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BÜNDELROHRWÄRMETAUSCHER UND VERFAHREN ZU DESSEN BETRIEB
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Die vorliegende Erfindung betrifft Wärmeaustauschapparte, insbesondere
Bündelrohrwärmetauscher.
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Mit gutem Erfolg kann die vorliegende Erfindung in der Energiewirtschaft,
in der chemischen, erdölchemischen, Nahrungsmittelindustrie und in anderen industriezweigen
zur Erwärmung bzw. Abkühlung von Wasser, Dampf, Gas und anderen, verschiedenartigen,
chemischen Medien in flüssigem, dampfförmigen und gasförmigen Zustand ihre Anwendung
finden. Mit bestem Erfolg aber kann die Erfindung bei Kondensation elnes der Wärmeträger
und Erwärmung des anderen, insbesondere in den Dampfzwischenüberhitzern der Atomkraftwerke
verwirklicht werden.
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Allgemein bekannt ist ein Rekuperativwärmetauscher, der aus einem
Bündel von geraden Rohren besteht, die die Heizfläche bilden und in einem Gehäuse
untergebracht sind. Die offenen Enden dieser Rohre sind an Rohrböden angeschlossen,
welche ihrerseits am Gehäuse
befestigt sind. Die mit spharischen
Decke In abgeschlossenen eine eine Rohrboden bilden Ein- und Austrittskammer fur
den Wärmeträger, der die Innenfläche der Rohre umspült. An dem Gehäuse sind im Bereich
der Rohrböden Stutzen zur Zu- bzw. Abfuhrung des zweiten Wärmeträgers, der den Zwischenrohrraum
des Wärmetauschers umspült, angeordnst. Dle Eintrittskammer besitzt auch einen Rohrstutzen,
durch welchen der erste Wärmeträger in die Rohre hineintritt, in welchen der Wärmeaustausch
stattfindet, und hiernach aus diesen über einen in der Austrittskammer vorgesehenen
Austrittsstutzen herausgeleitet wird.
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Der zweite Wärmeträger tritt in den Zwischenrohrraum,in dem der Wärmeaustausch
stattfindet,über den an dem Gehäuse im Bereich des einen Rohrbodens @vorgesehenen
Eintrittsstutzen,ein und hiernach über den Austrittsstutzen heraus, der im Gehäuse
im Bereich des anderen Rohrbodens angeordnet ist. Dabei strömen die beiden Wärmeträger
vorzugsweise in Gleichstrom.
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Die Wärme##auscher in dieser konstruktiven Ausführung kommen in äußerst
seltenen Fällen zur Anwendung, da an diese in konkreten Betriebsverhältnissen eine
Reihe von zusätzlichen Anforderungen gestellt werden, deren Erfüllung eine weitere
Verwicklung des Aufbaus des Wärmetauschers hervorruft.
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Das ist erstens die Entstehung von großen Wärmespannungen bein Betrieb
der Wärmetauscher unter der groben Temperaturdifferenz der der Wärmeträger wegen
des vorhandenen Unterschiedes Wärmedehnungen der Rohre und des Gehäuses, was den
Einbau
einer Ausgleichvorrichtung unvermeldbar macht.
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Zweitens ist in den Kleinwärmetauschern, deren Gehäuse in seinem
Durchmesser weniger als @ m beträgt, die Reparatur der beschädigten Rohre erschwert,
da dazu der sphärische Deckel zerschnitten werden muß, wodurch der Arbeitsaufwand
bei der Keparatur ansteigt.
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In den großen Wärmetauschern, deren Gehäusedurchmesser über 1 m liegt,
sind Mikroleckstellen im Befestigungsbereich der offnen der Rohrenden an den Rohrböden
infolge großen Anzahl der Geradrohre schwer zu finden. Dieser Umstand ist bei der
Wärmeübertragung von dem ersten Kreislauf zu dem zweiten in Atomkraftwerken von
besonderer Bedeutung.
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Drittens verlängert sich die Herstellungsdauer des Wärmetauschers
mit der Vergrößerung seiner Abmessungen, hauptsächlich infolge eines größeren Arbeitsaufwands
bei der Herstellung der Rohrböden, insbesondere bel hohen Druckwerten im wärmeträger,
da dabei deren Starke wesentlich vergrößert werden mua.
