DE2726317C2

DE2726317C2 - Wärmeaustauscher mit Rohrbündeln

Info

Publication number: DE2726317C2
Application number: DE19772726317
Authority: DE
Inventors: Heinrich Ing. Wien Riedel
Original assignee: Schiff & Stern Kg Wien At
Current assignee: Schiff & Stern Kg Wien At
Priority date: 1976-06-30
Filing date: 1977-06-10
Publication date: 1983-08-18
Also published as: ATA479976A; AT343700B; DE2726317A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher mit Rohrbündeln, die in eh, m im wesentlichen zylindrischen Mantel angeordnet sind und zur Umlenkung der Strömung im Außenraum um die Wärmetauschrohre in hintereinanderliegenden Ebenen angeordnete Einbauten aufweisen. Ein derartiger Wärmeaustauscher ist nach der US-PS 39 58 630 bekannt.

Um den Wärmeübergang von Rohrbündel — Wärmeaustauschern zu verbessern, werden die Rohrbündel sehr häufig mit Einbauten versehen. Durch diese, auch als Umlenkbeche oder Schikanen bezeichneten Einbauten, wird die Strömung im Außenraum mehrfach umgelenkt und es treten daher abwechselnd Längs- und Querströmstrecken auf.

Bisher werden solche Einbauten entweder abwechselnd aus Kreisring- und Kreisscheiben oder aus abwechselnd versetzten Segmenten bzw. Sektoren '° aufgebaut. Versuche haben gezeigt, daß bei den bekannten Anordnungen ein Teil der Rohre vom außenseitig strömenden Medium praktisch nicht beaufschlagt werden. Es bilden sich vielmehr hinter den Einbauten Wirbel, durch die die Strömung und damit der ^>5 Wärmeübergang stark beeinträchtigt wird.

Bei dem bekannten Wärmeaustauscher nach US-PS 39 58 630 sind in hintereinanderliegenden Ebenen jeweils zwei Einbauabschnitte angeordnet, die in Strömungsrichtung gegeneinander versetzt sind. Diese ^h0 Einbauabschnitte haben dabei gleiche achssymmetrische Doppelkreissektorgestalt. Die Versetzung der in Strömungsrichtüng hintereinander liegenden Einbauabschnitte erfolgt durch Verdrehen der Sektoren. Bei einer solchen Einrichtung entsteht keine gleichmaßige Strö- ^6d mung, insbesondere im Zentrum des Wärmeaustauschers erfolgt praktisch überhaupt keine Umlenkung,
. Bei einem anderen bekannten Wärmeaustauscher sind hintereinander liegende Einbauabschnitte gegeneinander verschoben, wobei jeder zweite Einbau singular in der Mitte vorgesehen ist Es ergibt sich dadurch eine Anordnung, wie sie bei jenen bereits als bekannt beschriebenen Einrichtungen aus abwechselnd angeordneten Kreisring- und Kreisscheiben entstehL Der Strom des Mediums wird jeweils in der Mitte vereint, dann wieder getrennt usw.

Die Erfindung hat zum Ziel, die geschilderten Nachteile der bekannten Anordnung zu vermeiden, insbesondere einen bessernen Wärmeübergang zu erzielen. Erreicht wird dies bei einem Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art dadurch, daß die Einbauten in mindestens zwei einzelne, zwischen sich und dem Mantel Zwischenräume freilassende Einbauabschnitte aufgelöst oder aufgeteilt und daß die Einbauabschnitte jeweils einer der hintereinandei liegenden Ebenen zu denen der dahinterliegenden Ebene verschoben oder versetzt sind.

Wie die zahlreichen durchgeführten Versuche gezeigt haben, wird durch die erfindungsgemäße Anordnung eine praktisch wirbelfreie Strömung ohne Toträume erreicht und somit der Wärmeübergang verbessert und der Druckverlust vermindert.

Die aufgezeigte Wirkung eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers kann noch dadurch gesteigert werden, daß die Einbauabschnitte zusätzlich mit Öffnungen für den Durchgang des im Außenraum um die Wärmetauschrohre strömenden Mediums versehen sind.

Eine weitere Verbesserung der Strömung einerseits und eine Verhinderung der Ablagerung von Schmutz anderseits kann erreicht werden, wenn, nach einem weiterbildenden Merkmal der Erfindung, der jeweils am weitesten außen liegende Einbauabschnitt im wesentlichen den seitlichen Bereich des Außenraumes der Wärmetauschrohre mit Ausnahme eines im Bereich der kleinsten Höhe des Außenraumes liegenden, im Verhältnis zum gegenüberliegenden freien Strömungsquerschnitt kleinen Querschnitt abdei.kt.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Dabei zeigt die

F i g. 1 einen teilweisen Längsschnitt und die

F i g. 2 einen Querschnitt durch einen zweiströmigen Rohrbündel — Wärmeaustauscher. Die

F i g. 3 stellt schemalisch den Weg des im Außenraum strömenden Mediums dar.

Der gezeigte Wärmeaustauscher besitzt einen Mantel 1, der an seinem einen Ende durch einen Boden 2 verschlossen ist. Innerhalb des Mantels 1 sind Rohrbündel 3 angeordnet. Die Wärmetauschrohre der kohrbündel 3 gehen von einer Rohrplatte 4 aus, wenden sich im Bereich des Bodens 2 um 180° und münden wieder in der Rohrplatte 4. Der Außenraum 5. das ist der außerhalb der Rohrbündel 3. jedoch innerhalb des Mantels 1 liegende Raum, ist durch eine mittig und waagrecht verlaufende, nur die Umkehrung im Bereich des Bodens frei lassende Wand 6 unterteilt. Dichtungen 7 sichern die Dichtheit der Wand 6.

