DE3406485A1

DE3406485A1 - Heat transfer means for generating steam

Info

Publication number: DE3406485A1
Application number: DE19843406485
Authority: DE
Inventors: Herbert 2000 Hamburg Ahlgrimm
Original assignee: Individual
Current assignee: Ahlgrimm Herbert 2451 Travemuende De
Priority date: 1984-02-23
Filing date: 1984-02-23
Publication date: 1985-08-29

Abstract

Published without abstract.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager zur ErzeugungThe invention relates to a heat exchanger for generation

von Dampf aus einem Medium, das in Rohren erhitzt wird, die einen Heizraum umgeben, in dem ein Heizmittel Wärme abgibt.of steam from a medium that is heated in tubes that form a Surrounding the boiler room, in which a heating medium gives off heat.

Derartige Wärmeübertrager besitzen eine relativ hohe Trägheit, so daß die Erzeugung von Dampf erst stattfindet, wenn eine relativ lange Zeit vorher Heizmittel in den Heizraum eingeführt worden ist. Diese große Trägheit führt dazu, daß der Wärmeübertrager auf notwendige Laständerungen nur sehr träge reagiert. Einerseits kommt der Wärmeübertrager einem schnellen Anwachsen des Lastbedarfs nicht mit der notwendigen Schnelligkeit nach. Andererseits steigt der Druck in den Rohren sehr schnell an, wenn dem Wärmeübertrager nicht genügend Dampf entnommen wird.Such heat exchangers have a relatively high inertia, see above that the generation of steam does not take place until a relatively long time before Heating medium has been introduced into the boiler room. This great indolence leads to that the heat exchanger only reacts very slowly to necessary load changes. On the one hand the heat exchanger does not cope with a rapid increase in the load requirement necessary speed. On the other hand, the pressure in the pipes rises a lot quickly when not enough steam is drawn from the heat exchanger.

Dieser schnelle Druckanstieg führt dazu, daß der Druck durch Sicherheitsorgarne,beispielsweise durch Heizventile entweicht und damit zu einem gewünschten Zweck, beispielsweise dem Antrieb einer Kolbenmaschine nicht zur Verfügung steht. Diese fehlende Flexibilität des Wärmeübertragers führt dazu, daß er für viele Antriebs zwecke nicht eingesetzt werden kann. Beispielsweise würde ein Dampfantrieb für Straßenverkehrsfahrzeuge deren Wirkungsgrad erheblich verbessern. Der Einführung des Dampfantriebes stehen indessen insbesondere steuerungstechnische Schwierigkeiten der soeben erwähnten Art entgegen.This rapid increase in pressure leads to the pressure by safety threads, for example escapes through heating valves and thus for a desired purpose, for example is not available to drive a piston machine. This lack of flexibility the heat exchanger means that it is not used for many drive purposes can be. For example, a steam engine would be used for road vehicles improve their efficiency significantly. The introduction of the steam drive stand however, in particular the technical control difficulties of the ones just mentioned Kind contrary.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Wärmeübertrager der einleitend genannten Art so zu gestalten, daß er in der Lage ist, sich schnellen Laständerungen schnell anzupassen.The object of the present invention is therefore to provide a heat exchanger of the type mentioned in the introduction so that it is able to move quickly Quickly adapt to load changes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohre Durchmesser verschiedener Größe aufweisen und die mit kleinem Durchmesser versehenen Rohre näher am Heizraum angeordnet sind als die einen großen Durchmesser aufweisenden Rohre.According to the invention, this object is achieved in that the tubes have a diameter of various sizes and the small diameter tubes closer at the Boiler room are arranged than the large diameter Tube.

Mit einem derartigen Wärmeübertrager werden die regeltechnischen Probleme der Dampferzeugung beherrscht. In einem dem Heizraum unittelbar benachbarten Bereich heißer Heizgase sind Rohre mit kleinem Durchmesser vorgesehen. In diesen Rohren kleiner Durchmesser fließt relativ schnell das aufzuheizende Medium. Mindestens auf der Seite des Heizmediums entsteht eine turbulente Strömung, die den Wärmeübergang an einer das Rohr bildende Rohrwandung stark begünstigt. Auf diese Weise kann das Medium schnell erhitzt werden. Es dehnt sich mit zunehmender Wärmung aus und gelangt in ein Rohr, dessen Querschnitt größer als derjenige des vorhergehenden Rohres ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Druck im Medium ansteigt und damit eine Verdampfung des Mediums verhindert wird. Gleichzeitig vergrößern sich dadurch die wärmeübertragenden Rohrwandungen, so daß die pro Rohrlänge tragbare Wärme gegenüber dem dünneren Rohr ansteigt. Auf diese Weise kann das Rohr so ausgelegt werden, daß ohne wesentlichen Druckanstieg die Verdampfung innerhalb des Rohres begünstigt wird.With such a heat exchanger, the technical control problems become mastered the steam generation. In an area immediately adjacent to the boiler room For hot gas, pipes with a small diameter are provided. In these pipes With a small diameter, the medium to be heated flows relatively quickly. At least on the side of the heating medium a turbulent flow is created, which facilitates the heat transfer strongly favored on a pipe wall forming the pipe. That way it can Medium can be heated quickly. It expands with increasing warmth and arrives into a pipe whose cross-section is larger than that of the preceding pipe. In this way it is prevented that the pressure in the medium increases and thus a Evaporation of the medium is prevented. At the same time, this increases the heat-transferring pipe walls, so that the heat that can be carried per pipe length is opposite the thinner pipe increases. In this way the pipe can be designed so that without a significant increase in pressure, evaporation within the pipe is favored.