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Und schließlich ist in den großen Wärmetauschern, in denen der Durchmesser
des Rohrbündels 1 m übertrifft, eine wesentliche Ungleichmäßigkeit in der Wärmeträgerverteilung
in dem Zwischenrohrraum über dessen Querschnitt vorhanden, da der Wärmeträger seitlich
zu und abgeführt wird, wodurch sich die von der Heizfläche pro eine Zeiteinheit
abgeführte Wärmemenge, d.h. die Wärmeabgabezahl von der Außenfläche der Rohre zu
dem Wärmeträger vermindert und demzufolge zum Ausgleich der Wärmeverluste dle Heizfläche
vergrößert werden
muß, was zur Erhöhung des Metallbedarfs des Wärmetauschers
führt, Die Lösung des Problems Ausgleichs der Wärmeverformungen der Rohre und des
Austauschergehäuses hat zu einer großen Mannigfaltigkeit der konstruktiven Ausführung
der Wärmetauscher geführt.
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Bekdnnt ist beispielsweise eln Wärmetauscher (s. das Buch "Wärmeaustauschapparate
und Wärmeträger" von Koschkin W.K. und Kalinin E.K., Verlag "Maschinistrojenije",
1974, S. 19), der wie oben beschrieben aufgebaut und mit einem Wärmespannungskompensator
versehen ist. Dieser Kompensator stellt ein Welleinsatztück dar, das als ein Teil
des Wärmetauschergehäuse ausgebildet ist. Dieser Aufbau des Wärmetauschers ist nur
bei der Verwendung im dem Zwischenrohrraum eines Wärmeträgers unter geringem Druck
anwendbar.
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Wird aber der Wärmeträger unter Hochdruck angewandt, so müssen das
Wärmetauschergehäuse und der Kompensator mit einer beträchtlichen Wandstärke ausgeführt
werden, wodurch die Herstellung des Kompensators kompliziert wird, und in einigen
Fällen dessen Herstellung überhaupt nicht möglich ist, da die starken Wellstellen
ihre Elastizität verlieren.
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Außerdem ist noch ein Wärmetauscher bekannt (s. beispielsweise das
Buch "Wärmeaustauschapparate und Wärmeträger" von Koschkin W.K. und Kalinin E.K.,
Verlag "Maschinost@jenije", 1974, S. 19), in dem der Ausgleich der Wärmedehnungen
mit Hilfe eines sogenannten "Schwimmkopfes" zustandekommt.
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Der bekannte Wärmetauscher enthält Geradrohre, deren offene Enden
an zwei Rohrböden befestigt sind0 As einem der Rohrboden sind
auf
der Seite der offenen Rohrenden Verteilerkammern zur Zufuhr des Wärmeträgers in
die Rohre und dessen Ableitung aus diesen angeordnet An dem zweiten Rohrboden ist
ebenfalls von der Seite der offnen Rohrenden eine Vorrichtung zum Ausgleich der
während des Wärmetauscherbetriebes auftretenen Temperaturdehnungen vorgesehen. Diese
Ausgleichvorrichtung, "Schwimmkopf" genannt, stellt eine geschlossene Zelle zur
Umlenkung des in den Rohren durchfließenden Wärmeträgers dar, die von der einen
Seite mit dem Rohrboden und von der anderen mit einem sphärischen Deckel begrenzt
wird. Die latzteren sind luftdicht miteinander verbunden und frei in dem Gehäuse
montiert, wodurch eine Verstellung des "Schwimmkopfes" in bezug auf des Gehäuse
ermöglicht wird, die durch unterschiedliche Temperaturdehnungen des Gehäuses und
der Rohre im Bündel hervorgerufen wird Der Nachteil dieses Wärmetauschers besteht
in dessen bedeutendem Metallbedarf und großen Arbeitsaufwand, die mit der Herstellung
des "Schwimmkopfes" und der Notwendigkeit seiner regelmäßiger Wartung und Reparatur
während des Betriebes zusammenhängen.
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Möglichkeit Bekannt ist auch noch eine / zur Abschaffung der Temperaturdehnungsdifferenzen
des Gehäuses und der Rohre in den Wärmetauschern durch Auswahl der Werkstoffe für
das Gehäuse und die Rohre. Der Werkstoff des Gehäuses und der Rohre besitzt solche
Wärmeausdehnungszahlen, daß bei allen Betriebszusänden des Wärmetauschers -a in
diesem keine gefährlichen Temperaturspannungen entstehen. Diese Ausführung der Wärmetauscher
bedarf jedoch einer erweiterten Auswahl der Konstruktionswerkstoffe. Diese Lösung
wurde bei der Herastellung
der Dampferzeuger in den Atomkraftuningen
des Unternehmes Babcock Wilcox verwendet (s. Expreßinformationsblatt "Wärmeenergetik"
Nr. 38, 1971).
