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RÖHRENKESSELWÄRMEAUSTAUSCHER Die vorliegende Erfindung betrifft Wärmeaustauschapparate,
insbesondere Röhrenkesselwärmeaustauscher.
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Mit bestem Erfolg kann die Erfindung in der Energiewirtschaft, in
der chemischen, erdölchemischen, Nahrunbsmittel indust;rie und in and eren Industriezweigen
zum Anwärmen bzw. Abkühlen von Wasser, Dampf sowie von verschiedenaitigen chemischen
Substanzen in flüssigem dampf- und gasförmigem Zustand ausgenutzt werden.
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Es ist ein Röhrenkesselwärmeaustauscher bekannt, wie er im Buch A.Fraas
und M.Ozyssik "Berechnung und Konstruieren von Wärmeaustauschern", Moskau, "Atomisdat
1971, Seiten 11 und 12, Abb. 1.10,1.11,1.12) beschrieben ist.
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Bekannt ist ein Röhrenkesselwärmeaustauscher, der gerade Rohre einschließt,
deren Enden in zwei Rohrböden befestigt sind. An einem der Rohrböden ist seitlich
der offenen Rohrenden der Verteilerraum zum Einführen des Wärmeträgers in
die
wärmetauscherrohre und zum Ableiten desselben aus den Rohren montiert, Am anderen
Rohrboden genauso von der Seite der offenen Rohrenden ist eine Vorrichtung zum Ausgleich
der Wärmedehnungen der Rohre vorgesehen, die während des Wärmeaustauscherbetriebes
auftreten. Diese Ausgleichvorrichtung zum Ausgleichen der Wärmedehnungen von Rohren,
"Schwimmender Kopf" genannt, stellt einen Kasten dar, der an der einen Seite durch
den Rohrboden und an der anderen durch einen sphärischen Deckel begrenzt wird, welche
miteinander über eine Dichtung in Verbindung treten, die hermetische Abdichtung
des Kastens sichert.
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Als Nachteil des Röhrenkesselwärmeaustauschers sind dessen beträchtlicher
Metallbedarf und großer Arbeitsaufwand zu verzeichnen, die mit der Herstellung des
"schwimmenden kontrollieren Kopfes" und mit Notwendigkeit, diesen periodisch zu
und wahrend des Betriebes zu reparieren, verbunden sind.
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Bekannt ist auch ein Wärmeaustauscher mit U-förmigen Rohren und nur
einem Rohrboden, in dem die offenen Enden der Sin-bæw. Austrittsteile der für den
Wärmeträger vorgesehenen U-förmigen Rohre befestigt sind, wie dieser Wärmetauscher
auch im Buch A.?raas und M.Ozyssik "Berechnung und KonstruS-ren von Wärmeaustauschern",
Moskau, Atomisdat 1971, Seite 11, abb.l.8) dargelegt ist. Am Rohrboden ist auf der
Seite der offenen Enden der Rohre ein Verteilerraum zum Einführen
des
Wärmeträgers in die U-förmigen Rohre und zu seinem hbleiten aus diesen montiert.
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Dieser Verteilerraum wird durch eine diametrale Trennwand in zwei
Kasten geteilt, von denen der eine - Eintrittskasten für den Wärmeträger- mit dem
Eintrittsstutzen und der andere -Austrittskasten für den Wärmeträger - mit Austrittsstutzen
in Verbindung steht.
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Der zweite Wärmeträger tritt in den Röhrenkesselwärmeaustauscher
hinein und wiederum aus diesem heraus über an seinem Mantel befestigte Rohrstutzen.
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In diesem Röhrenkesselwärmeaustauscher erfolgt durch die fliegende
Befestigung der U-Rohre in einem Rohrboden der Selbst ausgleich der Rohrwärmedehnungen,
wodurch sonst unerläßliche Verwendung der besonderen Ausgleichvorrichtungen wie
beispielsweise "chwimmender Kopf" im obenbeschriebenen Warmeaustauscher mit geraden
Rohren vermieden werden kann.
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In diesen bekanten Röhrenkesselwärmeaustauschern mit den U-förmigen
Rohren sind jedoch die Biegeradien der U-Rohre und folglich auch ihre Länge in jeder
Rohrreihe verschieden, was auch gewisse Schwierigkeiten bei der Herstellung, Zusammenbau
und Reparaturen der Wärmeaustauscher besonders von großen Durchmeseern mit sich
bringt.
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So sind beispielsweise für den Wärmeaustauscher mit dem Durchmesser
1000 mm 20 bis 25 unterschiedliche Modifikationen
der Rohre erforderlich.
