DE2845181A1

DE2845181A1 - Rohrbuendel

Info

Publication number: DE2845181A1
Application number: DE19782845181
Authority: DE
Inventors: George Edward Kluppel; Ennis Charles Smith
Original assignee: Hudson Products Corp
Current assignee: Hudson Products Corp
Priority date: 1978-03-27
Filing date: 1978-10-17
Publication date: 1979-10-11
Also published as: FR2421354B3; MX147460A; CA1097159A; US4168742A; JPS54126804A; AU4044778A; FR2421354A1; JPS624632B2; GB2017894A; DE2845181C2; BR7808551A; IT1113295B; ES474354A1; GB2017894B; AU516390B2; IT7947818A0

Description

Rohrbündel

Die Erfindung betrifft luftgekühlte Apparate zur Kondensation von Wasserdampf oder anderer Dämpfe, die nicht kondensierbare Stoffe, beispielsweise Luft, enthalten, und befasst sich insbesondere mit Rohrbündeln als Teil solcher Kondensationsapparate. Bei bekannten Apparaten dieser Art wird beispielsweise der Abdampf einer Turbine durch Rohre geleitet, die parallel mit Abstand nebeneinander angeordnet sind, während Kühlluft über die Rohre in Richtung quer zu der Rohrreihe hinweggeführt wird. Bei einer Anordnung, bei der nur ein einziger Durchgang stattfindet, wird der Dampf in das eine Ende der Rohre jedes Bündels durch ein Eintrittskopfstück eingeleitet, und das Kondensat wird in dem Austrittskopfstück am anderen Ende der Rohre gesammelt und von dort abgeführt, wobei die Rohrbündel senkrecht angeordnet oder geneigt sind, indem das Eintrittskopfstück höher liegt als das Austrittskopfstück, so dass das Kondensat veranlasst wird, in das Austrittskopfstück abzuf 1 iessen. Die nicht kondensierbaren Bestandteile werden aus dem Austrittskopfstück in die Atmosphäre entlassen.

Ein herkömmliches Rohrbündel dieser Art weist mehrere solcher Rohrreihen auf, die in Richtung des Luftstroms angeordnet sind, wobei jede Reihe mit einem gemeinsamen Eintrittskopfstück verbunden ist. Wenn Kühlluft über die Rohrreihen des Bündels hinwegstreicht, wird sie erwärmt, so dass die Differenz zwischen ihrer Temperatur und der Temperatur des Dampfes innerhalb der Rohre jeder Reihe und damit die Kühl kapazität in Richtung des Luftstroms abnimmt. Demzufolge tritt der Dampf, obgleich er durch

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ein gemeinsames Eintrittskopfstück in die Rohrreihen eingeleitet wird, in das Austrittskopfstück mit unterschiedlichen Drücken ein. Den geringsten Druck weist der Dampf auf, der von der ersten Reihe eintritt, die von dem Luftstrom berührt wird, während den höchsten Druck der Dampf besitzt, der von der letzten mit dem Luftstrom in Berührung kommenden Reihe aus in das Kopfstück eintritt.

Da das Austrittskopfstück allen Reihen gemeinsam ist, werden nicht kondensierte Dämpfe in die erste Reihe, die von der Luft berührt wird, von einer oder mehreren folgenden Reihen aus hineingezogen und in einem geringerem Masse auch in jede folgende Reihe von einer oder mehreren dieser Reihe wiederum folgenden Reihen. Wenn ein solcher Rückfluss stattfindet, bilden sich Lufttaschen und Taschen aus anderen nicht kondensierbaren Gasen in den Rohren und dem Austrittskopfstück. Dadurch entsteht ein ernsthaftes Problem, sobald die Temperatur der Kühlluft unter dem Gefrierpunkt liegt, da diese Taschen frei von heissem Dampf sind und dadurch die blanken Metallwände freilegen, die sich schnell auf die Umgebungstemperatur abkühlen, so dass das durch die Rohre fliessende Kondensat gefrieren kann und auf diese Weise die Rohre zum Reissen bringen kann.