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Bekannt ist noch ein Wärmetauscher (S. das Buch "Wärmeaustauschapparate
und Wärmeträger" von Koschkin W.K. und Kalinin E.K., Vorlag "Maschinostrojenije",
1971, S. 19), in dem die Differenz der Temperaturdehnungen durch Anwendung von Fild-Rohren
beseikomplizieren tigt wird. Diese Fild-Rohre / aber den Wärmetauscheraufbau und
erfordern belnahe verdoppelten Verbrauch an Metall für die Heizflächen.
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Es ist noch ein Mantelrohrwärmetauscher bekannt (s. beispiels weise
das Buch von Fraas Bo und Ozisik M. "Berechnen und Konstruieren von Wärmeaustauschern",
S. 190, Verlag "Atomisdat", 1971), in welchem die Lösungen der Aufgaben des Wärmedehnungsausgleiches,
der Vereinfachnung der Herstellungstechnologie gut gelangen sind und Gedrängtheit
im Aufbau erreicht ist.
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t Im dem bekannten Wärmeauscher ist die Heizfläche durch eine große
Anzahl der Rohrbündel gebildet. Die genannten Rohre sind mit ihren offenen Enden
an den Rohrböden befestigt. Der Rohr boden wird mit einem sphärischen Deckel abgedeckt,
der zusammen mit dem Rohre boden ein- und Austrittskammern für den ersten Wärmeträger
bildet.
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Die Zufuhr des Wärmeträgers in diese Kammern und dessen Ableitung
geschieht /durch an einem Sonderrohrboden befestigte Rohre, welcher Sonderrohrboden
auf dem Wärmetauschermantel angeordnet ist. Diese Rohre weisen eine zum Ausgleich
der Temperaturausdehnungen der
Rohre im Bündel und des Mandels
ausreichende Länge auf. Die Rohrbündel sind in dem Austauschermantel axial verlegt
und bilden in diesem ein System von Kanälen zum Durchgang des zweiten Wärmeträgers
Zwischen den sphärischen Seckeln der benachbarten Rohrbündel sind Spielräume zu
einer gleichmäßigen Verteilung des Wärmeträgers über den ganzen Querschnitt des
Bündels vorgesehen. Diese Spielräume sind dadurch gebildet, daß der Durchmesser
der Rohrböden kleiner als der des Kreise ist, der in ein Sechseck eingeschlieben
wird, an welchem die Rohre im Bündel angeordnet werden.
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Diese Querschnittsgestaltung der Rohrbündel ermöglicht eine dichte
Anordnung von diesen in dem Austauschermantel, wodurch die Vorbeiströme des Wärmeträgers
herabgesetzt werden können, unter welchen Vorbeiströmen ein Teil des Wärmeträgers
verstanden werden soll, welcher an der Heizfläche vorbeifließt. Die Anordnung der
Rohre im Bündel verursachr die Notwendigkeit, die Rohrenden der am Bündelumfang
verteilten Rohre zu biegen.
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Während des Betriebes des Wärmetauschers tritt in diesem jedoch eine
unvollstandige und ungleichmäßige Umspülung der Heizfläche durch den Wärmeträger
auf, der dem Zwischenrohrraum durchfließt, infolge vergrößerter spielräume zwischen
den Rohrbündeln, die sich aus der Zusammenbautschnologie ergeben, und der vorhandenen
Toträume, die beim Auflaufen des Wärmeträgerstromes gegen die sphärische Deckel
der Rohrbündel entstehen. Die Folge ist eine Verkleinerung der Wärmeabnahme en der
Heizfläche. Darüber hinaus wird der Erbeitsaufwand bei der Herstellung des Rohrbündels
und folglich auch des ganzen Wärmetauschers durch das zu ihrem Einsetzen in
den
Rohrboden erfordeliche Anbiegen@der am Bündelumfang verteilten Rohre vergrößert.
In diesem Zusammenhang ist ein beschändigtes Rohr unmöglich zu finden und dessen
Reparatur ohne Zerschneiden des sphärischen Deckels mit erheblichen Schwierigkeiten
verbunden, wodurch die Reparatur des Wärmetauschers auch kompliziert wird.
