DE2514888C3 - Heizungskessel - Google Patents
HeizungskesselInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
- F24H1/40—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes
- F24H1/43—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes helically or spirally coiled
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Description
Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel mit einem Brenner und einer Brennkammer sowie durch
wenigstens eine zylinderförmige Trennwand gebildeten ringförmigen Abgaskanälen, in denen schraubenförmige
Wärmeträger-Rohre und ein Ventilator angeordnet sind.
Bei einem aus der DE-PS 4 62 108 bekannten Heizungskessel sind in dessen fnnenraum zwei ringmantelförmige Trennwände mit radialem Abstand zueinander angeordnet, so daß parallel zueinanderlaufende
Abgaskanäle gebildet sind, die abwechselnd oberendig und unterendig durch Querverbindungen hintereinandergeschaltet verbunden sind. Es entsteht dadurch ein
aus Wendezügen bestehender Abgaskanal, der oberendig in ein Abzugrohr mündet, unter welchem ein
Ventilator angeordnet ist, durch den die vom unterseittg
angeordneten Brenner erzeugten Abgase angesaugt werden, so daß das Abgas auch die gestürzten
Abgaskanäle passieren kann. In den Abgaskanälen sind Rohre zur Durchführung eines Wärmeträgermittels —
in diesem Fall Wasser — angeordnet, welches durch Abgas erhitzt wird Es tritt dabei im brennernahen
Bereich eine wesentliche höhere Temperatur auf als im Endbereich des äußeren, brennerfernen Abgaskanals.
Dies mag bei der Erhitzung von Wasser als Wärmeträgermittel keine große Rolle spielen, da im
Wasser allenfalls Dampfblasen gebildet werden. Wenn jedoch ein Wärmeträgeröl erhitzt wird, so ist die Gefahr
einer Verkrackung dieses Öles in den Rohren besonders groß, weil bereichsweise besonders hohe Temperaturen
auftreten. Die Wirkung hoher Temperaturen im Bereich des Brennen läßt sich jedoch auch durch Erhöhung des
Abgaszuges mittels eines Ventilators nicht vermeiden, weil das am Brenner anfallende, zunächst sehr hohe
Temperaturen aufweisende Abgas die praktisch in Reihe hintereinandergeschalteten Abgaskanäle nur
einmal durchströmt und die nächstliegenden Rohre zwangsläufig stärker erhitzt werden als die im
Endbereich des Abgaszuges liegenden Rohre. Damit ist im brennernahen Bereich die Grenztemperatur von
beispielsweise 3500C im Wärmeträgeröl sehr schnell
überschritten, so daß das die Rohre durchströmende
Wärmeträgeröl durch Verkrackung od. dgl. chemisch zersetzt wird.
Auch eine Erhöhung der Ventilatorleistung vermag
diesen Mangel nicht wesentlich zu mindern und in
keinem FaJl zu beseitigen. Auch eine die Gefahr von Überhitzungen des Wärmeträgermittels vermindernde
Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Wärmeträgermittels in den Rohren läßt sich erfolgreich nicht
verwirklichen, da sich abgesehen vom Einsatz von Pumpen mit höherer Leistung einerseits Druckverluste
bei der Strömung eines Wärmeträgeröles ergeben und andererseits sind Schwierigkeiten beim Anfahren des
Kessels nicht zu vermeiden, weil dann das Wärmeträ
geröl ohne vorheriges, energieverzehrendes Anwärmen
noch zähflüssig ist und nur geringe Strömungsgeschwindigkeiten zuläßt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizungskessel der vorgenannten Art zu schaffen, bei
dem unter effektiver Ausnutzung der Heizleistung stellenweise Oberhitzungen des Wärmeträgermittels
während des Wärmeüberganges zwischen den Abgasen und den das Wärmeträgermittel führenden Rohren
vermieden sind, so daß als Wärmeträgermittel öl ohne
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die
Trennwand an ihren Stirnseiten mit beidendige Querverbindungen zwischen den Abgaskanälen bildendem Abstand zum Kesselmantel angeordnet ist
Dadurch ist es möglich, die Abgase wiederholt den
brennernahen Bereichen mittels einer Zwangsumwälzung im Kreisstrom zuzuleiten, so daß einerseits im
Brennerbereich die Temperatur durch die im Kreis rückströmende Abgase verringert wird, weshalb stellen-
weise Oberhitzungen vermieden sind. Durch die Oberströmung der inmitten der Kreisströmung angeordneten, das Wärtneträgermittel führenden Rohre
erniedrigt sich aber andererseits auch die Temperaturdifferenz zwischen den brennerfernen und den brenner-
nahen Bereichen im Sinne eines weitgehenden Temperaturausgleichs auf ein mittleres, ein relativ geringes
Temperaturgefälle umfassendes Temperaturniveau an allen Stellen des Kreisstrompfades. Dadurch gelangen
die bislang unter niedriger Temperatur arbeitswirksam
gewesenen brennerfernen Abgaskanäle auf eine wesentliche höhere Temperatur, so daß in diesem Bereich
auch der Wärmeübergang wesentlich gesteigert wird. Die den Wärmeübergang bestimmende Wärmeübergangszahl kann jedoch insbesondere auch dadurch
so erhöht werden, daß infolge des unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des Wärmeträgermittels
einstellbaren Ventilators die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase selbst bei relativ niedriger Abgastemperatur
gesteigert werden kann. Da die Rohre die Abgaskanäle
nicht wandartig begrenzen, sondern sich inmitten des
Kreisstrompfades der Abgase befinden, werden die Rohre allseitig umströmt, wodurch der Wärmeübergang
vom Abgas auf das Wärmeträgermittel in optimaler Weise erfolgen kann. Man hat. es beim Aufheizen des
erfindungsgemäßen Heizungskessels in der Hand, durch Steuerung der Umwälzgeschwindigkeit des Abgases
infolge der Geschwindigkeitsänderung des Ventilators und Drosselung des durch das Abzugsrohr entweichenden Abgasstromes die erforderliche Kesseltemperatur
schnell auf die gewünschte Höhe zu bringen und auf dieser Höhe auch zu halten. Das Aufheizen des
Heizungskessels ist damit überschaubar zu steuern.
