DE2826707A1

DE2826707A1 - Dampfbeheizter waermeaustauscher

Info

Publication number: DE2826707A1
Application number: DE19782826707
Authority: DE
Inventors: Herbert Krips
Original assignee: Balcke Duerr AG
Current assignee: Balcke Duerr AG
Priority date: 1978-06-19
Filing date: 1978-06-19
Publication date: 1979-12-20
Also published as: IT7923684A0; ATA407779A; AT360057B; NL7904802A; IT1121829B

Description

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ILLlIFRFR Düsseldorf,den 16.6„1978

Unser Zeichen: 19 119

Balcke-Dürr Aktiengesellschaft,Hornberger Str.2,4030 Ratingen Dampfbeheizter Wärmeaustauscher

Die Erfindung betrifft einen dampfbeheizten Wärmeaustauscher mit in einem zylindrischen Gehäuse angeordneten Rohren für das wärmeaufnehmende Medium,wobei die das eintretende und die das austretende Medium führenden Rohre jeweils in mindestens zwei voneinander getrennten Gruppen angeordnet sind.

Dampfbeheizte Wärmeaustauscher der voranstehend beschriebenen Art sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Bei den bekannten Ausführungen sind die zu Gruppen zusammengefaßten Schenkel der Rohre derart symmetrisch zur Richtung des in das Gehäuse einströmenden Dampfes ausgerichtet,daß die diese Schenkel verbindenden Rohrbögen rechtwinklig zur Dampfeintrittsrichtung verlaufen. Bei dieser Ausführungsform sind Dampfgassen zwischen den Rohren zur Verteilung des Dampfes ausgebildet.

Die bekannten Ausführungen haben den Nachteil,daß die Rohrgruppen entweder ungleichmäßig mit Dampf beaufschlagt werden oder trotz erzwungener gleichförmiger Dampfbeaufschlagung zu einer ungleichen Kondensationsleistung führen.,weil die Temperatui differenz zwischen dem auftreffenden Dampf und dem in den Rohren geführten Medium unterschiedlich ist. In jedem Fall ergibt sich eine unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes im Wärmeaustauschergehäuse. Die dabei auftretenden Spitzengeschwindigkeiten des Dampfes führen infolge der hohen Feuchtigkeit

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des kondensierenden und Tröpfchen führenden Dampfes zu örtlichen Erosionen. Hiervon sind auch die Rohrbögen betroffen, ■die durch eine hohe Geschwindigkeit außerdem zu unerwünschten Schwingungen angeregt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,die Nachteile der bekannten Ausführungen zu vermeiden und einen dampfbeheizten Wärmeaustauscher der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der nicht nur eine gleichmäßige Beaufschlagung der zu Gruppen zusammengefaßten Rohre erzielt,sondern auch eine bezüglich der Gruppen gleichmäßige Kondensationsleistung und somit thermische Symmetrie ergibt und hierdurch unterschiedliche Belastungen der' Rohre und unsymmetrische Strömungen des Dampfes im Wärmeaustausehergehäuse vermeidet.

Diese Aufgabenstellung wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß die Gruppen der das eintretende und der das austretende Medium führenden Rohre symmetrisch zu beiden Seiten des in radialer oder axialer Richtung in das zylindrische Gehäuse durch mindestens einen Dampfeintrittsstutzen einströmenden Dampfes angeordnet sind und im Bereich der Symmetrieebene eine Dampfgasse ausgebildet ist. "

Mit dieser erfindungsgemäßen Ausbildung eines dampfbeheizten· Wärmeaustauschers wird einerseits eine gleichmäßige Verteilung des in das Gehäuse eintretenden Dampfes erzielt und andererseits eine hinsichtlich der durch die Dampfeintrittsrichtung bildeten Symmetrieebene gleiche Kondensationsleistung der zu beiden Seiten angeordneten Rohrgruppen erreicht,so daß sich auch vom KondensationsVorgang her keine unterschiedliche Strömung und Geschwindigkeit des Dampfes ergeben. Es wird somit eine unsymmetrische und die Rohre besonders belastende Strömung vermieden,wodurch nicht nur Schwingungen,sondern auch Erosionen der Rohre ausgeschaltet werden.Die Ausbildung der Dampfgasse

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hängt von den jeweiligen Gegebenheiten,insbesondere der Temperaturdifferenz zwischen dem eintretenden Dampf und dem in den einzelnen Rohrgruppen geführten Medium sowie von der Art und Dichte der Berührung ab.