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Es ist auch ein Bündelrohrwärmetauscher bekannt (s. das Buch von
Kroll und Kämelmann "Dampfzwischenüberhitzung und deren Regelung in Großkraftwerksblöcken"
S. 233, Verlag "Energie", 1970), welcher parallel miteinander geschaltete Bündelrohre
einschließt, die mit einer Verteilerkammer in Verbindung stehen. Jedes Bündelrohr
stellt einen Wärmetauscher dar, der ein Gehäuse besitzt, innei halb dessen ein Bündel
aus geraden Rohren für den ersten Wärmeträger untergebracht ist. it ihren offenen
Enden sind die Rohre an Hohrböden angeschlosen. Die Rohrböden sind am Gehäuse befestigt.
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Der eine von den Rohrböden wird von der Seite der offenen Rohrendes
mit elnem sphärischen Deckel abgedeckt, an welchem ein Rohrstutzen zur Zufur des
ersten Wärmeträgers angeordnet ist. Der zweite Rohrboden ist von der Seite der offenen
Rohrenden ebenfalls mit einem sphärischen Deckel abgedeckt, an dem ein Rohrstutzen
zum Ableitung des ersten Wärmeträgers vorgesehen ist. Die von der Seite der offenen
Rohrenden mit den sphärischen Deckeln mit Rohrsiutzen abgedeckten Rohrböden bilden
Eln- und Austrittskammern für den ersten Wärmeträger.
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An dem Bündelrohrmantel sind im Bereich der Rohrböden Rohrstutzen
entsprechend für Zu- und Abfuhr des zweiten Wärmetragers vorgesehen, der in den
Zwischernrohrraum gelangt. Der Bündelrohrmantel
ist in seiner
i[ltte mlt dem Rorbündel zusammen um 180° gebogen, um die Temperaturausdehnungen
der Rohre und des Mantels auszugleichen. Außerdem enthält der Bündelrohrwärmetauscher
Ein-und Austrittskammen für den ersten Wärmeträger und Ein- und Austrittskasten
für den zweiten Wärmeträger. Die Ein- und Austrittsstutzen zur Zufuhr und Ableitung
des ersten Wärmeträgers sind entsprechend mit lur bzw. Austrittssammelkammer des
ersten Wärmetragers verbunden. Die an dem Bündelrohrmantel vorgesehenen Rohre stutzen
für die Zufuhr und Ableitung des zweiten Wärmeträgers stehen entsprechend mit der
Ein- bzw. Austrittssammelkammer für den zweiten Wärmeträger in Verbindung.
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Während des Betriebes des Bündelrohrwärmetauschers tritt der erste
Wärmeträger in die Eintrittskammer ein, aus der er durch Rohrleitungen über die
Eintritsstutzen in die Eintrittskammern und hiernach in die Rohre des Bündels gelangt;
zu gleicher Zeit wird der zweite Wärmeträger in seine Eintrittsammelkammer eingelassen,
aus der er durch Rohrleitungen über die Eintrittsstutzen in den Zwischenrohrraum
gelangt. Es findet ein Wärmeaustrausch zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeträger
statt, nachden der erste und der zweite Wärmeträger @@@@@@@@ in die Austrittssammelkammer
gelangen.
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In diesem Bündelrohrwärmetauscher sind die Aufgaben des Ausgleiches
der Temperaturausdehnungen der Rohre und des Gehäuses der Erleichterung der Wärmetauscherreparatur
durch Abschalten eines ausgefallenen. Bündelrohrs, der Vereinfachnung der Herstellungstechnelsgie
der
Bündelrohre dadurch gelöst, daß Fließfertigung der Bündelrohre sowie die Herstellung
von Wärmetauschern von beliebiger Wärmeleistung durch Zusammensetzen der Bündelrohre
ohne deren Konstruktive Änderung ermöglicht wird.
