DE2855045A1

DE2855045A1 - Auf einer zumindest annaehernden kreisflaeche angeordnete waermetauschelemente des luftroehrentyps

Info

Publication number: DE2855045A1
Application number: DE19782855045
Authority: DE
Inventors: Hermann Ing Grad Heeren; Wilhelm Wendel
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1978-12-20
Publication date: 1980-07-10
Also published as: FR2444913A1; FR2444913B3; BE880779A; IT1126645B; ZA796940B; SE7910563L; IT7928286A0; ATA793079A; GB2039022A; AT366818B

Description

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sk/kr

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft

Nürnberg, Il. Dez. 1978

Auf einer zumindest annähernden Kreisfläche angeordnete Wärmetauschelemente des "Luftröhrentyps"

Die Erfindung bezieht sich auf auf einer zumindest annähernden Kreisfläche angeordnete Wärmetauschelemente des "Luftröhrentyps", mit überwiegend zu Wärmetauschelement-Transporteinheiten, die je mit einer Zuführung und Abführung für das Wärmetauschfluid versehen sind, zusammengestellten Wärmetauschelementen, wobei parallel zur Längserstreckung der Rohre verlaufende Zwischenwände zwischen benachbarten Wärmetauschelement-Transporteinheiten fehlen, und wobei Jedes Wärmetauschelement, im Schnitt senkrecht zur Längserstreckung der Rohre gesehen, mindestens eine Zwischenwand aufweist.

Bekannte Wärmetauschelemente.dieser Art weisen im Schnitt senkrecht zur Längserstreckung der Luftrohre gesehen - rechteckige Form auf. Die Zuführung und Abführung des Wärmetauschfluids erfolgt über Anschlüsse an seitlichen Kammern

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- bei Wasser als Wärmetauschfluid: Wasserkammern deren Wände die Seitenwände der, im Schnitt senkrecht zu der Längserstreckung der Luftrohre viereckige Form aufweisenden, Wärmetauschelementen-Baueinheiten bilden. Die Zu- und Abfuhrungsleitungen verlaufen seitlich neben den Kammern. Diese bekannte Ausbildung und Anordnung der Wärmetausehelemente hat den Nachteil, daß eine insbesondere aus Beton zu bildende biegesteife Konstruktion zwischen den Wärmetauschelemente-Baueinheiten relativ dick sein müßte, was u.a. dazu führt, daß die Querschnittsfläche, insbesondere eines Trockenkühlturms, nicht optimal ausgenutzt werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine solche Ausbildung der Wärmetausehelemente zu schaffen, die eine möglichst geringe Dicke der biegesteifen Konstruktion ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wärmetauschelemente-Transporteinheiten im Schnitt senkrecht zur LängserStreckung der Rohre gesehen - in Form eines regelmäßigen Sechsecks oder höhereckigen η-Ecks ausgebildet sind, und daß jedes Wärmetausehelement (3; 3^f) im Zentrum einen von Rohren freien, sich Über die ganze Tiefe der Wärmetausehelemente erstreckenden, mit den Zufuhr- und Abfuhrleitungen des Wärmetauschfluids verbundenen Raum aufweist.

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Durch diese Maßnahmen wird es ermöglicht, daß einerseits - wegen der Verteilung der biegesteifen Zwischenkonstruktionen auf eine größere Seitenwandlänge - die Dicke der biegesteifen Zwischenkonstruktionen geringer gewählt werden kann, und daß andererseits wegen der Anordnung der Wärmetauschfluidleitungen in Ebenen oberhalb und unterhalb der Wärmetauschelemente und den Wegfall der seitlichen Kammern eine verbesserte Querschnittsflächenausnutzung erreicht werden kann. Dadurch kann der Ausnutzungsgrad der Querschnittsfläche insgesamt höher sein als bei der bekannten Anordnung der eingangs genannten Art.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind eine große Zahl von Wärmetauschelementen zu Sektionen zusammengefaßt, deren äußere Begrenzung im Schnitt senkrecht zur Längserstreckung der Rohre gesehen - je in Form eines regelmäßigen Sechsecks oder höhereckigen, regelmäßigen η-Ecks ausgeführt ist.

