DE3228944A1

DE3228944A1 - Heat generator

Info

Publication number: DE3228944A1
Application number: DE19823228944
Authority: DE
Inventors: Manfred 4010 Hilden Zeimes
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 1982-08-03
Filing date: 1982-08-03
Publication date: 1984-02-09

Abstract

The invention relates to a heat generator, especially a heat generator for heating systems, with a combustion chamber to which a flue gas channel is connected, and also with a heat exchanger, the secondary side of which is acted upon by a flowing medium. To reduce the cooling losses of such a heat exchanger, the hot end of at least one heat pipe is to be arranged in the combustion chamber and/or in the flue gas channel, its other, cold, end passing out of the combustion chamber and/or of the flue gas channel and being constructed as a heat exchanger.

Description

Wärmeerzeuger Heat generator

Die Erfindung betrifft einen Wärmeerzeuger, insbesondere Heizwärmeerzeuger, mit einer Brennkammer und einem daran anschließenden Abgaskanal sowie mit einem Wärmetauscher, dessen Sekundärseite von einem strömenden Medium beaufschlagt ist.The invention relates to a heat generator, in particular a heating heat generator, with a combustion chamber and an adjoining exhaust gas duct as well as with a Heat exchanger, the secondary side of which is acted upon by a flowing medium.

Derartige Wärmeerzeuger sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Soweit es sich um Heizwärmeerzeuger handelt, dienen sie zur Erzeugung von Warmwasser oder Heißwasser, welches zur Beheizung von Gebäuden oder dergleichen verwendet wird. In der Regel ist bei derartigen Wärmeerzeugern der Wärmetauscher in den Brennraum und/oder den Abgaskanal integriert. Dabei werden warmwasserführende Rohre oder Kanäle derart angeordnet, daß sie von den Abgasen umströmt werden, die ihre fühlbare Wärme an das Wasser abgeben. Insbesondere Heizwärmeerzeuger werden nicht durchlaufend, sondern intermittierend betrieben. Dazu wird nach Maßgabe einer Thermostatregelung der Brenner von Zeit zu Zeit abgeschaltet, wenn das Warmwasser un4/oder der zu beheizende Raum eine bestimmte Temperatur erreicht hat. Nach Abschaltung des Brenners strömt aber nach wie vor aufgrund der natürlichen Zugverhältnisse kalte Luft durch die Brennkammer und den Abgaskanal. Folglich kühlen die entsprechenden Wandungen aus, was zu Auskühlverlusten führt.Such heat generators are known in various designs. As far as heat generators are concerned, they are used to generate hot water or hot water, which is used for heating buildings or the like. In the case of such heat generators, the heat exchanger is usually in the combustion chamber and / or integrated into the exhaust duct. Pipes or channels carrying hot water are used arranged in such a way that the exhaust gases flow around them, which their sensible heat give off to the water. Heating heat generators in particular are not continuously but operated intermittently. For this purpose, according to a thermostat control the burner is switched off from time to time when the hot water is un4 or the water to be heated Room has reached a certain temperature. Flows after the burner has been switched off but still because of the natural draft conditions cold air through the Combustion chamber and the exhaust duct. As a result, the corresponding walls cool down, which leads to cooling losses.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Wärmeerzeuger der eingangs beschriebenen Gattung die Auskühlverluste zu verringern.The object of the invention is, in a heat generator, of the initially described type to reduce the cooling losses.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Brennkammer und/oder dem Abgaskanal das heiße Ende wenigstens eines Wärmerohrs angeordnet ist, dessen anderes, kaltes Ende aus der Brennkammer und/oder dem Abgaskanal herausgeführt und als Wärmetauscher ausgebildet ist.This object is achieved in that in the combustion chamber and / or the exhaust duct, the hot end of at least one heat pipe is arranged, the other, cold end led out of the combustion chamber and / or the exhaust duct and is designed as a heat exchanger.