Der auf diese Weise entstehende Dampf besitzt einen Druck, der ausreicht, um insbesondere solche Kolbenmaschinen anzutreiben, die schon bei geringem Druck ein hohes Drehmoment erzeugen. Dazu gehören insbesondere solche Kolbenkraftmaschinen, bei denen das Drehmoment über einen sich um seine Längsachse drehenden Hohl zylinder abgenommen wird, dessen Antrieb unmittelbar über ein Kolben cier Kolbenkraftmaschine erfolgt. Der Kolben wird über Zapfen auf Gleitkanten gesteuert, die sich in den Wandungen des Hohlzylinders erstrecken.The resulting steam has a pressure sufficient to in particular to drive those piston machines that operate at low pressure generate a high torque. These include in particular those piston engines in which the torque via a hollow cylinder rotating about its longitudinal axis is removed, the drive of which is directly via a piston cier piston engine he follows. The piston is controlled by pins on sliding edges that are in the Extend walls of the hollow cylinder.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nehmen die Durchmesser der Rohre in Richtung des durchfließenden Mediums an Größe zu. Auf diese Weise wird erreicht, daß dem durchfließenden Medium in jeder Phase seines Durchflusses ein Rauminhalt des Rohres zur Verfügung steht, der ausreicht, um das jeweils expandierte Medium bei gleichbleibenden Druck aufzunehmen.According to a preferred embodiment of the invention, the diameter the pipes increase in size in the direction of the flowing medium. That way will achieves that the flowing medium in each phase of its flow one Volume of the pipe is available, which is sufficient to each expanded Pick up medium with constant pressure.

Die Zunahme der Größe kann so festgelegt werden, daß der Druck etwa gleichbleibt. Darüberhinaus kann auch eine gewisse Druckzunahme zugelassen werden. Dabei kann die Zunahme des Querschnittes so bemessen werden, daß am Ausgang des Rohres ein dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechender Dampfdruck vorhanden ist.The increase in size can be set so that the pressure is about remains the same. In addition, a certain increase in pressure can also be permitted. The increase in the cross section can be measured so that at the exit of the Pipe has a vapor pressure appropriate to the intended use.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.Further details of the invention emerge from the following detailed description and the accompanying drawings, in which a preferred Embodiment of the invention is illustrated by way of example.

In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Längsschnittes durch einen Wärmeübertrager und Fig. 2: eine Seitenansicht eines Rohres.The drawings show: FIG. 1: a schematic representation of a Longitudinal section through a heat exchanger and FIG. 2: a side view of a Pipe.

Ein Wärmeübertrager besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1, einem Rohrbündel 2 und einem Heizraum 3, in den Brenner 4,5,6 mit ihren Mündungen 7,8,9 hineinragen, aus denen Flammen 10,11,12 in Richtung auf den Heizraum 3 lodern. Das Rohrbündel 2 ist in konzentrischen Windungen 13,14,15 um eine sich in Längsrichtung durch den Heizraum 3 erstreckende Achse angeordnet. Die Windung 13 besteht aus einem Rohr 17 kleinen Durchmessers, während die Durchmesser von Rohren 18,19,20,21 der nachfolgenden Windungen 14,15,16 mit Durchmessern jeweils ansteigender Tendenz ausgestattet sind, wobei die Durchmesser der Rohre 18,19, 20,21 jeweils in Stufen 22,23,24,25 zunehmen. Das Gehäuse 1 besteht aus einem Mantel 26, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen kann. Dieser Mantel 26 wird von je einer Stirnfläche 27,28 begrenzt. Die Stirnfläche 27 schließt den Mantel im Bereich der Brenner 4,5,6 ab, während die Stirnfläche 28 einen den Brennern 4,5,6 gegenüberliegenden Abschluß des Gehäuses 1 bildet. In dieser Stirnfläche 28 ist eine Heizmittelöffnung 29 etwa in deren Mitte vorgesehen, durch die das an den Rohren 17,18,19,20,21 abgekühlte Heizmittel 30 einen vom Mantel 26 umschlossenen Innenraum 31 verläßt. An dieser Heizmittelöffnung 29 kann ein Rauchgasabzug beispielsweise ein nicht dargestellter Kamin angeschlossen sein.A heat exchanger consists essentially of a housing 1, a Tube bundle 2 and a boiler room 3, in the burner 4,5,6 with their mouths 7,8,9 protrude, from which flames 10,11,12 blaze in the direction of the boiler room 3. That Tube bundle 2 is in concentric turns 13,14,15 around one in the longitudinal direction arranged through the heating chamber 3 extending axis. The turn 13 consists the end a pipe 17 of small diameter, while the diameters of pipes 18,19,20,21 of the following turns 14,15,16 with diameters increasing in each case are equipped, the diameter of the tubes 18,19, 20,21 each in steps 22,23,24,25 increase. The housing 1 consists of a jacket 26 which is circular May have cross section. This jacket 26 is each of an end face 27,28 limited. The end face 27 closes the jacket in the area of the burners 4,5,6, while the end face 28 has an end opposite the burners 4, 5, 6 of the housing 1 forms. A heating medium opening 29 is approximately in this end face 28 provided in the middle, through which the cooled on the tubes 17,18,19,20,21 Heating means 30 leaves an interior space 31 enclosed by the jacket 26. At this Heating means opening 29 can be a flue gas vent, for example one that is not shown Be connected to the chimney.

