DE3023659A1

DE3023659A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE3023659A1
Application number: DE19803023659
Authority: DE
Inventors: Horst 5609 Hückeswagen Noatzke; Egon 5630 Remscheid Trant
Original assignee: Busatis Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Busatis Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1980-06-25
Filing date: 1980-06-25
Publication date: 1982-01-07
Also published as: DE3023659C2

Description

WÄRMETAUSCHER
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zum Vorwärmen der Verbrennungsluft fiir Heizkesselfeuerungen oder dergleichen aus der Abgaswärme der Heizkessel, bei dem die heißen Verbrennungsgase durch ein in Rohrböden gelagertes Röhrenbündel geleitet werden.
Durch die VorwXirmung der Verbrennungsluft kann bis zu 20 ,ó Heizmaterial eingespart werden. Bei bekannten, nach dem Gegenstromprinzip arbeitenden, Wärmetauschern besteht der große Nachteil, daß bei ihnen die in der Verbrennungsluft enthaltene Feuchtigkeit durch die allmähliche Aufwärmung kondensiert, wodurch einmal der Verbrennungsluft die für die Verbrennung günstige Wassermenge entzogen wird und zum anderen ist es erforderlich, daß Vorkehrungen getroffen werden müssen, das Kondenswasser abzuleiten. Außerdem besteht eine hohe Korrosionsgefahr für den gesamten Wärmetauscher, insbesondere für die die heißen Verbrennungsgase führenden Rohre; oder der ganze Wärmetauscher muß aus korrosionsbeständigen Materialien hergestellt werden, wodurch sein Preis sehr hoch wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen trärmetauscher in Vorschlag zu bringen, bei dem die Verbrennungsluft durch die Abgaswärme ohne Erreichung des Taupunktes erhitzt wird, sc daß hierbei kein V.ondenswasser anfällt und somit kein Korroionseinfluß entsteht, die Feuchtigkeit der Verbrenntingsluft daher bei der Verbrennung zur Verfiigrung steht, und bei dem es bei Clfeuerungen zusätzlich möglich ist, auf einfache %reise das zur Verbrennung benötigte Heizöl auf eine die Verbrennung günstig beeinflussende Temperatur vorzuwärmen, womit insgesamt in beachtlicher Weise Brennstoff eingespart wird, bei niedrigen T.-Terstellungskosten, wartungsloser Arbeitsweise und langer Lebensdauer des Austauschers.
Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß vorn vor dem Röhrenbündel eine Rintrittskammer fiir die heißen Verbrennungsgase vorgesehen ist, die etwa die Hälfte des Querschnitts des Röhrenbündels des Austauschers der vorderen Kopfseite umfaßt, wobei an der hinteren Eopfseite eine Umlenkkammer für die Verbrennungsgase vorgesehen ist, von der dieselben in die zweite Hälfte des röhrenbündes umströmen, von wo aus die Verbrennungsgase über eine Austrittskammer abgeleitet werden, und daß vorn am Austauscher auf der Seite der einströmenden Verbrennungsgase fiir die zu erwärmende Luft über einen Eintrittsstutzen ein, das gesamte Röhrenbiindel abwechselnd radial zur Röhrenlängs achse durchfließender Querkanal beginnt, der durch eine Vielzahl von Quertrennwänden gebildet wird, die etwa jeweils drei Viertel des Röhrenbündeldurchmesserbereichs abdecken.
Durch das abwechselnde Bestreichen der zu erwärmenden Verbrennungsluft, insbesondere im ersten Bereich der Erwärmung, der heißen und direkt anschließend der am wenigsten erhitzten Rohre und dem allmählichen tbergang zum Bestreichen gleichmäßiger temperierter Rohre wird die Eondensbildung völlig vermieden.
Zur Vorwärmung des Heizöls im Wärmetauscher wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung im Bereich der erwärmten Verbrennungsluft ein Heizölwärmer, vorzugsweise als eine Ölleitungsschlange oder dergleichen, angeordnet.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, zur Heizölerwärmung ein in der Wirkung anpaßfähiger Ölleitungswickel im Bereich der ausströmenden erwärmten Verbrennungsluft, vorzugsweise im Austrittsstutzen, vorzusehen, der leicht auswechselbar angeordnet ist.
Die anpaßfähige Ausführung kann z.B. darin liegen, daß der Wickel aus Kupferrohr oder dergleichen schraubenartig gestaltet ist und iber Schlitze im Austrittsstutzen eingesteckt wird. Hierdurch kann ohne Müheaufwand eine unterschiedliche Anzahl von Wickelgängen im Stutzen eingebracht werden, insbesondere, da sich die Steigung bei weichmaterialigen Rohren leicht ändern läßt.
