DE3703302A1 - Waermetauscher mit von rauchgas druchstroemten rohren - Google Patents
Waermetauscher mit von rauchgas druchstroemten rohrenInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit von Rauchgas
durchströmten Rohren mit den Merkmalen des Oberbegriffes des
Anspruches 1.
Ein solcher, aus der DE-AS 11 00 855 bekannter Wärmetauscher wirkt
der Erscheinung entgegen, daß in heißen, durch ein Rohr strömenden
Gasen sich schnell eine langsame Mantelströmung herabgesetzter
Temperatur und eine schnell fließende Kernströmung hoher Temperatur
ausbilden würde. Durch die auf dem Stab angeordneten, besonders
ausgebildeten Leitflügel wird erreicht, daß wiederholt Teile des
heißen Strömungskernes mit hoher Geschwindigkeit in den
Strömungsmantel eingebracht werden. Der Strömungsmantel wird dadurch
aufgewärmt und beschleunigt und kann somit erneut in einen
wirkungsvollen Wärmetausch mit der Wärmetauscheroberfläche treten.
Diese mehrfache Austauschwirkung bewirkt, daß das Gas mit
einheitlicher Geschwindigkeit und Temperatur aus dem Wärmetauscher
austritt, ohne daß sich ein bedeutender Strömungswiderstand ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen
Wärmetauscher im Sinne eines erhöhten Wärmeüberganges und eines
vergrößerten rauchgasseitigen Widerstandes zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Wärmetauscher durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch die Anordnung einer zweiten Reihe von Leitflügeln in Form eines
zweiten Schraubenganges wird die Durchmischung der sich in den Rohren
einstellenden Gasströme verbessert, was sich in einem erhöhten
Wärmeübergang bei einer gewissen Erhöhung des Strömungswiderstandes
äußert. Dieser erhöhte Widerstand erzeugt eine gleichmäßigere
Belastung der nachgeschalteten Heizflächen. Da die mit den Leitflügeln
versehenen Stäbe heb- und senkbar sind und auch der Abreinigung der
Rohre dienen, kann aufgrund der dichteren Berippung der Hub der Stäbe
verringert werden, wodurch die Höhe des Wärmetauschers verringert
werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den Längsschnitt durch einen Wärmetauscher,
Fig. 2 die Seitenansicht eines Einsatzes,
Fig. 3 die gleiche Seitenansicht um 90 Grad gedreht und
Fig. 4 den Schnitt IV-IV nach Fig. 2.
Der dargestellte Wärmetauscher bildet die Nachschaltheizfläche eines
nur teilweise wiedergegebenen Feststoffkessels. Der Kessel enthält
eine von einer Außenisolierung 1 umgebene Wand 2, eine Kesseldecke 3,
einen Einfülltrichter 4 für den festen Brennstoff, einen Brennraum 5,
den noch näher beschriebenen Wärmetauscher 6 als Nachschaltheizfläche
und ein Rauchgasabzugsrohr 7. Die Wand 2 des Kessels ist als
Doppelwand ausgeführt, wobei der Zwischenraum 8 von Wasser durchströmt
ist.
Der Wärmetauscher 6 enthält senkrecht angeordnete Rohre 9, die mit dem
Brennraum 5 in Verbindung stehen und somit von Rauchgas durchströmt
sind. Die Rohre 9 sind in zwei Rohrplatten 10, 11 gehalten, von denen
eine den Abschluß zum Brennraum 5 bildet. Die andere Rohrplatte 10
begrenzt zusammen mit der Wand 2 des Kessels und der Kesseldecke 3
einen Gassammelraum 12, der mit dem Gasabzugsrohr 7 verbunden ist.
Der zwischen den Rohrplatten 10, 11 außerhalb der Rohre 9 gebildete
Raum ist mit Wasser gefüllt und dient als Wasserraum 13. Der
Wasserraum 13 ist mit dem Zwischenraum 8 innerhalb der Wand 2
wasserseitig verbunden und an einen Wasserzulauf und einen Wasserablauf
angeschlossen.