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Jedoch ist in diesem Bündelrohrwärmetauscher ein sehr verwickeltes
System von zu- und abführenden Rohrleitungen für die beiden Wärmeträger angewandt,
was die Betriebszuverlässigkeit des Warmetauschers herabsetzt. Die Bündelrohre weisen
einen großen Biegeradius auf, was eine Vergrößerung des Platzbedarfes für den Wärmetauscher
zur Folge hat. Das Auffinden eines beschadigten Rohres ist mit erheblichen Schwierigkeiten
verbunden. ur heparatur eines Bündelrohrs muß der sphärische Deckel zerschnitten
werden. Diesem Bündelrohrwärmetauscher sind erhöhte hydraulische Widerstandsverluste
wegen des Vorhandenseins der zusätzlichen zu-und abführenden Rohrleitungen von einem
gerigen Querschnitt eigen, durch welche der Wirkungsgrad beispielsweise einer Dampfturbinenanlage
sinkt.
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Der Erfindung ist die Aufgabe zugrundegelegt, einen konstruktiv einfachen,
gedrängt aufgebauten Bündelrohrwärmetauscher und ein@s@@ches Verfahren zu dessen
Betrieb zu entwickeln, mit dessen Hilfe die Temperaturausdehnungen der Rohre in
dem Bündelrohr und des Gehäuses herabgeseuzt werden.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Bündelrohrwärmetauscher,
der einander parallel geschaltete Bundelrohre einschließt, jeder von denen ein Mantelrohr
besitzt, innerhalb
dessen ein Bündel von geraden Rohren für den
ersten Wärmeträger untergebracht ist, dle mit ihren offenen Enden an Rohrböden angeschlossen
sind, welche an dem Mantelrohr befestigt werden, das Ein- und Auslaß fur den zweiten
Wärmeträger besitzt, mit welchem der Zwischenrohrraum umspult wird, erfindungsgemäß
die Bündelrohre neimen Mantel untergebracht sind, der für den ersten Wärmeträger
vorgesehen ist, der in die geraden Rohre und in den Bündelrohrzwischenraum eintritt,
und mit einem Ein- und Auslaß tun den zweiten Wärmetrager versehen ist, wobei in
dem Bündelrohrzwischenraum Verdrängerkörper über die ganze Länge der Bundelrohre
untergebracht werden, durch weiche elne Gleichheit der Warmeabgabezahl innerhalb
der geraden Rohle und zwischen den Bündelrohren erreioht wird.
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Die gestellte Aufgabe wird auch dadurch gelöst, daß in dem Betriebsverfahren
des Bündelrohrwarmetauschers, das darin besteht, daß der erste Wärmeträger in das
Innere der geraden Rohre jedes Bündelrohre zugeführt wird, der deren Innenfläche
umspült, und der zweite Wärmeträger in den Zwischenrohrraum jedes Bündelrohrs zugerührt
wird, der die Außenfläche der Rohre und die Innenfläche des Mantels jedes Bündelrohres
umspült, erfindungsgemäß in das Innere t des Wärmeauschermantels der este wärmeträger
zugeführt wird, der die Außenfläche des Mantels der Bündelrohre umspült.
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Durch die genannte Ausführung des Bündelrohrwärmeaustauschers und
das Verfahren zu dessen Betrieb werden die Temperaturspannungen in den Rohren und
in den Mänteln der Bündelrohre herabgesetzt, die durch Ungleichmäßigkeit der Temperaturausdehnungen
entstehen,
oder sogar deren Austreten durch den Ausgleich des Temperaturfeldes in den Rohren
und den Mänteln der Bündelrohre ganz ver mieden, welcher Ausgleich durch die Zufuhr
ein und desselben Wärmeträgers in die Rohre innerhalb der Bündelrohre und in den
Bündelrohrzwischenraum erreicht wird.
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Es ist zweckmäßig, die Zufuhr des zweiten Wärmeträgers in den Zwischenrohrraum
eines Bündelrohrs in einem Rohrboden und dessen Abfuhr in dem anderen vorzusehen.
In diesem Falle kann man auf den sphärischen Deckel am Mantel des Bündelrohrs verzichten,
wodurch das Auffinden und die Reparatur des beschädigten Bündelrohrs wesentlich
erleichtert werden. Durch den Verzicht auf die sphärischen Deckel wird außerdem
elne mehr gedrängte Anordnung der e Bündelrohre in dem Wärmetauscher, ein/ Verkleinerung
der To@räume in dem Bereich der Rohrböden der Bündelrohre, welche die Wärmeabgabe
von der Heizfläche herabsetzen, und Verminderung des Metallbedarfs des ganzen Wärmetauschers
errecht.
