DE2518836A1 - Waermetauscher - Google Patents

Waermetauscher

Info

Publication number
DE2518836A1
DE2518836A1 DE19752518836 DE2518836A DE2518836A1 DE 2518836 A1 DE2518836 A1 DE 2518836A1 DE 19752518836 DE19752518836 DE 19752518836 DE 2518836 A DE2518836 A DE 2518836A DE 2518836 A1 DE2518836 A1 DE 2518836A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
burner
exchanger according
working fluid
combustion gases
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19752518836
Other languages
English (en)
Other versions
DE2518836C2 (de
Inventor
John Thurley
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
John Thurley Ltd
Original Assignee
John Thurley Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by John Thurley Ltd filed Critical John Thurley Ltd
Publication of DE2518836A1 publication Critical patent/DE2518836A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2518836C2 publication Critical patent/DE2518836C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/004Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for submerged combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01Shape
    • F17C2201/0138Shape tubular
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0636Metals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03Mixtures
    • F17C2221/031Air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146Two-phase
    • F17C2223/0153Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0135Pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302Heat exchange with the fluid by heating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit einem in einem Warmeaustauschfluid liegenden Leitungssystem für ein Arbeitsfluid und mit einem Brenner, dessen Verbrennungsgase der Aufheizung des Warmeaustauschfluids dienen.
Bei herkömmlichen Wärmetauschern ist der Brenner normalerweise oberhalb eines Tanks angeordnet; in dem das Wärmetauschfluid, etwa Wasser, enthalten ist, wobei die heißen Verbrennungsgase des Brenners durch einen abwärts verlaufenden Kanal in das Warmeaustauschfluid eingeleitet werden.
-2-
S09845/(H15
Bei derartigen Wärmetauschern ist es notwendig, die Wände des Brenners mit feuerfestem Material zu verkleiden, wodurch der Brenner relativ schwer und unhandlich sowie im Bau teuer wird. Ferner sind feuerfeste Materialien, insbesondere wenn sie in Kontakt mit Dämpfen etwa des Wärmeaustauschfluids kommen, der Verrottung ausgesetzt. Da außerdem der Brenner und das Leitungssystem für das Arbeitsfluid direkt miteinander in Kontakt stehen, muß auch dieses aus hochhitzebeständigem Material gebaut werden.
Ferner sind bei derartigen Wärmetauschern Brenner und Leitungssystem nur schwer zugänglich, so daß dadurch deren Wartung oder ein eventueller Austausch erschwert wird. Schließlich wird bei bekannten Wärmetauschern der hier in Frage stehenden Art der Wirkungsgrad noch dadurch verringert, daß der Brenner' Wärme abstrahlt, die nicht zum Warmeaustauschprozeß beiträgt und zudem oftmals keine gleichmäßige und intensive Verbrennung der Feuergase aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß der Wärmetauscher insgesamt bei geringem Gewicht einen höheren Wirkungsgrad als bekannte Wärmetauscher erreicht und leicht gewartet werden kann, wobei insbesondere die Konstruktion und Anordnung des Brenners verbessert werden soll.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Wärmetauscher einen Kühlflüssigkeit aufnehmenden Metallbehälter für den Brenner aufweist, der zumindest teilweise mit seinen von den Verbrennungsgasen stark beanspruchten Teilen in die Kühlflüssigkeit eintaucht, und daß ferner ein mit dem Wärmeaustauschfluid gefüllter weiterer Behälter vorgesehen ist, in dem,vollständig in das Wärmeaustauschfluid eintauchend, das Leitungssystem für das Arbeitsfluid und eine Einrichtung (Verteiler) zur Aufnahme der heißen Verbrennungsgase
