DE3336367A1

DE3336367A1 - Rekuperativer waermeuebertrager

Info

Publication number: DE3336367A1
Application number: DE19833336367
Authority: DE
Inventors: Knut DDR 9044 Karl-Marx-Stadt Brockmeier; Heinrich Dr.-Ing. DDR 9273 Oberlungwitz Landgraf
Original assignee: Kombinat Textima VEB
Current assignee: Kombinat Textima VEB
Priority date: 1982-10-08
Filing date: 1983-10-06
Publication date: 1984-04-12
Also published as: GB2130677A; DD210966A1; FR2534363A1; GB8327014D0

Description

Die Erfindung betrifft rekuperative Wärmeübertrager, wie beispielsweise RohrbündelwärmeÜbertrager oder Plattenwärme übertrager mit vertikaler oder schräger Plattenanordnung, die mit gasförmigen Wärmeträgermedien beaufschlagt werden, zwischen denen Wärme auszutauschen ist.

Bei der Beaufschlagung von Wärmeübertragern mit gasförmigen Medien ist meist mit Verschmutzung der Wärmeübertragungsflächen zu rechnen. Als Beispiel seien Abluftströme aus Trocknern und Wärmebehandlungsmaschinen der Textilindustrie genannt, die zwecks Rückgewinnung der Abwärme in Wärmerückgewinnungsanlagen abgekühlt werden. Hierbei kondensieren Textilhilfsmittel, Präparationen und dgl. vermischt mit Staub auf den Wärmeübertragungaflachen als dickflüssiger, meist öliger Belag aus, der allmählich verkrustet, damit den Wärmeübergang und den Abluftdurchlaß mindert und schließlich zum völligen Zusetzen des Wärmeübertragers führen kann.

Bs ist bisher üblich gewesen, Wärmeübertrager zwecks Reinigung aus ihrer Einbauläge zu entfernen, nachteilig ist hierbei die erforderliche körperliche Arbeit durch den Transport der verschmutzten Wärmeübertrager zur Reinigungseinrichtung. Bei den zunehmend eingesetzten Werkstoff Glas für Wärmeübertrager kommt an der genannten Erschwernis das Bruchrisiko beim Transport hinzu.

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Weiterhin werden zur Erzielung optimaler Reinigungseffekte gewöhnlich Reinigungsbader verwendet, mit denen nur unter Verwendung von Schutzhandschuhen und Einhaltung von Vorsichtsmaßnahmen manuell umgegangen werden kann. Auf Grund dieses Sachverhaltens werden die Reinigungsintervalle möglichst groß gewählt, was die Effektivität der Wärmerückgewinnung mindert·

Mit der Dß-oS 30 09 839 ist ein indirekter Wärmeübertrager bekannt geworden, welcher eine serielle oder parallele Anordnung mehrerer Teilwärmeübertrager aufweist, deren mindestens einer jeweils reinigbar ist, während die anderen ^eilwärraeübertrager in Betrieb sind, wobei diese jeweils insgesamt zumindest für den Gesamtwärmetausch ausgelegt sind. Die ^r^eilwärmeübertrager sind in einem Rahmen angeordnet, der in einem ortsfesten Gestell zwischen zwei Stellungen, einer Betriebsstellung und einer Reinigungastellung, verfahrbar ist. Damit ist es zwar möglich, die '^e ilwärme übertrager der Reihe nach während des Betriebes des Wärmeübertragers zu reinigen, ohne diesen völlig stillsetzen zu müssen; dies ist jedoch nicht in jedem Falle erforderlich, da die den Wärmeübertrager enthaltende Maschine zumeist ohnehin bestimmten Keinigungszyklen unterliegt und stillgelegt werden muß· ^s

Dieser scheinbare Vorteil wird jedoch zusätzlich mit dem Wachteil erkauft, daß der Wärmeübertrager insgesamt sowohl hinsichtlich der Kapazität als auch des Bauraumes erheblich überdimensioniert werden muß, um stets für den Gesamtwärmetausch ausgelegt zu sein.

