DE2706715C3 - Rekuperator mit zwei Gruppen von Rohrlagen und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Rekuperator mit zwei Gruppen von Rohrlagen und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number
DE2706715C3
DE2706715C3 DE2706715A DE2706715A DE2706715C3 DE 2706715 C3 DE2706715 C3 DE 2706715C3 DE 2706715 A DE2706715 A DE 2706715A DE 2706715 A DE2706715 A DE 2706715A DE 2706715 C3 DE2706715 C3 DE 2706715C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tubes
group
recuperator
pipe
tube
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.)
Expired
Application number
DE2706715A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2706715A1 (de
DE2706715B2 (de
Inventor
Dipl.-Phys. Guenter 8043 Unterfoehring Fauvel
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.)
MAN AG
Original Assignee
MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
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 MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG filed Critical MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Priority to DE2706715A priority Critical patent/DE2706715C3/de
Priority to BE185211A priority patent/BE864007A/xx
Priority to US05/878,781 priority patent/US4256178A/en
Priority to GB6387/78A priority patent/GB1596822A/en
Priority to FR7804653A priority patent/FR2381264A1/fr
Priority to SE7801881A priority patent/SE7801881L/xx
Publication of DE2706715A1 publication Critical patent/DE2706715A1/de
Publication of DE2706715B2 publication Critical patent/DE2706715B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2706715C3 publication Critical patent/DE2706715C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/04—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0008—Heat-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 for one medium being in heat conductive contact with the conduits for the other medium
    • F28D7/0016—Heat-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 for one medium being in heat conductive contact with the conduits for the other medium the conduits for one medium or the conduits for both media being bent
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/355—Heat exchange having separate flow passage for two distinct fluids
    • Y10S165/442—Conduits
    • Y10S165/449—Vertically stacked conduits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/905—Materials of manufacture

Description

Die Erfindung betrifft einen Rekuperator mit zwei jo Gruppen von Rohrlagen, die zu einer Baueinheit zusammengefügt sind, wobei sie in einem mittleren Bereich der Baueinheit, in dem die Rohrlagen der einen Gruppe parallel zwischen den Rohrlagen der anderen Gruppe angeordnet sind und aneinander anliegen, bei dem die Röhren der einen Gruppe von einem und die Röhren der anderen Gruppe von einem anderen Strömungsmittel durchströmt werden, die dabei durch die Rohrwände hindurch Wärme tauschen und bei dem die Röhren beider Gruppen an ihren einen und anderen Enden für den Strömungsmitteleintritt aus einem jeweils gemeinsamen Verteilerraum bzw. für den Strömungsmittelaustritt in einen jeweils gemeinsamen Sammelraum offen und gegen Strömungsmitteldurchtritt zwischen ihnen abgedichtet sind. «
Ein Rekuperator dieser Baug-t ist aus US-PS 39 26 251 bekannt. Die Röhren beider Gruppen der, bekannten Rekuperators verlaufen im Bereich zwischen ihren offenen Enden und dem Mittelbereich der Baueinheit in denselben Horizontalebenen wie im Mittelbereich der Baueinheit, wobei die einen Endabschnitte der Röhren der einen Gruppe bezüglich der Achsen der Mittelabschnitte dieser Röhren zur einen Seite hin und die entsprechenden einen Endabschnitte der Röhren der anderen Gruppe bezüglich der Achsen der Mittelabschnitte dieser Röhren zur anderen Seite hin abgelenkt sind, so daß sich zwischen den einen Endabschnitten der Röhren dec einen Gruppe und zwischen den einen Endabschnitten der Röhren der anderen Gruppe jeweils Räume bilden, die durch ein m> Dichtungsmaterial ausgefüllt werden müssen. Gleiches gilt für die anderen Endabschnittc der Röhren beider Gruppen. Die Anordnung ist insgesamt so getroffen, daß eine koaxiale Zu- und Abfuhr der beiden .Strömungsmittel nicht möglich ist. wie auch kein μ Wärmeaustausch irischen den beiden Strömungsmitteln nicht über die gesamte Länge des Rekuperators stattfinden kann und damit das Wärmetauschvermögen beeinträchtigt ist. Auch weist der Rekuperator einen vergleichsweise aufwendigen Aufbau auf.
Aufbauend auf vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen Rekuperator der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich durch Kompaktheit, hohes Wärmetauschvermögen und einfache Bauweise auszeichnet
Gelöst wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch, daß die Röhren der einen Gruppe mit ihren einen Enden über die entsprechenden einen Enden der Röhren der anderen Gruppe, die Röhren der anderen Gruppe mit ihren anderen Enden über die entsprechenden anderen Enden der Röhren der einen Gruppe hinausstehen, und daß die Röhren der einen Gruppe im Bereich zwischen ihren einen Enden und den einen Enden der Röhren der anderen Gruppe und die Röhren der anderen Gruppe im Bereich zwischen ihren anderen Enden und den anderen Enden der Röhren der einen Gruppe flasehenhalsförmig zusammengeführt sind, wobei die Röhren der einen Gruppe an ihren einen Enden und die Röhren der andei·.^. Gruppe an ihren anderen Enden jeweils nur untereinander allseitig aneinander liegen.