-3-
5 09845/0415
des Brenners und deren Verteilung in dem Warmeaustauschfluid angeordnet sind.
Der Behälter für den Brenner und derjenige für den eigentlichen Wärmetauscher bilden vorzugsweise eine Baueinheit, wobei dann auch die Kühlflüssigkeit für den Brenner und das Warmeaustauschfluid identisch sind. Hierdurch wird auch die Wärmeabstrahlung des Brenners und aller sonstigen zur Aufnahme der Verbrennungsgase dienenden Einrichtungen in den Austauschprozeß einbezogen, wodurch ein hoher Wirkungsgrad des Wärmetauschers erreicht wird.
Diese Bauweise bringt ferner noch den Vorteil mit sich, daß der Brenner ganz aus Metall, d.h. ohne Verwendung von feuerfestem Material gebaut werden kann; so weisen auch große Brenner nur ein relativ geringes Gewicht auf. Ferner werden dadurch Probleme der Zerstörung des feuerfesten Materials, etwa durch Dämpfe des Wärmeaustauschfluids, vermieden. Insgesamt hat ein derart aufgebauter Brenner eine höhere Wärmeabgabe als vergleichbare Brenner bekannter Bauart.
Der Brenner weist einen Lufteinlaß auf, der tangential in eine zylindrische oberhalb des Behälters angeordnete Kammer einmündet. Vorzugsweise weist der Brenner noch eine zweite untere, senkrecht unter der ersten gelegene und ebenfalls zylindrische Kammer auf, die von. der Kühlflüssigkeit bzw* dem Warmeaustauschfluid bedeckt ist. Beide Kammern sind durch einen vertikalen Verbindungskanal miteinander verbunden, der die Form eines sich nach unten erweiternden Kegelstumpfes aufweist und dessen Längsachse koaxial mit der Mittenachse der Kammern ist. Der Verbindungskanal, durch den die in der oberen Kammer eingeblasene Luft nach unten strömt, ist zumindest teilweise in die Kühlflüssigkeit bzw. das Warmeaustauschfluid eingetaucht. Brennstoff wird in den Brenner entlang der Längsachse des Verbindungskanales eingespritzt, und zwar entweder in die obere Kammer in Richtung nach unten oder von der unteren
509845/0415
Kammer nach oben oder von beiden Seiten.
Die Verbrennungsgase des Brenners werden vorzugsweise über einen tangential in die untere Brennkammer einmündenden Auslaß abgeführt, der mit dem Verteiler für die Verbrennungsgase verbunden ist. Dieser besteht im einzelnen aus einem mit dem Brenner verbundenen Verteilerkanal und aus Verteilerrohren* wobei der Verteilerkanal und das Leitungssystem für das Arbeitsfluid mit ihren Längsbegrenzungen nebeneinander angeordnet sind und die Verteilerrohre an der der Längsseite des Leitungssystems zugewandten Längsseite des Verteilerkanals unter das Leitungssystem ragend angeordnet sind. Auf diese Weise gelangen die in dem Wärmeaustauschfluid aufsteigenden Verbrennungsgase in engen Kontakt mit dem Leitungssystem und dem Arbeitsfluid.
Vorzugsweise ist dieses Leitungssystem als Rohrpaket ausgebildet, das aus einer Vielzahl von Rohren besteht, die in einer vertikalen Ebene in Schlangenform geführt sind und deren Eingänge bzw. Ausgänge über jeweils ein gemeinsames Anschlußrohrsystem mit dem Einlaß bzw. dem Auslaß für das Arbeitsfluid verbunden sind. Selbstverständlich ist es möglich, für das Leitungssystem auch andere für Wärme tauscher bekannte Konstruktionen zu verwenden, so etwa Platten oder Rippenrohre.