Die Windung 13, die von dem mit dem kleinsten Durchmesser ausgestatteten Rohr 17 gebildet wird, umschließt den Heizraum 3 . Zwischen den einzelnen Windungen 13,14,15,16 befinden sich Abstände 32,33,34, durch die das Heizmittel 30 hindurchtreten kann. Es umspült beim Durchtritt durch die Abstände 32,33,34 die Rohre 17,18,19,20,21 der einzelnen Windungen 13,14,15,16.The turn 13, the one equipped with the smallest diameter Tube 17 is formed, encloses the boiler room 3. Between the individual turns 13, 14, 15, 16 are spaces 32, 33, 34 through which the heating means 30 pass can. When it passes through the spaces 32, 33, 34 it washes around the pipes 17, 18, 19, 20, 21 of the individual turns 13, 14, 15, 16.

Darüberhinaus werden die Windungen 13,14,15,16 von jeweils Einzelwindungen 35,36,37,38 gebildet, die jeweils untereinander Distanzen 39,40,41,42 voneinander einhalten. Auf diese Distanzen 39,40,41,42 besitzen eine Weite, die ausreicht, daß sämtliche Einzelwindungen 35,36,37,38 allseits vom Heizmittel 30 berührt werden.In addition, the turns 13, 14, 15, 16 are each individual turns 35,36,37,38, the distances 39,40,41,42 from each other retain. On these distances 39,40,41,42 have a width that is sufficient that all individual turns 35,36,37,38 are touched by the heating means 30 on all sides.

Der Heizraum 3 ist an seinen Brennern 4,5,6 gegenüberliegenden Ende durch eine Wandung 43 abgeschlossen.The boiler room 3 is at its burners 4,5,6 opposite end completed by a wall 43.

Diese Wandung 43 verläuft quer zur Längsrichtung des Heizraumes 3 und besteht aus einem wärmeisolierenden Material, beispielsweise einer Watte. Die Wandung 43 verhindert, daß das in Längsrichtung durch den lleizraum 3 strömende Heizmittel 30 unmittelbar nach Durchströmen des Heizraumes 3 in die Heizmittelöffnung 29 eintritt. Vielmehr wird das heizmittel 30 an der Wandung 43 derart umgelenkt, daß alle Windungen 13, 14, 15, 16 des Rohrbündels 2 vom Heizmittel 30 berührt werden. Bevor es in die Heizmittelöffnung 29 strömen kann. Auf diese Weise kann das Heizmittel 30 seine Wärme gut an die Windungen 13,14,15,16 abgeben. Andere Verteiler für das Heizmittel 3o können innerhalb des Heizraumes 3 angeordnet werden, um zu bewirken, daß auch die den Brennern 4, 5, 6 benachbarten Windungen 13, 14, 15, 16 vom Heizmittel 30 durchströmt werden.This wall 43 runs transversely to the longitudinal direction of the heating space 3 and consists of a heat-insulating material, for example wadding. the Wall 43 prevents the flowing in the longitudinal direction through the lleizraum 3 Heating means 30 immediately after flowing through the heating space 3 into the heating means opening 29 entry. Rather, the heating means 30 is deflected on the wall 43 in such a way that that all turns 13, 14, 15, 16 of the tube bundle 2 are touched by the heating means 30. Before it can flow into the heating medium opening 29. In this way the heating means 30 give off its heat well to the windings 13,14,15,16. Other distributors for that Heating means 3o can be arranged within the heating space 3 in order to effect that also the turns 13, 14, 15, 16 adjacent to the burners 4, 5, 6 from the heating means 30 are flowed through.

In das Rohr 17 mit dem kleinsten Durchmesser wird ein zu verdampfendes Medium 44 über eine Pumpe 45 eingespeist.In the tube 17 with the smallest diameter is a to be evaporated Medium 44 fed in via a pump 45.