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Durch die erwähnten Nachteile haben bis jetzt die Röhrenkesselwärmeaustauscher
mit den U-förmigen Rohren keine breite Anwendung gefunden.
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Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die obenerwähnten Nachteile
zu vermindern.
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Der Erfindung ist die Aufgabe zugrundegelegt, einen Röhrenkesselwärmeaustauscher
mit solch einem Verteilerraum zu entwickeln, der es ermöglicht, den Wärmeaustauscher
aus vereinheitlichten U-Rohren einer Baugröße heraustellen.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Röhrenkesselwärmeaustauscher,
der in einem Mantel untergebrachte, U-förmige Rohre, deren offene Enden im Rohrboden
befestigt sind, und einen Verteilerraum einschließt, der an den Rohrboden seitlich
der offenen Enuen 3er U-Rohre zwecks Einleitung und Herausleitung des Wärmeträgers
aus diesen Rohren angeschlos sen und durch eine diametrale Trennwand in zwei Kasten
eingeteilt ist, von denen der eine- Eintrittskasten für den Wärmeträger mit dem
Eintritts- und der andere - Auslaßkasten für den Wärmeträger - mit dem Austrittsstutzen
verbunden wird, erfindungsgemäß der Verteilerraum eine ZusatzkSmmer enthält, die
an der einen Seite durch den Rohrboden und an der anderen durch eine quer zu der
Längsachse des Wärmeaustauschers gelegte Zwischenwand begrenzt ist, welche Zwischenwand
mit der bereits erwähnten diametralen T'rennwand
verbunden ist, und mit zu der Längsachse des Wärmetauschers
parallel
verlaufenden Zellenwänden in abwechselnde Ein- und Austrittszellen des Wärmeträgers
eingeteilt wird, jede von denen entsprechenderweise mit dem Sin- und Austrittskasten
des Verteilerraums kommuniziert, während die U-förmigen Rohre an ihren einen Engen
in die erwähnten Ein-- und mit ihren anderen Enden in die erwähnten Austrittszellen
einmünden.
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Diese aufbaumäßige Lösung des Rohrenkesselwärmeaustauschers gi@t
die Möglichkeit, gleichartige U-Rohre anzuwenden, was den Herstellungs- und Reparaturablauf
des Röhrenkesselwärmeaustauscher beträchtlich vereinfacht und diesen Röhrenkesselwärineaustauscher
mit den U-förmigen Rohren im Vergleich zu den Röhrenkesselwärmeaustauschern mit
den geraden Rohren vorteilhaft zur Anwendung in verschiedenen Industriezweigen macht,
da in diesem die Ausgleichvorrichtungen wie z.B. "schwimmender Kopf" entbehrlich
sind.
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Es empfiehlt sich, daß die querverlaufende Zwischenwand Ein- und
Austrittsöffnungen für den Wärmeträger aufweist, von denen die Eintrittsöffnungen
den Eintrittskasten des Verteilerraums mit den Einlaßzellen der Zusatzkammer und
die Austrittsöffnungen den Austrittskasten des Verteilerraums mit den Auslaßzellen
dieser Zusatzkammer verbinden.
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Möglicherweise kann die Zusatzkammer des Verteilerraums zwischen
der Ein- und der Anslaßzelle zumindest eine Blindzelle besitzen, die nur mit den
offenen Einlaßenden der einen
U-Rohre zum Einleiten des Wärmeträgers
und mit
offenen Auslaßenden der anderen U-Rohre zum Ableiten dieses iSärmeträgers in Verbindung
gesetzt wird, wobei die zweiten offenen Auslaßenden der einen U-Rohre zum Ableiten
des Wärmeträgers mit der Auslaßzelle des Wärmeträgers und die zweiten offenen Einlaßenden
der anderen U-Rohre zum Einführen des Wärmeträgers mit der Einlaßzelle des Wärmeträgers
kommunizieren.
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andere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus dem nachstehenden
Ausführungsbeispiel und den beigelegten Zeichnungen verständlicher. Es zeigt.
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Fig. 1 den erfindungsgemäßen Rohrenkesselwarmeaustauscher, Längsschnitt
in schematischer Darstellung; Fig. 2 den erfindungsgemäßen Röhrenkesselwärmeaustauscher
in Axonometrie; Fig. 3 deu. Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1; Fig. 4 eine
Ausführungsvariante des Röhrenkesselwärmeaustauschers im Längsschnitt.
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Der Röhreikesselwärmeaustauscher enthält einen Mantel 1 (Sig.l), in
welchem im Rohrboden 2 mit ihren offenen Enden 3 (Fig. 2) befestigte, U-förmige
Rohre 4 untergebracht sind, und einen Verteilerraum 5 (Fig.1), der am Rohrboden
2 seitlich der offenen Enden 3 (Fig. 2) der U-förmigen Rohre 4 montiert ist.