Um einen engen Kontakt der Verbrennungsgase mit dem Rohrpaket zu gewährleisten, ist dieses in einem durch ein Überlaufwehr begrenzten Behälter angeordnet, dessen Seitenwände eng an dem Rohrpaket anliegen, jedoch am Boden des Behälters durchbrochen sind, so daß das Wärmeaustauschfluid in dem Überlaufwehr mit demjenigen ausserhalb des Wehres in Verbindung steht. Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten für die Begrenzung der aufsteigenden Verbrennungsgase auf das Gebiet des Rohrpaketes denkbar, bei denen das von den Verbrennungsgasen verdrängte Wärmeaustauschfluid ersetzt wird.
+) mit nach oben weisenden Auslässen, etwa Löchern,
509845/0415 "5~
Die im Wehr aufsteigenden Verbrennungsgase heizen das Arbeitsfluid über das Wärmeaustauschfluid und auch direkt sehr wirksam auf, so daß in den Fällen, in denen als Arbeitsfluid, etwa flüssiger Stickstoff, bzw. sehr kaltes Erdgas oder Methan verwendet wird, dieses in dem Rohrpaket verdampft.
In einem Wärmetauscher gemäß der Erfindung sind das Leitungssystem für das Arbeitsfluid und der Brenner getrennt voneinander entweder im gleichen oder in verschiedenen Behältern angeordnet. Dadurch braucht das Leitungssystem nicht unbedingt aus hitzebeständigem Material, etwa Metall, gefertigt sein. Außerdem erleichtert diese Maßnahme die Wartung und einen eventuellen Austausch des Brenners und des Leitungssystems, da beide leicht zugänglich bzw. auszubauen sind. Hierdurch kann auch der Betrieb des Wärmetauschers besser überwacht werden, wodurch dessen Betriebssicherheit erhöht wird.
Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Aufsicht auf den Wärmetauscher gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 eine Teilansicht eines Leitungssystems eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung.
Wie Fig. 1 zeigt, besteht der Wärmetauscher aus einem Metallbehälter 1 mit rechteckigem Querschnitt, dessen kurze Seitenwände mit la und Ib und dessen lange Seitenwände mit Ic und Id bezeichnet sind; er weist einen Boden 2 und einen Deckel 3 auf.
509845/0415 '
In dem Metallbehälter sind ein Brenner 4 und in einem inneren Behälter 33 ein der Aufnahme eines Arbeitsfluides dienendes Rohrpaket 5, das aus einer noch näher zu beschreibenden Vielzahl von Rohren 41 besteht, sowie ein Verteiler zur Aufnahme der heißen Verbrennungsgase des Brenners 4 angeordnet. Der Verteiler besteht aus einem Verteilerkanal 7 und einer Anzahl von Verteilerrohren 43, über die der Wärmekontakt mit dem Arbeitsfluid hergestellt wird.
Der Brenner 41 hat eine obere zylindrische Kammer 10, in die tangential ein Lufteinlaß 11 einmündet. Sie ist auf einer Plattform 13 befestigt, die in diesem Teil den Deckel des Metallbehälters 1 bildet. In dem Metallbehälter und direkt in Bezug auf Fig. 1 unterhalb der Kammer 10 ist eine weitere metallene Kammer 15 angeordnet, die ebenfalls zylindrisch ist und einen tangentialen Auslaß 17 aufweist. Die beiden Kammern 10 und 15 sind durch einen vertikal stehenden Verbindungskanal 19 - die Brennkammer - miteinander verbunden, der in Art eines sich in Richtung zu der Kammer 15 erweiternden Kegelstumpfes ausgebildet ist.
Die Kammer 10 weist auf ihrer Oberseite einen mittig angeordneten Brennstoffeinlaß 21 auf, durch den Brennstoff in die Brennkammer, also in den Verbindungskanal 19 entlang dessen Achse eingespritzt wird. Die untere Kammer 15 weist auf ihrer Unterseite ebenfalls einen mittig angeordneten Brennstoffeinlaß 23 auf, der durch die Kammer etwa bis zu deren Oberseite geführt ist, so daß Brennstoff in Richtung der Achse des erwähnten Verbindungskanals 19 nach oben in die Brennkammer eingespritzt wird.
Die Kammer 15 hat einen in Bezug auf Fig. 1 nach unten gewölbten tellerförmigen Boden 25, auf den während des Betriebes des Brenners Wasser gesprüht wird, das aus Löchern eines
