DE3206512C2 - Gas-/Flüssigkeits-Gleichstromwärmeaustauscher - Google Patents

Abstract

Gas/Flüssigkeits-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 Flüssigkeitsströmung aufteilen, der durch einen zentralen, koaxialen, von der Zahl der Heizflächenelemente (2) abhängigen polygonen, bevorzugt sechseckigen zylindrischen Verdrängungskörper (3) und gegenüber den Ecken des polygonen Verdrängungskörpers (3) aus der Behälterwand des Abhitzekessels (1) in den Innenraum ragende Wandeinbauten (4), und mittig zwischen den Ecken des polygonen Verdrängungskörpers (3) auf einer gedachten Kreislinie befindliche zylindrische Verdrängungskörper (5), um die ihrerseits koaxial die Heizflächenelemente (2) angeordnet sind, gekennzeichnet ist.

Description

a) einen zentralen, koaxialen, von der Zahl der Heizflächenelemente (2) abhängigen polygonen, zylindrischen Verdrängungskörper (3),

b) gegenüber den Ecke des polygonen Verdrängerkörp-irs (3) aus der Behälterwand des Abhitzekessels (J) in den innenraurn ragende Wandeinbauten (4), und

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

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

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

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

5. Gas-ZFlüssigkeits-Gleichstromwärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der polygone Verdrängungskörper (3) hexagonal ausgestaltet ist.

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

Aus »Energie und Technik« 1968, Heft 10, Seiten 315 bis 321, ist bereits ein Gas-ZFIüssigkeitswärmeaustau· scher in einem Abhitzekessel bekannt, in dem Heizflächenelemente 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 aufwärtsgerichiete, der freie Raum zwischen

ίο der Behälterwand des Abhitzekessels und den äußeren Rohrhüllen der einzelnen Heizflächenelemente für eine abwärtsgerichtete Flüssigkeitsströmung vorgesehen.

Eine derartige Anordnung der Heizflächenelemente in dem Behälter eines Abhitzekessels hat jedoch infolge «iner 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 Aus"'echse!barkeit von einzelnen wartungsbedürftigen Heizflächenelementen nicht mehr gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die An-Ordnung der in Rohr- oder ebenen Wandeinbauten integrierten Heizflächenelemente eines Gas-ZFlüssigkeits-Gleichstromwärmeadstauschers in einem Abhitzekessel, der als Druckbehälter ausgebiidet, mit Kühlflüssigkeit gefüllt und einer Druckvergasung nachgeschaltet 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 Wärmetauschers eintritt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelost.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Heizflächenelemente -&j einem oder mch reren Wärmeaustauscherrohren bestehen, die mit konstantem Radius entweder schraubenförmig oder achsparallel schlangenförmig um den Verdrängungskörper geführt sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der durch die Behälterwand des Abhitzekessels und den Wandeinbauten gebildete, rohrähnliche Innenraum und der um die Heizflächenelemente befindliche Raum für die konvektive Flüssigkeitsströmung des Kühlmittels vorgesehen.

Eine weitere Ausgestaltung 1er Erfindung besteht darin, daß die Ecken des polygonen Verdrängungskörpers mit den Wandeinbauten durch ebene Wandeinbauten verbunden sind.

Der zentrale, polygone Verdrängungskörper ist bevorzugt sechseckig ausgestaltet.

Die Erfindung wird durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung im folgenden näher erläutert. Die ir. der Zeichnung wiedergegebetie 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 Verdrängerkörpers 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 Kn-ialinie zylindrische Verdrängungskörper 5, um die ihrerseits koaxial die Heizflächenelemente 2 ίο angeordnet sind. Dabei sind die in der Zeichnung nicht näher dargestellten Heizflächeneiemente aus einem oder mehreren Wärmetauscherrohren gefertigt, die mit konstantem Radius entweder schraubenförmig oder achsparallel schlangenförmig 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 Naturumiauf kann durch Zugabe von kaitein Speisewasser aus einem Ringsammler über dem G^ichstromwärmeaustauscher in den abwärtsgerichtetei? Flüssigkeitsstrom oder gegebenenfalls durch den Einsatz von Umwälzeinrichtungen verstärkt werden.

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

Der Vorteil einer derartigen konstruktiven Gestaltung eines Gas-ZFIüssigkeits-GIeichstromwärmeaustauschers in einem Behälter eines Abhitzekessels liegt darin, daß die Heizflächenelemente 2 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. 10 bis 15% reduziert werden, womit sowohl eine gewichismäßigc. wie auch eine hinsichtlich der Anschaffung kostenmäßige Ersparnis verbunden ist.

Durch die Möglichkeit, den zentralen Verdrängungskorper 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 such jederzeit einzelne Heizflächenelemente rasch über ein vergrößertes Mannloch am Behälterkopf des Abhitzekessels zur Reparatur ausgelauscht werden.

Hier::u I Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

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