Gelöst wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ferner dadurch, daß die Röhren der einen Gruppe mit ihren einen Enden und mit ihren anderen Enden jeweils über die entsprechenden einen Enden und die entsprechenden anderen Enden der Röhren der anderen Gruppe hinausstehen und im Bereich zwischen ihren einen Enden und den einen Enden der Röhren der anderen Gruppe sowie im Bereich zwischen ihren anderen Enden und den anderen Enden der Röhren der anderen Gruppe jeweils flasehenhalsförmig zusammengeführt sind, wobei sie an ihren einen Enden und ihren anderen Enden jeweils nu>· aneinander anliegen.
Ein erfindungsgemäß aufgebauter Rekuperator besitzt demnach überstehende Rohrenden und eine fiaschenhalsförmige Zusammenführung der überstehenden Rohrabschnitte. Dadurch läßt sich größere Kompaktheit eines Rekuperators erzielen. Die überstehenden Rohrabschnitte sind derart dicht zusammengeführt daß keine Zwischenräume vorhanden sind, weshalb Dichtungselemente zwischen den Rohrenden entbehrlich sind. Zu- und Abfuhr der beiden Strömungsmittel kann koaxial erfolgen, so daß günstige Strömungseigenschaften gegeben sind. Darüber hinaus ist von Vorteil, daß ein Wärmeaustausch zwischen den beiden Strömungsmitteln über die gesamte Länge des Rekuperators stattfindet, weil das im vor den jeweils zurückliegenden Rohrenden angeordneten Verteilerraum befindliche Strömungsmittel am Wärmeaustausch bereits teilnimmt. Auch weist der Rekuperator günstige Festigkeitseigenschaften auf. Besonders hervorzuheben ist, jaß er im Gleich- als auch im Gegenstrom betrieben werden kann. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die einen Enden de: Röhren der anderen Gruppe und die anderen Enden der Röhren der einen Gruppe jeweils in einem Doppelrohr münden, das von zwei koaxial geführten Anschlußröhren gebildet wird, von denen das jeweils innere Rohr über die zugehörigen gebündelten Rohrenden gestülpt ist und gegenüber dem zugehörigen äußeren Anschlußrohr durch einen im Ringspalt zwischen den beiden Rohren befindlichen, separaten oder mit einem der beiden Rohre integralen A bstandshalter fixiert ist.
Auch kann in alternativer Ausbildungsweise vorgesehen sein, daß die einen Enden und die anderen Enden der Röhren der anderen Gruppe jeweils in einem
Doppelrohr münden, das von zwei koaxial geführten Anschlußröhren gebildet wird, von denen das jeweils innere Rohr über die zugehörigen gebündelten Rohrenden gestülpt ist und gegenüber dem zugehörigen äußeren Anschlußrohr durch einen im Ringspalt zwischen den beiden Rohren befindlichen, separaten oder mit einem der beiden Rohre integralen Abstandshalter fixiert ist.
Jedes äußere Anschlußrohr kann zweckmäßigerweise mit den jeweils hinter dem jeweiligen Rohrendenbündel zurückliegenden Rohrenden einen Mantel aufweisen, der die beiden äußeren Anschlußröhren und die Röhren im Bereich zwischen den beiden äußeren Anschlußröhren umgibt. Dieser Mantel dient zur Isolation der von den beiden Strömungsmitteln durchflossenen Röhren gegenüber der Umgebung.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht der Mantel zumindest teilweise aus einem keramischen Material.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Rekuperators in Keramik sieht vor, daß zunächst ein Rohrekuperator aus Komponenten zusammengebaut wird, die aus einem Ausgangsmaterial bestehen, das einen von zwei Ausgangsstoffen eines keramischen Materials enthält, und daß die Komponenten des Rohrekuperators zu einer Baueinheit aus Keramik verschmolzen werden, indem der eine Ausgangsstoff mit dem anderen Ausgangsstoff zur Reaktion gebracht wird.
Insbesondere können folgende Verfahrensschritte vorgesehen sein:
a) Herstellung der Röhren beider Gruppen aus Kohlefasern;
b) nach dem Aufstapeln der Rohre beider Gruppen derart, daß eine Anordnung der Röhren entsteht und dem Zusammendrücken der Rohre, wobei die überstehenden Rohrenden untereinander allseitig zur Anlage kommen. Einbringen von flüssigem oder gasförmigem Silizium oder einer flüssigen oder gasförmigen Siliziumverbindung in die Kohlefaserröhren und
c) Erhitzen der Röhren, wobei der in den Kohlefasern gebundene Konienstotl mit dem biiizium dzw. der Siliziumverbindung Siliziumkarbid bildet und die Röhren an ihren aneinanderliegenden Wänden miteinander zu einer Baueinheit verschmelzen.
Insbesondere können die Röhren einer Wärmebehandlung unterzogen werden, bevor die Kohlefasern mit dem gasförmigen oder dem flüssigen Silizium oder der gasförmigen oder flüssigen Siliziumverbindung in Berührung gebracht werden.