-7-
509845/0415
unterhalb des Bodens 25 angeordneten Ringrohres 27 ausströmt. Die Oberseite der Kammer 15 kann - hier nicht gezeigt - ebenfalls tellerförmig ausgebildet sein, um Vibrationen zu verringern, die durch die Pulsationen der brennenden Feuergase verursacht werden.
Das Rohrpaket 5 ist in einem Teil des Behälters angeordnet, der durch die Seitenwände la und Id und durch Wände 29 und begrenzt ist, die ein Überlaufwehr bilden. Die Wände 29 und liegen nahe an dem Rohrpaket 5 an, wobei die Wände 29 und niedriger sind als die Seitenwände la und Id des das Rohrpaket aufnehmenden Behälters, und zwar derart, daß zwischen den Wänden und dem Deckel des Behälters ein einen Dom bildenden Zwischenraum 34 und zwischen den Wänden und dem Boden ein weiterer Zwischenraum verbleibt. Der untere Zwischenraum kann auch, falls die Wände bis zum Boden reichen, durch Löcher in den Wänden ersetzt werden.
Das Arbeitsfluid wird in das in dem Behälter befindliche Rohrpaket durch einen Einlaß 35 eingeleitet und verläßt dieses durch einen Auslaß 37. Die Verbindung zwischen Einlaß bzw. Auslaß und dem Rohrpaket wird jeweils über ein Anschlußrohr hergestellt; in der Figur ist nur das dem Auslaß 37 zugeordnete Anschlußrohr 39 gezeigt; dasjenige für den Einlaß ist unterhalb des Anschlußrohres 39 nahe dem Boden des Metallbehälters 1 angeordnet.
Zwischen den beiden Anschlußrohren ist das schon erwähnte Rohrpaket 5 angeordnet, das eine Vielzahl von Rohren 41 mit kleinem Durchmesser aufweist, die jeweils in einer senkrechten Ebene angeordnet und hier schlangenförmig geführt sind, derart, daß jedes Rohr mehrfach umgebogen und mehrere Teilstücke aufweist, die parallel zu der Seitenwand Id des Wehres 33 verlaufen.
-8-
509845/0/» 1 5
Der tangential angeordnete Auslaß 17 der Kammer 15 ist mit dem Verteilerkanal 7 verbunden, der einen vergleichsweise großen Durchmesser aufweist und der nahe am Boden des Behälters 1 entlang der Seitenwand 29 geführt ist. Im rechten Winkel zu dem Verteilerkanal 7 sind eine Vielzahl von Verteilerrohren 43 abgezweigt, von denen jedes sich unterhalb des Rohrpaketes 5 erstreckt. Jedes Verteilerrohr 43 ist in seinem in bezug auf Fig. 2 nach oben weisenden Bereich mit mehreren Löchern 47 versehen.
In dem Deckel des Behälters sind zwei Schornsteine bzw. Schornsteinanschlüsse 49 und 51 vorgesehen, die mit dem als Dom dienenden Zwischenraum 34 in Verbindung stehen.
Während des Betriebes des Wärmetauschers wird der oberen Kammer 10 über den Einlaß 11 Luft zugeführt, die dann in einer Schraubenbewegung abwärts durch die Brennkammer 19 strömt und dabei eine Kühlschicht 5 3 in Form eines Wirbelbettes für die metallenen Wände der Brennkammer 19 aufbaut. Der Brennstoff wird durch einen oder beide Brennstoffeinlasse 21 und 23 eingespritzt, so daß nach der Zündung der Brennstoff hauptsächlich in dem Raum 54, der von der Kühlschicht umgeben ist, und ferner in der unteren Kammer 15 verbrennt.
Der Metallbehälter 1 wird zum Wärmeaustausch mit einem Fluide in diesem Falle Wasser, bis zu einem Niveau aufgefüllt -in der Zeichnung mit 55 bezeichnet - so daß das Metall des Verbindungskanales 19 und die Kammer 15 unterhalb des Niveaus 55 durch das Wasser gekühlt werden, während oberhalb des Niveaus 55 der Verbindungskanal durch die Kühlluftschicht 53 auf einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur gehalten wird. Auf diese Weise braucht für den Brenner kein feuerfestes Material verwendet werden. Da der Raum unterhalb der Kammer 15 nicht mit Wasser gefüllt ist, wird hier, wie bereits erwähnt, der Boden der Kammer über das Ringrohr 27 mit Kühlwasser besprüht.
