DE2708408C2 - Rohrbündelwärmeaustauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrbundelwärmeaustauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Wärmeaustauscher der »trockenen« Bauart dient zum Wärmeaustausch zwischen einer Flüssigkeit, z. B. Wasser und einem zweiten Fluid, beispielsweise Luft, das vom ersten Fluid durch eine Wandung getrennt ist.

Die Erfindung geht aus von einem Rohrbündelwärmeaustauscher, wie er in der DE-OS 23 13 565 offenbart ist. Dieser Wärmeaustauscher besteht aus zumindest einer Baueinheit aus thermoplastischen Rohren, die miteinander durch Abstandhalteteile verbunden sind, die untereinander im Abstand angeordnet sind und die schichtweise Anordnung der Rohre gegeneinander erlauben. Jede Baueinheit wird an ihren Enden mit einem Sammelrohr aus Metall verbunden, durch die das Fluid in die Rohre eintreten kann bzw. in denen das aus den Rohren austretende Fluid gesammelt wird. Ein ähnlicher Wärmeaustauscher ist aus der DE-AS 24 52 123 bekannt. Hier besteht das Bauelement jedoch nicht aus einzelnen zusammengefaßten Rohren, sondern aus nebeneinander angeordneten plattenförmigen Hohlkörpern, vorzugsweise Kunststoff. Diese Platten sind nebeneinander mit Abstand zueinander angeordnet, so daß das kühlende Medium nur in vertikaler Ebene an den Wänden der Platten vorbeistreichen kann. Dadurch ergibt sich jedoch ein schlechter Wärmeübergang. Außerdem läßt sich ein derartiger Wärmeaustauscher nur schlecht unterschiedlichen Kühlturmformen anpassen. Deswegen sind auch bei dem Kühlturm gemäß dieser Druckschrift die Wärmeaustauscherciemente einzeln b5 angeordnet. Jedes dieser Elemente wird in der Werkstatt vorgefertigt, komplett zur Baustelle transportiert und dort eingebaut. Das Wärmeaustauscherelement gemäß der DE-OS 23 13 565 kann zwar auf der Baustelle zusammengesetzt werden, eignet sich jedoch aufgrund der linearen Ausführung nicht für jede Art von Kühlturm. Es können auch bei dieser Ausführungsform nur diskrete Wärmeaustauscherelemente im Kühlturm untergebracht werden, was wie bei dem Vorschlag der DE-AS 24 52123 dazu führt, daß eine Vielzahl von Sammlern und Anschlüssen der Rohre an die Sammler benötigt werden. Das macht die Montage zeitaufwendig und unwirtschaftlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rohrbündelwärmeaustauscher der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher sich unterschiedlichen Kühlturmformen anpassen läßt und an der Baustelle auf einfache Weise montierbar ist.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Mit Hilfe der Bauweise gemäß der Erfindung ist es möglich, bei einem Kühlturm, mit nur zwei Sammlern auszukommen, zwischen denen die Rohrbündel in der Form des jeweiligen Kühlturmes angepaßter Anordnung verlegt sind. Die jeweils benötigte Rohrlänge wird auf der Baustelle zugeschnitten und in die runden. Ausnehmungen der übereinander liegenden Halteleisten der Zwischenstücke eingelegt. Die Zwischenstücke dienen zur Abstützung und zum Zusammenhalt der Rohrbündel. Zur Kompensation der Wärmeausdehnung der Rohrlängen sind die einzelnen Zwischenstücke in jeweils einer Radialebene beweglich gelagert und können daher der aufgrund der Wärmeausdehnung einsetzenden Verlängerung der Kunsistoffrohre ausweichen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Zwischenstücke besteht darin, daß die Halteleisten an ihren Enden durch U-förmige Profile gehalten sind. Nachdem eine erste Lage von parallel zueinander angeordneten Kunststoffrohren in den runden Ausnehmungen der in den Zwischenstücken befindlichen Halteleisien verlegt worden ist, werden weitere Halteleisten in die U-förmigen Profile von oben eingesetzt und auf die erste Rohrlage abgesenkt, derart, daß die unteren runden Ausnehmungen der Halteleisten die Rohre aufnehmen und jeweils zwei übereinander angeordnete Halteleisten aufeinander aufliegen. Dann wird in die oberen runden Ausnehmungen der Halteleisten eine weitere Lage von Kunststoffrohren eingelegt und so fort.