In jedes Rohr 9 des Wärmetauschers 6 ist ein als Turbulator wirkender
Einsatz eingehängt. Der Einsatz besteht aus einem Stab 14, der sich
zum unteren Ende hin konisch verjüngt. Der Stab 14 ist von zwei
Reihen von Leitblechen 15, 15′ in Form einer zweigängigen Schraube
umgeben. Der Stab 14 und die Leitflügel 15, 15′ sind aus einem Stück
gegossen. Die Leitflügel 15, 15′ bestehen aus ebenen, schräg
angeordneten Abschnitten 16, die den Stab 14 schraubenlinienförmig
umziehen. Die schräg angeordneten Abschnitte 16 sind durch ebene,
axial verlaufende Abschnitte 17 miteinander verbunden. Die schräg
verlaufenden Abschnitte 16 weisen im Randbereich am Übergang in den
axial verlaufenden Abschnitt 17 Ausschnitte 18 auf. Die Neigung der
schräg verlaufenden Abschnitte 16 gegenüber der Vertikalen beträgt
etwa 35 Grad, um sicherzustellen, daß die vom Rauchgas mitgerissenen
Staubpartikel abrutschen können. Die eine Reihe der Leitflügel 15
ist gegenüber der anderen Reihe 15′ um 180 Grad versetzt, wobei die
Ausschnitte 18 einer jeden Reihe von Leitflügeln 15, 15′ sich in der
gleichen radialen Ebene befinden.
Der zentrale, ein Rohr 9 durchströmende Gasstrom wird durch den schräg
verlaufenden Abschnitt 16 der Leitflügel 15, 15′ nach außen gelenkt
und in die dort vorhandene Mantelströmung eingemischt. Durch die
Ausschnitte 18 kann sich das Gas im gesamten Querschnitt des Rohres 9
ausbreiten, bevor es durch die nachfolgenden schrägen Abschnitte 16
erneut nach außen geführt wird.
Die Stäbe 14 sind am oberen Ende mit einer Bohrung 19 versehen, durch
die eine Stange 20 geführt ist. Die Stange 20 ist an einem Hubrahmen
21 befestigt, der innerhalb des Gassammelraumes 12 angeordnet und
über einen Antrieb 22 heb- und senkbar ist. Die Stäbe 14 einer Reihe
von Rohren 9 sind durch eine Stange 20 verbunden. In Längsrichtung
des Gassammelraumes 12 sind zwei Hubrahmen 21 angeordnet, die
gegensinnig bewegt werden.
Der Hub des Hubrahmens 21 beträgt etwa 70 mm und entspricht damit 5
bis 10% der Länge des Stabes 14. Das Anheben der Stäbe 14 dient der
Abreinigung der Rohre 9 und erfolgt intermittierend in Abhängigkeit
von der verfeuerten Brennstoffmenge. Durch die zweifache Anordnung der
Leitflügel 15, 15′ läßt sich die Dichte der Berippung vergrößern, so
daß die Hubhöhe bei gleicher Reinigungswirkung gegenüber einer
einfachen Leitflügelanordnung verringert werden kann. Die Verringerung
der Hubhöhe bedeutet gleichzeitig eine geringere Höhe des
Gassammelraumes 12 und damit der Bauhöhe des Kessels insgesamt.
Claims (4)
1. Wärmetauscher mit von Rauchgas durchströmten Rohren (9), die
innerhalb eines Wassermantels (13) angeordnet sind, wobei in den
Rohren (9) ein Einsatz angeordnet ist, der aus einem Stab (14)
besteht, auf dem schraubenlinienförmig Leitflügel (15) angebracht
sind, die aus schräg angeordneten, ebenen Abschnitten (16) bestehen,
die durch axial verlaufende Abschnitte (17) verbunden sind, wobei
an dem Übergang des axial in den schräg verlaufenden Abschnitt
der Leitflügel (15) im Randbereich ein Ausschnitt (18) vorgesehen
ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Stab (14) zwei Reihen von
Leitflügeln (15, 15′) angeordnet sind, die um 180 Grad gegeneinander
versetzt sind und eine zweigängige Schraube bilden.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich
die Ausschnitte (18) einer jeden Reihe von Leitflügeln (15, 15′)
in der gleichen radialen Ebene befinden.
3. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Neigung der schräg verlaufenden Abschnitte (16) einen
Winkel von etwa 35 Grad gegenüber der Vertikalen bildet.
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rohre (9) senkrecht angeordnet sind und
die Stäbe (14) reihenweise über jeweils eine Stange (20) an einem
heb- und senkbaren Hubrahmen (21) aufgehängt sind.
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: BABCOCK-OMNICAL INDUSTRIEKESSEL GMBH, 46049 OBERHA |
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