In den Außenraum 5 mündet ein Zufluß-Stutzen 8 und ein AbflußjStutzen9.

An die Rohrplatte 4 angeflanscht ist ein Zylinder 10, der durch eine Wand 11 in zwei Kammern 12 und 13 unterteilt ist. In die Kammer 12 mündet ein Zufluß-Stutzen 14, von der Kammer 13 geht ein Abfluß-Stutzen 15 aus. Das durch den Zufluß-Stutzen 14 eintretende Medium durchströmt daher die Rohrbündel bei der

gezeichneten Anordnung im oberen Teil des Außenraumes 5 von links nach rechts, im unteren Teil von rechts nach links, um nach Durchströmen der Kammer 13 durch den A.bfluß-Stutzen 15 den Wärmeaustauscher zu verlassen.

Um den Wärmeübergang zwischen diesem Medium und dem im Außenraum 5 strömenden Medium zu verbessern, sind Einbauten 16 vorgesehen, deren Ausbildung aus den F i g. 2 und F i g. 3 ersichtlich ist. Zur besseren Darstellung dieser Einbauten sind dabei in Fig.2 die Rohre des Rohrbündels 3 und in Fig.3 überdies auch die Bohrungen für diese Rohre weggelassen.

Gemäß F i g. 2 oben und F i g. 3 ist ein Einbau in zwei Abschnitte 17 und 18 aufgelöst. Diese beiden Abschnitte liegen im wesentlichen in einer Ebene und lassen zwischen sich einen Zwischenraum 19 und zwischen Abschnitt 17 und dem Mantel 1 den Zwischenraum 25 frei. Der an der Seite liegende Abschnitt 18 ist im Bereich der geringsten Höhe 20 abgeschnitten (Fig. 2). Dadurch entsteht auch seitlich ein nicht abgedeckter Querschnitt 21, der im Verhältnis zum abgedeckten Strömungsquerschnitt jedoch verhältnismäßig alein ist

Das Medium strömt in parallelen Strömen durch die Zwischenräume 19 und 25, wobei die geraden Seiten des Abschnittes 17 vom Medium ungleich schnell und schräg angeströmt werden. Dadurch wird auf der Rückseite dieses Abschnittes Totwasserbildung verhindert.

Zur Auflösung eventuell entstehender Wirbel ist gemäß Fig. 2 eine Anzahl von Öffnungen 22 angeordnet, die sowohl im Abschnitt 17 als im Abschnitt 18 vorgesehen sind. Auch durch diese verhältnismäßig kleinen Öffnungen kann Medium strömen und zur Auflösung von Wirbeln beitragen.

In der unteren Hälft der F i g. 2 ist eine segmentförmige Schikane 23 dargestellt, die nicht in einzelne Abschnitte unterteilt ist Solche Schikanen können alternierend mit den in Abschnitt 17, 18 unterteilten Einbauten vorgesehen werden. Im Bereich der geringsten Höhe 20 ist ein freier Querschnitt 21 durch Abschneiden des Segmentes gebildet

In Fig. 2 unten ist auch angedeutet daß die abgedeckte Fläche auch vergrößert werden kann, z. B. bis zur Kante gemäß der unterbrochenen Linie 24. Auch in einem solchen Falle kann sich im Bereich der Einbauten kein Schmutz sammeln, weil dieser von der in Draufsicht zick-zack-förmig verlaufenden Strömung mitgenommen wird.

Im Rahmen weiterer Ausführungsbeispiele der Erfindung sind zahlreiche Abänderungen gegenüber den gezeichneten Beispielen möglich. So können bei einströmigen Rohrbündel-Wärmeaustauschern die Einbauten im wesentlichen die gesamte Höhe des Zylinders erreichen. Auch sind Ausführungsbf.-?piele der Erfindung bei Rohrbündel-Warmeaustauschtr' möglich, die mehr als zweiströmig ausgebildet sind.

Es ist ferner selbstverständlich möglich. Einbauten die z. B. etwa entsprechend der unterbrochenen Linie 24 in Fig.2 größer als viertelkreisförmig sind, in einzelne Abschnitte aufzulösen. Auch ist keinesfalls eine Auflösung nur in zwei Abschnitte zwingend, es können vielmehr auch mehrere Abschnitte sein, in die ein Einbau aufgelöst wird. Die Form der Öffnungen 22 muß keinesfalls kreisförmig sein, es sind auch z. B. Schlitze möglich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmeaustauscher mit Rohrbündeln, die in einem im wesentlichen zylindrischen Mantel angeordnet sind und zur Umlenkung der Strömung im Außenraum um die Wärmetauschrohre in hintereinanderliegenden Ebenen angeordnete Einbauten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten in mindestens zwei einzelne, zwischen sich und dem Mantel Zwischenräume (19, 25) freilassende Einbauabschnitte (17,18) aufgelöst oder aufgeteilt und daß die Einbauabschnitte (17, 18) jeweils einer der hintereinanderliegenden Ebenen zu denen der dahinterliegenden Ebene verschoben oder versetzt sind.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauabschnitte (17, 18) zusätzlich mit Öffnungen (22) für den Durchgang des im Außenraum (5) um die Wärmetauschrohre strömenden Mediums versehen sind.

3. Wärineaustauscher nach Anspruch 1 oder dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils am weitesten außen liegende Einbauabschnitt (18) im wesentlichen den seitlichen Bereich des Außenraumes (5) der Wärmetauschrohre mit Ausnahme einer im Bereich der kleinsten Höhe (20) des Außenraumes liegenden, im Verhältnis zum gegenüberliegenden freien Strömungsquerschnitt kleinen Querschnitt (21) abdeckt.

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