-9-
5Q9845/CU15
Die aus der Kammer 15 austretenden Verbrennungsgase strömen durch den Auslaß 17 und durch den Verteilerkanal 7 in die Verteilerrohre 43. Aus diesen Rohren strömen sie durch die Löcher 47 in das im inneren Behälter 33 enthaltene Wasser direkt unterhalb des Rohrpaketes 5. Die Verbrennungsgase steigen durch das Wasser auf und gelangen dabei, da die Seitenwände 29 und 31 eng an dem Rohrpaket 5 anliegen, in innigen Kontakt mit den einzelnen Rohren dieses Paketes, bis sie zur Oberfläche aufgestiegen sind. Infolge der Anreicherung des Wassers mit den Verbrennungsgasen ist das spezifische Gewicht des Wassers innerhalb des das Rohrpaket 5 aufnehmenden Raumes wesentlich geringer als ausserhalb, so daß die Oberfläche des Wassers hier ansteigt. Gleichzeitig wird jedoch Wasser durch die unteren Durchbrüche in den Seitenwänden 29 und 31 in das innere Gebiet nachströmen. Wenn der Durchsatz der Verbrennungsgase durch das als Wärmeaustauschflüssigkeit dienende Wasser genügend groß ist, wird das Wasser über die Seitenwände 29 bis 31 überlaufen. In diesem Zustand überdeckt das Wasser auch die obersten Windungen des Rohrpaketes 5. Das Wasser, das über die Seitenwände 29 und 31 abfließt, wird wiederum, wie oben geschildert, durch kühleres Wasser ersetzt.
In dem Raum 34 oberhalb des Rohrpaketes 5 strömen die Verbrennungsgase aus dem Wasser aus und verlassen den Behälter durch die Schornsteinanschlüsse 49 und 51.
Das Arbeitsfluid, etwa eine zu verdampfende Flüssigkeit wie flüssiger Stickstoff, Erdgas, Methan, Sauerstoff oder Äthylen, wird durch den Einlaß 35 in das untere Anschlußrohr eingeleitet. Es strömt dann in die Rohre 41 und, deren schlangenförmiger Führung folgend, mehrmals durch die gesamte Länge des als Wehr dienenden inneren Behälters, bevor es in das obere Anschlußrohrsystem 39 eintritt. Während des Flusses
-10-
509845/0415
durch die Wärmeaustauschflüssigkeit wird das Arbeitsfluid erwärmt bzw. verdampft, wobei die Wärmeübertragung aufgrund der Schlangenführung und der dadurch bedingten großen Kontaktfläche der Rohre 41 mit dem Wasser sehr wirksam ist.
In einem Wärmetauscher der beschriebenen Art können Wirkungsgrade erreicht werden, die nur etwa ein Prozent unter denen für einen idealen Wärmetauscher liegen, so daß Einheiten mit nur einem Brenner bis zu 100 000 000 Britische Wärmeeinheiten pro Stunde (ca. 25.000.000 kcal/h) abgeben.
Die spezielle Anordnung des tangentialen Einlasses 11 und des Verbindungskanales 19 gewährleistet in Verbindung mit der tangentialen Führung des Auslasses 19 und der Kegelstumpfform des Verbindungskanales zudem eine Stabilität der Verbrennung durch die Wirbelbildung innerhalb der eingeblasenen Luft, wodurch bei minimalem Druckabfall' eine maximale Vermischung der Gase bzw. des Brennstoffes und damit eine sehr hohe Intensität der Verbrennung erreicht wird.
In einem Wärmetauscher gemäß dem Stande der Technik mit einer Wärmeabgabe von 72 000 000 Britischen Wärmeeinheiten pro Stunde (ca. 18.000.000 kcal/h) wird für den Brenner ein Gebläse erforderlich sein, das von einem elektrischen Motor mit etwa 250 Ps angetrieben wird. Ein Wärmetauscher gemäß der Erfindung mit gleicher Leistung wird einen Motor mit etwa 100 PS weniger erfordern.
Ferner ist keine komplizierte Vormischung des Brennstoffes nötig, da etwa nicht aufbereitetes Gas als Brennstoff verwendet werden kann, wobei die Einspritzung entlang der Achse des Verbindungskanales in Verbindung mit der in der Kühlschicht verwirbelten Luft eine gleichmäßige und intensive Verbrennung mit hohem Wirkungsgrad gewährleistet.
Patentansprüche:
503845/0415