Einen möglichst hohen Wärmetauscher-Gesamtwirkungsgrad erreicht man, wenn man gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung - ein flüssiges Wärmetauschfluid vorausgesetzt - die Wärmetauschflüssigkeit in Kanälen gleichen Querschnitts innerhalb jedes Wärmetauschelements führt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf in eitler Kreisfläche untergebrachte Wärmetauschelemente: ,

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FIg. 2 eine Draufsicht auf eines der Wärmetauschelemente, wobei die Leitungen für das Wärmetauschfluid jedoch entfernt sind,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Wärmetauschelement gemäß Fig. 2 nach der Linie HI-III,

Fig. 4 ein Detail in perspektivischer Darstellung und

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Variante von in einer Kreisfläche angeordneten Wärmetauschelementen.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind auf einer waagrechten Kreisfläche sieben gleiche, zuschaltbare bzw. abschaltbare Wärraetauschelement-Sektionen A bis G angeordnet. Freie Zwickelflächen an der Peripherie werden in an sich bekannter Weise durch Abdeckungen 1 ausgefüllt. Die Sektionen A bis G weisen je eine äußere Begrenzung in Form eines regelmäßigen Sechsecks auf. Zwischen benachbarten Sektionen besteht ein Zwischen*, raum, der durch biegesteife Konstruktionen in Stahl oder Beton 2 überbrückt ist. Außerdem sind die äußersten, freien Seitenflächen der Sektionen ebenfalls biegesteif ausgeführt, so daß ein Betreiben der Sektionen mit Fluid unter Überdruck oder Unterdruck möglich ist.

Jede Sektion A bis G weist sieben Wärmetausehelement-Transporteinheiten 3, d.h. Wärmetauschelemente, deren Abmessungen transportgerecht gewählt sind, auf. Die Wärmetauschelement-Transporteinheiten 3 weisen ebenfalls eine äußere Begrenzung in Form je eines regelmäßigen Sechsecks auf, wobei entsprechende Selten benachbarter Wärmetauschelemente aneinander angrenzen, und wobei zwischen angrenzenden Wärmetauschelementen

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keine In Tiefenrichtung des Wärmetauscheleraents sich erstreckende Zwischenwände vorhanden sind. Flächen innerhalb jeder Sektion, die nicht durch - im Schnitt senkrecht zur Längserstreckung der Rohre gesehen sechseckige Wärmetauschelemente ausgefüllt sind, sind zweckmäßig durch Wärmetauschelemente 3' mit, im Schnitt senkrecht zur Längserstreckung der Rohre gesehen, Rautenform für die äußere Begrenzung ausgefüllt.

Jede Wärmetauscheleraent-Transporteinheit 3, die nach Art eines sog. Luftröhrenwärmetauschers ausgebildet ist, weist parallele, gerade, unberippte, luft- oder gasdurchströmte Rundrohre 4 auf, die an den Enden insbesondere, zum Sechskant aufgeweitet und dort wärmeübertragungsmitteldicht miteinander verbunden.sind. Jede Wärmetauschelement-Transporteinheit 3 besitzt im Zentrum einen von Rohren 4 freien, sich über die ganze Tiefe des Wärmetauschelements erstreckenden Raum 5. Dieser Raum 5 weist - im Schnitt senkrecht zur LängserStreckung der Rohre gesehen - regelmäßige Sechseckform auf, wobei ebene (gerade) Begrenzungsflächen dadurch erhalten werden, daß die Randrohre - statt zum Sechskant - zum Fünfkant 4' (Fig. 4) aufgeweitet sind. Analog können die ebenen, äußeren Begrenzungen jeder Wärmetauschelement-Transporteinheit 3 gebildet sein.