Es kann hierbei auch so vorgegangen werden, daß im Austrittsstutzen radial sitzend Flanschen vorgesehen werden, über die der Wickel,ohne daß das Rohr für die erwärmte Luft entfernt werden muß, ausgetauscht werden kann.
Die leicht veränderbare bzw. auswechselbare Anordnung bietet den Vorteil, daß die Wirkung der Erwärmung auf das Heizöl, also die erreichte Heizölvorwärmtemperatur, je nach Anlage, bequem einstellbar ist, was deswegen besonders wichtig ist, weil die günstigste Vorwärmtemperatur nur zwischen 60 und 70° liegt.
Es kann schließlich erfindungsgemäß auch noch so vorgegange n werden, daß eine, an sich bekannte, zusitzliche Temperaturreglung für dasss erwärmte Heizöl nachgeschaltet wird, z.B. derart, daß nur ein Teil des Heizöls erwärmt wird und z.B. ein Thermostat mit einem hiervon geschalteten Mischer die gewünschte Ölvorwärmtemperatur in engen Grenzen konstant hält.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen im fesentlichen insbesondere darin, daß durch die Vorwärmung der Verbrennungsluft und durch das Verhindern des TSondensierens der in dieser enthaltenen Feuchtigkeit, sowie durch das Erwärmen des Verbrennungsöls beachtliche Energiemengen eingespart bzw. günstige Verbrennungsbedingungen erreicht werden, und daß auch eine betriebssichere Analge gewährleistet ist, bei der sowohl. die die Verbrennungsgase Führenden Rohre nicht drirch Korrosion beschädigt: werden und wobei der Rohrwickel oder dergleichen zum Erwärmen des Öls nicht mit den heißen Verbrennungsgasen in Berührung kommt, so daß hierdurch keine Explosions- und Verschmutzungsgefahr oder dergleichen gegeben ist und auch die %Tärmeschwankrngen, dem dieser Wickel ausgesetzt ist, verhältnismäßig klein bleiben, was seine Lebensdauer erhöht.
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen Figur 1 einen Querschnitt durch den Wärmetauscher nach der Schnittlinie A-A in Figur 2, Figur 2 einen Querschnitt nach der Linie B-B nach Figur 1, Figur 3 den Austrittsstutzen für die erwärmte Verbrennungsluft im vergrößerten Maßstab, Figur 4 einen Querschnitt gemäß der Linie C-C, Figur 5 eine Übersichtsdarstellung eines Wärmetauschers und eines Heizkessels in betriebsbereiter Anordnung.
Der Wärmetauscher 1 besteht aus dem Mantelrohr 2 mit der Verbrennungsgaseintritts- und -austrittskammer 3 und 4 an der vorderen Kopfseite des Wärmetauschers 1 und der Umlenkkammer 5 an der interen Kopfseite desselben.
Zwischen beiden Kammersystemen ist das Röhrenbündel 6 angeordnet, dessen Rohre 7 mit ihren offenen Enden in- den Rohrböden 8 ind 9 lagern. Die heißen Verbrennungsgase, gemäß Pfeilrichtting 10,durchströmen das Röhrenbiindel 6 und die vorzuwärmende Verbrennungsluft gelangt über den Rohrstutzen 11 gemaß Pfeilrichtung 12 in den Querschacht 13, der durch den Boden 8 und die Quertrennwand 15 gebildet wird, wobei die Abschlußkante 16 der Quertrennwand 15 etwa vom Eintrittsstutzen bei Dreiviertel der Gesamtdicke des Wärmetauschers endet und hier eine oberströmung der zu erwärmenden Verbrennungsluft in den nächsten Querschacht 14 ermöglicht. Da die weiteren Querschächte ebenfalls wechselnd eine tberströmung ermöglichen, wird die zu erwärmende Verbrennungsluft abwechselnd umgeleitet bis zum Austrittsstutzen 17. Im Austrittsstutzen 17 ist der Verbrennungsölerwärmungswickel 18 eingebaut, der auf einfache Weise eingesteckt sein kann, indem vom vorderen kopfende des Stutzens aus Langlöcher vorgesehen sind.
(27) Es kann auch so vorgegangen werden, daß Flansche 19 oder dergleichen vorgesehen werden, mit dem der Rohrwickel in den Austrittsstutzen eingesetzt wird. Durch Wahl verschiedener Dimensionierungen dieses Wickels 2c kann auf einfache Weise die übergehende Wärme auf das Verbrennungsöl und damit die Temperatur desselben eingestellt werden. Der Abschlußdeckel 21 schließt den Raum des Austrittsstutzens ab.
Vom Heizkessel 22 strömen, gemäß Figur 5:, die Verbrennungsgase entsprechend der Pfeilrichtung 23 in den Wärmetauscher 1 und gelangen über das Rohr 24 in eine Kaminanlage oder dergleichen. Die Verbrennungsluft tritt über den Rohrstutzen 11 in den Wärmetauscher 1 ein und gelangt über das Rohr 25 zum Brenner 26 des Heizkessels.
L e e r s e i t e

