DE3010773C2 - Rauchgasbeheizter Wärmetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen rauchgasbeheizten Wärmetauscher zum Entziehen von Wärme aus Abgasen, mit mindestens zwei in Strömungsrichtung des Abgasstromes hintereinander angeordneten Wärmetauschereinheiten, die nacheinander von einem zu erwärmenden Fluid jeweils im Gleichstrom zu dem Abgasstrom durchströmbar ist.

Ein derartiger Wärmetauscher ist durch die DE-OS 04 224 bekanntgeworden. Dort ist jedoch der Wärmetauscher durch zylindrisch ringförmige Bausteine gebildet, die aufeinander gesetzt den Kamin darstellen und durch die hindurch sich dann der Abgaszug erstreckt. Der Kaminbaustein besitzt dabei eine starkwandige innere Auskleidung aus einem feuerfesten, die Wärme gut leitendem Material, die den Abgaszug begrenzt. In dieser Auskleidung ist nun ein wendeiförmiges, den Wärmetauscher darstellendes Rohrleitungsstück eingebettet, das sich konzentrisch um den Abgaszug erstreckt. Die Enden dieses wendeiförmigen Rohrleitungsstückes sind im Bereich der beiden Enden jedes Kaminbausteines aus diesem radial herausgeführt. Dadurch können die Wärmetauscher-Rohrleitungsstücke aneinandergrenzender Kaminbausteine außerhalb des Kamins jeweils mittels eines rohrförmigen Krümmers miteinander verbunden werden.

Bei einem derart aufgebauten Wärmetauscher wird jedoch die in den Abgasen enthaltene Wärme nur indirekt auf jedes wendelförmig verlaufende Ronrleitungsstück wegen dessen Einbettung in der inneren Auskleidung der Kaminbausteine übertragen. Dieser nur indirekte Wärmeübergang hat aber zur Folge, daß der Wärmeübertragungswirkungsgrad vom heißen Abgas auf das zu erwärmende Fluid erheblich herabgesetzt wird. Außerdem wird das in den wendelförniigen Rohrleitungsstücken bereits erwärmte Fluid durch Anordnung der die Rohrleitungsstücke miteinander verbindenden Krümmer außerhalb des Kamins wieder abgekühlt Schließlich ist es auch

ίο nachteilig, wenn die Rohrleitungsstücke bereits bei der Herstellung der Kaminbausteine in diese eingeformt verden müssen. Ein nachträglicher Einbau der Rohrleitu.-.gsstücke in bereits bestehende Kamine ist kaum möglich oder zumindest unwirtschaftlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen rauchgasbeheizten Wärmetauscher der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit besonders hohem Wirkungsgrad betreibbar und in bereits fertiggestellte

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst die bezüglich des Abgasstromes abstromseitigste der Wärmetauschereinheiten und in anschließender Folge die jeweils aufstromseitig benachbarte der Wärmetauschereinheiten durchströmbar ί ind.

Ausführungsformeri der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin ?u sehen, daß durch die geschützte Durchströmungsfolge der Wärmetauschereinheiten die Abgase von Industrie- und Haushalts-Heizanlagen wärmetechnisch mit besonders hohem Wirkungsgrad ausgenutzt werden können. Weiterhin lassen sich die Wärmemengen, die nicht nur in den Abgasen üblicher Wärmeerzeugungseinrichtungen, wie beispielsweise Kachelöfen und Heizungsanlagen, sondern auch in den Abgasen von Gasthermen oder dergleichen enthalten sind, besonders wirksam rückgewinnt,i. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann vor allem auch so gestaltet werden, daß er eine verhältnismäßig große Längsausdehnung bei kleiner Querschnittsfläche besitzt.

Er kann somit in Rohrleitungen, Kaminen oder dergleichen vorzugsweise stehend, aber im Bedarfsfall auch liegend, angeordnet werden.

