DE2649635A1

DE2649635A1 - Waermetauscher fuer einen heizkessel

Info

Publication number: DE2649635A1
Application number: DE19762649635
Authority: DE
Inventors: Gerard Cornelius Meulenbrug
Original assignee: Crane Nederland NV
Current assignee: Crane Nederland NV
Priority date: 1976-05-14
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-12-01
Also published as: DE2649635C2; NL7605222A

Description

Wärmetauscher für einen Heizkessel
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für einen Heizkessel und ist versehen mit einer Reihe gegeneinander befestigter Glieder, die jede einen Wasserabteil und einen Rauchgasabteil besitzen, und zumindest an der Seite des Rauchgasabteils mit in Reihen gegliederten, ausladenden Zapfen versehen sind.
Ein Wärmetauscher dieser Art ist aus der Praxis bekannt.
Dabei sind die Zapfen mit den Köpfen (Spitzen) aufeinanderzu gerichtet, während sie jeweils nahezu koaxial mit einem Zapfen eines anliegenden Gliedes verlaufen. Dadurch zeigt der Weg der Rauchgase ein Muster mit Verengungen und Erweiterungen, wobei in den Verengungen eine erhöhte Rauchgasgeschwindigkeit und in den Erweiterungen eine verringerte Rauchgasgeschwindigkeit auftritt, während gleichzeitig in den Verengungen die Temperatur niedriger ist als in den Erweiterungen. Hinzu kommt, daß die Quermaße der Glieder ziemlich groß sind.
Die Erfindung hat den Zweck, diesen Umstand zu beheben und einen Wärmetauscher zu schaffen, bei dem die Unterschiede der Rauchgasgeschwindigkeit bedeutend herabgesetzt werden, wodurch das Wärmetauschdedement verbessert wird und zugleich eine kompaktere Konstruktion erhalten wird.
Dieser Zweck wird laut der Erfindung erreicht, indem die Zapfen eines jeden Gliedes in die Zwischenräume zwischen den Zapfen eines anliegenden Gliedes hineinragen, und zwar dermaßen, daß die Rauchgase einen zumindest teilweise zickzack-förmigen Weg zwischen den Zapfen durchströmen müssen, wobei die Grenzschicht der Zapfen regelmäßig losläßt.
Durch Anwendung der Erfindung ist die Rauchgasgeschwindigkeit nahezu überall innerhalb des Rauchgasabteils in der Hauptsache konstant, so daß die Wärmeübertragung verbessert wird, da die Temperatur in quer zu der Rauchgasrichtung stehenden Ebenen nahezu konstant ist, während ebenfalls durch die zwischeneinander stehenden Zapfen eine kompaktere Konstruktion erreicht wird.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In dieser zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers lt. der Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Ebene II-II in Fig. 1, in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 eine Draufsicht der Anordnung der Zapfen, lt. einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 3a einen Querschnitt eines Zapfens, der in der Konstruktion lt. Fig. 3 angewendet wurde.
Nach Fig. 1 enthält ein Wärmetauscher für einen Heizkessel einer Zentralheizung beispielsweise drei gegeneinander befestigte Glieder, nämlich ein linkes Endglied 1, ein Zwischenglied 2 und ein rechtes Endglied 3. Diese Glieder haben jeweils einen Wasserabteil und einen Rauchgasabteil, von denen in Fig. 2 die Rauchgasabteile sichtbar sind, während sich die Wasserabteile an den Innenseiten der Glieder befinden und ausschließlich die Eintritte 4 bzw. 5 und die Austritte 6 bzw. 7 in Fig. sichtbar sind. In den Rauchgasabteilen, die durchwegs mit 8 und 9 bezeichnet sind, stecken die Zapfen 10 der nahezu ebenen Wände 11 der Glieder. Diese Zapfen 1o sind abgestumpft kegelförmig und mit den schmalen Spitzen zueinander gerichtet.