Üine weitere geübte Praxis der Reinigung von Wärmeübertragern, nämlich mit Dampflanzen $,B. gemäß den DD-WP 131 964, 147 407, 147 096, 147 09¹L 150 408, ist nicht immer effektiv, da Wärmeübertrager iin Strömungsrichtung u.a. eine zu große Bautiefe besitzen, so daß eine Reinigung bis in das Innerste der Wärnterückgewinnungsanlage nicht gelingt. \

Us ist das Ziel der Erfindung, bei der Reinigung von Wärmeübertragern den Aufwand an Arbeit und die Ausfallzeiten der den Wärmeübertrager enthaltenen Einrichtung möglichst gering zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen rekuperativen Wärmeübertrager zu schaffen, dessen Befreiung von den Wärmeübergang hemmenden Ablagerung an den Wärmeübertragungsflächen ohne Entfernung des Wärmeübertragers aus der Wärinerückgewinnungsanlage möglich i3t. Die erfindungsgemäße Lösung ist dem kennzeichnenden Teil des ersten Patentanspruches zu entnehmen. Weitere vorteilhafte/ Ausgestaltungen der Erfindung enthalten die Ansprüche2 bis 11. Die Erfindung hat den Vorteil, daß der Wärmeübertrager ohne Ortsveränderung einer Reinigung unterzogen werden kann, so daß jegliches Risiko beim Transport und bei der .Demontage vermieden wird. Ein Rinigungsvorgang kann innerhalb kürzester Frist und mit.geringem Arbeitsaufwand eingeleitet werden, so daß hierfür jeder absehbar längere Stillstand, insbesondere WartungsZeiträume, der Maschine genutzt werden können, der der Wärmeübertrager zugeordnet ist· Aus diesem Grunde können Reinigung^vorgänge auch in verhältnismäßig kurzen Abständen durchgeführt werden, so daß eine starke Verunreinigung der Wärmeübertragungsflächen und damit ein unnötiger zeitlicher Umfang der Reinigungsvorgänge vermieden werden kann· .

Alsι weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung kommt hinzu, daß eine Reinigung des Wärmeübertragers ohne direkten Kontakt von Bedienpersonal mit der Reinigungsflüssigkeit durchgeführt werden kann· Eine Gefahr gesundheitlicher

Schädigungen sowie sich daraus ergebender notwendiger Aufwand für Arbeitsschutzmaßnahmen entfallen.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden· Die dazugehörenden Zeichnungen zeigen in

Pig. 1 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmeübertragers

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Schnittlinie II - II in Pig.

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Schnittlinie III - III in Fig.

'■ · i Fig. 4 eine alternative Ansicht analog zu Fig. 3

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Schnittes analog zu Fig. 2 durch einen erfindungsgemäßen Plattenwärmeübertrager

und

Fig. 6 eine Einzelheit Vl nach Fig. 1 in verschiedenen Wirkstellungen

In Fig. 1 ist ein Wärmeübertrager 1 in der Bauform als Rohrbündelwärmeübertrager dargestellt. Er besteht im wesentlichen aus Wärmeübertragungsflächen in Form von über- und nebeneinander angeordneten glatten oder gerippten Rohren 2. Hierbei stellen die Innenräume der Rohr 2 in ihrer Gesamtheit einen ersten Strömungsraum dar, während ein zweiter Strb'mungsraum in dem die Rohre

2 umgebenden, von einem Gehäuse 19 begrenzten Raum besteht. Der erste Strömungsraum wird von einem im Wärmeübertrager 1 zu erhitzenden Wärmetragermedium durchströmt, z. B. von der Zuluft 5 für einen Textiltrockner. Ein Filter 6 befreit die Zuluft 5 von Verunreinigungen und beugt so der Verschmutzung der inneren Flächen der Rohre 2 vor.

Dem zweiten Strömungsraum wird ein im Wärmeübertrager absukühlrendes Wärmeträgermedium, z.B. die heiße Abluft

3 des Textiltrockner zugeführt. In dieser Abluft 3 enthaltene grobe Verunreinigungen wie z.B. Flusen usw. werden durch ein Filter 4 zurückgehalten.

Andere Verunreinigungen wie Textilhilfsmittel, Präparationen usw. kondensieren jedoch infolge der Abkühlung der Abluft 3 an den Rohren 2 des Wärmeübertragers 1 aus und vermindern dadurch den Wärmeübergang·

Analog dazu sind die Verhältnisse an einem Plattenwärmeübertrager gemäß S¹Ig. 5 zu betrachten. Die Wärme Übertragungsflächen sind hierbei als ebene Platten 20 ausgebildet,

Erfindungsgemäß sind als integrierte Bestandteile des Wärmeübertragers 1 oberhalb der Wärmeübertragungsflächen Mittel zu deren Beaufschlagung mit einer Reinigungsflüssigkeit in Form eines mit Verteileröffnungen 16 versehenen Verteilers 12 und unterhalb der Wärmeübertragungsflächen ein Sammelbehälter 7 angeordnet (s. Fig. 1).