Zur Verwendung eines als einfaches Radialgebläse
ausgebildeten Ventilators und zur Begünstigung der Kreisströmung ist der Ventilator nach einem Merkmal
der Erfindung im Bereich der oberen Querverbindung zwischen den Abgaskanälen angeordnet, und der
Kesselmantel weist an beiden stirnseitigen Endbereichen die Abgase in Kreisströmung lenkende Leitbleche
auf.
Um die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase auch im ersten, brennernahen, die Aufwärtsströmung aufweisenden
Teile des Abgaskanales in Übereinstimmung mit derjenigen im die Niederströmung aufweisenden
zweiten Teil des Abgaskanals durch Vermeidung von Quersshnittserweiterungen halten zu können, ist im
inneren Abgaskanal ein axial verlaufender Einsatzkörper angeordnet Dabei sind die Querschnitte der
Abgaskanäle durch entsprechende Wahl der Durchmesser von Kesselmantel, Trennwand und Einsatzkörper
für gleichbleibende Strömungsverhältnisse ausgelegt.
Die Erfindung wird in einem aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsbeispiel nachfolgend näher
erläutert
Der dargestellte Heizungskessel umfaßt einen äußeren
Kesselmantel mit einer Wärmeisolierung 2, in der ein in mehrere Abgaskanäle 6,7 gegliederter Kesselinnenraum
12 angeordnet ist Die zwei Abgaskanäle 6,7 liegen parallel zueinander und sind koaxial ineinandergeschachtelt
Sie sind durch eine zylindrische Trennwand 4 voneinander geschieden, welche in Form eines
unten zylindrischen und nach oben zu sich trichterförmig verengenden Mantels im mittleren Bereich des
Kessels angeordnet
Die Trennwand 4 ist an ihrem oberen Stirnende 14 und an ihrem unteren Stimende 15 durch eine
Querverbindung 13 bzw. 18 vom Kesselmantel 1 entfernt wodurch sich eine Hintereinanderschaltung
der beiden Kanäle 6, 7 an diesen Umlenkstellen der Abgase ergibt Im unteren Bereich befindet sich der
Brenner 9, dessen Flammen 17 in Richtung der strichpunktiert eingezeichneten Achse 16 in den
Kesselinnenraum 12 gerichtet sind. Somit gibt es sowohl im brennfseitigen Endbereich 20 als auch im
gegenüberliegenden Endbereich 21 des Heizungskessels Querverbindungen 13 bzw. 18 zwischen den beiden
Abgaskanälen 6,7.
Im oberen Endbereich 21, dem Brenner 9 axial gegenüberliegend, befindet sich ein Ventilator 10 mit
Motor 22, der die Abgase durch die beiden Kanäle 6, 7
umwälzt Es bildet sich der durch Pfeile und Punktlinien angedeutete Kreisstrom 23 zwischen den beiden
Kanälen 6, 7. Die durch die Querverbindung 18 seitlich in die Flammen 17 des S.~enners 9 eintretenden, aus den
brennerfernen Räumen stammenden Abgase erniedrigen die isTi Flammenraum des inneren Abgaskanals 6
herrschender» Gärtemperaturen, wie aus den die
Kreisströmung kennzeichnenden Pfeile 24 zu erkennen ist Die Führung der Abgase in diesem Kreisstrom 23
wird durc!i in Ströjnungsrichtung weisende Leitbleche 8
s mitbestimmt, die sowohl im oberen Endbereich 21 als auch im unteren Endbereich 20 vorgesehen sind.