Vor dem Preßvorgang in die Räume zwischen den Röhren wird zweckmäßigerweise Füllmaterial aus mindestens einem der beiden Ausgangsstoffe in Form von Partikeln oder Seelen eingebracht. Dadurch wird eine hohe Dichte und eine gute Verbindung zwischen den Komponenten des Rekuperators erzielt.
Es ist vorteilhaft wenn der Mantel und/oder die Anschlußröhren gewickelt werden. Die Festigkeit dieser Komponenten wird erhöht wenn man die Ganghöhe und/oder die Richtung der gewickelten Schichten entsprechend wählt.
Schließlich zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Verfahren dadurch aus. daß das Ausgangsmateria! der Röhren in mindestens einem Doppelrohr mit mindestens 7wei koaxial geführter. Rohren eingebracht wird, die aus einem Material bestehen, das den anderen Ausgangsstoff des keramischen Materials enthält, und daß sich bei der Reaktion der beiden Ausgangsstoffe die das Doppelrohr bildenden Rohre verflüchtigen, wobei mindestens ein Rohr aus Keramik zurückbleibt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt
Fig. t eine Seitenansicht einer Anordnung von Kohlefaserröhren für einen Rekuperator gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die überstehenden Enden der Kohlefaserröhren ungebündclt gezeigt sind.
F i g. 2 eine Seitenansicht einer Anordnung von Kohlefaserröhren für einen Rekuperator gemäß einem /weiten Ausführiingsbeispiel der Erfindung, wobei die überstehenden Enden der Kohlefascrröhren ungebün· dclt dargestellt sind,
F i g. 3 einen Querschnitt durch die in F i g. I oder F ι g. 2 gezeigte Anordnung von Kohlefascrröhren.
F i g. 4 einen tier F ι g. 3 ähiilicneii Qtiei m.°mhiü t-inei anderen Anordnung von Kohlefaserröhren.
F i g. 5 einen Querschnitt durch eine rechteckige Zusammendrückvorrichtung für die in F i g. 1 oder F i g. 2 dargestellte Anordnung von Kohlefaserröhren.
F i g. 6 einen Querschnitt durch eine kreisförmige Zusammendrückvorrichtung für die in F i g. I oder F i g. 2 dargestellte Anordnung von Kohlefaserröhren,
F i g. 7 eine perspektivische Ansicht einer alternativen kreisför.uigen Zusammendrückvorrichtung.
F i g. 8 einen Längsschnitt durch Zusammendrückvorrichtungen, in denen die Kohlefaserröhren gemäß F i g. 1 angeordnet find,
F i g. 9 einen Längsschnitt durch Zusammendrückvorrichtungen. in denen die Kohlefaserröhren gemäß F i g. 2 angeordnet sind,
F i g. 10 einen Querschnitt durch mehrere Kohlefaserröhren nach erfolgtem Zusammendrücken.
F i g. 11 eine Endansicht eines kompletten Rekuperators mit integralen Abstandshaltern, und
Fig. 12 eine Endansicht eines kompletten Rekuperators mit separaten Abstandshaltern.
Das Ausgangsmaterial eines Rekuperators gemäß rinpm rrstpn Ausfuhrungsbeispiel besteht aus einer Vielzahl von gleich langen elastischen Kohlefaserröhren
1 und 2 kleinsten Durchmessers. Die Röhren 1 und 2 werden so angeordnet, daß sie parallel verlaufen und die Enden la der Röhren 1 in Axialrichtung über die benachbarten Enden 2a der Röhren 2 und die Enden 26 der Röhren 2 über die benachbarten Enden l£> der Röhren 1 hinausragen. Die so angeordneten Röhren 1 und 2 werden schichtweise derart aufeinandergelegt, daß das in Fig. 3 gezeigte Muster entsteh.. Das Anordnen und das Stapeln der Kohlefaserröhren wird in einer Zusammendrückvorrichtung 5a durchgeführt. Nachdem die Röhren 1 und 2 aufgestapelt sind, werden die Enden lader Röhren 1 und die Enden 26der Röhren
2 mit Hilfe je einer Zusammendrückvomchtung 5b jeweils zu einem Bündel zusammengepreßt. Der zwischen den Enden la und 2b liegende Rohrbereich L 1 wird ebenfalls mit Hilfe der Zusammendrückvorrichtung 5a radial nach innen zusammengedruckt, so daß über den Bereich L 1 sowie die Enden der Röhrenpakkung eine Struktur entsteht, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist. Nun werden die derart zusammenge-
> drückten Enden 1 a und 2b dadurch fixiert, daß ein erstes Kohlefaserrohr 7a entsprechenden Durchmessers über die hnden Ia und ein zweites Kohiefaserrohr 7a entsprechenden Durchmessers über die Enden 2i>
gestülpt wird. Eine andere Art der Aufbringung der Rohre Ta auf die zusammengepreßten Enden \a und 2b besteht darin, daß Kohlefasern auf die zusammengepreßten Enden la und 2b gewickelt werden. |edes Kohlefaserrohr 7a dient zum Zusammenhalten der gebündelten Rohrenden und als Anschluß für ein jeweiliges erstes Anschlußrohr Tb, das koaxial in einem zweiten Anschlußrohr 8 geführt ist. Die Anschlußrohre 7ί> v.'jrden auf die Kohlefaserrohre 7a geschoben, und eines der Anschlußrohre 8 wird über die Rohrenden 2a und das andere Anschlußrohr 8 wird über die Rohrenden \b gestülpt. Zwischen den AnschhiBrohren Tb und 8 ist jeweils ein Abstandshalter 9 angeordnet, der die Anschlußrohre Tb und 8 in Position hält. Der in Fig. Il gezeigte Abstandshalter 9 besteht aus einer Vielzahl von radial verlaufenden Rippen, die in Abständen an der inneren Wandoberfläche des Anschlußrohres 8 angeordnet und mit dieser integral ausgebildet sind. Die Rippen Mützen sich mit ihren rauiai inneren Enden an der äuueicii Wnnuubei iiüriie des Anschlußrohres Tb ab. Der in Fig. 12 gezeigte alternative Abstandshalter besteht aus einem sternförmigen, von den beiden Anschlußrohren Tb und 8 separaten Gebilde.
