DE3206512A1

DE3206512A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE3206512A1
Application number: DE19823206512
Authority: DE
Inventors: Jörgen 5270 Gummersbach Becker; Ulrich Ing.(Grad.) Premel
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1982-02-24
Filing date: 1982-02-24
Publication date: 1983-09-01
Also published as: DE3206512C2; JPS58208503A; FR2522128B1; US4538676A; GB8303730D0; ZA83939B; GB2116307B; GB2116307A; FR2522128A1

Description

L. & C. Steinmüller GmbH 5270 Gummersbach, den 23.o2.1982 Postfach 1949/196O ^ Be/HP

Pa 82o3

Patentanme!dung
"Wärmetauscher"

Die Erfindung betrifft einen Gas-/Flüssigkeits-Gleichstromwärmeaustauscher in einem als Druckbehälter aisgebildeten, mit Kühlflüssigkeit gefüllten und einer Druckvergasung nachgeschalteten Abhitzekessel, bestehend aus jeweils gleichlangen in Rohr- oder ebenen Wandeinbauten integrierten Heizflächenelementen, wobei die Rohr- oder ebenen Wandeinbauten den Innenraum des Abhitzekessels in Gebiete und auf- und abwärtsgerichteter Flüssigkeitsströmung, sowie in Gebiete ohne Flüssigkeitsströmung aufteilen.

Es ist ein Gas-/Flüssigkeitswärmeaustauscher in einem Abhitzekessel bekannt, in dem Heizflächenelernente aus einem mit konstantem Radius schraubenförmig geführten Wärmeaustauschrohr entlang einer gedachten Kreislinie in gleichen Winkelabständen angeordnet sind, und wobei sich jedes Heizflächenelement in dem ringförmigen, koaxialen Raum zwischen einer äußeren Rohrhülle und einem inneren Verdrängungskörper befindet. Dabei ist der ringförmige Raum für eine aufwärtsgerichtete , der freie Raum zwischen der Behälterwand des Abhitzekessels und den äußeren Rohrhüllen der einzelnen Heizflächenelemente für eine abwärtsgerichtete Flüssigkeitsströmung vorgesehen.

Eine derartige Anordnung der Heizflächenelementein dem Behälter eines Abhitzekessels hat jedoch infolge einer sehr aufwendigen Konstruktion fertigungstechnische und wartungsbedingte Nachteile, Es wird nicht nur eine hohe Genauigkeit von der Fertigung gefordert, sondern es können darüber hinaus die einzelnen Heizflächenelemente nur als Gesamtpaket in den Behälter des Abhitzekessels eingebracht werden. Damit ist aber auch eine leichte Auswechselbarkeit von einzelnen wartungsbedürftigen Heizflächenelementen

nicht mehr gegeben. .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung der in Rohr- oder ebenen Wandeinbauten integrierten Heizflächenelemente eines Gas-ZFlüssigkeits-Gleichstromwärmeaustauschers in einem Abhitzekessel, der als Druckbehälter ausgebildet ,mit Kühlflüssigkeit gefüllt und einer Druckvergasung nachgescheitet ist, derart konstruktiv zu gestalten, daß der Abhitzekessel insgesamt kleiner, seine Fertigung und Wartung einfacher und kostengünstiger wird, wobei bei einer Neuaufteilung der Gebiete der auf- und abwärtsgerichteten Flüssigkeitsströmung keine Minderung des Wirkungsgrades des Wärmeaustauschers eintritt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Gas-/Flüssigkeits-Gleichstromwärmeaustauscher gekennzeichnet ist durch einen zentralen, koaxialen, von der Zahl der Heizflächenelemente abhängigen polygonen, bevorzugt sechseckigen zylindrischen Verdrängungskörper und gegenüber den Ecken des polygonen Verdrängungskörpers aus der Behälterwand des Abhitzekessels in den Innenraum ragende Wandeinbauten und mittig zwischen den Ecken des polygonen Verdrängungskörpers auf einer gedachten Kreislinie befindliche zylindrische Verdrängungskörper, um die ihrerseits koaxial die Heizflächenelemente angeordnet sind.

Es wird weiter vorgeschlagen, daß die Heizflächenelemente aus einem oder mehreren Wärmeaustauscherrohren bestehen, die mit konstantem Radius entweder schraubenförmig oder achsparallel schlangenförmig um den Verdrängungskörper geführt sind und, daß der durch die Behälterwand des Abhitzekesselsund den Wandeinbauten gebildete, rohrähnliche Innenraum für die abwärtsgerichtete und der um die Heizflächenelemente befindliche Raum für die aufwärtsgerichtete Flüssigkeitsströmung vorgesehen ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Ecken des polygonen Verdrängungskörpers mit den Wandeinbauten durch ebene Wandeinbauten verbunden sind.

Die Erfindung wird durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung im folgenden näher erläutert. Die in der Zeichnung wiedergegebene Figur zeigt die Ansicht

eines Behälterquerschnittes eines Abhitzekessels, der einer Druckvergasung nachgeschaltet, als Druckbehälter ausgebildet und mit Siedewasser als Kühlflüssigkeit gefüllt ist.