Der Verteiler 12 kann gemäß Fig. 3 aus einem Kasten mit einer Vielzahl von Verteileröffnungen 16 bestehen, die als Bohrungen oder Schlitze ausgeführt sein können. Hin solcher Verteiler 12 wird vorzugsweise für Rohrbündelwärmeübertrager Verwendung finden· Die Verteileröffnungen 16 sind dann vorteilhaft über den Längsachsen der Rohre 2 angeordnet,

Bs ist auch möglich, wie in Fig. 4 dargestellt, den Verteiler 12 aus mit Verteileröffnungen 16 versehenen Spritzrohren 17 aufzubauen, die durch ein Verteilerrohr 18 verbunden sind· Für Rohrbündelwärmeübertrager, vorzugsweise solche mit rechteckigem Rohrbündelquerschnitt, können als Spritzrohre 17 auch eine zusätzliche Reihe von Rohren mit gleicher Geometrie und Konfiguration wie die Rohre 2 Verwendung finden·

Zum Zwecke der Reinigung der Wärmeübertragungsflächen wird der Verteiler 12 mit einer Reinigungsflüssigkeit beschickt. Hierzu kann er vorteilhafterweise mit einem fest installiertem Vorratsbehälter 10 für die Reinigungsflüssigkeit verbunden sein.

Mittels der in dem Verteilen 12 angebrachten Verteileröffnungen 16 werden die WärmeÜbertragungsflächen, also did Rohre 2 bzw. die Platten 20, mit der Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt und von dieser infolge der Wirkung der Schwerkraft umströmt. Die an den Wärmeübertragungsflächen abgelagerten Verunreinigungen werden hierbei von der Reinigungsflüssigkeit aufgenommen und abtransportiert. -Diese sammelt sich in dem Sammelbehälter 7 unterhalb der Wärmeübertragungsflächen.

Besonders günstig ist es, wenn die Reinigungsflüssigkeit im Kreislauf geführt werden kann und so die Wärmeübertragungsflächen kontinuierlich umströmt werden. 3ine hierfür geeignete besondere Ausführung eines erfindungsgemäßen WärmeÜbertragers 1, wie sie auch in Pig· 1 dargestellt ist, soll im folgenden näher beschrieben werden.

Der Sammelbehälter 7 ist abflußseitig über eine Rohrleitung 14 mit dem Verteiler 12 verbunden. In diese Rohrleitung 14 sind ein Filter 21 für die Reinigungsflüssigkeit, eine Pumpe-13, ein Abfluß mit einem Ventil 15 sowie ein Dreiwegehahn 11 eingebunden. Der Sammelbehälter 7 ist außerdem über ein Ventil 8 mit einem Kondensatbehälter 9 verbunden. An den Dreiwegehahn 11 ist weiterhin der Vorratsbehälter 10 angeschlossen.

Der Reinigungsvorgang läuft in diesem Falle folgendermaßen ab:

Der Dreiwegehahn 11 gestattet in der Stellung "Füllen" (Fig. 6a) das Abfließen der Reinigungsflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 10 in Richtung Verteiler 12. Ist eine ausreichende Menge Reinigungsflüssigkeit in den Kreislauf eingebracht worden, wird der Dreiwegehahn 11 in Stellung "Reinigen" (Fig. 6b) gebraucht.

Bei geschlossenem Ventil 8 wird die Reinigungsflüssigkeit, die sich nach dem Umströmen der Wärmeübertragungsflächen in dem Sammelbehälter 7 angesammelt hat, mittels der Pumpe 13 erneut den Verteiler 12 zugeführt. Dabei passiert sie das Filter 21 und wird von groben Verunreinigungen befreit.

Ist der Reinigungsprozeß der Wärmeübertragungsflächen ausreichend weit fortgeschritten, so kann die Reinigungsflüssigkeit, sofern sie nochmals verwendbar ist, mittels der Pumpe 13 wieder in den Vorratsbehälter 10 zurückbefördert werden. Dazu ist der Dreiwegehahn 11 in die Stellung "Abpumpen" (Fig. 6c) zu bringen. Andernfalls wird die verschmutzte Reinigungsflüssigkeit bei geöffnetem Ventil aus dem Wärmeübertrager 1 entfernt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zu Beginn des Reinigungsprozesses dem Verteiler 12 nur eine geringe Menge Reinigungsflüssigkeit zugeführt wird, die zunächst die Wärmeübertragungsflächen und den Sammelbehälter 7 von groben Verunreinigungen befreit. Diese Menge Reinigungsflüssigkeit kann dann bei geöffnetem Ventil 8 in den Kondensatbehälter 9 abgeführt werden. Damit wird einer vorzeitigen Verschmutzung der gesamten Reinigungsflüssigkeit vorgebeugt.