Gemäß Anspruch 3 ist es jedoch auch möglich, daß die Halteleisten jeder Lage und die U-Profile jedes Zwischenstückes in einer Platte mit einzelnen Löchern für die Rohre zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind. Dann werden zuerst die plattenförmigen Zwischenstükke aufgestellt und die einzelnen Rohrlängen durch die Öffnungen hindurchgezogen.

Um die Rohrbündel bei Wärmeausdehnung unter einer gewissen Spannung halten zu können, sieht der Anspruch 4 vor, daß einige Zwischenstücke durch einen Radialantrieb vorgespannt sind. Dadurch wird die Durch- öder Abbiegung der Rohre aufgrund ihrer Ausdehnung kompensiert. Der Radialantrieb kann eine Zugvorrichtung sein, die aus einem einfachen Gewicht besteht, daß an dem Zwischenstück mit Hilfe eines Seiles befestigt ist, einen horizontalen Zug am Zwischenstück ausübt, wobei die Zugvorrichtung über eine Blockrolle umgelenkt wird.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen nachfolgend niihcr erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines teilgeschnittenen Wärmeaustauschers,

F i g. 2 einen schematisierten Horizontalschnitt durch den Wärmeaustauscher der F i g. 1;

Fig.3 perspektivisch und in größerer Darstellung Zwischenelemente für die im Wärmeaustauscher der Fig. 1 verwendeten Rohrlageii;

F i g. 4 einen Wärmeaustauscher eingebaut in einem Naturzugkühlturm;

Fig.5 einen schematischen Horizontalschnitt durch den Wärmeaustauscher der F i g. 4;

Fig.6 eine schematische Ansicht eines Wärmeaustauschers eingebaut in einen Kühlturm mit zusätzlichen direkten Wärmeaustauschern;

Fig.7 eine Ausführungsvariante zum Kühlturm der Fig. 6;

Fig.8 einen Wärmeaustauscher eingebaut in einen Kühlturm mit Saugzug;

F i g. 9 eine weitere Ausführungsform des Wärmeaustauschers bei einem Naturzug-Kühlturm;

F i g. 10 eine schematische Darstellung im Ho>izontalschnitt des in F i g. 9 gezeigten Kühlturms;

Fig. 11 und 12 zwei weitere Ausführungsvarianten eines Wärmeaustauschers.

Der in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Wärmeaustauscher umfaßt eine zylindrische Wärmeaustauscherwandung 1 mit vertikaler Achse. Der Wärmeaustauscher umschließt eine Innenkammer 2. Die Wandung 1 umfaßt zwei geradlinige einander gegenüberstehende vertikale Wandausbildungen 3 und 4 und zwei gekrümmte Randausbildungen 5 und 6, die kreisförmig ausgebildet sind. An den vertikalen Wandausbildungen 3, 4 verlaufen Sammler 7 und 8 in die Lagen von Rohrabschnitten 10, die der Krümmung der Wandung 1 folgen und parallel zu den Randausbildungen 5 und 6 verlaufen, einmünden. Zwischen den Sammlern 7 und 8 sind Türen 11 angeordnet, die Zugang zur Innenkammer 2 bieten.