Laut der Erfindung stecken die Zapfen 1o eines jeden Gliedes in die Zwischenräume 12 zwischen den Zapfen des anliegenden Gliedes, und zwar so, daß die Rauchgase einen zumindest teilweise zick-zack-förmigen Weg zwischen den Zapfen 1o turbulent durchströmen müssen, wobei die Grenzschicht der Zapfen regelmäßig losläßt.
Laut des dargestellten ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung sind die Zapfen 10 an den Ecken eines parallelogrammförmigen Gitters angeordnet, das nahezu die ganze Fläche 11 des Rauchgasabteils der Glieder umfaßt.
In Fig. 2 sind neben den Zapfen lo, den Zwischenräumen 12 zwischen den Zapfen und der Innenfläche 11 der Glieder ebenfalls die Rauchgasabteile 8 und 9 und die Wasserabteile 13, 14 und 15 der einschlägigen Glieder 1, 2 und 3 sichtbar.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der die Zapfen 20 die Form einer abgestumpften Pyramide haben, mit einer quadratischen Basis 21 und Spitze 22. Dabei ist eine der Diagonale der quadratischen Grundfläche 21 der Zapfen 20 parallel gerichtet mit der Richtung R des Rauchgasstromes, die mit einer Reihe paralleler Pfeilen, die in Fig. 3 senkrecht aufwärts stehend gezeichnet sind, angedeutet wird.
Des weiteren stecken die Zapfen 20 des einen zugehörigen Gliedes 1 in der Mitte zwischen den Zapfen 20' des anliegenden Gliedes 2, so daß das an der linken Seite gezeichnete Strömungsmuster entsteht. Dabei wird bei einer gleichen Größe der wärmetauschenden Fläche wie von der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 die Grenzschicht an den Ecken besser abgebrochen, so daß die Zerstörung des Strömungsmusters eine Erhöhung des Wärmeübertragungskoeffizienten ergibt.
Fig. 3a zeigt einen Querschnitt eines abgestumpften pyramidenförmigen Zapfens mit quadratischem Querschnitt.
Dabei ist die Anordnung vorzugsweise so, daß vier Zapfen (20, 20') an den Eckpunkten eines Rhomben mit Winkeln von 450 und 1350 liegen. Die Zapfen 20 bzw. 20' liegen dabei in Reihen, die sich in Winkel von 300 mit der Senkrechten in Fig. 3 schneiden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE Wärmetauscher für einen Heizkessel, mit einer Reihe gegeneinander befestigten Gliedern versehen, die jede einen Wasserabteil und einen Rauchgasabteil besitzen, und zumindest an der Seite des Rauchgasabteils mit in Reihen gegliederten, ausladenden Zapfen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (10) eines jeden Gliedes (1, 2, 3) in die Zwischenräume (12) zwischen den Zapfen (io) eines anliegenden Gliedes stecken, und zwar derart, daß die Rauchgase auf einem zumindest teilweise zickzack-förmigen Weg zwischen den Zapfen (10) turbulent durchströmen müssen, wobei die Grenzschicht der Zapfen regelmäßig losläßt.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (10) abgestumpft kegelförmig sind und mit den schmalen Spitzen zueinander gerichtet sind.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen an den Ecken eines parallelogrammförmigen Gitters angeordnet sind, das nahezu die ganze Fläche (11) des Rauchgasabteils (8, 9) der Glieder (1, 2, 3) umfaßt.
4. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (20) die Form einer abgestumpften Pyramide mit einer quadratischen Grundfläche (21) und Spitze (22) besitzen.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der Diagonale der quadratischen Grundfläche der Zapfen parallel mit der Richtung des Rauchgasstromes gerichtet ist.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (20) des einen Gliedes (1) in der Mitte zwischen den Zapfen (20) des anliegenden Gliedes (2) stecken, derart, daß vier Zapfen (20, 20') an den Eckpunkten eines Rhomben mit Winkeln von 450 und 1350 liegen.
7. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (20 bzw. 20') in Reihen liegen, die sich im Winkel von 300 mit der Senkrechten schneiden.