DE3544517C1 - Waermetauscher - Google Patents
WaermetauscherInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22G—SUPERHEATING OF STEAM
- F22G1/00—Steam superheating characterised by heating method
- F22G1/005—Steam superheating characterised by heating method the heat being supplied by steam
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
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- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere
dampfbeheizten Zwischenüberhitzer, mit einem zwischen einer
Verteil- und einer Sammelkammer angeordneten Rohrbündel für
das wärmeabgebende, Inertgase enthaltende Medium, das in den
Rohren kondensiert und hierdurch das die Rohre von außen beaufschlagende
Medium erwärmt.
Derartige Wärmetauscher sind in verschiedenen Ausführungen
bekannt. Da das aufzuwärmende Medium, beispielsweise der zu
überhitzende Dampf, die außenliegenden Rohre des Rohrbündels
stärker beaufschlagt als die im Kern des Rohrbündels liegenden
Rohre, ist die Kondensationswirkung des Dampfes im Rohrbündelkern
geringer als in den Randgebieten. Dies führt dazu,
daß am Ende der Kernrohre unter bestimmten Arbeitsbedingungen
noch Restdampf austritt. Dieser Restdampf hat die Tendenz, in
die Rohre des Randbereiches zurückzuströmen, da diese Rohre
einer größeren Temperaturdifferenz ausgesetzt sind und damit
eine Saugwirkung auf den aus den Kernrohren austretenden
Restdampf ausüben.
Eine derartige Rückströmung von Restdampf, der aus dem
hinteren Ende der Kernrohre des Rohrbündels austritt, ist unerwünscht,
weil die Rückströmung nicht nur der Strömungsrichtung
des Kondensats in den Außenrohren des Rohrbündels entgegenwirkt
und Kondensatpfropfen bilden kann, sonder auch im
Dampf enthaltenes Inertgas zurückhält, das nicht kondensierbar
ist und in den Rohren des Randbereiches auf diese Weise
Inertgaspfropfen bildet, die im Extremfall eine große Kondensationsfläche
blockieren und zu einem mit der Zeit zunehmenden
Leistungsabfall des Wärmetauschers führen.
Um diese bekannten Nachteile zu verhindern, wurden bereits
Einbauten in die Rohre des Wärmetauschers vorgeschlagen, die
durch eine unterschiedliche Drosselwirkung eine Vergleichmäßigung
bei der Verteilung des zu kondensierenden Dampfes
bewirken sollen. Neben einem großen technischen Aufwand haben
diese Maßnahmen den Nachteil, daß sie störanfällig sind, nur
für einen bestimmten Lastfall optimal ausgelegt werden
können und durch den unvermeidbaren Druckverlust einen
generellen Leistungsabfall des Wärmetauschers zur Folge
haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Wärmetauscher
der eingangs beschriebenen Art eine Rückströmung des
Restdampfes aus den Kernrohren des Rohrbündels mit einfachen
technischen Mitteln und ohne eine Verschlechterung des
Gesamtwirkungsgrades zu verhindern.
Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die rückströmungsgefährdeten,
im Randbereich liegenden Rohre des Rohrbündels
durch die Rohrscheibe der Sammelkammer hindurchgeführt sind
und mit ihrem Ende in eine Kondensat-Sammelwanne hineinragen,
die mit einem oberhalb der Rohrenden liegenden Kondensatüberlauf
versehen ist.
Durch die Verlängerung der Rohre des Rohrbündels, mindestens
im rückströmungsgefährdeten Randbereich, über die Rohrscheibe
der Sammelkammer hinaus und die Einführung dieser Rohrenden
in eine Kondensat-Sammelwanne, die wegen des oberhalb der
Rohrenden liegenden Kondensatüberlaufs im Betrieb des Wärmetauschers
mit Kondensat gefüllt ist, wird ein Abschluß jedes
rückströmungsgefährdeten Rohres erreicht, so daß aus den
Kernrohren austretender Restdampf nicht in die Rohre des
Randbereiches zurückströmen und dort zu den beschriebenen
Funktionsstörungen führen kann. Die zur Verhinderung dieser
Rückströmung eingesetzten Mittel sind denkbar einfach, da es
lediglich erforderlich ist, bei neuen Wärmetauschern die
Rohre des Rohrbündels länger auszubilden und durch die Rohrscheibe
der Sammelkammer hindurchzuführen bzw. bei nachträglichen
Umbauten an die vorhandenen Rohre Rohrstücke anzusetzen,
die bis in die Kondensat-Sammelwanne herabreichen.