Die dem kalten, zu erwärmenden Fluid zugeführte Wärmemenge kann beispielsweise für Heizungszwecke in einer Zentralheizung zur Erwärmung von Brauchwasser oder zur Erwärmung eines anderen Fluids verwendet werden.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung

so dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt eines in einem Kamin angeordneten Wärmetauschers mit zwei Wärmetauschereinheiten, die außerhalb der Rohrleitung angeordnet sind,

Fig.2 einen Längsschnitt gemäß Fig. 1 mit vier Wärmetauschereinheiten,

F i g. 3 einen schematischen Längsschnitt des Wärmetauschers mit zwei Wärmetauschereinheiten, die innerhalb der Rohrleitung angeordnet sind,

Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt eines Wärmetauschers mit ebenfalls zwei Wärmetauschereinheiten, die von einer Rohrschlange durchsetzt sind.
Fig. 1 zeigt einen in einen üblichen, bestehenden

*5 Kamin 1 eingebauten Wärmetauscher 2, der aus einer von den Abgasen einer Heizeinrichtung, wie einer Heizungsanlage oder einem Kachelofen gemäß den Pfeilen 3 durchströmten, zum Kamin 1 im wesentlichen

koaxialen Rohrleitung 4 besteht, die außen zwei Ringkammern 5 und 6 aufweist und zusammen mit der Rohrleitung 4 jeweils die Wärmetauschereinheiten bilden. Jede Ringkammer 5, 6 weist einen in Strömungsrichtung der Abgase (Pfeile 3) in der Rohrleitung 4 aufstromseitigen Zuführstutzen 7 bzw. 9 und einen jeweils abstromseitigen Abführstutzen 8 bzw. 10 auf, die derart miteinander verbunden sind, daß die Strömungsrichtung des durch die Ringkammern 5, 6 strömenden Fluids vom Zuführstutzen 7, 9 zum Abführstutzen 8, 10 im Gleichstrom zu den durch die Rohrleitung 4 strömenden Abgasen verläuft

Zunächst wird das durch die die Wärmatauschereinheiten bildenden Ringkammern fließende kalte, zu erwärmende Fluid dem Zuführstutzen 7 der bezüglich der Strömungsrichtung des Rauchgases in der Rohrleitung 4 abstromseitigen Ringkammer 5 zugeführt, durchströmt diese im Gleichstrom zu dem Abgas in der Rohrleitung 4 und verläßt die abstromseitige Ringkammer 5 über den Abführstutzen 8. Der Abfüiirstutzen 8 der abstromseitigen Ringkammer 5 ist mit dem Zuführstutzen 9 der aufstromseitig nächstfolgenden Ringkammer 6 über eine Verbindungsleitung verbunden. Das in der ersteren Ringkammer 5 bereits erwärmte Fluid wird in der nächsten, zweiten Ringkammer 6 ebenfalls im Gleichstrom zum durch die Rohrleitung 4 fließenden Abgas erwärmt und verläßt dieses durch dessen Abführstutzen 10 und kann darauf weiter verwendet werden.

Das gemäß den Pfeilen 3 durch die Rohrleitung 4 strömende warme, abzukühlende Abgas, beispielsweise das Rauchgas der Heizeinrichtung, kann dabei so stark abgekühlt werden, daß dessen Abführung nicht immer sichergestellt ist. Zweckmäßigerweise ist daher am abstromseitigen Ende der Rohrleitung 4 eine Fördereinrichtung, wie beispielsweise ein Ventilator 11, angeordnet.

Dabei wi;d die gesamte bisher durch den Kamin 1 strömende Abgasmenge nunmehr durch die Rohrleitung 4 geführt, weshalb eine aufstromseitige trichterförmige Aufweitung 12 der Rohrleitung 4 vorgesehen ist.