Es wurden bereits viele Vorschläge gemacht, dieses Gefrierproblem zu lösen, ohne dass dies jedoch zufriedenstellend gelungen ist.In diesem Zusammenhang wird auf die US-PS 3 223 152 und 3 074 479 verwiesen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, bei einem Apparat der genannten Art das Gefrierproblem auf relativ einfache und kostensparende Weise zu beseitigen.

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Dies wird erfindungsgemäss durch einen Apparat erreicht, in dem die Rohrbündel einer Reihe solcher Bündel Seite an Seite angeordnet sind, um dadurch einen Kondensator zu bilden, der nur aus einer einzigen Rohrreihe besteht, so dass zwischen den verschiedenen Rohren am Austrittskopfstück keine Druckdifferenz auftritt, und damit auch das Problem des Rückflusses aus dem einen Rohr zum anderen nicht existent ist. Der "Einreihen"-Kondensator ist einfacher und mit geringerem Kostenaufwand herzustellen als die bekannten Kondensatoren, die bisher zur Lösung des genannten Problems gebaut worden sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Dampfkondensators mit Rohrbündeln der erfindungs gemässen Konstruktion,

Fig. 2 eine Draufsicht eines der Rohrbündel in einem grösseren Masstab,

Fig. 3 eine Längsschnittansicht des Rohrbündels von Fig. 2, längs der Linie 3-3 in Fig. 2, die eines der unterteilten Rohre zeigt, wobei ein Teil seiner Seitenwand weggebrochen ist,

Fig. 4 eine Längsschnittansicht des Rohrbündels von Fig. 2, längs der Linie 4-4 in Fig. 2, die eines der nicht unterteilten Rohre zeigt, wobei ein Teil seiner Seitenwand weggebrochen ist,

Fig. 5 eine Querschnittsansicht des Rohrbündels von Fig. 2, längs der Linie 5-5 in Fig. 3,

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Fig. 6 eine vergrösserte Querschnittsansicht eines

der unterteilten Rohre, und Fig. 7 eine vergrösserte Querschnittansicht eines der nicht unterteilten Rohre.

Der gesamte Kondensator, der in Fig. 1 mit 10 bezeichnet ist, besteht aus zwei Paketen 11A und 11B von Rohrbündeln 12, die in einem A-förmigen Rahmen angeordnet sind. Wie ebenfalls aus Fig. 1 hervorgeht, sind die Rohrpakete symmetrisch über einem Gebläse 13 angeordnet, das Luft nach oben bläst und durch die Bündel jedes Paketes nach aussen drückt, wie dies durch die Pfeile in Fig. 1 angezeigt ist.

Der zu kondensierende Dampf, der in diesem Falle Wasserdampf ist, welcher als Abdampf einer nicht dargestellten Turbine anfällt, wird in eine Sammelleitung 14 eingeleitet, die sich über die Länge der Rohrbündelpakete erstreckt und mit den oberen Enden der Rohre der Bündel verbunden ist, um in diese den Wasserdampf einzuleiten. Der Dampf kondensiert bei seiner Abwärtsbewegung durch die Rohre der Bündel, und das Kondensat wird in den Austrittskopfstücken 15 an den unteren Enden der Bündel gesammelt. Das Kondensat wird aus den Kopfstücken abgezogen und in einen Vorratsbehälter 16 geleitet, während die nicht kondensierbaren Bestandteile von einer geeigneten Sammelleitung in der Nähe der oberen Endender Bündel gesammelt werden, um sie an eine schematisch bei 17 angedeutete Luftentfernungseinrichtung abzuführen.