Bei der Kondensat-Sammelwanne handelt es sich um ein einfaches
Bauteil, das ohne Schwierigkeiten in der Sammelkammer
des Rohrbündels untergebracht werden kann, so daß sich auch
insoweit der technische Aufwand für den erfindungsgemäßen
Vorschlag in Grenzen hält.
Aus der DE-OS 31 31 508 war zwar ein Wärmetauscher für ein
Gas-Flüssigkeits-Gemisch mit durch die unterliegende Rohrscheibe
hindurchgeführten Rohren bekannt; dieser Wärmetauscher
wird jedoch bezüglich des Rohrbündels von unten her
beschickt und soll der Trennung des Gas-Flüssigkeits-Gemisches
dienen. Die Rohrenden sind nicht durch Eintauchen in
die Flüssigkeit gegen Rückströmung geschützt, so daß die
bekannte Konstruktion mit der erfindungsgemäßen Ausbildung
nicht vergleichbar ist.
Die DE-AS 11 11 883 zeigt weiterhin einen dampfbeheizten
Wärmetauscher; dessen gewendelte Rohre des Rohrbündels mit
ihrem unteren Ende in Käfigen münden, die mit Kugeln gefüllt
sind, um angeblich einen Dampfdurchtritt in die untere Kammer
zu vermeiden. Auch diese bekannte Konstruktion besitzt keine
Berührungspunkte mit der Erfindung.
Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die
Kondensat-Sammelwanne ringförmig ausgebildet und ihr Kondensatüberlauf
im Bereich der Kernrohre des Rohrbündels angeordnet.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden somit auf einfache
Weise auf die rückströmungsgefährdeten Rohre des Rohrbündels
beschränkt.
Um die Bildung eines Wasserschleiers beim Verlassen des
Kondensats über den Kondensatüberlauf der Sammelwanne zu vermeiden,
der das Abziehen der Inertgase erschweren würde, wird
mit der Erfindung schließlich vorgeschlagen, den Rand des
Kondensatüberlaufs gezackt auszubilden. Hierdurch entstehen
Kondensatsträhnen, die eine zuverlässige Absaugung der Inertgase
nicht behindern.
Mit der Erfindung wird insgesamt die Weiterbildung eines bekannten
Wärmetauschers geschaffen, welche die Möglichkeit
einer Rückströmung von aus den Kernrohren des Rohrbündels
austretendem Restdampf in die Rohre des Randbereiches zuverlässig
verhindert, so daß sich in diesen Randbereichsrohren
keine Inertgase ansammeln können, wodurch zugleich eine
Blockierung von Kondensationsflächen verhindert und ein mit
der Zeit zunehmender Leitstungsabfall des Wärmetauschers vermieden
wird.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Wärmetauschers in einem Längsschnitt dargestellt.
Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen stehenden
dampfbeheizten Zwischenüberhitzer, der ein Bündel aus senkrecht
verlaufenden Rohren 1 für das wärmeabgebende Medium,
nämlich den Dampf umfaßt. Am oderen Ende sind diese Rohre 1
an eine Verteilkammer 2 angeschlossen, am unteren Ende an
eine Sammelkammer 3. Der Inertgase enthaltende Dampf wird der
Verteilkammer 2 durch einen Stutzen 4 zugeführt. Das durch
Wärmeabgabe in den Rohren 1 entstehende Kondensat gelangt in
die Sammelkammer 3, aus der es durch einen Abfluß 5 abgezogen
wird.
Das aus den Rohren 1 gebildete Rohrbündel ist von einem
Gehäusemantel 6 umgeben, dem beim Ausführungsbeispiel von
unten her aufzuwärmender Dampf zugeführt wird, wie dies die
beiden Pfeile in der Zeichnung erkennen lassen. Dieser Dampf
beaufschlagt die Rohre 1 von außen; der aufgewärmte Dampf
verläßt den Gehäusemantel 6 durch einen Dampfstutzen 7.