Zu diesem Zwecke ist: die Windung 13 über ein Verbindungsstück 46 mit der Pumpe 45 verbunden. Dieses Verbindungsstück 46 hat einen gegenüber dem Rohr 17 verkleinerten Durchmesser, nach dessen Größe sich die Menge des von der Pumpe 45 in die Windung 13 geförderten Mediums 44 richtet. Das Verbindungsstück 46 kann aus der Stirnfläche 27 des Gehäuses 1 herausragen. Es ist jedoch auch denkbar, die Pumpe 45 an jeder beliebigen anderen Stelle der Windung 13, beispielsweise im Bereich der Stirnfläche 28 anzuschließen.For this purpose: the turn 13 via a connecting piece 46 connected to the pump 45. This connector 46 has one opposite the pipe 17 reduced diameter, according to the size of which the amount of the pump 45 in the winding 13 promoted medium 44 aligns. The connector 46 can protrude from the end face 27 of the housing 1. However, it is also conceivable that Pump 45 at any other point on the turn 13, for example in the area the end face 28 to be connected.

Die Windung 1 6, dessen Rohr 2c:> dn int aufgezeichneten Bei spiel größten Durchmesser aufweist, ist mit einer Dampfableitung 47 verbunden, die in Richtung auf einen fl!('1t largestellten Abnehmer führt. Durch diese Dampfableitung 47 wird Dampf 48 aUS der Windung 16 in Richtung auf den Abnehmer abgenommen. Die Dampfableitung 47 mündet in die Windung 16 an einer Stelle ein, die bezüglich der Länge der Windung 16 einer Einmiinduns der vorhereehenden Windung 15 in die Windung 16 gegenüberliec,t. Aiif diese Weise ist gewährleistet, daß das Medium 44 zum Zwecke der Aufwärmung die gesamte Windung 16 bis zur Einmündung 50 durchströmt. Je nach Anzahl der das Rohrbündel 2 bildenden Windungen 13,14, 15,16 liegt die Einmündung 50 bei grader Anzahl von Windungen 13,14,15,16 im Bereich des Verbindungstückes 46, beziehungsweise bei ungerader Anzahl von Windungen 13,14,15,16 diesem Verbindungsstiick 46 genau gegenüber.The turn 1 6, whose tube 2c:> dn int recorded example Largest diameter is with a vapor discharge 47 connected, which leads in the direction of a fl! this steam discharge 47 becomes steam 48 from the winding 16 in the direction of the consumer removed. The vapor discharge 47 opens into the turn 16 at a point, that, with respect to the length of the turn 16, of a convergence of the previous turn 15 in the turn 16 opposite, t. This way it is guaranteed that the Medium 44 for the purpose of heating up the entire turn 16 up to the confluence 50 flows through. Depending on the number of turns 13, 14, 15, 16 forming the tube bundle 2 is the junction 50 with an even number of turns 13,14,15,16 in the area of the Connection piece 46, or with an odd number of turns 13,14,15,16 this connecting piece 46 exactly opposite.

Im Bereich der Dampfableitung 47 ist ein Sicherheitsventil 51 vorgesehen, das die Dampfableitung 47 daraufhin überwacht, ob der in ihrem Inneren vorhandene Druck des Mediums 44 eine vorgegebenen Grenze überschreitet.A safety valve 51 is provided in the area of the steam discharge 47, that monitors the vapor discharge 47 to determine whether the inside is present Pressure of the medium 44 exceeds a predetermined limit.

Darüberhinaus ist in der Dampfableitung 47 ein Regelventil 52 vorgesehen, das in Richtung des die Dampfableitung durchfließenden Dampfes 48 hinter dem Sicherheitsventil 51 liegt. Mit diesem Regelventil 52 kann der Druck in einem Bereich der Dampfableitung 47 geregelt werden, der in Richtung des die Dampfableitung 47 durchströmenden Dampfes 48 hinter dem Regelventil 52 liegt.In addition, a control valve 52 is provided in the steam outlet 47, that in the direction of the steam 48 flowing through the steam discharge behind the safety valve 51 lies. With this control valve 52, the pressure in a region of the steam discharge 47 are regulated in the direction of the steam flowing through the steam outlet 47 48 is located behind the control valve 52.

Darüberhinaus ist innerhalb der Dampfableitung 47 ein Druckregler 53 angeordnet, mit dessen Hilfe ein Dampfdruck geregelt wird, der sich innerhalb der Dampfableitung 47 einstellen soll. Dieser Druckregler 53 ist mit Stuerorganen 54,55 verbunden, die die Funktion der Brenner 5,6 steuern. Fällt der Druck des Dampfes 48 in der Dampfableitung 47 zu stark ab, gibt der Druckregler 53 einen Steuerimpuls auf die Steuerorgane 54,55, so daß diese je nach der Größe des in der Dampfableitung 47 registrierten Druckabfalls entweder den Brenner 5 oder den Brenner 6 oder beide Brenner einschalten.In addition, a pressure regulator is located within the steam discharge line 47 53 arranged, with the help of which a steam pressure is regulated, which is within the steam discharge 47 is to set. This pressure regulator 53 is provided with control elements 54,55 connected which the function of Control burner 5,6. Falls the pressure of the steam 48 in the steam outlet 47 is too high, the pressure regulator gives 53 a control pulse to the control elements 54,55, so that these depending on the size of the pressure drop registered in the steam outlet 47 either the burner 5 or switch on burner 6 or both burners.