Zwischen benachbarten Wärmetauschelement-Transportelnheiten 3 sind im Bereich der Fünfkantenden der Rohre die Wärmedehnung bzw. Kontraktion ermöglichende Glieder, vorzugsweise in Form von U-Profilstüoken 8 (Fig. 4) vorgesehen.

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Im Schnitt senkrecht zur Längserstreckung der Rohre 4 gesehen, weisen die Wärmetauschelemente je eine Zwischenwand 6, oder me.hrere Zwischenwände, auf, wobei durch den durch die U-Profilstücke 8 bedingten Abstand und entsprechende Ausbildung der Zwischenwände im Bereich der äußersten Seitenflächen eine mehrwegige Durchströmung des Wärmetauschelementes quer zu den Rohren 4 möglich ist.

Die Zufuhr des Wärmetauschfluids erfolgt über ein, oberhalb der Wärmetauschelemente verlaufendes Rohrsystem 7a zu den Zentren der einzelnen Sektionen A bis G. An das Rohrsystem schließen senkrechte Leitungen 7b an, die die Räume 5 der Wärmetauschelemente-Transporteinheiten durchqueren. Von der Leitung 7b der in der Mitte befindlichen Transporteinheit zweigen weitere Leitungen 7c - was nur im Zusammenhang mit der Sektion A zeichnerisch dargestellt ist - ab, die zu den Zentren (freien Räumen 5) der übrigen Wärmetauschelement-Transporteinheiten der Sektion A und zu den Füllelementen am Rand der Sektion A führen. (Die Leitungsführung für die Sektionen B bis G ist die gleiche wie vorstehend im Zusammenhang mit Sektion A beschrieben. ) Die Räume 5 sind oben und unten durch Wände abgeschlossen. Die die Räume 5 versorgenden Fluidleitungen 7b sind im Bereich der Räume mit Öffnungen versehen.

Die Abfuhr des Wärmetauschfluids erfolgt über ein entsprechendes, nicht weiter dargestelltes Leitungssystem, das im Bereich unterhalb der, im entsprechenden Höhenabstand über dem Boden angeordneten Wärmetauschelementen verläuft. Das der Abfuhr des Wärmetauschfluids dienende Leitungssystem ist zweckmäßig um l8o° gegenüber dem der Wärmetauschfluid-Zufuhr dienenden Leitungssystem 7a gedreht, so daß sich für die Plüssigkeitsführung gleiche Druckver-

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hältnisse ergeben.

Dient als Wärmetauschfluid eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, dann wird die vom Raum 5 her zugeführte Flüssigkeit innerhalb der Wärmetauschelement-Transporteinheiten 3 in Kanälen 9 (Fig. 2) gleichen Querschnitts quer zur Längserstreckung amv Rohre von innen nach außen bzw. von außen nach innen geführt.

Für den Fall, daß die ^wärmetauschelement- Transporteinheiten 3 "lit je einer einzigen Zwischenwand 6 versehen sind, strömt die Wärmetauschflüssigkeit zunächst durch die Kanäle 9 in der oberen Hälfte jedes Wärmetauschelementes von innen nach außen, stürzt dann unter Umlenkung um 90° nach unten in die untere Hälfte des Wärmetauschelementes, und strömt, nach vorherigen Umlenkung um 90°, durch die entsprechenden Kanäle von außen nach innen.

Die Begrenzungen der Kanäle 9 weisen, im Schnitt senkrecht zur LängserStreckung der Rohre 4 gesehen, Evolventenform 10 (Fig. 2), oder eine der Evolventenform durch ebene (gerade) Wandteile angenäherte Form auf. Die Evolventen 10 beginnen zweckmäßig an den Kanten des inneren, regelmäßigen Sechsecks und enden an den Kanten des äußeren, regelmäßigen Sechsecks.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. S sind die, wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Wärmetauschelement-Transporteinheiten 3 in drei abschaltbaren Sektionen A, B, C aufgeteilt, und auf der Kreisfläche, z.B. eines Trockenkühlturms, untergebracht. Jeder Sektor ist weitgehend mitWärmetausch-

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element-Transporteinheiten 3 belegt. Die Sektionen weisen eine biegesteife Umhüllung auf, die aus, den äußeren Sechseckseiten angepaßten gewellten Blechen oder Wänden H besteht, wobei die Wellungen im Bereich der Rohrenden an den entsprechenden Sechskantseiten der Wärmetauschelemente befestigt sind.

