DE2613317A1 - Buendelrohrwaermtauscher und verfahren zu dessen betrieb - Google Patents

Buendelrohrwaermtauscher und verfahren zu dessen betrieb

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DE2613317A1 DE19762613317 DE2613317A DE2613317A1 DE 2613317 A1 DE2613317 A1 DE 2613317A1 DE 19762613317 DE19762613317 DE 19762613317 DE 2613317 A DE2613317 A DE 2613317A DE 2613317 A1 DE2613317 A1 DE 2613317A1
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    • 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
    • F28D7/16Heat-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 being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/163Heat-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 being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing

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Description

  • BÜNDELROHRWÄRMETAUSCHER UND VERFAHREN ZU DESSEN BETRIEB
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Wärmeaustauschapparte, insbesondere Bündelrohrwärmetauscher.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Das Verfahren zum Betrieb des Wärmetauschers besteht im folgenden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Herstellungsqualität der Bündelrohre kann eine sehr s hohe sein, da alle Verbindungstellen zur Endkontrolle leicht zugänglich sind.
  • 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.
  • 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.
  • Darüber hinaus verkleinern sich die für die Herstellung des erfindungsgemäßen Wärmetauscher erforderlichen Betriebsflächen wesentlich.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Bündelrohrwärmetauscher, enthaltend einander parallel geschaltete Bündelrohre, jedes von denen ein Bündelmatelrohr darstellt, innerhalb dessen ein Bündel gerader Rohre rür den ersten Wärmeträger untergebracht ist, die mit ihren offnen Enden an Rohrböden befestigt sind, die ihrerseits am Mantal befestigt sind, welcher Einlaß- und Auslaß für den zweiten Wärmeträger beden sitzt, der Zwischenrohrraum umspült, d a d ur c h g ek e n n z e 1 c h n e .t , daß die Bündelrohre (2) 1m Mantel (1) untergebracht sind, der für den ersten Wärmeträger bestimmt ist, welcher in die geraden Rohre (4) und in den Kaum zwischen den Bündelrohren (2) zugeführt wird, und mit einem Ein- und Auslaß für den zweiten Wärmeträger versehen ist, der in den Zwischenrohrraum der Bündelrohre (2) zugeführt wird, wobei in dem Raum zwischen den Bündelrohren (2) über deren ganze Lange Verdrängerkörper (6) eingesetzt sind, die die Gleichheit der Wärmeabgabezahl innerhalb der geraden Rohre (4) und zwischen den Bündelrohren (2) sichern.
  2. 2. Bündelrohwärmetauscher naoh Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t ,daß der Einlaß für den zweiten Wärmeträger in den Zwischenrohrraum jedes Bündelrohrs (2) in dem einen Rohrboden (5) und Bein Auslaß in dem anderen Rohrboden (5a) aus geführt ist.
  3. 3. Bündelrohrwärmetauscher nach Anspruch 1,und 2, d a d u r ¢ h g e k e n n z e t c h n e t ,daß die Lu- bzw. Abführung des zweiten Wärmeträgers durch zusätzliche Rohrböden (7, 7a) zustandekommen, die im Mantel (1) zu beiden Seiten der Bündelrohre (2) vorgesehen sind und in denen die offenen Enden der Rohre (8, 8a) zur Zu- bzw. Abführung des zweiten Wärmeträgers in bzw. aus dem Zwischenrohrraum jedes Bündelrohrs (2) befestigt sind.
  4. 4. Verfahren zum Betrieb des Bündelrohrwärmetauschers nach Anspruch 1, das darin besteht, daß der erste Wärmeträger in das Innere der geraden Rohre in den Bündelrohren, dar deren Innenfläche umspült, und der zweite Wärmeträger in den Zwischenrohrraum der Bündelrohra zugeführt wird, der die Außenfläche der Rohre und Innenfläche der Bündelmantelrohre umspült, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,daß in das Innere des Mantels (1) der erste Wärmeträger zugeführt wird, der die Außenfläche der Bündelmantelrohre (3) der Bündelrohre (2) umspült.
DE19762613317 1976-03-29 1976-03-29 Bündelrohrwärmetauscher Expired DE2613317C3 (de)

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Citations (6)

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