet durch

eine Trommel, die einen Erwärmungsflüssigkeitseinlaß und • - einen Erwärmungsflüssigkeitsauslaß aufweist, durch eine Mehrzahl von in dieser Trommel angeordneten Erwärmungsflüssigkeitsdurchlaßröhren, durch wenigstens eine Wärmeübertragungsröhre, die in jeder Erwärmungsflüssigkeitsdurchgangsröhre vorgesehen ist, durch ein Ende der Wärmeübertragungsröhre, das in der Nähe des Endes des Erwärmungsflüssigkeitseinlasses der Erwärmungsflüssigkeitsdurchgangsröhre geschlossen ist, durch wenigstens eine innere Röhre, die innerhalb jeder Wärmeübertragungsröhre angeordnet ist, die an einem Ende in der Nähe des geschlossenen Endes der Wärmeübertraguhgsröhre geöffnet ist, und durch eine Einrichtung zum Durchleiten einer Durchgangsflüssigkeit durch die Wärmeübertragungsröhren und inneren Röhren.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende jeder Erwärmungsflüssigkeitsdurfchgangsröhre keine Wärmeausdehnung aufweist.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,' daß ein Ende jeder Erwärmungsflüssigkeitsdurchgangsröhre kornförmig ausgedehnt wird und mit den ausgedehnten Enden der anderen Röhren verbunden ist, um einen Röhrenboden für das Röhrenbündel zu bilden.

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