Das Zentrum 12 der Kreisfläche ist nicht von einem Wärmetauschelement bedeckt. Das Zentrum 12 weist - im Schnitt senkrecht zu der Längserstreckung der Rohre 4 gesehen-. die Form eines regelmäßigen Sechsecks auf, wobei die Begrenzung durch die entsprechenden Wellen der Umhüllungen gebildet ist. Im Zentrum ist zweckmäßig die Hauptleitung I3 für das Wärmetauschfluid von unten nach oben geführt. Oberhalb der Wärmetauschelemente zwei gen von der Hauptleitung 13 drei, um 120° versetzte Leitungen

14 ab. Von den Leitungen 14 zweigen weitere Leitungen

15 zur Versorgung der Wärmetauschelemente der einzelnen Reihen ab. Die Leitungen 14 und 15 versorgen die Wärmetauschelemente mit Wärmetauschfluid. Der Rückleitung des Wärmetauschfluids dienen entsprechende, in der Fig. 5 gestrichelt dargestellte Leitungen.

Unter dem Begriff "Luftröhrenwärmetauscher" soll ein Wärmetauscher verstanden werden, dessen Rohre von Luft oder von Gas längsdurchströmt werden, während das Wärmetauschfluid die Rohre außen bespült.

Unter einem rippenlosen Rohr soll ein Rohr verstanden werden, das keine der Vergrößerung der Oberfläche auf der Gasseite dienende Rippen aufweist. Das Rohr kann Jedoch mit umlaufenden Sicken zur Erzeugung bzw. Aufrechterhai tung einer turbulenten Gasströmung versehen

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Der Querschnitt der Röhre 4 im Bereich der Bespülung durch Wärmetauschfluid kann auch z.B. viereckig sein.

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Claims

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Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft

Nürnberg, Π. Dez. 1978

Patentansprüche

1.) Auf einer zumindest annähernden Kreisfläche angeordnete Wärmetauschelemente des "Luftröhrentyps", mit überwiegend zu Wärmetauschelement-Transporteinheiten, die Je mit einer Zuführung und Abführung für das Wärmetäuschfluid versehen sind, zusammengestellten Wärmetauschelementen, wobei parallel zur Längserstreckung der Rohre verlaufende Zwischenwände zwischen benachbarten Wärmetauschelement-Transporteinheiten fehlen, und wobei jedes Wärmetauschelement, im Schnitt senkrecht zur Längser-. Streckung der Rohre gesehen, mindestens eine Zwischenwand aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschelement-Transporteinheiten (5) im Schnitt senkrecht ζ ur Längserstreckung der Rohre (4) gesehen - in Form eines regelmäßigen Sechsecks oder höhereckigen, regelmäßigen n-Ecks ausgebildet sind, und daß Jedes Wärmetausohelement (35? 3') im Zentrum einen von Rohren freien, sich

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über die ganze Tiefe der Wärmetauschelemente erstreckenden, mit -den Zufuhr- und Abfuhrleitungen des Wärmetauschfluids verbundenen Raum (5) aufweist.

2. Wärmetauschelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine große Zahl von Wärmetauschelementen (3; 3') zu Sektionen (A, B, C.) zusammengefaßt sind, deren äußere Begrenzung - im Schnitt senkrecht zur Längserstreckung der Rohre gesehen - je in Form eines regelmäßigen Sechsecks oder höhereckigen, regelmäßigen n-Ecks ausgeführt ist.

35. Wärmetauschelement nach Anspruch I oder 2, wobeidas Wärmetauschfluid eine Flüssigkeit ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in Kanälen (9) gleichen Querschnitts innerhalb jedes Wärmetauschelements geführt ist.

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