Wie oben beschrieben und aus der Zeichnung ersichtlich, besteht jedes Rohrbündel 12 aus einer einzelnen Reihe paralleler, Seite an Seite mit Abstand nebeneinander!legender

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Rohre, über die die Luft in einer Richtung im allgemeinen quer zu der Reihe hinweg-strömt. Somit erstrecken sich die oberen Enden der Rohre in die Sammelleitung 14 hinein und stehen mit dieser in Verbindung, wie dies in den Fig.

3 und 4 dargestellt ist, so dass die Sammelleitung als Eintrittskopfstück für die Bündel jedes Paketes dient, während die unteren Enden der Rohre mit dem Kopfstück 15 in Verbindung stehen, das allen Rohren gemeinsam ist und das, wie ersichtlich, vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt hat.

Die Rohre jedes Bündels bestehen aus zwei Typen, von denen der eine mit 18 bezeichnet ist und am besten aus den Fig.

4 und 7 ersichtlich ist. Dieser Rohrtyp ist über seine ganze Länge zwischen dem Eintrittskopfstück und dem Austrittskopfstück nicht unterteilt. Der zweite Rohrtyp ist mit 19 bezeichnet und am besten in den Fig. 3 und 6 dargestellt. Er bildet ein in Längsrichtung über seine ganze Länge mit Hilfe einer sich seitlich erstreckenden Wand 20 unterteiltes Rohr. Wie am besten aus den Fig. 6 und 7 hervorgeht, hat jedes Rohr 18 und 19 Seitenwände 18A bzw. 19A, die in Richtung des Luftstroms erheblich länger sind als die Breite des Rohres und die, wie am besten aus den Fig. 2 und 5 ersichtlich ist, im allgemeinen parallel zu den Seitenwänden benachbarter Rohre verlaufen. Die oberen und unteren Enden der Rohre haben einen stromlinienförmigen Umriss und behindern daher den vorbeistreichenden Strom nur minimal.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sind die gegenüberliegenden Enden der Rohre 18 offen, so dass ein freier und unbehinderter Durchgang des Dampfes geschaffen wird, dieser also in das Eintrittsende des Rohres einströmen kann, während das Kondensat aus dem Austrittsende des Rohres

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ablaufen und in das Kopfstück 15 fHessen kann. Jedes Rohr 19 weist andererseits eine Stirnwand 21 auf, die sich zwischen der Trennwand 20 und dem oberen Ende des Rohres erstreckt. Demzufolge besitzt das Rohr 19 einen ersten Kartal 22 zwischen der Trennwand 20 und dem Boden des Rohres, der somit zuerst von dem Luftstrom zwischen den Rohren berührt wird. Dieser erste Kanal ist ebenfalls an jedem Ende offen, so dass der Dampf frei und ungehindert in den Kanal eintreten kann, während das Kondensat frei aus dem entgegengesetzten Ende in das Austrittskopfstück 15 abfIi essen kann, so wie dies bei dem nicht unterteilten Rohr 18 der Fall ist.

Wie jedoch durch die Pfeile in Fig. 3 angedeutet ist, werden die Luft und andere nicht kondensierbare Bestandteile, die von dem kondensierenden Dampf freigesetzt werden, in das Austrittskopfstück gefördert und von dort in einen zweiten Kanal 23 geblasen. Der letztgenannte Kanal ist zwischen der Trennwand 20 und der Oberseite jedes Rohres 19 und bildet somit den zweiten Kanal, der voji dem sich zwischen den Rohren nach oben bewegenden Luftstrom berührt wird. Wie bereits erwähnt wurde, schützt dieser Kanal, da die Umgebungsluft, die mit dem zweiten Kanal oder Entlüftungskanal jedes Rohres in Berührung tritt, vorher von seinen unteren oder Kondensatteil erwärmt worden ist, die nicht kondensierbaren Bestandteile, die einen niedrigen Dampfwärmeinhalt aufweisen, vor dem Gefrieren.