leder Abstandshalter ist von jeweils einem der beiden Anschlußrohre Tb und 8 durch einen Spalt getrennt, so daß eine Veränderung des Durchmessers der Rohre infolge Wärmedehnung berücksichtigt ist.
Anschließend wird das Rohrpaket umwickelt, so daß die Anschlußrohre 8 und der dazwischenliegende Röhrenbereich von einer homogenen Außenwand IO umgeben sind.
Dieser Rohrekuperator wird nun einer Wärmebehandlung unterzogen, so daß die im kalten Zustand mechanisch mit Hilfe der Zusammendrückvorrichtung und während eines Aufheizens infolge der Wärmedehnung thermisch aufgeprägten Druckspannungen ausgeglichen werden. Infolge der Wärmebehandlung bildet sich eine mehr oder weniger regelmäßige Sechseck- W;i · benstruktur extrem hoher Flächendichte aus. wie sie in F i g. 11 oder 12 gezeigt ist.
Zum Sch'uß werden die Kohlefaserteile des Rohrekiineratnrs mit gasförmigem oder flüssigem .Silizium oder mit einer gasförmigen oder flüssigen Siliziumverbindung getränkt und bei etwa 1750 K zur Reaktion gebracht. Dabei bildet Silizium mit dem in den Kohlefasern gebundenen Kohlenstoff Siliziumkarbid, eine Verbindung, die zur Gruppe der keramischen Werkstoffe gehört.
Diesen keramischen Rekuperator, der infolge seiner äußeren Form Flaschen-Rekuperator genannt wird, verwendet man sowohl im Gegenstrom als auch im Gleichstrom der Strömungsmittel. Die beiden Strömungsmittel werden koaxial durch die Anschlußrohre Tb und 8 zu- und abgeführt, wobei der Wärmetausch sowohl innerhalb der Röhren 1 und 2 stattfindet als auch in jedem der beiden Sammelräume, die zwischen den äußeren Anschlußrohren 8 und den überstehenden Rohrenden la und 2b liegen. Das heißere Strömungsmittel wird durch das innere Anschlußrohr Tb dem Rekuperator zugeführt und wird von dem kälteren, im Ringspait des Doppelrohrs geführten Strömungsmittel zur Umgebung hin isoliert. In diesem Zusammenhang ist noch darauf hinzuweisen, daß beim Rekuperator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Reihenfolge der Strömungsmittel in radialer Richtung umgekehrt wird.
Ferner läßt sich in den Sammelräumen je nach Gestaltung der Abstandshalter Wärmetausch im Querstrom der beiden Strömungsmittel realisieren.
Unterschiedliche Strömungsquerschnitte für die beiden Strömungsmittel kann man erzielen, indem man entweder für das eine Strömungsmittel eine größere Zahl von Röhren bereitstellt oder aber Röhren größeren Durchmessers verwendet. Die Kompaktheit des Wärmetauschers ist umso höher, je kleiner der Durchmesser und die Wandstärken der Ausgangsröhren 1 und 2 sind.
Von der Festigkeit her zeichnet sich der Rekuperator /um einen durch die inhärente Stabilität der Wabenstruktur aus. zum anderen aber wirkt sich die zugrunde liegende Faserstruktur auch nach der Si C'-Rcaktion vorteilhaft aus.
Bei der Herstellung des Rekuperators ist darauf zu achten, daß die Röhren insbesondere an ihren Enden derart zusammengedrückt bzw. bei der Wärmebehand lung in einer Weise verformt werden, daß beim Si C-Siiuuiig&piii/.eu die eii'i/.eifici'i Rühren icm uiiii vui allem absolut dicht miteinander verwachsen. Wesentlich ist. daß die Räume zwischen den Röhren völlig abgedichtet sind, damit das in den jeweiligen Anschlußrohren geführte Strömungsmittel in den Innenraum der jeweiligen Röhren gezwungen wird.
Bei einer anderen Ausgestaltung des Rekuperators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Kohlefaserrohre 7a und die Anschlußrohre Tb identisch.
Ein alternativer Abstandshalter besteht aus einer Vielzahl von radialen Rippen, die in Abständen an der äußeren Wandoberfläche des Anschlußrohres Tb angeordnet und mit diesem Rohr fest verbunden sind.
Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung ist aus den F i g. 2 und 9 ersichtlich und unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel nur in der Anordnung und in der Länge der Kohlefaserröhren. In F i g. 2 und F i g. 9 sind die Kohlefaserröhren mit den Bezugszeichen 3 und 4 bezeichnet. Die Kohlefaserröhren 4 sind länger als die Röhren 3 und ragen in Axialrichtung an beiden Enden des Rekuperators über die Enden 3a und 3b der Röhren hinaus. Ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel sinH die Röhren 3 und 4 nach dem in F i g. 3 gezeigten Muster aufgeschichtet, und die überstehenden Rohrenden 4a und" 4b werden mit Hilfe der Zusammendrückvorrichtungen 5i> gebündelt. Auch im Bereich L 2 werden die Röhren 3 zusammengedrückt und ebenfalls mit Hilfe der Zusammendrückvorrichtung 5a zusammengepreßt. Die weitere Herstellung des Rekuperators verläuft wie beim ersten Ausführungsbeispiel und braucht daher nicht näher erläutert zu werden. Bei einem Rekuperator dieser Bauart stimmt natürlich die Reihenfolge der Strömungsmittel in radialer Richtung an dem einen Ende des Rekuperators mit dem anderen Ende des Rekuperators überein. Auch dieser Rekuperator kann im Gleich- wie im Gegenstrom betrieben werden. Bei entsprechender Ausgestaltung der Abstandshalter kann auch Querstrom in den Sammeiräumen realisiert werden.
Bei einer anderen Ausgestaltung eines Rekuperators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiei wird auf die Verwendung der kurzen Röhren 3 verzichtet. Anstelle der Röhren 3 sind Hohlräume vorhanden, die durch die Rohrwandungen der Röhren 4 begrenz' werden.
Die Röhren der Rekuperatoren gemäß den beiden Ausführungsbeispielen können auch so aufgeschichtet werden, daß das in F i g. 4 dargestellte Muster entsteht. Bei einem derartigen Muster wird dann zum Bündein der überstehenden Rohrenden und zum Zusammen-
drücken der /wischen den uL".-i stellenden Luden liegenden Rohrbereiche L 1 bzw. /. 2 je eine kreisförmige Zusammendriickvorrichtung gemäß F i g. 6 oder je eine alternative kreisförmige Zusammendrüekvorrichtung gemäß F-' i g. 7 verwendet.
Die in F i g. 7 dargestellte Zusammendrückvorrichtung besteht aus einem rechteckigen Kohlefaserband 11. das an einem Ende zwei parallele Zungen 12 und am anderen Ende drei parallele Zungen 13 aufweist. Das Band Il wird um die Kohlefaserröhren geschlungen, so daß die Zungen 12 in die zwischen den Zungen Il befindlichen Ausschnitte eingreifen. Sodann werden eine Zugkraft an den Zungen 12 in die eine Richtung und eine Zugkraft an den Zungen 13 in die andere Richtung angelegt, se· daß ein Radialdruck auf die innerhalb des Bandes liegenden Röhren ausgeübt wird. Das gespannte Band verbleibt dann auf dem Rohrpaket und kann durch eine weitere aufgewickelte Schicht von Kohlefasern fixiert werden. Das Band kann auch so ausgeführt sein. daü mehr oder weniger /ungcn vorhanden sind.
i Jer keramische Rekuperator gemäß dem ersten bzw. /weiten Ausfüh-ungsbeispiel der Erfindung kann auch bei Betriebstemperaturen von mehr als 1000 C eingesetzt werden. Bislang schlossen die spezifischen Fertigungstechniken von Keramik kompakte rekuperative Wärmetauschaggregate hoher Flächendichte aus. Eine Verwendung von wabenförmigen Austauschstruk türen extrem hoher Flächendichte in Gleich- bzw. Ciegenstromrekuperatoren war bislang auch nicht möglich, da es nicht gelang, die Strömungsmittel auf diese Miniatur-Stromungskanäle zu verteilen.
Die hier beschriebenen, crfindiingsgcmäßen Rekuperatoren lassen sich modifizieren, ohne ti a 13 man von der der Erfindung zugrunde liegenden Idee abweicht: z. B. kann man die Rekuperatoren als U-Rohr oder in Wedelrohr-F:onn mit Innenrippen ausbilden. Ferner k.inn der Außenmantel des Rekuperators durch c:,, weiteres, den Rekuperator umströmendes Strömung1 mittel gekühlt werden.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche;
1. Rekuperator mit zwei Gruppen von Rohrlagen, die zu einer Baueinheit zusammengefügt sind, wobei sie in einem mittleren Bereich der Baueinheit, in dem die Rohrlagen der einen Gruppe parallel zwischen den Rohrlagen der anderen Gruppe angeordnet sind und aneinander anliegen, bei dem die Röhren der einen Gruppe von einem und die Röhren der anderen Gruppe von einem anderen Strömungsmittel durchströmt werden, die dabei durch die Rohrwände hindurch Wärme tauschen und bei dem die Röhren beider Gruppen an ihren einen und anderen Enden für den Strömungsmitteleintritt aus einem jeweils gemeinsamen Verteilerraum bzw. für den Strömungsmittelaustritt in einen jeweils gemeinsamen Sammelraum offen und gegen Ströraungsmitteldurchtritt zwischen ihnen abgedichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (ί) der einen Gruppe mit ihren einen Enden (ia) über die entsprechenden einen Enden (2a) der Röhren (2) der anderen Gruppe, die Röhren (2) der anderen Gruppe mit ihren anderen Enden (2b) über die entsprechenden anderen Enden (ib)der Röhren (1) der einen Gruppe hinausstehen, und daß die Röhren (1) der einen Gruppe im Bereich zwischen ihren einen Enden (IaJ und den einen Enden (2a) der Röhren (2) der anderen Gruppe und die Röhren (2) der anderen Gruppe im Bereich zwischen ihren anderen Enden (2b)und den anderen Enden (ladder Röhren (1) der einen Gruppe flaschenhalsförmig zusammengeführt sir»d, wob-J die Röhren (1) der einen Gruppe an ihrer einen Enden (IaJ und die Röhren (2) der anderen Grup "«2 an ihren anderen Enden (2b) jeweils nur untereinander allseitig aneinander liegen.