Der Brenner 4 ist ein sogenannter Zündbrenner, der ständig mit einer brennbaren Substanz, beispielsweise einem Heizgas 56, aus einem nicht dargestellten Vorratstank versorgt wird. Dieser Brenner 4 besitzt eine Heizleistung, die ausreicht, um den Wärmeübertrager mit einer für mäßige Belastungen ausreichenden Grundlast an zugeführten Wärmemengen zu versorgen.The burner 4 is a so-called pilot burner, which is constantly with a combustible substance, for example a heating gas 56, from a not shown Storage tank is supplied. This burner 4 has a heating power that is sufficient around the heat exchanger with a base load that is sufficient for moderate loads to supply the amount of heat supplied.

Demgegenüber sind die Brenner 5,6 als zusätzliche Leistungsbrenner ausgestaltet. Diese Leistungsbrenner 5,6 können eine Wärmeleistung erbringen, die verschiedenen Erfordernissen eines nicht dargestellten Verbrauchers genügen. Beispielsweise kann der Brenner 5 mit einer Heizgasmenge von 50 g/min versorgt werden, so daß er gemeinsam mit dem Zündbrenner 4 mittelgroßen Leistungsanforderungen des Wärmeübertragers genügen kann.In contrast, the burners 5, 6 are used as additional power burners designed. This power burner 5,6 can produce a heat output that meet various requirements of a consumer, not shown. For example the burner 5 can be supplied with a heating gas amount of 50 g / min, so that it together with the pilot burner 4 medium power requirements of the heat exchanger can suffice.

Demgegenüber besitzt der Brenner 6 die Fähigkeit, eine Heizgasmenge von 80 g/min mit hohem Wirkungsgrad verbrennen zu können. Bei hohen Leistungsanforderungen wird dieser Leistungsbrenner 6 zu dem Zündbrenner 4 dazugeschaltet.In contrast, the burner 6 has the ability to produce an amount of fuel gas of 80 g / min to be able to burn with high efficiency. With high performance requirements this power burner 6 is connected to the pilot burner 4.

Bei höchsten Leistungsansprüchen sind alle drei Brenner 4,5,6 in Tätigkeit. Sic erzeugen eine Wärmemenge, die vom Rohrbündel 2 aufgenommen werden kann, um das Medium 44 auch bei höchsten Leistungsanforderungen in die diesen Leistungsanforderungen entsprechende Dampfmenge umzusetzen.With the highest performance demands, all three burners 4,5,6 are in operation. They generate an amount of heat that can be absorbed by the tube bundle 2 in order to Medium 44 even with the highest performance requirements in this Performance requirements to implement the appropriate amount of steam.

Um zu gewährleisten, daß je nach den verschiedenen Leistungsanforderungen die Brenner 5,6 erwartungsgemäß zünden, wird der Zündbrenner 4 ständig betrieben. Er besitzt einen Flammenfühler 57, der mit einem lichtempfindlichen Material, beispielsweise Palladium versehen sein kann. Falls dieser Flammenfühler 57 den Ausfall der Flamme 1o meldet, müssen sofort Maßnahmen zur Behebung eines eingetretenen Fehlers ergriffen werden.To ensure that according to the various performance requirements the burners 5, 6 ignite as expected, the pilot burner 4 is operated continuously. He has a flame sensor 57 with a photosensitive material, for example Palladium can be provided. If this flame sensor 57 the failure of the flame 1o reports, measures must be taken immediately to remedy an error that has occurred will.

Der Wärmeübertrager wird dadurch in Betrieb genommen, daß die Flamme 1o des Brenners 4 entzündet wird. Durch die Verbrennung des Iieizgases 56 entsteht eine durch Strahlung zu übertragende Wärme und darüberhinaus eine durch Berührung zu übertragende Wärme aus dem durch die Verbrennung des Heizgases 56 entstehenden Heizmittel 30.The heat exchanger is put into operation that the flame 1o of the burner 4 is ignited. The combustion of the Iieizgases 56 arises heat to be transmitted by radiation and, moreover, by contact Heat to be transferred from the heat generated by the combustion of the heating gas 56 Heating means 30.

Diese Wärme wird im Bereich des Rohrbündels 2 auf das Medium 44 übertragen, das innerhalb der Windungen 13,14, 15,16 verdampft. Im Bereich der mit kleinem Durchmesser ausgestatteten Rohre 17 wird auf einer durch die Vielzahl der Windungen erzeugten großen Oberfläche Wärme an das Medium 44 übertragen. Dadurch steigt innerhalb der ersten Windung 13 der Druck im Medium 44 merklich an.This heat is transferred to the medium 44 in the region of the tube bundle 2, that evaporates within the windings 13, 14, 15, 16. In the area of the small diameter equipped tubes 17 is generated on one by the plurality of turns large surface heat transferred to the medium 44. This increases within the first turn 13 the pressure in the medium 44 noticeably.

Dieser Druckanstieg verhindert ungewollt die Bildung von Dampf.This increase in pressure unintentionally prevents the formation of steam.