Claims (15)

John Thurley Limited Deisenhofen, den 24.04.75 Ripon Road P 284/75 Harrogate HGl 2BU Pu/bk County of York Patentansprüche
1. ; Wärmetauscher mit einem in einem Warmeaustauschfluid
liegenden Leitungssystem für ein Arbeitsfluid und mit einem Brenner, dessen Verbrennungsgase der Aufheizung des Wärmeaustauschfluids dienen, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmetauscher einen Kühlflüssigkeit aufnehmenden Metallbehälter (1) für den Brenner (4) aufweist, der zumindest teilweise mit seinen von den Verbrennungsgasen stark beanspruchten Teilen (15,17,19) in die Kühlflüssigkeit eintaucht, und daß ferner ein mit dem Warmeaustauschfluid gefüllter weiterer Behälter (33) vorgesehen ist, in dem, vollständig in das Warmeaustauschfluid eintauchend, das Leitungssystem (5) für das Arbeitsfluid und eine Einrichtung (Verteiler 7,43) zur Aufnahme der heißen Verbrennungsgase des Brenners (4) und deren Verteilung in dem Warmeaustauschfluid angeordnet sind.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Behälter zur Aufnahme des Brenners (4) und des Wärmetauschers eine Baueinheit (Behälter 1) bilden.
3. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Brenner (4) neben dem Leitungssystem (5) für das Arbeitsfluid angeordnet ist.
-13-509845/0Λ15
4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der mit dem Brenner verbundene Verteiler (7,43) Auslässe (47) für die Verbrennungsgase direkt unterhalb des Leitungssystems (5) für das Arbeitsfluid aufweist, und daß eine Einrichtung (29,31) zur Begrenzung der aus dem Verteiler austretenden und in dem Warmeaustauschfluid aufsteigenden Verbrennungsgase auf das von dem Leitungssystem (5) für das Arbeitsfluid eingenommene Gebiet vorgesehen ist.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Verteiler (7,43) aus einem mit dem Brenner (4) verbundenen Verteilerkanal (7) und aus Verteilerrohren (43) mit nach oben weisenden Auslässen (47) (Löchern 47) besteht, wobei der Verteilerkanal (7) und das Leitungssystem (5) für das Arbeitsfluid mit ihren Längsbegrenzungen nebeneinander angeordnet sind und die Verteilerrohre (43) an der der Längsseite des Leitungssystems zugewandten Längsseite des Verteilerkanals (7) unter das Leitungssystem (5) ragend angeordnet sind·
6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Begrenzung der aufsteigenden Verbrennungsgase ein Überlaufwehr (33) ist.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest eine der innerhalb des Behälters (1) gelegenen Seitenwände (29,31) des Überlaufwehres etwa gleich hoch wie die oberste Begrenzung des Leitungssystems (5) für das Arbeitsfluid, jedoch höher als das Niveau (55) des Warmeaustauschfluids außerhalb des Wehres ist, derart, daß zwischen der obersten Begrenzung des Leitungssystems (5) und dem Deckel 2) des Behälters (1) für den Wärmetauscher ein Zwischenraum (34) verbleibt.
509845/(H 1 5
8. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Brenner (4) eine obere, außerhalb der Kühlflüssigkeit liegende Kammer (10) und ferner eine untere in der Kühlflüssigkeit angeordnete Kammer (15) aufweist, die mit der oberen Kammer (10) über einen vertikal verlaufenden Verbindungskanal (19) verbunden ist.
9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß für die Kammern (10,15) Brennstoff einlasse (21,23) zum Einspritzen von Brennstoff in Richtung der Längsachse des Verbxndungskanales (19) vorgesehen sind.
10. Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Brennstoffeiniaß (21) der oberen Kammer (10) nach unten, derjenige der unteren Kammer (15) nach oben in Richtung der oberen Kammer (10) gerichtet ist.
11. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Lufteinlaß (13) für die obere Kammer (10) und der Verbindungskanal (19) zwischen den Kammern (10,15) in ihrer Form so aufeinander abgestimmt sind, daß sich während des Betriebes des Brenners (4) eine Kühlschicht (Wirbelbett 53) aus Luft in dem Verbindungskanal (19) zumindest über seine nicht von der Kühlflüssigkeit bedeckte Länge aufbaut.
12. Wärmetauscher nach Anspruch Ί1, dadurch gekennzeichnet , daß bei einem tangential in die obere Kammer (10) mündenden Lufteinlaß (13) der Verbindungskanal (19) die Form eines Kegeletumpfes aufweist, dessen Querschnitt sich in Richtung der unteren Kammer (15) erweitert.
-14-
509845/0415
13. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die untere zylindrische Kammer (15) einen tangential gerichteten mit dem Verteilerkanal (7) verbundenen Auslaß (17) für die Verbrennungsgase aufweist.
14. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse des Brenners (4) aus Metall ist.
15. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Leitungssystem (5) für das Arbeitsfluid als Rohrpaket mit einem Einlaß (35) und einem Auslaß (37) für das Arbeitsfluid ausgebildet ist, wobei zwischen Einlaß und Auslaß jedes Rohr (41) in einer vertikalen Ebene schlangenförmig mit langen horizontalen und kurzen vertikalen Abschnitten verläuft.
509845/0415
DE2518836A 1974-04-29 1975-04-28 Tauch-Heißgas-Flüssigkeitserhitzer Expired DE2518836C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1862974A GB1473386A (en) 1974-04-29 1974-04-29 Apparatus for heating fluids