2. Rekuperator mit zwei Gruppen von Rohrlagen, die zu einer Baueinheit zusammengefügt sind, wobei sie in einem mittleren Bereich der Baueinheit, in dem ίο die Rohrfagen der einen Gruppe parallel zwischen den Rohrlagen der anderen Gruppe angeordnet sind und aneinander anliegen, bei dem die Röhren eier einen Gruppe von einem und die Röhren der anderen Gruppe von einem anderen Strömungsmittel durchströmt werden, die dabei durch die Rohrwände hindurch Wärme tauschen und bei dem die Röhren beider Gruppen an ihren einen und anderen Enden für den StrömungsmiUelcinlritt aus einem jeweils gemeinsamen Verteilerraum bzw. für *> den Strömungsmilielaustritt in einen jeweils gemeinsamen Sammelraum offen und gegen Strömungsmitteldurchtritt zwischen ihnen abgedichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (4) der einen Gruppe mit ihren einen Enden (4a) und mit « ihren anderen Enden (Ab) jeweils über die entsprechenden einen Enden (3a) und die entsprechenden anderen Enden (3b) der Röhren (3) der anderen Gruppe hinausstehen und im Bereich zwischen ihren einen Enden (4a) und den einen Enden (3a) der m> Röhren (3) der anderen Gruppe sowie im Bereich zwischen ihren anderen Enden (4b)und den anderen Enden (3b) der Rohren (3) der anderen Gruppe jeweils flaschenhalsförmig zusammengeführt sind, wobei sie an ihren einen linden (4a) und ihren h'· anderen Enden (4b) jeweils nur !ineinander anliegen.
3. Rekuperator nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden (2a) der Röhren (2) der anderen Gruppe und die anderen Enden (lb)der Röhren (1) der einen Gruppe jweils in ein Doppelrohr münden, das von zwei koaxial geführten Anschlußröhren (7b, B) gebildet wird, von denen das jeweils innere Rohr (7b) über die zugehörigen gebündelten Rohrenden (ia; 2b) gestülpt ist und gegenüber dem zugehörigen äußeren Anschlußrohr (8) durch einen im Ringspalt zwischen den beiden Röhren befindlichen, separaten oder mit einem der beiden Röhren (7Zj, 8) integralen Abstandshalter (9) fixiert ist.
4. Rekuperator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden (3a) und die anderen Enden (3b) der Röhren (3) der anderen Gruppe jeweils in ein Doppelrohr münden, das von zwei koaxial geführten Anschlußröhren (7b, S) gebildet wird, von denen das jeweils innere Rohr (7b) über die zugehörigen gebündelten Rohrenden (4a; 4b) gestülpt ist und gegenüber dem zugehörigen äußeren Anschlußrohr (8) durch einen im Ringspalt zwischen den beiden Röhren befindlichen, separaten oder mit einem der beiden Rohre (7b, 8) integralen Abstandshalter (9) fixiert ist.
5. Rekuperator nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes äußere Anschlußrohr (8) mit den jeweils hinter dem jeweiligen Roh/endenbündel zurückliegenden Rohrenden (\b, 2a;3a,3b)einen Mantel (10) aufweist, der die beiden äußeren Anschlußröhren (8) und die Röhren (1,2; 3,4) im Bereich (L 1, L 2) zwischen den beiden äußeren Anschlußröhren (8) umgibt
6. Rekuperator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er zumindest teilweise aus einem keramischen Material besieht.