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Es empfiehlt sich, die Zu- und Abführung des zweiten Wärmeträgers
durch zusätzliche Rohrböden durchzuführen, die auf dem Wärmetauschermantel montiert
und zu verschiedenen Seiten der Bündelrohre angeordnet werden und in welchen dle
offenen Enden der Zu-und Abführungsrohre für den zweiten wärmeträger befestigt sind,
die diesen in den Zwischenrohrraum jedes Bündelrohrs zu- und abführem.
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Durch diese Ausführung des Wärmetauschers wird dessen Reparatur durch
Abschalten eines beschädigten Bündelrohrs bedeutend veres einfacht, ohne daß / dabei
zum Eindringen in den Innenraum des
Wärmetauschermantels komman
muß was beim Betrieb des Wärmetauscher@ in dem ersten Kreislauf der Atomkraftwerke
besondere wichtig t.
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Darüber hinaus werden dle Zu- und Abführungsrohre des zweiten Wärmeträgers
zur Zu- und Abführung von diesem durch den Heizrohrzwischenraum der Bündelrohre
mit einer Blegung eingebaut, durch welche der Ausgleich der Temperaturausdehnungen
der Bündelrohre und des Wärmetauschermantels erreicht wird,weshalb die Ausgleichvorrichtung
an den Wärmetauschermantel entfällt und die Arbeitsaufwendigkeit dessen Herstellung
herabgesetzt wird.
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Andere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus folgendem
Ausführungsbeispiel und beigelegten Zeichnungen verständlicher. Es zeigt: Fig. 1
schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Bündelrohrwämetauschers im Längsschnitt;
Fig. 2 Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Bündelrohr im vergrößerten Maßstab;
Fig. 3 Schnitt nach III-III der Fig. 1: Der Bündelrohrwärmetauscher enthält einen
Mantel 1 (Fig. 1), der für den ersten Wärmeträger bestimmt ist und in dem Bündelrohre
2 untergebracht sind. Diese sind einander parallel geschaltet. Jedes Bündelrohr
2 stellt ein Bündelmantelrohr 3 dar, in dessen Inneren ein Bündel gerader Rohre
4 (Fig. 2) untergebracht ist, die zum Durchströmen der ersten Wärmeträgers vorgesehen
sind. Rin- und Austritt des ersten Wärmeträgers sind durch kurze Pfeile gekennzeichnet;
der Eintritt des zweiten Wärmeträgers durch einen durchgehenden langen Pfeil und
der Austritt des zweiten Wärmeträgers durch einen langen gestrichelten Pfeil. Die
Rohre 4 sind mit ihren
offenen Enden in den Rohrboden 5 und 5a
(Fig. 2) befestigt, die ihrerseits an dem Bündelmantelrohr 3 befestigt sind.
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Der Einlaß des zweiten, den Zwischenrohrraum des Bündelrohrs umspülenden
Wärmeträgers ist in dem einen Rohrboden 5 und dessen Auslaß in dem anderen Boden
5a ausgeführt. In den Raum zwischen den Bündelrohren 2 sind über deren ganze Länge
Verdrängerkörper 6 eingesetzt (Fig. 3), durch welche die Gleichheit der Wärmeabgabezahl
innerhalb der geraden Rohre 4 und zwischen den Bündelrohren 2 errecht wird. In dem
Mantel 1 sind zusätzliche Rohrböden 7, 7a (Fig. 1) vorgesehen,die zu beiden Seiten
der Bündelrohre 2 angeordnet sind. Die Zufuhr des zweiten Wärmeträgers in den Zwischenrohrraum
jedes Bündelrohrs 2 wird mit Hilfe von Zufuhrrohren 8 zustandegebracht,deren offene
Enden in dem zusätzlichen Rohrboden 7 und in den Rohrböden 5 (Fit;. 2) befestigt
sind. Die Abführung des zweiten Wärmeträgers aus dem Zwischenrohrraum jedes Bündelrohrs
erfolgt durch die Abführungsrohre 8a (Fig. 1), deren offene Enden in dem zusätzlichen
Rohrboden 7a und in den Rohrböden 5a (Fig. 2) befestigt sind. Der Einlaß und der
Auslaß für den zweiten Wärmeträger in bzw. aus dem Bündelrohr 2 sind entsprechend
in den Rohrböden 5, 5a gegeneinander angeordnet und zwischen diesen wlrd eln Verdrängerkörper
9 angebracht, der elne gleichmäßige Verteilung des zweiten Wärmeträgers im Zwischenrohrraum
des Bündelrohrs 2 sichert. Fells ein kondensierendes Medium als der zweite Wärmeträger
angewand einem wird entfält die Notwendigkeit, / Verdrängerkörper 9 zu benutzen.
