DE3049535C2

DE3049535C2 - Rekuperativwärmeaustauscher, insbesondere für gasgefeuerte Kupolöfen

Info

Publication number: DE3049535C2
Application number: DE19803049535
Authority: DE
Inventors: Anatolij Alekseevi&ccaron; Penza &Ccaron;ernyj
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-12-31
Filing date: 1980-12-31
Publication date: 1984-02-16
Also published as: DE3049535A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rekuperativwärmeaustauscher, insbesondere für gasgefeuerte Kupolöfen, mit einem Einlaß für heiße Abluft, mit einem im wesentlichen axial von der Abluft durchströmten Durchströmungsraum sowie mit einem Auslaß und mit einem aus äußeren und inneren koaxial zueinander angeordneten stumpfkegelförmigen Mantdabschnitten bestehenden Doppelmantelgehäuse für den Durchströmungsraum, wobei die Mantelabschnittc jeweils mit ihren kleineren bzw. mit ihren größeren Durchmessern aneinanderstoßend übereinander angeordnet sind und zwischen sich einen Hohlraum für Kaltluft begrenzen, der im Längsschnitt zickzackförmig verläuft.

Aus der FR-PS ! 1 69 790 ist ein solcher Rekuperativwärmeaustauscher bekannt, dessen Wärmeaustauschrohre ein aus äußeren und inneren koaxial zueinander angeordneten stumpfkegelförmigen Mantelabschnitten bestehendes Doppelmantelgchäuse für den Durchströmungsraum aufweisen, wobei die Mamtelabschnitte jeweils mit ihren kleineren bzw. mit ihren größeren Durchmessern aneinanderstoßend entlang der Rohrachse angeordnet sind und zwischen sich einen Hohlraum für das zu wärmende Gut begrenzen, der im Längsschnitt zickzackförmig verläuft.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rekuperativwänneaustauischer, insbesondere für gasgefeuerte Kupolöfen, anzugeben, der auch bei zunehmender Abkühlung der Abluft über seine ganze Länge einen hohen Wärmeaustausch sicherzu stellen vermag.

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hO Diese Aufgabe wird bei einem Rekuperativwärmeaustauscher der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der kleinere Durchmesser der Mantelabschnitte entlang einer Geraden, einer Abstufung oder einer gekrümmten Kurve in Richtung zum Auslaß hin abnimmt, daß der dem Auslaß zugeordnete Manteiabschnitt sich zum Ausiaß hin erweiternd ausgebildet ist und unter Freilassung eines im wesentlichen ringförmigen, als Auslaß dienenden Austrittsspaltes mit einer Hohlscheibe verschossen ist, deren Innenraum über Stutzen mit dem Hohlraum der Mantelabschnitte verbunden ist, und daß in den Durchströmungsraum vor dem Auslaß ein sich von der Hohlscheibe nach unten erstreckender Hohlkegel angeordnet ist. in den axial durch die Hohlscheibe hindurch ein den Einblasen der Kaltluft dienender Eintrittsstutzen mündet, der über das Hohlkegelinnere mit dem Hohlraum der Mantelabschnitte verbunden ist.

Eine solche konstruktive Ausführung gestaltet es, den Wärmeaustauschprozeß zu intensivieren, weil dabei eine hohe Geschwindigkeit der Abgase über die gesamte Höhe fies Wärmeaustauschers sogar bei einer bedeutenden Verringerung der Temperatur der Abgase aufrechterhalten wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert Es zeigt

Fig. 1 in scheir.-Jtischer Darstellung die Gesamtansicht eines Wärmeaustauschers im Längsschnitt,

F i g. 2 ein Wärmeaustauschelement mit einem geradlinig abnehmenden Durchgangsquerschnitt (B) im Längsschnitt,

F i g. 3 ein Wärmeaustauschelement mit einem stufenförmig abnehmenden Durchgangsquerschnitt (D) im Längsschnitt und

Fig. 4 ein Wärmeaustauschelement mit einem krummlinig abnehmenden Durchgangsquerschnitt (F) im Längsschnitt.

Der Wärmeaustauscher enthält ein Wärmeaustauschelement mit einer gewellter Innenwand 1 und Außenwand 2, die jeweils durch .Mantelabschnitte 3 bis 12 und Mantelabschnitte 13 bis 22 gebildet sind, welche koaxial und in der Folge derart angeordnet sind, daß der Durchgangsquerschnitt in Richtung zum Austritt der Abgase (Pfeil A) hin abnimmt.

Für Kupolöfen mit einem Schachtdurchmesser von 500 bis 1500 mm wird zweckmäßig ein Wärmeaustauscher eingesetzt, bei dem der Durchgangsquerschnitt (B) in der genannten Richtung entlang einer Geraden CQabnimmt,wieüasin Fig. 2 wiedergegeben ist.

Für Kupolöfen mit einem Schachtdurchmesser von 1500 bis 2000 mm wird zweckmäßig ein Wärmeaustauscher benutzt, bei dem der Durchgangsquerschnitt (D) in der genannten Richtung mit einer Abstufung (E) abnimmt, wie das in F i g. 3 wiedergegeben ist.

Für Kupolöfen mit einem Schachtdurchmesser von 2000 bis 3000 mm wird zweckmäßig ein Wärmeaustauscher benutzt, bei dem der Durchgangsquerschnitt (F) entlang einer gekrümmten Kurve (Q) in der genannten Richtung abnimmt, wie das in F i g. 4 wiedergegeben ist.