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Der Verteilerraum 5 (Flo.l) wird durch eine diametrale
Trennwand
6 in einen Eintrittskasten 7 und einen Austrittskasten 8 für den Wärmeträger CFig.
3) eingeteilt und besitzt eine Zusatzkammer 9 (Fig.l). Diese Zusatzkammer 9 des
Verteilerraums 5 ist an der einen Seite durch den Rohrboden 2 und an der anderen
vermittels einer quer zu der Längsachse des Wärmeaustauschers verlaufenden Zwischenwand
10 begrenzt und durch mehrere zu der Wärmeaustauscherlängsachse parallele Zellenwände
11 in abwechwelnde EinlaB- 12 und Auslaßzellen 13 für den Wärmeträger aufgeteilt,
deren Anzahl der Rohrreihenzahl entspricht. Die diametrale Trennwand 6 wird dabei
an die querverlaufende Zwischenwand 10 angeschweißt.
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Der Eintrittskasten 7 (Fig. 3) steht mit den Einlaßzellen 12 der
Zusatzkammer 9 (Fig.l) über Offnungen 14 (Fig.3) in der querverlaufenden Zwischenwand
10 (Fig.l) und der Austrittskasten 8 (Fig.3 3) mit den Auslaßzellen 13 der Zusatzkammer
9 (Fig.l) vermittels Offnungen 15 (Fig. 3) in Verbindung. Der Eintrittstutzen 16
für den Wärmeträger ist an der Mantelwand des Eintrittskastens 7 für den wärmeträger
und der Austrittsstutzen 17 für den Wärmeträger an der Lianteiwand des Austrittskastens
8 angeschweißt. Die Rohrstutzen 18 (Fig.l) zum Einführen und Ableiten des zweiten
Wårmeträgers werden am Mantel 1 angeschweißt.
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In einer vorgeführten Ausführungsvariante des Röhrenkesselwärmeaustauschers
ist erfinungsgemäß die Zusatzkammer 9 des
Verteilerraums 5 mit mindestens
einer Blindzelle 19 (Fig. 4) versehen. Diese befindet sich zwischen der Ein- und
Auslaßzelle 12 bzw. 13 und steht mit den offenen Ei£ilaßenden 3 der einen U-Rohre
4 zum Einleiten des Wärmeträgers und auch mit den offenen Auslaßenden 3 der anderen
U-Rohre 4 zum Herausleiten des Wärmeträgers in Verbindung.-Die zweiLen offenen Auslaßenden
3 der einen U-Rohre 4 zum Herausleiten des Wärmeträgers werden dabei mit der Äuslaßzeile
13 für den Warmeträger und die zweiten offenen Einlaßenden 3 der anderen Rohre 4
zum Einführen des Wärmeträgers mit der Einlaß zelle 12 für den Wärmeträger verbunden.
Solche Auslegung des Röhrenkesselwärmeaustauschers stellt einen Mehrwegwärmetauscher
dar.
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Der erfindungsgemäße Röhrenwärmeaustauscher arbeitet wie folgt.
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Ober den Eintrittsstutzen 16 (Fig. 3) tritt der Wärmeträger in den
Eintrittskasten 7 des Verteilerraums 5 (Fig.1) hinein und dann über die Offnungen
14 (Fig. 3) in der Zwischenwand 10 wird (Fig.1) in die Einlaßzellen 12 und aus diesen
dann in die U-förmigen Rohre 4 geleitet, in welchen er in die Auslaßzellen 13 herausströmt.
Uber die Öffnungen 15 (Fig.3) in der Zwischenwand 10 (Fig.l) tritt der Wärmeträger
in den Austrittskasten 8 (Fig. 3) des Verteilerraums 5 (Fig.l) heraus und wird weiterhin
durch den Austrittsstutzen 17 (Fig. 3) aus dem Wärmeaustauscher abgeleitet. Der
zweite Wärmeträger wird
in den Wärmeaustauscher eingeführt und
aus diesem abgeleitet über die Rohrstutzen 18 (Fig.1) In der Ausführungsabänderung
des Röhrenkes selwärmeaust auschers wird der Wärmeträger in die Einlaß zellen 12
und aus diesen in die U-förmigen Rohre 4 wie oben beschrieben geleitet. Aus den
U-Rohren 4 tritt der Wärmeträger in mindestens eine Blindzelle 19 (Fig. 4), aus
welcher er durch die U-förmiseii Rohre 4 in die Auslaßzeilen 13 strömt.