Nachdem das Medium 44 die Windung 13 von deren der Pumpe 45 zugewandten Ende bis zu ihran der Wandung 43 benachbarten Ende durchlaufen hat, wird das Medium 44 in die nächste Windung 14 übergeleitet, dessen Rohr 18 einen größeren Durchmesser als das Rohr 17 der ersten Windung 13 besitzt. Auf diese Weise steht dem Medium 44 ein größeres Volumen zur Verfügung. Der Druck sinkt infolgedessen im Medium 44 ab. Durch diese Druckabsenkung wird eine Verdampfung des Mediums 44 begünstigt. Je nach der Beschaffenheit des Mediums 44, das beispielsweise aus Alkohol bestehen kann, findet bereits im Bereich der Windung 14 mit einem gegenüber der Windung 13 vergrösserten Durchmesser eine erste Verdampfung statt. Während des Durchlaufs des Mediums 44 durch die Windung 14 steigt der Druck im Medium 44 aufgrund der innerhalb der Windung 14 übertragenden Wärme an, so daß aufgrund dieses Druckanstieges die Verdampfung des Mediums 44 behindert wird. Nach dem Durchlauf durch die Windung 14 an ihren der Stirnfläche 27 benachbarten Ende mündet das auf diese Weise in der Windung 14 erhitzte Medium 44 in die Windung 15 ein, deren Rohr 19 einen gegenüber dem Rohr 18 vergrößerten Durchmesser aufweist.After the medium 44, the turn 13 of its facing the pump 45 The medium has passed through to its end adjacent to the wall 43 44 transferred into the next turn 14, the tube 18 of which has a bigger Diameter than the tube 17 of the first turn 13 has. That way stands the medium 44 has a larger volume available. As a result, the pressure drops in medium 44. This decrease in pressure causes evaporation of the medium 44 favored. Depending on the nature of the medium 44, which for example consists of alcohol can exist, already takes place in the area of the turn 14 with one opposite the Turn 13 enlarged diameter instead of a first evaporation. During the run of the medium 44 through the winding 14, the pressure in the medium 44 increases due to the inside the winding 14 transferring heat, so that due to this pressure increase Evaporation of the medium 44 is hindered. After going through the turn 14 at its end adjacent to the end face 27 opens in this way in the Winding 14 heated medium 44 into the winding 15, the tube 19 of which is opposite one another the tube 18 has enlarged diameter.

Auf diese Weise findet im Medium 44 eine Druckabsenkung statt, die einer Verdampfung des Mediums 44 begünstigt.In this way, a pressure drop takes place in the medium 44, which an evaporation of the medium 44 favors.

Nachdem das Medium 44 durch die Windung 15 geflossen ist und sich entsprechend erhitzt hat, findet im Bereich des der Stirnfläche 28 zugewandten Endes der Windung 15 ein Ubergang zur Windung 16 statt. Das für diese Wi ndlna 1 verwendete Rohr 20 stellt dem erhitzten Medium 44 ein Volumen zur Verfügung, daß die Verdampfung des Mediums 44 begünstigt. Im Verlaufe der Windung 16 nimmt das Medium 44 soviel Wärme auf, daß das Medium 44 im Bereich der Einmündung So vollkommen verdampft ist.After the medium 44 has flowed through the turn 15 and has correspondingly heated, takes place in the area of the end facing the end face 28 the turn 15 a transition to the turn 16 takes place. The one used for this windlna 1 Tube 20 provides the heated medium 44 with a volume that evaporation of the medium 44 favors. In the course of the turn 16, the medium 44 takes so much Heat up so that the medium 44 is completely evaporated in the area of the confluence.

Der Durchlauf des Mediums 44 durch das Rohrbündel 2 erfolgt mit relativ großer Geschwindigkeit des Mediums 44 im Bereich der Pumpe 45. Mit einer entsprechenden großen Geschwindigkeit erfolgt auch die Verdampfung innerhalb des Rohrbündels 2. Auf diese Weise ist der Wärmeübertrager in der Lage, auf Anforderungen schnell Dampf zu liefern, ohne daß durch eine große Reaktion im Bereich des Rohrbündels 2 der Wärmeübertrager eine träge Funktionscharakteristik zeigt.The passage of the medium 44 through the tube bundle 2 takes place with relative high speed of medium 44 in the area of the pump 45. The evaporation also takes place within at a correspondingly high speed of the tube bundle 2. In this way, the heat exchanger is able to respond to requirements to deliver steam quickly without causing a large reaction in the area of the tube bundle 2 the heat exchanger shows a sluggish functional characteristic.

Bei einem hohen Leistungsbedarf eines Verbrauchers muß das Regelventil 52 weit geöffnet werden. Dadurch sinkt innerhalb der Dampfableitung 47 der Druck stark ab.With a high power requirement of a consumer, the control valve 52 can be opened wide. As a result, the pressure within the vapor discharge line 47 drops strong.

Diesen Druckabfall stellt der Druckregler 53 fest und gibt ein Steuersignal an die Steuerorgane 54,55 ab.The pressure regulator 53 determines this pressure drop and issues a control signal to the tax organs 54.55.