Der Wärmeaustauscher ist weiter mit einem sich zum Auslaß hin erweiternden zusätzlichen Mantelabschnitt 32, 33 (Fig. 1) versehen. Am freien Ende (35) dieses Mantelabschnittcs 32, 33 ist eine Hohlscheibe 36 mit einem Hohlkegel 37 angeordnet, der mit seiner Spitze nach unten weist. Die Hohlscheibe 36 ist mit Stutzen 38 für die Luftzuführung versehen. Die Stutzen 38 sind längs der Umfangslinie angeordnet und an den

Hohlraum zwischen den Mantelabschnitten 3 bis 22, die die gewellten Wände 1 und 2 bilden, angeschlossen.

Innerhalb des Hohlkegels 37 ist ein Eintrittsstutzen 39 angeordnet Im Wärmeaustauscher sind ferner Ringe 40 zur Verwirbelung der zu erhitzenden Luft vorgesehen, die an der äußeren Wand 2 des Wärmeaustauschers von deren Innenseite derart starr befestigt sind, daß dabei Spielräume zwischen der inneren Wand 1 des Wärmeaustauschers und den Ringen 40 gebildet werden. Der Wärmeaustauscher ist mit seiner unteren '" Grundfläche 41 an einem Rohr 42 des Kupolofens angebracht, der eine feuerfeste Auskleidung 43. eine Beschickungsöffnung 44 und Gasbrennerdüsen 45 hat.

Von der Außenseite besitzt der Wärmeaustauscher eine wärmeisolierende Schicht 46. Der Wärmeaustau- '"' scher ist schließlich mit Rohrstutzen 47 zur Abführung der Heißluft versehen. Der Wärmeaustauscher hat folgende Arbeitsweise.

Während des Betriebes des Ofens (des Kupolofens), der mit dem Wärmeaustauscher ausgerüstet ist, wird in ^2υ den Wärmeaustauscher durch den Eintrittsstutzen 39 Kaltwind zugeführt, der zuerst in den Hohlke-.'el 37 der Hohlscheibe 36, und dann durch die Stutzen 38 in den Hohlraum zwischen den gewellten Wänden I und 2 geleitet wird.

Der Heißwind wird durch Stutzen 47 abgeführt. Der Heißgasstrom wird in das Rohr 42 des Ofens eingeführt.

mit Luft vermischt, die durch die Beschickungsöffnung 44 strömt, und nachgebrannt.

Zur Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Temperatur der Abgase dienen Gasbrenner, welchen das Gas-Luft-Gemisch durch die Düsen 45 zugeführt wird.

Dann werden die heißen Abgase aus dem Rohr 42 dem Wärmeaustauscher zugeführt.

Da die Durchgangsquerschnitte in Strömungsrichtung der Abgase abnehmen, vermindert sich die Geschwindigkeit des Abgasstromes sogar bei einer Senkung von dessen Temperatur durch die Wärmeübzrtragung nicht.

Da die Wände 1, 2 des Wärmeaustauschers gewellt sind, findet eine intensive Verwirbelung und ein Vermischen der Abgase bei deren Strömung statt, wodurch der Prozeß der Wärmeübertragung intensiviert wird.

Durch das Vorhandensein eines zusätzlichen Kegels 32, der durch die Hohlscheibe 36 überdeckt ist, findet eine intensivere Bewegung der Abgabe an den Wänden des Wärmeaustauschers statt, was ai einer Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades beiträgt.

Da die Wände ί und 2 des Wärmeaustauschers gewellt ausgebildet und weiter die Ringe 40 vorfanden sind, findet eine intensive Verwirbelung der zu erhitzenden Luft statt, wodurch der Wärmeaustauschprozeß weiter intensiviert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Rekuperativwärmeaustauscher, insbesondere für gasgefeuerte Kupolöfen, mit einem Einlaß für heiße Abluft, mit einem im wesentlichen axial von der Abluft durchströmten Durchströmungsraum sowie mit einem Auslaß und mit einem aus äußeren und inneren koaxial zueinander angeordneten stumpfkegelförmigen Mantelabschnitten bestehenden Doppelmantelgehäuse für den Durchströmungsraum, >" wobei die Mantelabschnitte jeweils mit ihren kleineren bzw. mit ihren größeren Durchmessern aneinanderstoßend übereinander angeordnet sind und zwischen sich einen Hohlraum für Kaltluft begrenzen, der im Längsschnitt zickzackförmig ^ verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinere Durchmesser der Mantelabschnitte (3 bis 22) entlang einer Geraden (C), einer Abstufung (E) oder einer gekrümmten Kurve (Q) in Richtung zum Auslaß hin abnimmt, daß der dem Auslaß zugeord- -" nete Masiselabschnitt (32, 33) sich zum Auslaß hin erweiternd¹ ausgebildet ist und unter Freilassung eines im wesentlichen ringförmigen, als Auslaß dienenden Austrittsspaltes mit einer Hohlscheibe (36) verschlössen ist. deren innenraum über Stutzen -> (38) mit dem Hohlraum der Mantelabschnitte (3 bis 22) verbunden ist, und daß in dem Durchströmungsraum vor dem Auslaß ein sich von der Hohlscheibe (36) nach unten erstreckender Hohlkegel (37) angeordnet ist, in den axial durch die Hohlscheibe ⁾⁰ (36) hindurch ein dem Einblasen der Kaltluft dienender F.'rctrittsstutzen (39) mündet, der über das Hohlkegelinnere mit dem Hohlraum der Mantelabschnitte (3 bis 22) verbunden -,st.