Desgleichen besitzt das untere Stimende 15 der zylindrischen Trennwand 4 eine Leitkante 25 zur
Strömungsführung.
ίο In dem inneren Abgaskanal 6 befindet sich, in
Ausrichtung mit der strichpunktiert eingezeichneten Achse 16 des Heizungskessels, ein Einsatzkörper 5,
welcher zur Querschnittsbemessung dieses Kanals 6 dienlich ist Seine besondere Formgebung ist aus der
Zeichnung zu erkennen. In beiden Abgaskanälen 6, 7 befinden sich inmitten der Kreisströmung angeordnete
Heizrohre 3, die im dargestellten Längsschnitt des Heizungskessels geschnitten erscheinen. Sie dienen zur
Führung eines Wärmeträgermittels, insbesondere eines
Öls. Die Heizrohre 3 sind, wie aus der Zeichnung
erkennbar ist, in mehreren koaxial zueinanderliegenden
Schraubenwimdungen in den beiden Kanälen 6, 7
angeordnet Sie sind hinsichtlich dei dargestellten Strömungsrichtung im Kreisstrom 23 quer orientiert
und werden von den Abgasen quer angeströmt Benachbarte Windungen dieser gewendelten Heizrohre
3 befinden sich in einem axialen Abstand 26 zueinander, wodurch eine einzelweise Überströmung der Rohrwindungen
durch die Abgase ermöglicht wird. Hierdurch kommt es zu einer hohen Wärmeübergangszahl.
Die Querschnitte der Strömungswege in den beiden Abgaskanälen 6,7 sind so bemessen, daß sich annähernd
die gleiche Strömungsgeschwindigkeit in allen Bereichen des Heizungskessels ergibt Unabhängig vom Ort
und damit von der Brennernähe ergeben sich in allen Abschnitten der Kanäle 6, 7 annähernd gleich große
Wärmeübergangszahlen. Schädliche Spitzentemperaturen im Bereich der Flammen 17 werden an den
Heizrohren vermieden. Die im oberen Endbereich 21 des Kessels befindlichen Abgase haben annähernd die
gleiche Temperatur, wie die im unteren Endbereich 20 des Kessels im Brennernähe befindlichen Abgase. Durch
die hohen Urnwälzgeschwindigkeiten des Ventilators 10 ist die Temperatur praktisch überall gleich.
Die aus dem Kesselinnenraum 12 abzuführenden Gase gelangen durch einen Abgasstuf.en 11 zu einem
nicht dargestellten Verbrennungsluftvorwärmer, der den Brenner 9 miit Verbrennungsluft zu versorgen hat
Zur Steuerung der im Heizungskessel herrschenden Temperatur- und Druckverhältnisse ist im Abgasstutzen
eine einstellbare Drossel 19 vorgesehen. Die Drehzahl des Motors 22 für den Antrieb des Ventilators 10 ist
einstellbar.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Heizungskessel mit einem Brenner und einer Brennkammer sowie durch wenigstens eine zylinderförmige Trennwand gebildeten ringförmigen
Abgaskanälen, in denen schraubenförmige Wärmeträger-Rohre und ein Ventilator angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (4) an ihren Stirnseiten mit beidendige
Querverbindungen (13, 18) zwischen den Abgaskanälen (6, 7) bildendem Abstand zum Kesselmantel
angeordnet ist
2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (10) im Bereich
der oberen Querverbindung (13) zwischen den Abgaskanälen (6, 7) angeordnet ist und der
Kesselmantel an beiden stirnseitigen Endbereichen (20, 21) die Abgase in Kreisströmung lenkende
Leitbleche (8) aufweist
3. Heizungskessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im inneren Abgaskanal
(6) ein axial verlaufender Einsatzkörper (S) angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752514888 DE2514888C3 (de) | 1975-04-05 | 1975-04-05 | Heizungskessel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752514888 DE2514888C3 (de) | 1975-04-05 | 1975-04-05 | Heizungskessel |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2514888A1 DE2514888A1 (de) | 1976-10-14 |
DE2514888B2 DE2514888B2 (de) | 1978-07-27 |
DE2514888C3 true DE2514888C3 (de) | 1979-03-29 |
Family
ID=5943149
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752514888 Expired DE2514888C3 (de) | 1975-04-05 | 1975-04-05 | Heizungskessel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2514888C3 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02272207A (ja) * | 1988-09-10 | 1990-11-07 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 水管式ボイラとその燃焼方法 |
DE102011086644B3 (de) * | 2011-11-18 | 2013-02-07 | Ness Wärmetechnik GmbH | Wärmeträgerölanlage und Verfahren zum Betreiben einer Wärmeträgerölanlage |
-
1975
- 1975-04-05 DE DE19752514888 patent/DE2514888C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2514888A1 (de) | 1976-10-14 |
DE2514888B2 (de) | 1978-07-27 |
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