Innerhalb der Behälterwand des Abhitzekessels 1 befindet sich zentral und koaxial ein sechseckiger zylindrischer Verdrängungskörper 3. Gegenüber den Ecken dieses Verdrängungkörpers ragen aus der Behälterwand in den Innenraum die Wandeinbauten 4, die jeweils aus zwei zueinander in einem Winkel stehenden, ebenen Blechen gefertigt sind. Die Wandeinbauten.können auch querschnittsmäßig von anderer Gestalt sein, beispielsweise können auch Rohrhalbschalen eingesetzt werden. Den rohrähnlichen Raum, den die Wandeinbauten 4 mit der Behälterwand 1 bilden, ist hier für die abwärtsgerichtete Flüssigkeitsströmung vorgesehen.

Mittig zwischen den Ecken des sechseckigen zylindrischen Verdrängungskörpers 3 befinden sich auf einer gedachten Kreislinie zylindrische Verdrängungskörper 5, um die ihrerseits koaxial die Heizflächenelemente 2 angeordnet sind. Dabei sind die in der Zeichnung nicht näher dargestellten Heizflächenelemente aus einem oder mehreren Wärmetauscherrohren gefertigt, die mit konstantem Radius entweder schraubenförmig oder achsparallel schlangenfömig um den Verdrängungskörper geführt sind. In dem freien Raum zwischen dem Verdrängungskörper 3 und den Wandeinbauten 4 strömt das Siedewasser aufgrund temperaturbedingter Dichteunterschiede aufwärts. Der sich aus der ab- und aufwärtsgerichteten Flüssigkeitsströmung einstellende Naturaumlauf kann durch Zugabe von kaltem Speisewasser aus einem Ringsammler über dem Gleichstromwärmaaustauscher in den abwärtsgerichteten Flüssigkeitsstrom oder gegebenenfalls durch den Einsatz von Umwälzeinrichtungen verstärkt werden.

Bei Bedarf sind die Ecken des sechseckigen zylindrischen Verdrängungskörpers 3 mit den Wandeinbauten 4 durch ebene Wandeinbauten 6 verbunden. Die Heizflächenelemente, die Rohr- oder ebenen Wandeinbauten, wie auch die Verdrängungskörper sind in ihrer Länge etwa gleich groß.

Der Vorteil einer derartigen konstruktiven Gestaltung eines Gas-VFlussigkeits-Qleichstromwarmeaustauschers in einem Behälter eines Abhitzekessels liegt darin, daß die Heizflächenelemente gemeinsam mit den zylindrischen Verdrängungskörpern 5 einzeln in den Behälter einbringbar sind. Dieses vereinfacht wesentlich die Behälterkonstruktion und bringt eine zeitliche wie kostenmäßige Ersparnis in der Fertigung. Durch den Wegfall einer äußeren Heizflächenhülle kann der Durchmesser des Behälters des Abhitzekessels um ca. Io bis 15 % reduziert werden, womit sowohl eine gewichtsmäßige, wie auch eine hinsichtlich der Anschaffung kostenmäßige Ersparnis verbunden ist.

Durch die Möglichkeit, den zentralen Verdrängungskörper 3 allein aus dem Behälter zu entfernen, ergibt sich überdies eine problemlose Wartung. Es lassen sich nicht nur alle Heizflächenelemente im Behälter inspizieren, sondern es können auch jederzeit einzelne Heizflächenelemente rasch über ein vergrößertes Mannloch am Behälterkopf des Abhitzekessels zur Reparatur ausgetauscht werden.

Claims

L. & C. Steinmüller GmbH 5270 Gummersbach, den 23.o2.19 82 Postfach 1949/1960 Be/HP Pa 82o5 Schutzansprüche

1. Gas-ZFlüssigkeits-Gleichstromwärmeaustauscher in einem als Druckbehälter ausgebildeten, mit Kühlflüssigkeit gefüllten und einer Druckvergasung nachgeschalteten Abhitzekessel, bestehend aus jeweils gleichlangen in Rohr- oder ebenen Wandeinbauten integrierten Heizflächenelementen, wobei die Rohr- oder ebenen Wandeinbauten den Innenraum des Abhitzekessels in Gebiete und auf- und abwärtsgerichteter Flüssigkeitsströmung, sowie in Gebiete ohne Flüssigkeitströmung aufteilen, gekennzeichnet durch,

a. einen zentralen, koaxialen, von der Zahl der Heizflächenelemente (2) abhängigen polygonen, bevorzugt sechseckigen zylinddrischen Verdrängungskörper (3)

b. gegenüber den Ecken des polygonen Verdrängungskörpers (3) aus der Behälterwand des Abhitzekessels (1) in den Innenraum ragende Wandeinbauten (4), und

c. mittig zwischen den Ecken des polygonen Verdrängungskörpers (3) auf einer gedachten Kreislinie befindliche zylinddrische Verdrängungskörper (5), um die ihrerseits koaxial die Heizflächenelemente (2) angeordnet sind.

2. Gas-ZFlüssigkeits-Gleichstromwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizflächenelemente (2) aus einem oder mehreren Wärmeaustauscherrohren bestehen, die mit konstantem Radius entweder schraubenförmig oder achsparallel schlangenförmig um den Verdrängungskörper (5) geführt sind.

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3. Gas-/ Flüssigkeits-Gleichstromwärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Behälterwand des Abhitzekessels (1) und den Wandeinbauten (4) gebildete, rohrähnliche Innenraum für die abwärtsgerichtete und der um die Heizflächenelemente (2) befindliche Raum für die aufwärtsgerichtete Flüssigkeitsströmung vorgesehen ist.

4. Gas-ZFlüssigkeits-Gleichstromwärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken des polygonen Verdrängungskörper (3) mit den Wandeinbauten (4) durch ebene Wandeinbauten (6) verbunden sind.