DE3204538A1 - Waermerohrwaermetauscher mit rotierenden oder axial sich bewegenden rohren - Google Patents

Waermerohrwaermetauscher mit rotierenden oder axial sich bewegenden rohren

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DE3204538A1
DE3204538A1 DE19823204538 DE3204538A DE3204538A1 DE 3204538 A1 DE3204538 A1 DE 3204538A1 DE 19823204538 DE19823204538 DE 19823204538 DE 3204538 A DE3204538 A DE 3204538A DE 3204538 A1 DE3204538 A1 DE 3204538A1
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Gerhard Dipl.-Ing. Reisinger (FH), 7918 Illertissen
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F5/00—Elements specially adapted for movement
    • F28F5/06—Hollow screw conveyors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0208—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes using moving tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D15/0233—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G3/00—Rotary appliances
    • F28G3/10—Rotary appliances having scrapers, hammers, or cutters, e.g. rigidly mounted

Description

Wärmerohrwärmetpu3cher mit rotierenden oder axial 3ich bewegenden Rohren
Die Erfindung betrifft ein Wärmetausch'ersystem das aus einzelnen Wärmerohren aufgebaut ist, die mit regelbarer Geschwindigkeit' um ihre Achse rotieren oder in Abhängigkeit vom Systeminnendruck einer Dehnung unterliegen.
Eine rotierende oder achsiale Bewegung der Rohre dient dabei folgendem Zweck:
- mit Reinigungsschaber können Ablagerungen auf der Rohraußenfläche kontinuierlich entfernt werden
- durch die Rotation wird die Verdampferinnenfläche gleichmäßig mit Kondensat benetzt sowie eine gleichmäßige Temperaturverteilung über den Rohrquerschnitt "bewirkt.
- mit einer, in die Kondensatorwandung eingearbeiteten,Schnecke wird der Kondensatrücktransport verbessert und die innere Wärmeübertragungsfläche vergrößert.
- der Wärmetauscher ist auch als Förderorgan einsetzbar.
- eine Wärmeübertragungsleistungsregelung über die Drehzahl ist möglich.
- eine axiale Ausdehnung der Rohre mit Hilfe eines Faltenbalges ist als Indikator für den Systeminnendruck verwendbar und zu Regelungs- und Kontrollzwecken nutzbar. Außerdem kann bei einem System mit wechselnden Temperaturen, die dadurch entstehende oszillierende axiale Bewegung durch eine geeignete Vorrichtung·in eine rotierende Bewegung umgewandelt werden, z.B. für eine Selbstreinigung ohne fremden Antrieb.
Für den Wärmeaustausch zwischen verschiedensten Medien werden u. a. die sog. Wärmerohre erfolgreich eingesetzt. Das Prinzip des ',Yärmerohres beruht auf einem hermetisch geschlossenen Wärmeträgerkreislauf, bei dem das Wärmeträgermedium durch Phasenumwandlung ( flüssig - gasförmig - flüssig ) und eine temperaturabhängige Druckdifferenz als treibende Kraft zum Transport der Wärme von einem Verdampfer zu einem Kondensator' genutzt wird.
Beim Einsatz in der Praxis sind die Medienströme in der Regel mehr oder weniger mit störenden Feststoffen belastet, die Ablagerungen auf den äußeren Wärmetauscherflächen bilden, und dadurch den Wärmetransport behindern. Durch vorgeschaltete Reinigungseinrichtungen kann diese Verschmutzung vermindert werden oder sie muß durch periodisches oder kontinuierliches Reinigen des Wärmetauschers beseitigt werden. Hoher zusätzlicher Aufwand, hohe DruckVerluste und zusätzliche Wärmeverluste sind bei einer vorgeschalteten Reinigungseinrichtung unvermeidlich. Periodisches Reinigen bedingt eine wechselnde Wärmeübertragungsleistung, wechselnden Druckabfall und hohen Arbeitsaufwand. Bei einer kontinuierlich arbeitenden Wärmetauscherreinigungseinrichtung ist neben dem hohen konstruktiven Aufwand der zusätzlich entstehende Druckverlust durch die unumgänglichen Einbauten im Medienstrom von Nachteil. Um eine hohe spezifische Verdampfungs- und damit Wärmeübertragungsleisturig zu ermöglichen sind bei starren Rohren Hilfseinrichtungen zum Kondensattransport wie Dochte, kapillare Oberflächenstruktur nötig die entweder die Dampfabfuhr behindern oder aber nur kleine Rohrdurchmesser zulassen. Wärmetauscher die auch als Förderorgane wirken wie z.B. Schneckenwärmetauscher mit Kreislaufverbundsystem sind bekannt, die Zirkulation des Wärmeträgermediums bedingt jedoch einen hohen ' ·■
Aufwand an Pumpen, Abdichtungen und Regelung.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde die oben genannten Probleme durch eine einfache und wartungsarme Konstruktion rotierender oder axial sich bewegender Rohre zu lösen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein System von axial oder radial bewegter Rohre mit integrierter Wärmeübertragung ( Wärmerohrprinzip ) durch:
- Schmutzschaber gereinigt wird, wobei die dazu nötige Bewegung der Rohre mit einem externen Antrieb oder durch den bei Temperaturschwankungen entstehenden axialen Hub erzielt wird.
-.eine rotierende 3ewegung eine gleichmäßige Benetzung(mit Kondensatj sowie Temperierung der Verdampferinnenfläche erreicht wird und somit größere Rohrdurchmesser möglich sind.
- die Rotation das Wärmerohr auch als Förderaggregat nutzbar ist. ■ - eine schneckenförmige Strucktur der K'ondensatorinnenflache der Kondensatrücktransport verbessert wird und dadurch zusätzlich die innere Wärmeaustauschflache vergrößert wird.
- eine Variation der Drehzahl eine Wärmeübertragungsleistungsregelung möglich ist.
- den axialen Hub eine Indikation des Systeminnendruckes erfolgt, der zu Kontroll-, Regelungs- und Steuerungszwecken nutzbar ist z.B. für die Betätigung einer Kippregelung.
- die Rotation eine teilweise Selbstreinigung erfolgt, da die . Anströmrichtung sich, relativ zum Rohr, laufend ändert.
Ausführungsbeispiele sind in Skizze 1-6 dargestellt:
Skizze 1 zeigt ein unberipptes Wärmerohr bei dem durch ein Schaberlineal und durch die Rotation des Rohres Ablagerungen an der Rohraußenfläche beseitigt werden. Dabei kann das Schaberlineal durch sein Eigengewicht oder durch entsprechende Anpreßvorrichtungen gegen das Rohr gedruckt werden aber auch in einem bestimmten Abstand vom Rohr fixiert sein.
Skizze 2 zeigt.ein beripptes Rohr wobei das Schaberlineal kammartig ausgebildet ist und sonst, wie unter Skizze 1 beschrieben, wirkt.
Skizze. 3 zeigt ein Rohr mit gewindeartig aufgearbeiteten Rippen wo ein Kratzblech je Rohrhälfte im Rippengewinde läuft, wobei die Bleche der verschiedenen Rohrreihen untereinander verbunden sind und durch Rotation aller Rohre, mit wechselnder Drehrichtung, hin und herbewegt werden, wadurch Ablagerungen auf den Rohren beseitigt werden.
Skizze 4 zeigt ein Wärmerohr in einem Wärmetauscher mit integriertem, axial wirkendem, Expansionsflansch wo" bei Temperaturänderung eine Längenänderung des Rohres eintritt.
Skizze 5 zeigt beispielhaft eine Wärmetauscherkonstruktion bei der die rotierenden Wärmerohre- als Achsen eines zweistufigen Rootsgebläses wirken und das zweiteilige Rootsgebläse im■Gegenstrom Luft fördert und die Wärmerohre dabei als Wärmetauscher fungieren. Dafür sind auf den Wärmerohren Lamellen angebracht, die durch Stege auf gleichmäßigen Abstand gehalten werden und auch die Förderfunktion bewirken. " ·
Skizze 6 zeigt beispielhaft einen Schneckenrohrwärmetauscher bei dem,vorwiegend flüssig und körnig, feste Medien, durch die rotierenden Schnecken gefördert werden, wobei durch die Wärmerohre ein zweistufiger Gegenstromwärmeaustausch stattfindet.