Claims

WÄRMETAUSCHER Patentansprüche 1. Wärmetauscher zum Vorwärmen der Verbrennungsluft für Heizkesselfeuerungen oder dergleichen aus der Abgaswärme der Heizkessel, bei dem die heißen Verbrennungsgase durch ein n Rohrboden gelagertes Rohrbündel geleitet werden, d a d u r c h g e -e e n n z e i c h n e t , daß vorn vor dem Röhrenbündel (6) eine Eintrittskammer (3) für die heißen Verbrennungsgase vorgesehen ist, die etwa die Hälfte des Querschnitts des Röhrenbündels (6) des Austauschers (1) der vorderen Kofseite umfaßt, wobei an der hinteren Kopfseite eine Umlenkkammer (5) ffir die Verbrennungsgase vorgesehen ist, von der dieselben in die zweite Hälfte des Röhrenbündels (7) umströmen, von wo aus die Verbrennungsgase über eine Austrittskammer (4) abgeleitet werden und daß vorn am Austauscher (1) auf der Seite der einströmenden Verbrennungsgase fiir die zu erwärmende Luft über einen Eintrittsstutzen (11) ein das gesamte Röhrenbündel (6) abwechselnd radial zur Röhrenlängsachse durchfließender Querkanal (13) beginnt, der durch eine Vielzahl von Quertrennwänden (15) gebildot wird, die etwa jeweils drei Viertel des Röhrenbiindeldurchmesserbereichs abdecken.
2. W Wärmetauscher nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Bereich der erwärmten Verbrennungsluft ein Heizölwärmer, vorzugsweise als eine Ölleitungsschlange oder dergleichen, angeordnet ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein in der Wirkung anpaßfähiger Ölleitungswickel (18) im Bereich der ausströmenden erwärmten Verbrennungsluft, vorzugsweise im Austrittsstutzen (17), vorgesehen ist, der leicht auswechselbar angeordnet ist.
4. Tr irmetallscher nach Anspruch 1 und den folgenden, d a d u r c h g o k e n n 7 e i c h n e t , der Wickel (18) aus Kupferrohr oder dergleichen schraubenartig gestaltet ist und über Schlitze im Austrittsstutzen (17) eingesteckt wird.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Austrittsstutzen (17) radial sitzend Flansche (19) vorgesehen werden, iiber die TZickel (9o) angeordnet werden.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 1 und folgenden, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das ITe izöl über Temperaturreglungsanlagen, gleich welcher Art, in seiner Solltemperatur in engen Grenzen konstant gehalten wird, zum Beispiel derart, daß mir ein Teil des Heizöls im Wickel entsprechend erwärmt wird rd und z.B. über ein Phermostat mit einem hiervon geschalteten Mischer in Verbindung mit dem Restheizöl die gewünschte Ölvorwärmtemperatur eingestellt wird.