Je nach dem aufgetretenen Leistungsbedarf wird entweder einer der beiden Brenner 5,6 oder werden beide Brenner 5,6 dem Zündbrenner 4 hinzugeschaltet. Auf diese Weise steigt im Heizraum 3 das Wärmeangebot stark an, so daß die Verdampfung innerhalb des Rohrbündels 2 wesentlich beschleunigt wird. Je nach der Menge des an der Dampfableitung 47 abgenommenen Dampfes 48 muß auch die Pumpe 45 dem Dampfbedarf nachgeregelt werden.Depending on the power requirement that has arisen, either one of the two burners 5, 6 or both burners 5, 6 are connected to the pilot burner 4. In this way, the heat supply increases sharply in the heating room 3, so that the evaporation is significantly accelerated within the tube bundle 2. Depending on the amount of of the steam 48 removed at the steam outlet 47, the pump 45 must also meet the steam requirement be readjusted.

Die Stufen 22,23,24,25 könnenden jeweils gewünschten Verdampfungsverhältnissen angepaßt werden. Aus Fertigungsgründen kann möglicherweise eine Ausführungsform interessant sein, bei der dafür Sorge getragen ist, daß der Außendurchmesser des jeweils dünneren Rohres 17,18,19,20 dem Innendurchmesser der jeweils nachfolgenden Rohre 18,19,20,21 angepaßt ist. Auf diese Weise kann das Stufenrohr dadurch relativ leicht hergestellt werden, daß die einzelnen Rohre 17,18,19,20 in die jeweils nachfolgenden größeren Rohre 18,19,20,21 eingewalzt werden. Der Querschnitt des Verbindungsstückes 46 ist so auszuwählen, daß auch bei einem hohen Dampfbedarf die Durchströmgeschwindigkeit innerhalb des Verbindungsstückes 46 durch einen von der Pumpe 45 erzielbaren Druck aufgebracht werden kann.The stages 22,23,24,25 can each have the desired evaporation ratios be adjusted. For manufacturing reasons, an embodiment be interesting, where care is taken that the outer diameter of the each thinner pipe 17,18,19,20 the inner diameter of each subsequent Pipes 18,19,20,21 is adapted. In this way, the stepped pipe can be relatively can be easily produced that the individual tubes 17,18,19,20 in the respective subsequent larger tubes 18,19,20,21 are rolled in. The cross section of the connector 46 is to be selected so that even with a high Steam requirement the Flow rate within the connector 46 through one of the Pump 45 achievable pressure can be applied.

Schließlich ist es denkbar, das Rohrbündel 2 zu einem Rohr auszustatten, das einen kontinuierlichen Anstieg des Querschnittes von der Pumpe 45 bis zur Einmündung 50 aufweist. Der Nachteil eines solchen Rohres besteht lediglich darin, daß es relativ schwer herzustellen ist.Finally, it is conceivable to equip the tube bundle 2 to form a tube, that is a continuous increase in the cross section from the pump 45 to the confluence 50 has. The disadvantage of such a tube is only that it is relatively difficult to manufacture.

Das Rohrbündel 2 kann aus Windungen 13,14,15,16 mit kreisförmigem Querschnitt hergestellt sein. Es ist jedoch auch denkbar, dem Bündel einen viereckigen Querschnitt zu geben, beispielsweise einen quadratischen Querschnitt. Schließlich ist es auch denkbar, einen Bündel mit kreisförmigen Querschnitt in einem Gehäuse 1 anzuordnen, dessen Querschnitt viereckig ist.The tube bundle 2 can consist of turns 13,14,15,16 with circular Cross-section be made. However, it is also conceivable to give the bundle a square To give cross-section, for example a square cross-section. In the end it is also conceivable to have a bundle with a circular cross-section in a housing 1 to be arranged, the cross-section of which is square.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt eine erreichbare Siedetemperatur im Bereich zwischen 30 Grad und 100 Grad Celsius des Mediums 44.In a preferred embodiment of the invention there is one achievable Boiling temperature in the range between 30 degrees and 100 degrees Celsius of the medium 44.

Im Bereich des Übergangs von einem dünneren Rohr 17 auf die nachfolgenden Rohre mit größerem Querschnitt 18,19,20,21 entsteht ein Unterdruck, der geeignet ist, die Siedetemperatur im erheblichen Umfange zu ermäßigen.In the area of the transition from a thinner pipe 17 to the following Pipes with a larger cross-section 18, 19, 20, 21 create a negative pressure that is suitable is to reduce the boiling temperature to a considerable extent.

Für einen durchschnittlichen Dampfbedarf kann eine gesamte Rohrlänge für das Rohrbündel 2 beispielsweise 50 m betragen. Jedes der das Rohrbündel 2 bildenden Einzelrohre 17,18,19,20,21 kann eine Länge von ca. 5 - 10 m haben.An entire length of pipe can be used for an average steam requirement for the tube bundle 2, for example, be 50 m. Each of the tube bundle 2 forming Individual pipes 17, 18, 19, 20, 21 can have a length of approx. 5 - 10 m.

Claims

Claims: Heat exchanger for generating steam on a Medium that is heated in pipes that surround a boiler room in which a heating medium Gives off heat, characterized in that the tubes (17,18,19,20,21) diameter show different cracks and the small diameter tubes (17,18,19,20) are arranged closer to the boiler room (3) than those having a large diameter Tubes (18,19,20,21).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the Diameter of the pipes (17,18,19,20,21) in the direction of the flowing medium (44) increase in size.