Wärmerohre sind bekannt (vgl. Zeitschrift "Wärme", Band 86, Heft 3 und 4, Seiten 36-40 und 71-74). Wdrmerohre bestehen aus einem hermetisch abgeschlossenen Behälter, dessen Innenwände ganz oder teilweise mit einer kapillaren Struktur ausgekleidet sind. Die kapillare Struktur ist mit einer Flüssigkeit, dem Wärmeträger, ganz oder teilweise gesättigt. Wird dem System an einer Stelle Wärme zugeführt, so verdampft dort der Wärmeträger aus der Kapillarstruktur und strömt zu den kälteren Stellen, kondensiert dort unter Abgabe der Verdampfungswärme und heizt so diese Stellen auf. Der Wärmetransport von der heißen zur kalten Stelle erfolgt bei kleinsten Temperaturunterschieden.Heat pipes are known (see magazine "Wärme", Volume 86, Issue 3 and 4, pages 36-40 and 71-74). Heat pipes consist of a hermetically sealed Container, the inner walls of which are completely or partially lined with a capillary structure are. The capillary structure is completely or with a liquid, the heat carrier partially saturated. If heat is supplied to the system at one point, it evaporates there the heat transfer medium from the capillary structure and flows to the colder places, condenses there, releasing the heat of evaporation and thus heating these areas. The heat transfer from the hot to the cold point takes place with the smallest temperature differences.

Bei Einsatz eines oder mehrerer Wärmerohre in einem Wärmeerzeuger der eingangs beschriebenen Gattung wird die fühlbare Wärme der Abgase weitgehend an den Wärmeträger des Wärmerohrs abgegeben und vom heißen Ende des Wärmerohrs zum kalten Ende transportiert. Deswegen kann das kalte Ende des Wärmerohrs grundsätzlich auch außerhalb des eigentlichen Wärmeerzeugers angeordnet sein. Dann sind nämlich innerhalb des Wärmeerzeugers nach Abschalten des Brenners keine Wärmequellen mehr vorhanden, so daß keine Austahiverluste auftreten können.When using one or more heat pipes in a heat generator The sensible heat of the exhaust gases is largely of the type described at the beginning released to the heat transfer medium of the heat pipe and from the hot end of the heat pipe to cold end transported. Because of this, the cold end of the heat pipe can basically can also be arranged outside the actual heat generator. Then namely there are no more heat sources within the heat generator after the burner has been switched off present, so that no exchange losses can occur.

Im einzelnen kann die Erfindung wie folgt vorteilhaft ausgestaltet sein.In detail, the invention can advantageously be configured as follows be.

Bei den bekannten Heizkesseln tritt vor allem im Niedertemperaturbereich durch die großen, durch dann relativ kaltes Wasser gekühlten Flächen im Brennraum während der längeren Aufheizzeit die Gefahr der Taupunktunterschreitung für die Abgase und damit Korros,onsgefahr auf. Bei dem erfindungsgemäßen Wärmeerzeuger wird diese Gefahr dadurch vermieden, daß das Wärmerohr wegen seiner geringen Wärmekapazität sehr schnell über den kritischen Bereich aufgeheizt wird. Diese Wirkung kann gefördert werden durch optimale Auslegung der Wärmerohre und zwar so, daß sie nur so groß bemessen sind, daß sie den geforderten Wärmestrom leiten können und eine möglichst kleine Warmekapazität aufweisen.The known boilers mainly occur in the low temperature range due to the large surfaces in the combustion chamber, which are then cooled by relatively cold water there is a risk of the dew point falling below the dew point during the longer heating-up period Exhaust gases and thus the risk of corrosion. In the heat generator according to the invention this risk is avoided by the fact that the heat pipe because of its low heat capacity is heated up very quickly above the critical area. This effect can be promoted are made by optimal design of the heat pipes in such a way that they are only so big are dimensioned so that they can conduct the required heat flow and have the smallest possible heat capacity.

In Stillstandszeiten sind die Wärmeverluste durch kalte Luft, die durch den Brennraum strömt, bedeutend geringer als bei den bekannten Wärmeerzeugern. Das kommt dadurch zustande, daß der Wärmerückstrom durch die Wärmerohre sehr gering ist. Er kann dadurch praktisch völlig unterbunden werden, daß das oder die Wärmetauschrohre so im Wärmeerzeuger eingebaut sind, daß sie vom warmen zum kalten Ende einen Steigungswinkel von mindestens 6 Grad haben, vorzugweise annähernd senkrecht eingebaut sind. Dann wird der Diodeneffekt des Wärmerohres ausgenutzt, der dadurch zustande kommt, daß im oberen, kalten Teil die Lamellen und Wände von dampfförmigem Wärmeträger umgeben sind, der durch seine isolierende Wirkung den Wärmerückstrom unterdrückt.During downtimes, the heat losses due to cold air are the flows through the combustion chamber, significantly less than with the known heat generators. This is due to the fact that the heat return flow through the heat pipes is very low is. It can be practically completely prevented by the fact that the heat exchanger tube or tubes are installed in the heat generator in such a way that they have an angle of inclination from the warm to the cold end of at least 6 degrees, are preferably installed almost vertically. then the diode effect of the heat pipe is used, which comes about that in the upper, cold part, the fins and walls are surrounded by vaporous heat transfer medium which suppresses the return flow of heat due to its insulating effect.