7. Verfahren zur Herstellung eines Rekuperators in Keramik nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Rohrrekuperator aus Komponenten zusammengebaut wird, die aus einem Ausgangsmatertar bestehen, das einen von zwei Ausgangsstoffen eines keramischen Materials enthält, und daß die Komponenten des Rohrrekuperators zu einer Baueinheit aus Keramik verschmolzen werden, indem der eine Ausgangsstoff mit dem anderen Ausgangsstoff zur Reaktion gebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
a) Herstellung der Röhren (1, 2, 3, 4) beider Gruppen aus Kohlefasern;
b) Nach dem Aufstapeln der Rohre (1, 2, 3, 4) beider Gruppen derart, daß eine Anordnung der Röhren (1, 2, 3, 4) nach Anspruch I oder Anspruch 2 entsteht und dem Zusammendrükken der Rohre (I, 2, 3, 4), wobei die überstehenden Rohrenden (la, 2b; 4a. 4b) untereinander allseitig zur Anlage kommen. Einbringen von flüssigem oder gasförmigem Silizium oder einer flüssigen oder gasförmigen Siliziiimverbindung in die Kohlefaserröhren (i, 2,3,4); und
c) Erhitzen der Röhren (1,2, 3,4), wobei der in ilen Kohlefasern gebundene Kohlenstoff mit cl'.-m Silizium bzw. der Siliziumverbindung Siliziim· karb'.d bildet und die Röhren an ilveti aneinanderliegenden Wänden miteinander zu einer Baueinheit verschmelzen.
9, Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (1, 2; 3, 4) einer Wärmebehandlung unterzogen werden, bevor die Kohlefasern mit dem gasförmigen oder dem flüssigen Silizium oder der gasförmigen oder flüssigen Siliziumverbindung in Berührung gebracht werden.
10, Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Preßvorgang in die Räume zwischen den Röhren (1, 2; 3, 4) Füllmaterial aus mindestens einem der beiden Ausgangsstoffe in Form von Partikeln oder Seelen eingebracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (10) und/oder die Anschlußröhren (7b, 8) gewickelt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial der Röhren (1, 2; 3, 4) in mindestens einem Doppelrohr mit mindestens zwei koaxial geführten Rohren eingebracht wird, die aus einem Material bestehen, das den anderen Ausgangsstoff des keramischen Materials enthält, und daß sich bei der Reaktion der beiden Ausgangsstoffe die das Doppelrohr bildenden Rohre verflüchtigen, wobei mindestens ein Rohr (1,2; 3,4) aus Keramik zurückbleibt
DE2706715A 1977-02-17 1977-02-17 Rekuperator mit zwei Gruppen von Rohrlagen und Verfahren zu dessen Herstellung Expired DE2706715C3 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2706715A DE2706715C3 (de) 1977-02-17 1977-02-17 Rekuperator mit zwei Gruppen von Rohrlagen und Verfahren zu dessen Herstellung
BE185211A BE864007A (fr) 1977-02-17 1978-02-16 Echangeur de chaleur et procede de fabrication d'un tel echangeur
US05/878,781 US4256178A (en) 1977-02-17 1978-02-17 Coaxial heat exchanger and method for constructing a heat exchanger
GB6387/78A GB1596822A (en) 1977-02-17 1978-02-17 Heat exchanger and method of manufacturing a heat exchanger
FR7804653A FR2381264A1 (fr) 1977-02-17 1978-02-17 Echangeur de chaleur et procede de fabrication d'un tel echangeur
SE7801881A SE7801881L (sv) 1977-02-17 1978-02-17 Vermevexlare och sett att tillverka en vermevexlare

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2706715A DE2706715C3 (de) 1977-02-17 1977-02-17 Rekuperator mit zwei Gruppen von Rohrlagen und Verfahren zu dessen Herstellung

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2706715A1 DE2706715A1 (de) 1978-08-24
DE2706715B2 DE2706715B2 (de) 1980-11-13
DE2706715C3 true DE2706715C3 (de) 1981-07-16

Family

ID=6001428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2706715A Expired DE2706715C3 (de) 1977-02-17 1977-02-17 Rekuperator mit zwei Gruppen von Rohrlagen und Verfahren zu dessen Herstellung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4256178A (de)
BE (1) BE864007A (de)
DE (1) DE2706715C3 (de)
FR (1) FR2381264A1 (de)
GB (1) GB1596822A (de)
SE (1) SE7801881L (de)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4735261A (en) * 1982-09-13 1988-04-05 Plascore, Inc. Plastic heat exchanger
US4872504A (en) * 1982-09-13 1989-10-10 Plascore, Inc. Modular heat exchanger housing
US4588543A (en) * 1982-09-13 1986-05-13 Plascore, Inc. Method of constructing heat exchanger core
DE3611623A1 (de) * 1985-04-27 1986-10-30 Akzo Patente GmbH, 42103 Wuppertal Stoff- und/oder waermeaustauscher
DE3600628A1 (de) * 1986-01-11 1987-07-16 Degussa Zeolithformkoerper
IT1310762B1 (it) * 1999-12-03 2002-02-22 Magneti Marelli Climat Srl Scambiatore di calore, particolarmente per l'impiego a bordo diautoveicoli