Die Rohre 10 sind aus einem nachgiebigen Kunststoff hergestellt, so daß sie leicht der Krümmung der Wandung 1 folgen können. Die Rohre 10 sind an die Sammler 7 und 8 nach einem geeigneten Verfahren, beispielsweise durch Einbördeln, Klemmverbindung, Schweißen, Verkleben oder dergleichen angeschlossen. Die gesamte Wandausbildung 1 ist auf eine kreisförmige Grundplatte 12 mittels Zwischenstücken 13 montiert. Jedes Zwischenstück 13 weist zwei U-förmige Profile 14 auf, die vertikal und in einer Ebene radial zur Wandung 1 angeordnet sind. In diesen U-Profilen 14 sind horizontal überlagerte Halteleisten 15 angeordnet, die jeweils eine Reihe abgerundeter Ausnehmungen 16 aufweisen, deren Achsen quer gerichtet sind und deren Radius größer oder gleich dem eines Querabschnitts eines Rohres 10 ist. Somit bilden bei richtiger Überlagerung diese Halteleisten Löcher 17, in welche die Rohre 10 bei der Montage des Wärmeaustauschers einführbar sind. Nach der dargestellten Ausführungsform iit die sich auf einer Seite in jeder Halteleiste 15 befindliche Re'he von Ausnehmungen 16 um einen halben Schritt zwischen aufeinanderfolgenden Ausnehmungen bezüglich der Reihe der anderen Seite versetzt, wenn auch beim endgültigen Zusammenbau die Löcher 17 schachbrettartig bzw. versetzt in den Zwischenstücken 13 angeordnet sind und die überlagerten Rohrlagen leicht von einer Lage zur nächsten gegeneinander versetzt sind. Selbstverständlich können die Löcher 17 auch vertikal ausgerichtet sein oder in irgend einer anderen Gruppierung angeordnet werden. Die Halteleisten 15 können aus beliebigem geeigneten Material wie Metall, Kunststoff oder Holz hergestellt sein. Man kann auch an Stelle der gerade beschriebenen Zwischenstücke perforierte Platten aus einem einzigen Stück vorsehen, in weiche die Rohre eingeführt werden.

Um die Durch- oder Abbiegung der Rohre 10 aufgrund ihrer Ausdehnung unter Temperatureinfluß zu kompensieren, kann jedes Zwischenstück 13 auf der Grundplatte 12 über Rollen 18 abgestützt werden, und an einigen Zwischenstücken 13 ein Radialantrieb 19 angeordnet werden, um eine nach außen gerichtete Radialkraft Fauszuüben. Diese Kraft Fhält so eine gewisse mechanische Spannung in den Rohren 10 aufrecht. Der Radialantrieb 19 kann ein einfaches Gewicht 20 umfassen, das an dem Zwischenstück 13 über eine Seilrolle 21 befestigt ist. Es können auch Federn, Winden oder andere zweckmäßig ausgebildete Organe verwendet werden.

Das obere Ende der Kammer 2 ist durch eine Aufsatzhaube 22 abgeschlossen, in welcher eir. Ventilator 23 für mechanischen Zug angeordnet ist.

Das in den Rohren 10 zirkulierende heiße Wasser kann in den Wärmeaustauscher über einen der Sammler 7 oder 8 eintreten und parallel den Wärmeaustauscher durchströmen. Durch eine geeignete Kammeraufteilung der Sammler 7 und 8 kann das Wasser mehrmals durch gewisse Rohrgruppen geführt werden und dann durch den gegenüberliegenden Sammler oder durch den gleichen Sammler entsprechend den vorg-ssehenen Anschlüssen und je nachdem, ob die Anzahl der Durchgänge geradzahlig oder ungradzahlig ist, austreten.

Zur Montage der Rohre im Kühlturm werden am Montageort die Rohre 11 in die Zwischenstücke 13 eingeschoben, an Sammlern 7, 8 befestigt und direkt auf Länge geschnitten.

Em unterschiedliches Monta^CTeverfahren zuni Einschieben der Rohre auf der Bausteile und zur Vormontage des Wärmeaustauschers im Werk besteht dariy, im Werk jede horizontale Lage oder Bahn 9 von Rohren in den Halteleisten 15 vorzumontieren.

Wc/den diese im Werk hergestellten Lagen um sich selbst für den Transport aufgewickelt, so entspricht die Montage des ringförmigen Wärmeaustauscher.·; auf der Baustelle dann der Überlagerung jeder der horizonta(en Bahnen im Werk vormontierter Rohre. Bei dieser Art von Montage bestehen die Zwischenstücke 13 aus einer Reihe von Halteleisten 15.