Um die Wärmeübertragung vom kalten Ende des Warmerohrs auf das umgebende strömende Medium, insbesondere Wasser, zu verbessern, sollte das kalte Ende des Wärmerohrs mit Wärmetauscherrippen besetzt sein.To the heat transfer from the cold end of the heat pipe to the surrounding one flowing medium, especially water, should be the cold end of the Be occupied with heat exchanger fins heat pipe.

Für den konstruktiven Aufbau des Wärmeerzeugers empfiehlt sich eine Ausführung, bei der die Brennkammer und wenigstens teilweise auch der Abgaskanal in einem außen isolierten Kessel untergebracht sind. Dann kann nämlich der Abgaskanal im Bereich der Kesselwand angeordnet sein und die Brennkammer im wesentlichen umschließen. Um die Wärmebelastung des oder der Wärmerohre in vertretbaren Grenzen zu halten, ist es günstig, wenn das Wärmerohr oder die Wärmerohre lediglich im Abgaskanal angeordnet sind.For the structural design of the heat generator, a Execution in which the combustion chamber and at least partially also the exhaust gas duct are housed in an externally insulated boiler. Then namely the exhaust duct be arranged in the area of the boiler wall and essentially enclose the combustion chamber. In order to keep the heat load of the heat pipe (s) within reasonable limits, it is advantageous if the heat pipe or the heat pipes are only arranged in the exhaust gas duct are.

Obgleich grundsätzlich die Möglichkeit besteht, die vom Wärmerohr aufgenommene Wärme auch außerhalb des Wärmeerzeugers an das weitertransportierende Medium abzugeben, wird man insbesondere bei Heizwärmeerzeugern auch die Wärmetauscher innerhalb des Kessels anordnen. In diesem Zusammenhang ist eine bevorzugte Ausführung dadurch gekennzeichnet, daß eine in die Brennkammer gerichtete Brennermündung von einem Raum für das strömende Medium umgeben ist, in den sich das als Wärmetauscher ausgebildete kalte Ende des Wärmerohrs erstreckt.Although there is basically the possibility of using the heat pipe absorbed heat outside of the heat generator to the onward transport To deliver medium, one will also use the heat exchanger, especially in the case of heating heat generators arrange inside the boiler. In this context is a preferred embodiment characterized in that a burner mouth directed into the combustion chamber of a space for the flowing medium is surrounded, in which it acts as a heat exchanger formed cold end of the heat pipe extends.

Im folgenden wird-ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel erläutert; die einzige Figur zeigt zwei Vertikalschnitte in unterschiedlichen Ebenen durch einen Heizwärmeerzeuger.The following is an exemplary embodiment shown in the drawing explained; the only figure shows two vertical sections in different planes by a thermal heat generator.

Der dargestellte Heizwärmeerzeuger besteht im wesentlichen aus einem an sich bekannten Kessel, dessen Wandungen 1 von einer Isolierung 2 umgeben sind. An der Oberseite des Kessels 1 ist ein mit gestrichelten Linien angedeuteter Brenner 3 angeordnet, dessen Mündung 4 zu einer Brennkammer 5 hin offen ist. Die Brennkammer 5 wird von inneren Wandungen 6 begrenzt, die sich im Abstand von der Wandung 1 des Kessels befinden. Zwischen den beiden Wandungen 1 und 6 ist ein Abgaskanal 7 definiert, der über Durchlässe 8 am oberen Ende der inneren Wandungen 6 mit der Brennkammer 5 in Verbindung steht. Der Abgaskanal 7 mündet in nicht dargestellter Weise in einen Kamin oder dergleichen.The heating heat generator shown consists essentially of one known boiler, the walls 1 of which are surrounded by insulation 2. At the top of the boiler 1 is a burner indicated by dashed lines 3 arranged, the mouth 4 of which is open to a combustion chamber 5. The combustion chamber 5 is bounded by inner walls 6, which are at a distance from the wall 1 of the Boiler. An exhaust duct 7 is defined between the two walls 1 and 6, the through passages 8 at the upper end of the inner walls 6 with the combustion chamber 5 communicates. The exhaust duct 7 opens in a manner not shown in a Fireplace or the like.