Das in F i g. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel weist gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 aufstromseitig in Anschluß an die Ringkammern 5, 6 weitere Ringkammern 13, 14 auf mit ebenfalls jeweils

einem bezüglich dem in der Rohrleitung 4 strömenden Abgas aufstromseitigen Zuführstutzen 15 bzw. 16 und einem bezüglich dieser Strömungsrichtung jeweils abstromseitigen Abführstutzen 17, 18. Das durch die Ringkammern 13, 14 strömende Fluid strömt daher im Gleichstrom zu dem in der Rohrleitung 4 strömenden Abgas. Gemäß Fig.2 ist der Abführstutzen 10 der Ringkammer 6 mit dem Zuführstutzen 15 der Ringkammer 13 und der Abführstutzen 17 der Ringkammer 13 mit dem Zuführstutzen 16 der Ringkammer 14 verbunden, während der Abführstutzen 18 der Ringkammer 14 nach außen geführt ist

Gemäß Fig.3 sind die Wärmetauschereinheiten durch innerhalb der Rohrleitung 4 angeordnete fluiddicht miteinander verbundene Strömungskammern 19 bzw. 20 gebildet, in denen das kalte, zu erwärmende Fluid ebenfalls im Gleichstrom zur Strömungsrichtung des Abgases der Rohrleitung 4 >-> wärmt wird. Die Strömungskarnrncrn 13, 20 weisen jeweils einen aufstromseitigen Zuführstutzen 21 bzw. 22 und einen abstromseitigen Abführstutzen 23 bzw. 24 auf, wobei der Abführstutzen 23 der abstromseitigen Strömungskammer 19 mit dem Zuführstutzen 22 der nächstfolgenden aufstromseitigen Strömungskammer 20 durch eine Verbindungsleitung verbunden ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Ventilator 11 vorgesehen.

Gemäß F i g. 4 wird das zu erwärmende kalte Fkiid außen an der das abzukühlende warme Abgas führenden Leitung vorbeigeführt. Das abzukühlende warme Abgas strömt gemäß dem Pfeil 25 durch eine Rohrschlange 26, die von die Wärmetauschereinheiten bildenden zylindrischen Kammern 27 bzw. 28 umgeben ist, wobei hier die beiden zylindrischen Kammern 27,28 fluiddicht miteinander verbunden sind. Die zylindrischen Kammern 27, 28 weisen bezüglich der Strömungsrichtung des warmen abzukühlenden Abgases (Ρ'εϋ 25) aufstromseitige Zuführstutzen 29 bzw. 30 und abstromseitige Abführstutzen 31 bzw. 32 auf, wobei der Abohrstutzen 31 der zylindrischen Kammer 27 über eine Verbindungsleitung mit dem Zuführstutzen 30 der aufstromseitig nächstfolgenden zylindrischen Kammer 28 verbunden ist. Auch hier ist ein Ventilator 11 in der die Rohrschlange 26 verlängernden Rohrleitung 33 zur Förderung des abgekühlten warmen Abgases vorgesehen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Rauchgasbeheizter Wärmetauscher zum Entziehen von Wärme aus Abgasen, mit mindestens zwei in Strömungsrichtung des Abgasstromes hintereinander angeordneten Wärmetauschereinheiten, die nacheinander von einem zu erwärmenden Fluid jeweils im Gleichstrom zu dem Abgasstrom durchströmbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die bezüglich des Abgasstromes abstromseitigste der Wärmetauschereinheiten und in anschließender Folge die jeweils aufstromseitig benachbarte der Wärmetauschereinheiten durchströmbar ist

2. Rauchgasbeheizter Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom durch eine Rohrleitung (4) hindurchleitbar und jede der Wärmetauschereinheiten durch eine die Rohrleitung (4) umschließende Rängkanüner (5, 6, 13,14) gebildet ist (F i g. 1 und 2).

3. Rauchgasbeheizter Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschereinheiten als innerhalb der Rohrleitung (4) angeordnete Strömungskammem (19, 20) ausgebildet sind (F ig. 3).

4. Rauchgasbeheizter Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschereinheiten als zylindrische Kammern (27,28) ausgebildet sir'"¹, durch die der Abgasstrom in einer die zylindrischen Kammern (27. 28) durchsetzenden Rohrschlange (26) geführt ist (F i g. 4).

5. Rauchgasbeheizter Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeiennet durch dessen Anordnung in einem Kamin (1).