Die Höhe der Rohre von oben nach unten hängt von der Dampfmenge ab, die pro Meter Rohrlänge kondensiert werden soll, und der Abstand zwischen benachbarten Rohren ist variabel, so dass die gewünschte Kühlwirkung mit einem Minimum an Energieaufwand ermöglicht wird. In jedem Fall

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bilden die langen Seitenwände ein Äquivalent für die grosse Oberfläche mehrerer Reihen senkrecht übereinandergestapelter Rohre.

Wie scheraatisch in den Fig. 2 und 5 dargestellt und im obigen beschrieben ist, ist beabsichtigt, dass nur einige der Rohre jedes Bündels dem unterteilten Typen 19 entsprechen, wobei die genaue Zahl von der Konzentration der im Dampf vorhandenen nicht kondensierbaren Bestandteile abhängt. In jedem Fall weist jedes derartige geteilte Rohr einen zweiten Entlüftungskanal 22 auf, der sich nicht nur zu den Austrittsenden seiner ersten Kanäle öffnet, sondern auch zu dem Kopfstück 15, das den Austrittsenden der nicht unterteilten Rohre 18 ge meinsam ist. Gewöhnlich wird eine verhältnismässig kleine Anzahl unterteilter Rohre 19 über die Breite jedes Rohrbündels verteilt.

Wie am besten aus Fig. 1 hervorgeht, weist die Sammelleitung zur Entfernung des Kondensats aus den Austrittskopfstücken 15 zum Vorratsbehälter 16 eine Austrittsleitung 24 auf, die jedes Austrittskopfstück 15 mit einer Sammelleitung 25 verbindet, die sich unterhalb jedes Bündelpakets erstreckt. Die Sammelleitungen 25 sind dann untereinander und mit einer gemeinsamen Leitung 26 verbunden, die eine Falle oder eine Siphondichtung 27 bildet, deren unteres Ende 28 sich unter den Flüssigkeitsspiegel 29 im Behälter 16 erstreckt. Wie ersichtlich, wird auf diese Weise ein Flüssigkeitsspiegel in den Austrittsleitungen 24 über den Sammelleitungen 25 selbst dann aufrechterhalten, wenn ein Gebläse, das eines oder mehrere Bündel jedes Paketes versorgt, ausfällt, wodurch der Dampf von solchen Bündeln daran gehindert wird, durch die Sammelleitung zurück nach oben in die Rohre

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der Bündel zu strömen, die von den in Betrieb befindlichen Gebläsen bedient werden.

Die nicht kondensierbaren Bestandteile werden aus den Enden der Belüftungskanäle 23 in der Nähe des Eintrittskopfstückes durch die Sammelleitung entfernt, die, wie oben erwähnt, mit einer passenden Luftentfernungseinrichtung 17 in Verbindung steht. Somit erstreckt sich, wie aus den Fig. 3 und 6 hervorgeht, eine BeVüftungsleitung 30 von dem oberen Ende jedes Belüftungskanals 23 in der Nähe der Wand 21 und ausserhalb der Eintrittssammellei tung 14, die mit einer Sammelleitung 31 verbunden ist. Wie schematisch in Fig. 1 dargestellt, ist die Sammelleitung 31 für jedes Bündel wiederum mit einer Sammelleitung 32 verbunden, die sich quer über jedes Bündel paket erstreckt und ihrerseits mit einer gemeinsamen Leitung 33 in Verbindung steht, die zu der Luftentfernungseinrichtung 17 führt.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, verbindet eine Leitung 34 das obere Ende des Behälters 16 mit der Leitung 33, die zu der Luftentfernungseinrichtung 17 führt, um nicht kondensierbare Bestandteile, die aus dem Dampf freigesetzt werden, der in dem Behälter 16 kondensiert, zu entlüften. Ausserdem ist eine Pumpe 35 in einem Austrittsrohr 36 installiert, das von dem Behälter wegführt und zur Rückführung des Kondensats zu den Boilern oder anderen Wiederverwendungsbereichen dient.