Im Abgaskanal 7 sind mehrere Wärmerohre 9 angeordnet, die sich bis in einen Raum 10 erstrecken, der an der Oberseite des Kessels angeordnet ist und der die Brennermündung 4 umgibt. Dieser Raum 10 ist vom Heizmedium, nämlich Wasser, durchströmt.In the exhaust duct 7 several heat pipes 9 are arranged, which extend up to extend into a space 10 which is arranged at the top of the boiler and which surrounds the burner mouth 4. This space 10 is from the heating medium, namely water, flows through.

Die Wärmerohre 9 sind so dimensioniert, daß sie den geforderten Wärmestrom transportieren können, jedoch eine möglichst geringe Wärmekapazität aufweisen, um eine schnelle Aufheizung über den Taupunkt der Brenngase zu fördern und so die Korrosionsgefahr zu vermeiden. Sie sind annähernd senkrecht eingebaut, um durch den Diodeneffekt den Wärmerückfluß in Stillstandszeiten zu dämmen.The heat pipes 9 are dimensioned so that they provide the required heat flow can transport, but have the lowest possible heat capacity to promote rapid heating above the dew point of the combustion gases and thus reduce the risk of corrosion to avoid. They are installed almost vertically in order to use the diode effect to dampen the heat return during downtimes.

Die im Raum 10 befindlichen Abschnitte 11 der Wärmerohre 9 bilden jeweils das kalte" Ende der Wärmerohre. Die Abschnitte 11 sind, wie dargestellt, mit Wärmetauscherrippen 12, besetzt, um den Wärmeübergang zu verbessern.The sections 11 of the heat pipes 9 located in the space 10 form each the cold "end of the heat pipes. The sections 11 are, as shown, with heat exchanger fins 12, occupied to improve the heat transfer.

Bei einer bestimmten Einstellung des Brenners und entsprechender konstruktiver Auslegung entstehen in der Brennkammer Temperaturen vo etwa 1000 Grad Celsius, während die Temperatur im Abgaskanal 7 etwa 200 Grad Celsius beträgt. Die Temperatur des weitertransportierenden Mediums im Raum 10 stellt sich auf etwa 90 Grad Celsius ein.With a certain setting of the burner and corresponding constructive Design, temperatures of around 1000 degrees Celsius arise in the combustion chamber the temperature in the exhaust duct 7 is about 200 degrees Celsius. The temperature of the The onward-transporting medium in room 10 is around 90 degrees Celsius a.

Bezugszeichenliste 1 Wandung 2 Isolierung 3 Brenner 4 Mündung 5 Brennkammer 6 Wandungen 7 Abgaskanal 8 Durchlässe 9 Wärmerohre 10 Raum 11 Abschnitte 12 Wärmetauscherrippen LIST OF REFERENCE NUMERALS 1 wall 2 insulation 3 burner 4 mouth 5 combustion chamber 6 walls 7 exhaust gas duct 8 passages 9 heat pipes 10 space 11 sections 12 heat exchanger fins

Claims

Claims: fm 12 heat generator, in particular heating heat pointer, with a combustion chamber and an adjoining exhaust gas duct as well as a heat exchanger, the secondary side of which is acted upon by a flowing medium, characterized in that that in the combustion chamber! 5) and / or the exhaust gas duct (7) the hot end at least a heat pipe (9) is arranged, the other, cold end (11) from the combustion chamber (5) and / or the exhaust gas duct (7) and designed as a heat exchanger is.

2. Heat generator according to claim 1, characterized in that the or the heat pipes are only dimensioned so large that they can conduct the heat flow and have the smallest possible heat capacity.

3. Heat generator according to claim 1 or 2, characterized in that that the heat exchanger pipe or pipes are installed in the heat generator that they are from warm to the cold end at an angle of at least six degrees, preferably are installed almost vertically.

4. Heat generator according to one of the above claims, characterized in that that the cold end (11) of the heat pipe (9) is occupied by heat exchanger fins (12) is.

5. Heat generator according to one of the above claims, wherein the combustion chamber and at least partially also the exhaust gas duct housed in an externally insulated boiler are, characterized in that the exhaust gas duct (7) in the area of the boiler wall (1) is arranged and the combustion chamber (5) substantially encloses and that the heat pipe (9) or the heat pipes (9) is / are only arranged in the exhaust gas duct (7).

6. Heat generator according to one of the above claims, characterized in that that a burner connection (4) directed into the combustion chamber (5) from a room (10) is surrounded for the flowing medium in which the formed as a heat exchanger cold end (11) of the heat pipe (9) extends.