Der Reinigungsprozeß kann verkürzt werden, wenn mit erwärmter Reinigungsflüssigkeit gearbeitet wird. Dies kann auf einfache Weise dadurch erreicht werden, daß der Vorratsbehälter 10 so angeordnet wird, daß die Abwärme der Maschine, deren Bestandteil die den Wärmeübertrager 1 enthaltende Wärmerückgewinnungsanlage ist, zur Erwärmung der Reinigungsflüssigkeit genutzt werden kann. Insbesondere besteht die Möglichkeit, daß der Vorratsbehälter 10 von der immer noch warmen, aus dem Wärmeübertrager 1 austretetenden Abluft umströmt wird.

10 Leerseite

Claims

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Patentanspruch

'-1·) Rekuperativer Wärmeübertrager mit Wärme übertrag ungsflächen in Form von Rohrbündeln bzw. vertikal oder schräg angeordneten Platten;

gekennzeichnet dadurch, daß als feste Bestandteile des Wärmeübertragers (1) oberhalb der YiärmeÜbertragungsflächen (2, 20) Mittel (12, 17, 13) zu deren Beaufschlagung mit einer Reinigungsflüssigkeit angeordnet ist.
2. Rekuperativer Wärmeübertrager nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Mittel (12, 17, 13) zur Beaufschlagung der Wärmeübertragungsflächen (20, 2) und der Sammelbehälter (7) sowohl untereinander als auch jeweils mit einem Vorratsbehälter (10) für die Reinigungsflüssigkeit verbunden sind.
3· Rekuperativer Wärmeübertrager nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichxiet dadurch, daß der Vorratsbehälter (10) in die Mittel (12, 17, 18) zur Beaufschlagung der Wärmeübertragungsflächen (2, 20) und den Sammelbehälter (7) verbindende Rohrleitung (14) mittels eines Dreiwegehahnes (11) eingebunden ist.
4· Rekuperativer Wärmeübertrager nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß in die Rohrleitung (14) zur Verbindung des Sammelbehälters (7) mit den Mitteln (12, 17, 18) zur Beaufschlagung der Wärmeübertragungsflächen (2, 20) eine Pumpe (13) eingeschaltet ist·
5· Rekuperativer Wärmeübertrager nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß in die Rohrleitung (14) zur Verbindung des Sammelbehälters (7) mit den Mitteln (12, 17, 18) zur Beaufschlagung der WärmeÜbertragungsflächen (2, 20) ein Filter (21) für die Reinigungsflüssigkeit eingeschaltet ist·
6. Rekuperativer Wärmeübertrager nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Sammelbehälter (7) für die Reinigungsflüssigkeit während des Betriebes des Wärmeübertragers (i) als Auffangbehälter für aus dem abzukühlenden Wärmeträgermedium ausgeschiedene Kondensate dient.
7· Rekuperativer Wärmeübertrager nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Sammelbehälter (7) mit einem Kondensatbehälter (9) verbunden ist·
S. Rekuperativer Wärmeübertrager nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Mittel zur Beaufschlagung der Wärmeübertragungsflächen (2, 20) mit der Reinigungsflüssigkeit mit Verteileröffnungen (16) versehene Spritzrohr (17) vorgesehen sind.
9· Rekuperativer Wärmeübertrager nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß bei Ausbildung der Wärmeübertragungsflächen als Bündel von Rohren (2) die Spritzrohre (17) in gleicher Geometrie und Konfiguration wie die als Wärmeübertragungsflächen dienenden Rohre (2) angeordnet sind.
10. Rekuperativer Wärmeübertrager nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Mittel zur Beaufschlagung der Wärmeübertragungsflächen (2, 20) mit der Reinigungsflüssigkeit oberhalb von diesen als Verteiler (12) in Form eines Kastens mit einer Vielzahl von Verteileröffnungen (16) angeordnet ist.
11. Rekuperativer Wärmeübertrager nach Anspruch 10, gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der Wärmeübertragungsflächen als Bündel von Rohren (2) die Verteileröffnungen (16) über den Achsen der Rohre (2) angeordnet sind.

Hierzu gehören 5 Blatt Zeichnungen