3. Heat exchanger according to claim 1 and 2, characterized in that that the tubes (17,18,19,20,21) wrapped in a tube bundle (2) around the boiler room (3) are.

4. Heat exchanger according to claim 1 to 3, characterized in that that the tube bundle (2) consists of several turns (13,14,15,16) in layers lie on top of each other.

5. Heat exchanger according to claim 1 to 4, characterized in that that each turn (13,14,15,16) consists of a tube bundle (2) in individual turns (35,36, 37,38) is wound.

6. Heat exchanger according to claim 1 to 5, characterized in that that between two adjacent individual turns (35,36,37,38) distances (39,340,41,42) is provided for the passage of the heating means (30).

7. Heat exchanger according to claim 1 to 6, characterized in that that between two adjacent turns (13,14,15,16) distances (32,33,34) are provided for the passage of the oleic agent (30).

8. Heat exchanger according to claim 1 to 7, characterized in that that the diameter of the tubes (17,18,19,20,21) increases in steps (22,23,24,25) Show tendency.

9. Heat exchanger according to claim 1 to 3, characterized in that that in each turn (13,14,15,16) the tube bundle (2) has a constant diameter has and the size of the diameter of turns (13,14,15,16) to turns (14,15,16) increases in steps (22,23,24,25).

lo. Heat exchanger according to Claims 1 to 9, characterized in that that the inner diameter of a step (23, 24,25) the outer diameter of each previous step (22,23,24,25).

11. Heat exchanger according to claim 1 to 1o, characterized in that that the individual stages (22,23,24,25) depending on the type of medium to be heated (44) and the heating means (30) have a length of 5-10 m.

12. Heat exchanger according to claim 1 to 11, characterized in that that a pipe (17) of small diameter is provided adjacent to the heating space (3), which is longer than the following tubes (18,19,20,21) of larger diameter.

13. Heat exchanger according to claim 1 to 7, characterized in that that the diameter from the beginning to the end of the tube bundle (2) grows continuously.

14. Heat exchanger according to claim 1 to 13, characterized in that that the tubes (17, 18, 19, 20, 21) have a surface which improves the heat transfer.

15. Heat exchanger according to claim 1 to 14, characterized in that that the tubes (17, 18, 19, 20, 21) have an outer surface facing the heating means (30) have, on which the heat transfer improving elevations are arranged.

16. Heat exchanger according to claim 1 to 15, characterized in that that the tubes (17, 18, 19, 20, 21) have an inner surface assigned to the medium (44) have, which is provided with a heat transfer improving surface.

17. Heat exchanger according to claim 1 to 16, characterized in that that the heating means (30) is a heating gas generated by at least one burner (4,5,6) is provided.

18. Heat exchanger according to claim 1 to 17, characterized in that that the burner (4,5,6) protrudes into the boiler room (3).

19. Heat exchanger according to claim 1 to 18, characterized in that that the heating gases flow out of the burners (4,5,6) in the longitudinal direction of the boiler room (3) and the individual turns (35,36,37,38) run transversely to the longitudinal axis.

20. Heat exchanger according to claim 1 to 19, characterized in that that the boiler room (3) on its end opposite the burners (4,5,6) has a thermally insulated wall (43).

21. Heat exchanger according to claim 1 to 20, characterized in that that the tube bundle (2) and the heating space (3) are arranged in a housing (1), which is designed as a heating gas vent and its longitudinal axis in the direction of the longitudinal axis of the boiler room (3).

22. Heat exchanger according to claim 1 to 21, characterized in that that at least two burners (4,5,6) open into the boiler room (3), each of which one as pilot burner (4) has a permanent flame (lo), while the others the respective demand for steam (48) correspondingly controlled control elements (54,55) exhibit.

23. Heat exchanger according to claim 1 to 22, characterized in that that the control organs (54,55) have a control option adapted to the respective need (48) exhibit.

24. Heat exchanger according to claim 1 to 23, characterized in that that the burners (4,5,6) each have the same power.

25. Heat exchanger according to claim 1 to 23, characterized in that that the burners (4,5,6) each have different performances from one another.

26. Heat exchanger according to claim 1 to 25, characterized in that that at least one of the burners (4,5,6) is provided with a flame sensor (57).

27. Heat exchanger according to claim 1 to 26, characterized in that that the control members (54,55) are provided with a pressure control, the pressure regulator provided in a steam discharge line (47) adjoining the tube bundle (2) is, which leads to a consumer consuming the steam (48).

28. Heat exchanger according to claim 1 to 27, characterized in that that the pressure regulator (53) immediately behind a confluence (50) of the tube bundle (2) is arranged in the vapor discharge line (47).

29. Heat exchanger according to claim 1 to 27, characterized in that that the pressure regulator (53) in front of a regulating valve (52) controlling the steam (48) Direction of the steam (48) flowing to the consumer is provided.

3c. Heat exchanger according to Claims 1 to 29, characterized in that that in the direction of the steam (48) flowing through the steam outlet (47) a safety valve (51) is provided at the junction (50).