Die erfindungsgemäße Rohranordnung ist sowohl auf U-förmig gebogene Rohre,die mit beiden Schenkelenden in einer gemeinsamen Rohrscheibe befestigt sind,als auch auf gerade Rohre in Apparaten mit mindestens zwei Wegen anwendbar,die zwischen zwei festen oder einer festen und einer in Längsrichtung der Rohre beweglichen Rohrscheibe angeordnet sind„Außerdem ist die Erfindung unabhängig davon,ob der Wärmeaustauscher stehend oder liegend angeordnet ist.

Wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung bei radial in das Gehäuse eintretendem Dampf die Gruppen der das eintretende Medium führenden Rohre in Strömungsrichtung des Dampfes hinter den das austretende Medium führenden Rohren angeordnet sind, erfolgt die Kondensation des Dampfes im hinteren bzw«unteren Teil des Wärmeaustauschergehäuses,so daß nur eine geringe Kondensatmenge durch die Rohrpakete abtropfen muß,wodurch deren Beanspruchung weiterhin gesenkt wird.

Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers dargestellt,und· zwar zeigen: Fig. 1 bis i^v^rschiedene Ausführungen von dampfbeheizten

Wärmeaustauschern in schematischen Seitenansichten und

Fig. 5 bis 8 Querschnitte von vier verschiedenen Anordnungen der einzelnen Rohrgruppen innerhalb der nach den Figuren 1 bis 4 ausgebildeten Wärmeaustauscher.

Bei sämtlichen Ausfuhrungsbeispielen handelt es sich um dampf-

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beheizte Wärmeaustauscher mit einem zylindrischen Gehäuse 1, in dessen einem Ende durch eine Rohrscheibe 2 und eine Zwischen wand 3 eine Eintrittskammer 4 und eine Austrittskammer 5 für das aufzuwärmende Medium ausgebildet sind. Dieses Medium gelangt über einen Eintrittsstutzen 4a in die Eintrittskammer 4, strömt von hier entweder durch U-förmig gebogene Rohre 6 oder geradlinige Rohre 7 und 8 zwei mal in Längsrichtung durch das zylindrische Gehäuse 1 und tritt anschließend erwärmt über einen Austrittsstutzen 5a aus der Austrittskammer 5 aus.

Während die Rohre β beim Ausführungsbeispiel des Wärmeaustauschers nach Fig.l U-förmig gebogen und mit den Enden ihrer, beiden Schenkel jeweils in der Rohrscheibe 2 befestigt sind, verlaufen die Rohre 7 und 8 der drei Ausführungsbeispiele gemäß den Pig.2 .bis 4 geradlinig zwischen der Rohrscheibe 2 und einer weiteren Rohrscheibe 9a, 9b oder 9c, die am anderen Ende des zylindrischen Gehäuses 1 angeordnet ist. Bei der Ausführungsform nach Pig.2 ist diese Rohrscheibe 9a am zylindrischen Gehäuse 1 befestigt. Um unterschiedliche Längenausdehnungen zwischen den Rohren 7 und 8 einerseits undjdem zylindrischen Gehäuse andererseits zu ermöglichen, ist das Gehäuse 1 mit einer Dehnfalte la versehen. Die am Gehäuse 1 befestigte Rohrscheibe 9a bildet eine Umlenkkammer 10 für das aufzuheizende Medium, so daß dieses aus den Rohren 7 austreten und in die Rohre 8 eintreten kann.

Um die Anbringung einer Dehnfalte la zu vermeiden, ist beim Ausführungsbeispiel des Wärmeaustauschers nach Fig.3 die zweite Rohrscheibe 9b an den Rohren 7 und 8 befestigt und in Längsrich tung verschiebbar gegenüber dem Gehäuse 1 ausgeführt. Die Umlenkkammer Io wird in diesem Fall durch einen gewölbten Boden 11 und die Rohrseheibe 9b gebildet,wobei diese beiden Teile dicht miteinander verbunden sind. Trotz der Längsbeweglichkeit der Rohrscheibe 9b gegenüber dem Gehäuse 1 ergibt sich auf diese Weise eine abgedichtete Umlenkkammer 10.

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Beim vierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4 ist die Rohrscheibe 9c wiederum mit den Rohren 7 und 8 fest verbunden und gegenüber dem Gehäuse la längsbeweglich geführt» Um trotz des Fehlens eines Bodens 11 eine Abdihtung zwischen der verschiebbaren Rohrscheibe 9c und dem Gehäuse 1 zu erzielen, ist eine Gleitdichtung 12 angeordnet.