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Der anteil 1 (Fig. 1) ist mit einem Rohrstutzen 10 zur Zufuhr des
ersten
Wärmeträgers in den Bundelrohrzwischenraum und in die geraden Rohre 4 (Fig. 2) jedes
Bündelrohrs 2 und mit Abführungsstutzen 10a (Fig. 1) zur Ableitung des ersten Wärmeträgers
versehen. Die zusätzlichen Rohrböden 7, 7a sind entsprechend mit spharischen Deckeln
11, 11a abgedeckt. Zur Zufuhr des zweiten Wärmeträgers ist in dem sphärischen Deckel
11 ein Stutzen 12 und zu dessen Abfuhrung in dem sphärischen Deckel 11a ein Stutzen
12a vorgesehen.
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Das Verfahren zum Betrieb des Wärmetauschers besteht im folgenden.
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Über den Rohrstutzen 10 wird der erste Wärmeträger, beispielsweise
Niederdruckdampf in den Mantel 1 zugeführt, von wo der Dampf in die geraden Rohre
4 jedes Bündelrohres 2 and in den Bündelrohrzwischenraum eintritt, in welchen er
die Außenfläche des Bundelmantelrohrs 3 und die Innenflache der Rohre 4 der Bundelrohre
2 umspült. Durch den Stutzen 12 wird der zweite Wärmeträger, beispielsweise Hochdruckdampf
zugeführt, der durch die Rohre 8 in den Zwischenrohrraum der Bundelrohre 2 gelangt
und die Außenfläche uer Rohre 4 und dle Innerflache der Bündelmantelrohre 3 zur
spült. Es findet eine Überhitzung des Niederdruckdampfes statt.
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Hiernach wird der überhitzte Niederdruckdampf über den Stutzen 10a
aus den Rohren 4 und aus dem Zwischenrohrraum jedes Bündelrohres 2 herausgeleitet.
Der kondensierte Hochdruckdampf wird aus dem Heizrohrzwischenraum jedes Bundelrohrs
2 in den Abführungsrohren 8a abgeleitet und tritt über den Austrittsstutzen 12a
heraus
Die Verdrängerkörper 6 bewirken ein erforderliches Durchflußverhältnis
des Niederdruckdampfes im inneren der geraden iieizrohre 4 und zwischen den Bündelmantelrohren
3, das zum Ausgleich der Oberflächentemperatur der Heizrohre 4 und Bündelmantelrohre
3 führt.
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Infolgedessen erfordern die Bündelrohre 2 keine Vorrichtungen, durch
welche die Temperaturausdehnungen ausgeglichen werden, und können daher aus geraden
Rohren für beliebige Temperaturen der Wärmeträger gefertigt werden, wodurch eine
größtmögliche Vereinfachung des Wärmetauscheraufbaus erreicht wird.
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Die Herstellungsqualität der Bündelrohre kann eine sehr s hohe sein,
da alle Verbindungstellen zur Endkontrolle leicht zugänglich sind.
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Während des Betriebes des Wärmetauschers kann jede Leckstelle in
den Verbindungen leicht gefunden werden. Dazu muß der Wärmetauschermantel 1 unter
Druckprobe gesetzt werden, durch welche das DefektbUndelrohr 2 schnell ausgesucht
wird (falls notwendig wird dieses abgeschlossen), hiernach wird das Abdrücken des
Defektbündelrohrs 2 durchgeführt, in welchem das beschädigte Heizrohr 4 (Fig. 2)
ausgesucht wird, das dann im Bündelrohrböden 5 verstopft wird. Auf diese Welse sind
die offenen Bündelrohrboden 5 und deren Zugänglichkeit eln sehr wichtiger Vorteil
das erfindungsgemäßen Wärmetauschers.
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Der erfindungsgemäße Bündelrohrwärmetauscher ist einfach aufgebaut,
kommt in seiner Herstellung mit um 10% verringerten
Kosten, um
20% herabgesetzten Arbeitsaufw and aus, was die Fertigungsdauer um das vierfache
verkürzt.
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Darüber hinaus verkleinern sich die für die Herstellung des erfindungsgemäßen
Wärmetauscher erforderlichen Betriebsflächen wesentlich.