In den F i g. 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Wärmeaustauschers gezeigt. Nach der Darstellung umfaßt die Wandung XA des Wärmeaustauschers mehrere Wandteile 1/4-1,1/4-2,1A-3 und 1Λ-4 von einer Konstruktion, die gleich df r der Wandung 1 der F i g. 1 bis 3 is*. Jeder Wandungsteil endet in zwei vertikalen Sammlern 7A und 8/4, die in Reihe oder parallel an eine Versorgungsleitung 2\ angeschlossen sind. Die Wärmeaustauscher sind in einen Naturzug-Kühlturm eingebaut.

Die Fig.6 und 7 zeigen weitere Verwendungsmöglichkeiten des Wärmeaustauschers.

An der Basis eines Naturzug-Kühlturms 27 ist ein direkter Wärmeaustauscher 26 angeordnet, üher dem ein Wärmeaustauscher 28, der in den Fig. 1 bis 4 beschriebenen Art, angeordnet ist. Die Luftzirkulation erfolgt somit parallel, w^irend die Zirkulation des Wassers in den beiden Wärmeaustauschern 26 und 28 in Reihe erfolgt.

Fig. 7 zeigt einen ähnlichen Kühlturm, bei dem der Wärmeaustauscher 29 entsprechend den Fig. 1 bis 4 von einem direkten Wärmeaustauscher 3C umsehen ist.

In Fig.8 ist ein weiterer Kühlturm dargestellt bei dem die Wärmeaustauscherwandung Iß kegelstumpfförmig geneigt sind. In diesem Fall sind die nicht dargestellten Sammler und die Zwischenstücke 13ß bezüglich der Vertikalen geneigt.

Eine weitere Verwendungsmöglichkeit des Wärmeaustauschers ist in den Fig.9 und 10 gezeigt. Hier umfaßt der Wärmeaustauscher eine Wandung IC im wesentlichen kreisförmiger Gestalt mit vertikaler Achse, wobei sein Radialschnitt eine gebrochene Konfiguration aufweist. Diese Wandung umfaßt nämlich einen unteren zylindrischen Teil IC-I. auf dem ein kegelstumpfförmiger Teil lC-2 gelagert ist, wobei die Teile analog wie bei der Wandung 1 der F i g. 1 bis 3 und 8 aufgebaut sind. Man sieht auch, daß die Wandung ICim Winkel in mehrere Sektoren in der in den F i g. 4 und 5 dargestellten Weise unterteilt ist.

Schließlich zeigen die Fig. 11 und 12 verschiedene mögliche Varianten der Wandungen 1D und 1 £ Die der Fig. 11 umfaßt zwei zylindrische Teile ID-I und 1D-2, die untereinander über zwei plane Teile 1D-3 und 1D-4 verbunden sind, wobei die gesamte Anordnung wie im Falle der Fig. 1 bis 3 mit Hilfe von Rohrlagen und Zwischenstücken aufgebaut ist. In Fig. 12 schließlich hat das Profil der Wandung 1£"im wesentlichen die Form einer Acht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

30

40

45

50

60

65

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Rohrbündelwärmeaustauscher, bei dem die Rohre aus nachgiebigem Kunststoff bestehen und mit Halteleisten abgestützt und lageweise angeordnet sind, wobei die Rohrenden in je einen Sammler münden, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinander liegenden Halteleisten (15) der Lagen zu einzelnen Zwischenstücken (13) zusammengefaßt to sind, die in jeweils einer Radialebene beweglich gelagert sind, wobei die Rohre (10) gerade oder gekrümmt zwischen benachbarten Zwischenstücken (13) verlaufen.

2. Rohrbündelwärmeaustauscher nach Ansprach I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Halteleisten (15) an ihren Enden durch U-förmige, in der Ebene der Zwischenstücke (13) angeordnete Profile (14)gehalte??sind.

3. Rohrbündelwärmeaustauscher nach den An-Sprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteleisten (15) jeder Lage und die U-Profile (14) jedes Zwischenstückes (13) in einer Platte mit einzelnen Löchern (17) für die Rohre zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

4. Rohrbündelwärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einige Zwischenstücke (13) zur Kompensierung der Rohrausdehnung durch einen Radialantrieb (19) vorgespannt sind.