Bei sämtlichen vier Ausführungsbeispielen tritt der· Dampf in radialer Richtung in das zylindrische Gehäuse 1 durch einen Dampfeintrittsstutzen 13 ein. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.l ist es auch möglich, den Dampf in axialer Rioj£ung durch einen Dampfeintrittsstutzen 13a eintreten zu lassen, wie dies mit strichpunktierten Linien dargestellt ist_e

Die Querschnitte gemäß den Figuren 5 bis 8, die jeweils im Bereich eines Dampfeintrittsstutzens 13 gezeichnet sind, zeigen vier verschiedene Ausführungsmöglichkeiten für die Anordnung der Rohrgruppen innerhalb des zylindrischen Gehäuses 1. Jede dieser Rohranordnungen ist bei jedem der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen des Wärmeaustauschers anwendbar,,

Bei den drei Ausführungsbeispielen nach den Figuren 5 bis 7 sind die Rohre 7 und 8 bzw. Rohrschenkel der U-förmig gebogenen Rohre 6 für das eintretende und für das austretende Medium jeweils in zwei voneinander getrennten Gruppen A und B angeordnet. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 zeigt die Aufteilung der Rohre bzw. Rohrschenkel in vier Gruppen A,B,C und D. Allen Ausführungen ist gemeinsam, daß die Gruppen A bzw. A und C der das eintretende Medium führenden Rohre bzw. Rohrschenkel und die Gruppen B bzw. B und D der das austretende Medium führenden Rohre bzw. Rohrschenkel symmetrisch zu beiden Seiten des einströmenden Dampfes angeordnet sind. Die Symmetrieebene des einströmenden Dampfes ist jeweils durch strichpunktierte Linien und durch den Buchstaben S gekennzeichnet.

Durch diese gleichmäßige Verteilung der jeweils ein Medium mit

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gleicher Temperatur führenden Rohre symmetrisch zu beiden Seiten der Symmetrieebene S wird erreicht, daß nicht nur die Rohre gleichmäßig beaufschlagt werden, sondern daß auch deren Kondensationsleistung zu beiden Seiten der Symmetrieebene S gleich ist, so daß sich keine einseitige Verlagerung der Dampfströmung ergibt, welche zu einer ungleichmäßigen Beaufschlagung der Rohre und damit zu Schwingungen sowie unterschiedlichen Beanspruchungen derselben führen würde»

Die Figuren 5 bis 8 lassen auch die Ausbildung einer Dampfgasse G im Bereich der Symmetrieebene S erkennen. Während die Dampfgasse G. keilförmig ausgebildet ist und über den gesamten Durchmesser des zylindrischen Gehabes 1 reicht, ist die Dampfgasse Gp in Fig.6 mit gleichbleibender Breite ausgeführt. Die Dampf gasse G-, gemäß Fig. 7 ist wiederum keilförmig, wobei der Keilwinkel im Bereich der Rohrgruppe B größer ist als im Bereich der Rohrgruppe A. Auch bei den Figuren 6 und 7 reichtdie Dampfgasse Gp bzw. G^, über den gesamten Durchmesser des Gehäuses l_eDie Dampfgasse Gh gemäß Fig.8 ist wiederum keilförmig, erstreckt sich jedoch nur im Bereich der Rohrgruppen D und Β» Die zu beiden Seiten der Symmetrieebene S liegenden Rohrgruppen A und C stoßen unmittelbar aneinander, sind jedoch voneinander bzw. von der Rohrgruppe B durch querverlaufende Dampfgassen Gj- bzw. Gg getrennt. Derartige querverlaufende . Dampfgassen G₇ sind auch zwischen den Rohrgruppen A und B bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 5 bis 7 vorhanden.

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Claims

Patentansprüche:

j I₀] Dampfbeheizter Wärmeaustauscher mit in einem zylindri-V-/ sehen Gehäuse angeordneten Rohren für das wärmeaufnehmende Medium,wobei die das eintretende und die das austretende Medium führenden Rohre jeweils in mindestens zwei voneinander getrennten Gruppen angeordnet sind, da durch gekennzeichnet, daß die beiden Gruppen (A bzw.B) der das eintretende und der das austretende Medium führenden Rohre (6,7*8) zur Erreichung einer thermischen Symmetrie zu beiden Seiten des in radialer oder in axialer Richtung in das zylindrische Gehäuse (1) durch mindestens einen Dampfexntrittsstutzen (13,13a) einströmenden Dampfes symmetrisch angeordnet sind und im Bereich der Symmetrieebene (S) eine Dampfgasse (G. bi Gh) ausgebildet ist„
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet,· daß bei radial in das Gehäuse (1) eintretendem Dampf die Gruppen (A)der das eintretende Medium führenden Rohre (6,7j8) in Strömungsrichtung des Dampfes hinter den das austretende Medium führenden Rohrgruppen (B) angeordnet sind.

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ORIGINAL INSPECTED