Da der zu überhitzende Dampf die außenliegenden Rohre 1 a des
Rohrbündels stärker beaufschlagt als die im Kern des Rohrbündels
liegenden Rohre 1 b, ist die Kondensationswirkung des
wärmeabgebenden, durch den Stutzen 4 zugeführten Dampfes in
den innenliegenden Rohren 1 b des Rohrbündelkernes geringer
als in den außenliegenden Rohren 1 a. Unter bestimmten
Arbeitsbedingungen kann deshalb aus dem unteren Ende der
innenliegenden Rohre 1 b neben Kondensat Restdampf austreten.
Um zu verhindern, daß dieser aus den Rohren 1 b austretende
Restdampf in die außenliegenden Rohre 1 a zurückströmt, sind
beim Ausführungsbeispiel diese rückstromungsgefährdeten, im
Randbereich des Rohrbündels liegenden Rohe 1 a durch die
Rohrscheibe 3 a der Sammelkammer 3 hindurchgeführt. Sie ragen
mit ihrem Ende in eine Kondensat-Sammelwanne 8 hinein, die
beim Ausführungsbeispiel somit ringförmig ausgeführt ist. In
dieser Kondensat-Sammelwanne 8 wird ständig ein solcher
Flüssigkeitsstand gehalten, daß durch das vorhandene Kondensat
die einzelnen Enden der Rohre 1 a abgeschlossen sind. Aus
den Enden der innenliegenden Rohre 1 b austretender Restdampf
kann somit nicht in die untenliegenden Enden der außenliegenden
Rohre 1 a eintreten. Der Flüssigkeitsstand wird dadurch
gehalten, daß ein Kondensatüberlauf 9 oberhalb der Enden der
Rohre 1 a angeordnet ist. Beim Ausführungsbeispiel ist der
Rand des Kondensatüberlaufs 9 gezackt ausgebildet. Mit Hilfe
dieses Kondensatüberlaufes 9 gelangt somit das aus den außenliegenden
Rohren 1 a austretende, die Kondensat-Sammelwanne 8
über den Kondensatüberlauf 9 verlassende Kondensat gemeinsam
mit den aus den innenliegenden Rohren 1 b austretenden Kondensat
in die Sammelkammer 3 des Wärmetauchers, aus der es
mittels des Abflusses 5 abgezogen wird.
- Bezugsziffernliste:
1 Rohr
1 a außenliegendes Rohr
1 b innenliegendes Rohr
2 Verteilkammer
3 Sammelkammer
3 a Rohrscheibe
4 Stutzen
5 Abfluß
6 Gehäusemantel
7 Dampfstutzen
8 Kondensat-Sammelwanne 9 Kondensatüberlauf
Claims (3)
1. Wärmetauscher, insbesondere dampfbeheizter Zwischenüberhitzer,
mit einem zwischen einer Verteil- und einer
Sammelkammer angeordneten Rohrbündel für das wärmeabgebende,
Inertgase enthaltende Medium, das in den Rohren
kondensiert und hierdurch das die Rohre von außen beaufschlagende
Medium erwärmt,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest die rückströmungsgefährdeten, im Randbereich
liegenden Rohre (1 a) des Rohrbündels (1) durch die Rohrscheibe
(3 a) der Sammelkammer (3) hindurchgeführt sind und
mit ihrem Ende in eine Kondensat- Sammelwanne (8) hineinragen,
die mit einem oberhalb der Rohrenden liegenden
Kondensatüberlauf (9) versehen ist.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kondensat-Sammelwanne (8) ringförmig ausgebildet ist
und ihr Kondensatüberlauf (9) im Bereich der Kernrohre
(1 b) des Rohrbündels (1) angeordnet ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rand des Kondensatüberlaufs (9) gezackt
ausgebildet ist.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3544517A DE3544517C1 (de) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | Waermetauscher |
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CN86108080A CN86108080B (zh) | 1985-12-17 | 1986-11-28 | 换热器 |
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DE (2) | DE3544517C1 (de) |
ES (1) | ES2005815B3 (de) |
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- 1986-10-14 AT AT86114195T patent/ATE39181T1/de not_active IP Right Cessation
- 1986-11-28 CN CN86108080A patent/CN86108080B/zh not_active Expired
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Also Published As
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8364 | No opposition during term of opposition | ||
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