Claims (4)

  1. Patentansprüche
    Wärmetauscher nach dem Wärmerohrprinzip gekennzeichnet dadurcl daß sich das jeweilige Wärmerohr durch Rotation oder durch axialen Hub, mithilfe geeigneter Vorrichtungen wie Kratzer, Schaber selbst reinigt.
  2. 2. Wärmetauscher nach dem Wärmerohrprinzip gekennzeichnet dadurcl daß durch eine Rotation der Rohrei
    - eine gleichmäßige Benetzung der Verdampferinnenwandung mit Kondensat bewirkt wird
    - eine gleichmäßige Temperierung des Rohrquerschnittes erfolgt
    - eine teilweise Selbstreinigung der Rohre durch die wechselnd Anströmrichtung bewirkt wird
    - ein Kondensatrücktransport durch eine in die Kondensatorinne wandung eingearbeitete gewindeartige Förderrille möglich ist
    - eine Wärmeübertragungsleistungsregulierung durch variieren der Rohrdrehzahl möglich ist .
  3. 3· Wärmetauscher nach dem Wärmerohrprinzip gekennzeichnet dadurch daß durch eine Rotation der Rohre eine Förderung der Medien, zwischen denen der Wärmeaustausch stattfinden soll, bewirkt wird
  4. 4. Wärmetauscher nach dem Wärmerohrprinzip bei dem durch Integra-' tion eines druckdichten Expansionsflansches, das abhängig vom Systeminnendruck eine Änderung der äußeren Abmessungen erfährt
    - eine Indikation des Arbeits- und Funktionszustandes des jeweiligen Wärmerohres dadurch möglich ist
    - die wechselde Expansion zum Betrieb eines Reinigungssystemes benutzt wird
    - die wechselnde Expansion zu Regelungs- und Steuerungszwecken für das Wärmetauschersystem benutzt wird.
DE19823204538 1982-02-10 1982-02-10 Waermerohrwaermetauscher mit rotierenden oder axial sich bewegenden rohren Withdrawn DE3204538A1 (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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