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2518836A1 true DE2518836A1 (de) 1975-11-06
DE2518836C2 DE2518836C2 (de) 1984-12-06

Family

ID=10115744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2518836A Expired DE2518836C2 (de) 1974-04-29 1975-04-28 Tauch-Heißgas-Flüssigkeitserhitzer

Country Status (10)

Country Link
US (1) US4018216A (de)
JP (1) JPS6018879B2 (de)
CH (1) CH602978A5 (de)
DE (1) DE2518836C2 (de)
ES (1) ES437211A1 (de)
FR (1) FR2269051B1 (de)
GB (1) GB1473386A (de)
IT (1) IT1032770B (de)
NL (1) NL181377C (de)
SE (1) SE421147B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1982003879A1 (en) * 1981-04-30 1982-11-11 Sjoedin Gunnar Olof Mauritz A driving control device

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4201191A (en) * 1978-01-30 1980-05-06 John Zink Company Liquid fuels vaporization
US4301773A (en) * 1979-10-25 1981-11-24 Johnson Arthur W Hydrodynamic induced draft and water cooled flue gas hot water heater
US4393815A (en) * 1981-04-16 1983-07-19 Pedersen Niels R Heating plant
US4441460A (en) * 1981-05-08 1984-04-10 Vapor Energy, Inc. Apparatus for heating and utilizing fluids
US4418651A (en) * 1982-07-02 1983-12-06 Vapor Energy, Inc. System for heating and utilizing fluids
US4541410A (en) * 1983-07-20 1985-09-17 Columbia Gas System Service Corporation Apparatus and method for burning a combustible gas, and a heat exchanger for use in this apparatus
US4641631A (en) * 1983-07-20 1987-02-10 Columbia Gas System Service Corporation Apparatus and method for burning a combustible gas, and a heat exchanger for use in this apparatus
FR2585112B1 (fr) * 1985-07-17 1987-11-27 Gaz De France Procede de chauffage de liquides a des niveaux de temperature differents, et installation pour la mise en oeuvre de ce procede
AT405090B (de) * 1996-06-10 1999-05-25 Vaillant Gmbh Verfahren zum verbrennen eines gasförmigen brennstoff-luft-gemisches und heizeinrichtung zur durchführung des verfahrens
US11255540B2 (en) * 2019-06-20 2022-02-22 Catherine J. Chagnot Crude and waste oil burner

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1501658B1 (de) * 1966-02-24 1970-05-27 Thermal Res & Engineering Corp Tauch-Heissgas-Waermeaustauscher
FR2244974A1 (en) * 1973-09-26 1975-04-18 Kataoka Yasuo Submerged heat exchanger - natural gas burner heats water by direct contact close to heat exchanger coil