GB2422002A (en) * 2005-01-06 2006-07-12 Nelson Modular heat exchanger
US7431074B1 (en) * 2006-03-20 2008-10-07 Fellman Michael L Radiator structure
US8373096B2 (en) * 2010-04-13 2013-02-12 I-Shou Tsai Toilet seat heating device
SE540208C2 (sv) * 2016-09-16 2018-05-02 Värmeväxlare och förfarande för att tillverka en sådan värmeväxlare
GB2581735B (en) * 2017-11-21 2021-07-28 Comprex Llc Compact heat exchanger with alternating fluid channels

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE324506C (de) * 1920-08-31 Kramer Fritz Befestigung fuer Vorwaermer- und UEberhitzerglieder, die aus einzelnen Roehrengruppen bestehen
GB766668A (en) * 1954-03-05 1957-01-23 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to heat exchangers
GB794660A (en) * 1954-08-30 1958-05-07 Havilland Engine Co Ltd Heat exchangers
US3079273A (en) * 1957-05-07 1963-02-26 Minnesota Mining & Mfg Thermally resistant articles and method for their fabrication
NL151792C (de) * 1965-01-14
GB1138204A (en) * 1965-11-09 1968-12-27 Central Electr Generat Board Improvements in or relating to tubular recuperative heat exchangers
GB1141102A (en) * 1966-04-01 1969-01-29 Ass Elect Ind Improvements in heat exchangers
DE1653270B1 (de) * 1966-04-28 1971-08-12 Eugen Siempelkamp Heiz- und kuehlbare Pressenplatte
DE1551448B2 (de) * 1967-02-17 1971-07-08 Daimler Benz Ag, 7000 Stuttgart Waermeaustauscher mit achsparallelen rohren, die rechteckige enden aufweisen
US3419069A (en) * 1967-04-28 1968-12-31 Du Pont Heat transfer apparatus having flexible plastic tubular elements arranged in a braided configuration
US3435893A (en) * 1967-07-31 1969-04-01 Du Pont Heat exchanger component formed with flexible plastic tubes
US3526274A (en) * 1968-06-04 1970-09-01 Du Pont Cross flow box cooler unit
FR2134067B1 (fr) * 1970-03-06 1974-08-09 Stein Industrie Module echangeur de chaleur
US3854523A (en) * 1971-08-19 1974-12-17 Du Pont Liquid heat exchange system
US3926251A (en) * 1973-02-16 1975-12-16 Owens Illinois Inc Recuperator structures
US4049049A (en) * 1975-03-03 1977-09-20 Owens-Illinois, Inc. Recuperator structures
DE2515248A1 (de) * 1975-04-08 1976-10-14 British Oxygen Co Ltd Verfahren zur herstellung von metallpulver aus metallspaenen
JPS5818349B2 (ja) * 1975-06-25 1983-04-12 ノ−トン カンパニ− 気体不透過性中空炭化ケイ素成形品およびその製造方法
CH613512A5 (de) * 1976-07-30 1979-09-28 Sulzer Ag

Also Published As

Publication number Publication date
FR2381264A1 (fr) 1978-09-15
GB1596822A (en) 1981-09-03
DE2706715A1 (de) 1978-08-24
SE7801881L (sv) 1978-08-17
BE864007A (fr) 1978-06-16
US4256178A (en) 1981-03-17
DE2706715B2 (de) 1980-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2706715C3 (de) Rekuperator mit zwei Gruppen von Rohrlagen und Verfahren zu dessen Herstellung
DE3043995A1 (de) Abgasdurchstroemter schwebeteilchenfilter fuer dieselmaschinen
DE2642521C2 (de) Vorrichtung zum gegenseitigen Distanzieren paralleler zylindrischer Elemente, die der Wärmeübertragung dienen
DE2940963C2 (de) Thermoelektrischer Wandler
DE2505015C2 (de) Wärmetauscher aus Kunststoff
DE2706253C2 (de)
WO2016131786A1 (de) Rohrbündelwärmeübertrager
DE3316709C2 (de) Bohrkolonne aus Sektionen, die jeweils aus einem Außenrohr mit wenigstens einem darin installierten Innenrohr bestehen
DE602004011171T2 (de) Wärmetauscher mit Plattenstapel
DE2325245C3 (de) Verfahren zum Herstellen einer Sekundarelektronen emittierenden Mikrokanalplatte
DE2805817C3 (de) Rekuperativer Wärmeübertrager aus keramischem Material
DE930146C (de) Vorrichtung zum Halten von Rohren in Rohrbuendeln von Waermeaustauschern
EP0843804B1 (de) Speicherblock für regenerativ-wärmetauscher
DE2832938C3 (de) Rohrbündel zur Wärmeübertragung durch Berührung
DE2012883C3 (de) Rohrbündel-Wärmetauscher
DE19846347A1 (de) Wärmeaustauscher aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung
DE10056229B4 (de) Wärmetauscher für den indirekten Wärmeaustausch
DE102019134587A1 (de) Wärmeübertrager und Adsorptionsmaschine
DE2812080A1 (de) Massenuebertragungsvorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung
DE1816006B2 (de) Rohrbuendelwaermetauscher
DE2358276A1 (de) Regenerator
DE3207881C1 (en) Heat exchanger profile
WO2021164874A1 (de) Vorrichtung mit einem reaktor zum dehydrieren eines mit wasserstoff angereicherten flüssigen wasserstoffträgers
DE3209584C2 (de) Vorrichtung zum Überhitzen von Dampf
AT358679B (de) Waermetauscher, insbesondere zwischenwaerme- tauscher fuer gasgekuehlte hochtemperatur- reaktoren

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: M.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NUERNBERG AG, 8000

8339 Ceased/non-payment of the annual fee