Auf der Aussenseite der Rohre jedes Bündels sind Verlängerungsoberflächen vorhanden, die bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform aus Falten 34 bestehen, die durch passende metallurgische Verfahren an den Seiten benachbarter Rohre jedes Bündels befestigt sind. Insbesondere sind die Falten so befestigt, dass sie sich quer

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_f zur Länge der Rohre erstrecken, so dass zwischen den Falten Luft strömen kann. Wie im obigen erwähnt, bestimmt der Abstand zwischen benachbarten Rohren und damit die Tiefe der Falten sowie der Abstand zwischen benachbarten Falten den zur Verfügung stehenden Luftraum, der seinerseits für die Energiemenge massgeblich ist, die erforderlich ist, um Luft durch die Bündel hindurchzudrücken. In jedem Fall stellen die Falten ein geeignetes Mittel dar, um diese Bedingungen zu variieren. Sie lassen sich auf passende Breiten entlang ihrer Länge zuschneiden, so dass sie sich im wesentlichen an jedem Rohr von oben nach unten erstrecken. Relativ flache Falten sind an den Aussenseiten der letzten Rohre jedes Bündels befestigt.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Rohrbündel zur Kondensierung von Wasserdampf oder anderen nicht kondensierbare Bestandteile enthaltenden Dämpfen, wie Luft, mit parallelen, Seite an Seite mit Abstand nebeneinander angeordneten Rohren, über die Luft in einer Richtung etwa parallel zu den Rohrseiten hinwegführbar ist, ferner mit einem Eintrittskopfstück zum Einleiten des Dampfes in das eine Ende der Rohre und einem Austrittskopfstück, das mit den gegenüberliegenden Enden der Rohre in Verbindung steht, und mit Einrichtungen zur Ableitung des Kondensats und zur Entfernung der nicht kondensierbaren Bestandteile aus dem Austrittskopfstück, wenn diese

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Deutsche Bank München, Kto.-Nr. 82/08050 (BLZ 70070010) Postscheck München Nr. 163397-802

ORIGINAL INSPECTED

sich in einer Lage befinden, in der das Eintrittskopfstück höher angeordnet ist als das Austrittskopfstück, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine einzige Reihe Rohre vorhanden ist und jedes Rohr (18,19) in der Reihe im wesentlichen parallele Seitenwände aufweist, die im allgemeinen parallel zu den Seitenwänden benachbarter Rohre in der Reihe verlaufen, und dass die Seitenwänden erheblich langer sind,als das Rohr breit ist.
2. Rohrbündel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einige der Rohre des Bündels (12) in getrennte, sich in Längsrichtung erstreckende erste und zweite Kanäle (22,23) unterteilt sind, die beide mit dem Austrittskopfstück (15) verbunden sind, dass das Eintrittskopfstück (14) und die Einrichtung zur Kondensatabführung (16) mit demjenigen Kanal verbunden ist, der zuerst mit der Luft in Berührung kommt, und dass die Einrichtung zur Entfernung nicht kondensierbarer Bestandteile (16) nur mit dem zweiten Kanal an dessen Ende in Verbindung steht, das sich in der Mähe des Eintrittskopfstückes (14) befindet.
3. Rohrbündel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kanal (23) jedes unterteilten Rohres (19) ^an seinem Ende, das sich in der Nähe des Eintrittskopfstücks (14) befindet, geschlossen ist, und dass dieser Kanal eine Trennwand (20) aufweist, die sich von der einen Seitenwand zur anderen, und zwar von seinem geschlossenen Ende zu dem gegenüberliegenden Ende erstreckt, das mit dem Austrittskopfstück (15) in Verbindung steht.
4. Rohrbündel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verlängerungsoberflächen auf der Aussenseite der Rohre (18,19), die Falten (34) bilden, welche an den Seiten benachbarter

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Rohre befestigt sind und sich quer zur Länge der Rohre erstrecken, so dass zwischen ihnen Luft hindurchströmen kann.

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