DE2439008A1 - Roehrenkesselwaermeaustauscher - Google Patents

Roehrenkesselwaermeaustauscher

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DE2439008A1
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DE2439008A
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Iosif Efimowitsch Galbraich
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LE VI PROJEKTIROWANIJU ORGANIS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/06Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits having a single U-bend
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0202Header boxes having their inner space divided by partitions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  • RÖHRENKESSELWÄRMEAUSTAUSCHER Die vorliegende Erfindung betrifft Wärmeaustauschapparate, insbesondere Röhrenkesselwärmeaustauscher.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der zweite Wärmeträger tritt in den Röhrenkesselwärmeaustauscher hinein und wiederum aus diesem heraus über an seinem Mantel befestigte Rohrstutzen.
  • 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.
  • 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.
  • So sind beispielsweise für den Wärmeaustauscher mit dem Durchmesser 1000 mm 20 bis 25 unterschiedliche Modifikationen der Rohre erforderlich.
  • Durch die erwähnten Nachteile haben bis jetzt die Röhrenkesselwärmeaustauscher mit den U-förmigen Rohren keine breite Anwendung gefunden.
  • Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die obenerwähnten Nachteile zu vermindern.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • andere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus dem nachstehenden Ausführungsbeispiel und den beigelegten Zeichnungen verständlicher. Es zeigt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der erfindungsgemäße Röhrenwärmeaustauscher arbeitet wie folgt.
  • 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.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Röhrenkesselwärmeaustauscher, der in einem Mantel untergebrachte U-förmige Rohre, deren offene Enden im Rohrboden befestigt sind, und einen am Rohrboden seitlich der offenen Enden der U-Rohre montierten und zum Einleiten des Wärmeträgers in die genannten Rohre und zu dessen Ableiten aus diesen dienenden Verteilerraum einschließt, der mit einer diainetralen Trennwand in zwei Kasten aufgeteilt wird, von denen der einel der Eintrittskasten für den Wärmeträger rnit dem Eintrittsstutzen und der andere1 der Austrittskasten für den Wärmeträger mit dem Austrittsstutzen verbunden werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Verteilerraum (5) eine Zusatzkammer (9) enthält, die an der einen Seite durch den Rohrboden (2) und an der anderen mit einer quer zu der Längsachse des Wärmeaustauschers verlaufenden, starr mit der genannten diametralen Trennwand ;6) verbundenen Zwischenwand (10) begrenzt und durch mehrere zu der Wärmetauscherlängsachse parallele Zellenwände (11) in abwechselnde Ein- bzw. Auslaßzellen (12 bzw.13) des Wärmeträgers eingeteilt ist, jede von denen.mit dem Ein- bzw. Austrittskasten (7 bzw. 8) des Verteilerraums (5) in Verbindung steht, während die U-förmigen Rohre (4) mit ihren einen Enden in die erwähnten Einlaßzellen (12) und mit den anderen in die genannten Auslaßzellen (13) einmünden.
2. Röhrenkesselwärmeaustauscher nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die querverlaufende Zwischenwand (10) Ein- und Anslaßöffnungen (14 bzw. 15) für den Wärmeträger aufweist, von denen die EinlaB-Öffnungen (14) den Eintrittskasten (7) des Verteilerraums (5) mit den Einlaßzellen (12) der Zusatzkammer (9) und die Auslaßöffnungen (15) den Austrittskasten (8) des Verteilerraums (5) mit den Auslaßzellen (13) der Zusatzkammer (9) verbinden 3, Röhrenkesselwärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 2, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zusatzkammer (9) des Verteilerraums (5) zwischen der Einlaß- und Auslaßzelle (12 bzw. 13) zumindest eine Blindzelle (19) enthält, die nur mit den offenen Einlaßenden (3) der einen U-förmigen Rohre (4) zum Einströmen des Wärmeträgers und mit den offenen Auslaßenden (3) der anderen U-Rohre (4) zum Herausführen des Wärmeträgers kommuniziert, wobei die zweiten offenen Auslaßenden (3) der einen U-Rohre (4) zum Heraus strömen des Wärmeträgers mit der Auslaßzelle (13) für den Wärmeträger und die zweiten offenen Einlaßenden (3) der anderen U-Rohre (4) zum EInströmen des Wärmeträgers mit der Einlaßzelle (12) für diesen in Verbindung steht.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2450431A1 (fr) * 1979-02-28 1980-09-26 Mtu Muenchen Gmbh Echangeur de chaleur
EP0130110A1 (de) * 1983-06-20 1985-01-02 FIVES-CAIL BABCOCK, Société anonyme Wärmetauscher für kontinuierliche Kristallisation

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