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US377588A (en) * 1888-02-07 Glass shingle
FR551533A (fr) * 1921-05-17 1923-04-07 Chaudière à vapeur
US1674282A (en) * 1926-07-23 1928-06-19 Fletcher George Vaughn Oil burner
US2333497A (en) * 1941-04-16 1943-11-02 Kyle L Velander Boiler
DE918699C (de) * 1943-03-02 1954-10-04 Rheinische Roehrenwerke Ag Tauchbrenner
FR1050414A (fr) * 1950-11-10 1954-01-07 Rosenblads Patenter Ab Procédé et appareil pour la combustion des combustibles
US2723659A (en) * 1951-01-30 1955-11-15 Ozark Mahoning Co Submersible burner
BE629905A (de) * 1962-09-11
CH490641A (fr) * 1965-12-02 1970-05-15 Hanrez Sa J Atel Appareil pour chauffer un fluide
DE1751779A1 (de) * 1968-07-29 1971-05-06 Linde Ag Vorrichtung zum Verdampfen von Fluessigkeiten bei tiefen Temperaturen
GB1349516A (en) * 1970-06-10 1974-04-03 Walker C & W Ltd Oil burning submerged combustion units
DE2042699A1 (de) * 1970-08-28 1972-03-02 Linde R Von Tauchbrenner
US3738353A (en) * 1971-05-26 1973-06-12 Thermal Res & Eng Corp Vaporizing apparatus
US3747588A (en) * 1971-06-10 1973-07-24 C & W Walker Ltd Oil burning submerged combustion units
JPS5222670Y2 (de) * 1972-02-23 1977-05-24
FR2243407A1 (en) * 1973-09-12 1975-04-04 Ohara Akira Liquid filled combustion gas heat exchanger - combustion gas passes upwards over tubes containing liquid to be evaporated

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1501658B1 (de) * 1966-02-24 1970-05-27 Thermal Res & Engineering Corp Tauch-Heissgas-Waermeaustauscher
FR2244974A1 (en) * 1973-09-26 1975-04-18 Kataoka Yasuo Submerged heat exchanger - natural gas burner heats water by direct contact close to heat exchanger coil

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1982003879A1 (en) * 1981-04-30 1982-11-11 Sjoedin Gunnar Olof Mauritz A driving control device

Also Published As

Publication number Publication date
GB1473386A (en) 1977-05-11
IT1032770B (it) 1979-06-20
NL7504849A (nl) 1975-10-31
JPS50144951A (de) 1975-11-21
CH602978A5 (de) 1978-08-15
FR2269051B1 (de) 1981-04-10
DE2518836C2 (de) 1984-12-06
JPS6018879B2 (ja) 1985-05-13
SE421147B (sv) 1981-11-30
SE7504777L (sv) 1975-10-30
ES437211A1 (es) 1977-02-01
US4018216A (en) 1977-04-19
NL181377C (nl) 1987-08-03
NL181377B (nl) 1987-03-02
FR2269051A1 (de) 1975-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69825408T2 (de) Wärmeaustauscher und dessen gebrauchsverfahren
DE3322119A1 (de) Verbrennungsanlage mit regenerativem waermeaustauscher
DE2518836A1 (de) Waermetauscher
DE3043887A1 (de) Heizkessel insbesondere fuer zentralheizungen
EP0366606B1 (de) Heissgaskühlanlage zu einer Kohlevergasungsanlage
DE2710073A1 (de) Heisswasserboiler mit direktheizung
DE2734975A1 (de) Waermetauscher-anlage mit in einem gemeinsamen heizzug angeordneten waermetauscher-einheiten
EP0157901B1 (de) Wirbelbettfeuerung
DE3321116A1 (de) Raumheizgeraet fuer kleinraeume
DE2518067A1 (de) Waermetauscher und dessen verwendung zum kuehlen heisser gase
DE1923785C3 (de)
DE2807166C2 (de)
EP0566945B1 (de) Vorrichtung zum Erwärmen von Wasser, insb. Warmwasserheizkessel
DE2231235A1 (de) Dampferzeuger
CH656941A5 (de) Brennkammerboden zu einer wirbelschichtfeuerung.
WO2000009959A1 (de) Heizkessel
DE102022002138A1 (de) Vorrichtung zum Erwärmen eines Fluids
DE2162139A1 (de) Waermetauscher
DE102022002139A1 (de) Vorrichtung zum Erwärmen eines Fluids
DE2164122A1 (de) Abgasverbrennungsanlage
DE4221130C2 (de) Wasserrohr-Dampferzeuger mit vertikal angeordneten Fieldrohren
AT22523B (de) Dampfkessel.
DE1501445C3 (de) Industrieofen zum Erhitzen von Kohlenwasserstoffen
DE1124527B (de) Waermetauschanordnung, insbesondere fuer Reaktoranlagen, mit in sich geschlossenem Kuehlmittelkreislauf
DE2654948A1 (de) Tauch-waermeaustauscher

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: PUSCHMANN, H., DIPL.-ING. (FH), PAT.-ANW., 8000 MU

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition