DE3730137C2

DE3730137C2 -

Info

Publication number: DE3730137C2
Application number: DE19873730137
Authority: DE
Inventors: Rudolf St. Marienkirchen At Justl
Original assignee: Rudolf Justl St Marienkirchen At GmbH
Current assignee: Rudolf Justl St Marienkirchen At GmbH
Priority date: 1987-09-05
Filing date: 1987-09-05
Publication date: 1989-06-08
Also published as: DE3730137A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einer Viel zahl von flachen Grundplatten, die in einem vorbestimmten Abstand voneinander freigehalten, übereinanderliegend an geordnet sind, die mit jeweils einem freien Ende abwech selnd in den Innenraum des Wärmetauschers ragen, die quer zum Rauchgasstrom verlaufende, gegeneinander versetzte Rip pen aufweisen und die mit Rohrleitungen für ein Wärmeüber tragungsmedium versehen sind.The invention relates to a heat exchanger with a lot number of flat base plates in a predetermined Keep clear of each other, lying on top of each other are ordered, which alternate with a free end protrude into the interior of the heat exchanger, which crossways Rip running against the flue gas flow and offset from one another have pen and with piping for heat transfer medium are provided.

Aus der DE-OS 31 12 748 ist ein derartiger, im Querstrom prinzip arbeitender Wärmetauscher bekannt, der mit einer Vielzahl von flachen in einem vorbestimmten Abstand vonein ander freigehaltenen, übereinanderliegend angeordneten Grundplatten versehen ist. Diese Grundplatten ragen mit je weils einem freien Ende abwechselnd in den Innenraum des Wärmetauschers und weisen quer zum Rauchgasstrom verlaufen de, gegeneinander versetzte Rippen auf, die mit in seitli chen Längskanälen mündenden Rohrleitungen versehen sind. From DE-OS 31 12 748 is such, in cross-flow principle working heat exchanger known with a Plurality of flat ones at a predetermined distance from each other other kept, arranged one above the other Base plates is provided. These base plates protrude with each because one free end alternately in the interior of the Heat exchanger and point across the flue gas flow de, staggered ribs on the side with Chen longitudinal ducts are provided pipelines.

Ferner ist in der DE-OS 25 29 358 ein Wärmetauscher be schrieben, bei dem der Wärmeübergang von den wärmeführenden Rauchgasen einer Heizungsanlage an ein Wärmeübertragungsme dium optimiert werden soll. Bei diesem bekannten Wärmetau scher ist jedoch nur ein alternierender Betrieb möglich, da dieser Wärmetauscher nur zunächst aufgeheizt und dann die gespeicherte Wärme abgeben kann.Furthermore, in DE-OS 25 29 358 a heat exchanger be wrote in which the heat transfer from the heat-carrying Flue gases from a heating system to a heat transfer meter dium should be optimized. With this known heat rope However, only alternating operation is possible because this heat exchanger only heated up first and then the can give off stored heat.

Aus der JP 56-1 46 997 ist es grundsätzlich bekannt, einen Wärmetauscher aus Keramik zu fertigen. Aus der DE-OS 30 14 180 ist ferner noch eine Heizeinrichtung mit einem Brenn raum und einem Rekuperator aus Keramik bekannt, bei der in dem Rekuperator zwei voneinander getrennte Wärmeaustausch zonen vorgesehen sind.From JP 56-1 46 997 it is generally known to be a Manufacture ceramic heat exchangers. From DE-OS 30 14 180 is also a heater with a burner space and a ceramic recuperator, in which in the recuperator two separate heat exchanges zones are provided.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Heizungs anlage der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß bei kontinuierlichem Betrieb eine optimale Wärmeüber tragung auf ein kontinuierlich strömendes Wärmeübertra gungsmedium gewährleistet ist.The object of the present invention is to provide a heater to design the plant of the type described at the beginning, that with continuous operation an optimal heat transfer transfer to a continuously flowing heat transfer medium is guaranteed.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Rohrleitungen in Schlingen verlaufen und die Rohrleitungen aller Grundplat ten in Reihe hintereinander miteinander verbunden sind. Durch diese Maßnahmen wird ein Wärmetauscher geschaffen, bei dem die Rohrleitungen in Schlingen verlaufen und die Rohrleitungen aller Grundplatten in Reihe hintereinander und miteinander verbunden sind. Daraus ergibt sich ein Wär metauscher, der in vorteilhafter Weise in Kreuzgegenstrom arbeitet. Die vorbeiströmenden Rauchgase verwirbeln und werden dadurch abgebremst und zu einer längeren Verweilzeit umgelenkt; gleichzeitig wird die wärmeaufnehmende Oberflä che vergrößert. Die Grundplatte wird dadurch relativ schnell aufgeheizt und auf gleichmäßiger Temperatur gehal ten. Die von den Grundplatten aufgenommene Wärme wird durch die integrierten Rohrleitungen kontinuierlich an das Wärme übertragungsmedium abgegeben und die Rauchgase kontinuier lich abgekühlt.This problem is solved in that the pipes in Loops run and the piping of all base plates ten connected in series. These measures create a heat exchanger where the pipes run in loops and the Pipelines of all base plates in a row and are connected. This results in a warmth Metauscher, which is advantageously in countercurrent is working. The flue gases flowing past swirl and are slowed down and a longer dwell time redirected; at the same time the heat absorbing surface che enlarged. This makes the base plate relative quickly heated up and kept at a constant temperature The heat absorbed by the base plates is caused by the integrated piping continuously to the heat transferred transmission medium and the flue gases continuously Lich cooled down.

Die Grundplatten und die in ihnen integrierten Rohrleitun gen sind aus Keramik, so daß die Rauchgase bis unter den Taupunkt abgekühlt werden können, ohne daß Korrosion in dem Wärmetauscher zu befürchten ist.The base plates and the pipes integrated in them gen are made of ceramic, so that the flue gases to below the Dew point can be cooled without corrosion in the Heat exchanger is to be feared.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further advantageous measures are in the subclaims described.

Die Erfindung ist in der Zeich nung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigtThe invention is in the drawing shown and will be described in more detail below. It shows

Fig. 1 den Querschnitt durch eine Grundplatte mit oben liegenden Rippen und untenliegenden, in Reihe mit einander verbundenen Rohrleitungen; Fig. 1 shows the cross-section of a base plate with ribs located at the top and at the bottom lying in series with interconnected pipelines;

Fig. 2 den Ausschnitt eines Feuerraums mit auf Abstand gehaltenen Grundplatten; Fig. 2 is a section of a combustion chamber with spaced-apart base plates;

Fig. 3 den Querschnitt durch eine Grundplatte mit Rohrlei tungen auf den oberen und den unteren Oberflächen; Figure 3 shows the cross section through a base plate with Rohrlei lines on the upper and lower surfaces.

Fig. 4 den Ausschnitt eines Feuerraums nach der Fig. 2 mit auf Abstand gehaltenen Grundplatten nach der Fig. 3 mit oberen und unteren Rohrleitungen; FIG. 4 shows the detail of a combustion chamber according to FIG. 2 with spaced base plates according to FIG. 3 with upper and lower pipelines;

Fig. 5 die schematische Darstellung des Verlaufs der Rohr leitungen auf einer Grundplatte; Figure 5 is a schematic representation of the course of the pipe lines on a base plate.

Fig. 6 einen Feuerraum einer Heizungsanlage aus einem Ge wölbe und einer Bodenplatte, mit an den Außenseiten angeordneten Rohrleitungen, die in Reihe hintereinan der miteinander verbunden sind. Fig. 6 shows a combustion chamber of a heating system from a Ge vault and a base plate, with pipes arranged on the outside, which are connected in series one behind the other.

Der in der Fig. 1 dargestellte Wärmetauscher 10 besteht im wesentlichen aus Grundplatten 11 aus Keramik. Auf der obe ren Oberfläche 12 einer Grundplatte 11 sind Rippen 14 und auf der unteren Oberfläche 13 sind Rohrleitungen 15 zur Führung eines Wärmeübertragungsmediums 16 vorgesehen. Die Rippen 14 und die Rohrleitungen 15 sind einstückig mit der Grundplatte 11 verbunden und wie diese aus keramischem Material. Die Rippen 14 sind in einem vorbestimmten Abstand 18 und die Rohrleitungen 15 in einem vorbestimmten Abstand 19 zueinander angeordnet. The heat exchanger 10 shown in FIG. 1 consists essentially of base plates 11 made of ceramic. On the upper surface 12 of a base plate 11 there are ribs 14 and on the lower surface 13 pipes 15 are provided for guiding a heat transfer medium 16 . The ribs 14 and the pipes 15 are integrally connected to the base plate 11 and, like this, made of ceramic material. The ribs 14 are arranged at a predetermined distance 18 and the pipes 15 at a predetermined distance 19 from one another.

Wie die Fig. 2 zeigt, sind eine Vielzahl von Grundplatten 11 bzw. 11 a zu einem Wärmetauscher 10 zusammengefügt, wobei die Rippen 14 einer unteren Grundplatte 11 in die Abstände 19 zwischen den Rohrleitungen 15 einer oberen Grundplatte 11 a eingreifen, während die Rohrleitungen 15 einer oberen Grund platte 11 a in die Abstände 18 zwischen den Rippen 14 einer unteren Grundplatte 11 eingreifen.As shown in FIGS. 2, a plurality of base plates 11 and 11 are a combined into a heat exchanger 10, with the ribs a mesh 14 of a lower base plate 11 into the spaces 19 between the conduits 15 an upper base plate 11 while the pipes 15 an upper base plate 11 a in the spacing 18 between the ribs 14 engage a lower base plate. 11

Die oberen Grundplatten 11 a ragen mit einem freien Ende 22 und die unteren Grundplatten 11 ragen mit einem freien Ende 21 in einem vorbestimmten Abstand 20 so zueinander versetzt in den Wärmetauscherinnenraum 23, daß der Rauchgasstrom 17 zwischen ihnen hindurchziehen kann. Die Rippen 14 verlau fen im wesentlichen quer zum Rauchgasstrom 17. Die Rohrlei tungen 15 sind in mäanderförmigen Schlingen 29 im wesentli chen querverlaufend auf den unteren Oberflächen 13 der Grund platten 11 bzw. 11 a verlegt. Der Rauchgasstrom 17 wird da durch an jedem freien Ende umgelenkt und an den Rippen 14 und den Rohrleitungen 15 verwirbelt. Die Verweilzeit des Rauchgasstroms 17 im Wärmetauscher 10 wird dadurch verlän gert und die übertragene Wärmemenge vergrößert.The upper base plates 11 a protrude with a free end 22 and the lower base plates 11 protrude with a free end 21 at a predetermined distance 20 so offset from one another in the heat exchanger interior 23 that the flue gas stream 17 can pass between them. The ribs 14 pass substantially across the flue gas stream 17th The Rohrlei lines 15 are laid in meandering loops 29 in wesentli Chen transverse to the lower surfaces 13 of the base plates 11 and 11 a . The flue gas stream 17 is deflected by at each free end and swirled on the ribs 14 and the pipes 15 . The residence time of the flue gas stream 17 in the heat exchanger 10 is thereby prolonged and the amount of heat transferred is increased.

Bei der in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind auch auf der oberen Oberfläche 12 einer Grundplatte 11 Rohr leitungen 15 a verlegt, die ein Wärmeübertragungsmedium 16 a führen. Wie die Fig. 4 zeigt, sind auch diese Grundplatten 11 und 11 a so gegeneinander versetzt, daß die Rohrleitungen 15 der oberen Grundplatte 11 a in den Zwischenräumen zwi schen den Rohrleitungen 15 a auf der unteren Grundplatte 11 liegen. Die Rauchgase werden dadurch abgebremst und verwir belt und ebenfalls mit einer längeren Verweilzeit in dem Wärmetauscherinnenraum 23 gehalten.In the embodiment shown in FIG. 3, pipes 15 a are also laid on the upper surface 12 of a base plate 11 , which conduct a heat transfer medium 16 a . As FIG. 4 shows, these base plates 11 and 11 a so mutually offset that the pipes 15 of the upper base plate 11 a in the interstices Zvi rule the pipes 15 a located on the lower base plate 11. The flue gases are thereby braked and tangled and also held in the heat exchanger interior 23 with a longer dwell time.

Wie die Fig. 5a und 5b zeigen, sind die Rohrleitungen 15 und 15 a der verschiedenen Grundplatten 11 und 11 a hinter einander geschaltet und miteinander verbunden. Sie bilden einen einheitlichen Primärkreislauf für ein Wärmeübertra gungsmedium, vorzugsweise für Wasser.As shown in FIGS. 5a and 5b show, the pipes are connected in a 15 and 15 a of the various base plates 11 and 11 one behind the other and interconnected. They form a uniform primary circuit for a heat transfer medium, preferably for water.

Mit zunehmender Verweildauer in dem Wärmetauscherinnenraum 23 wird der Wärmeinhalt der Rauchgase zunehmend auf das Wärmeübertragungsmedium 16 in den Rohrleitungen 15 übertra gen und dieses zunehmend erwärmt. In gleichem Maße wie das Wärmeübertragungsmedium 16 erwärmt wird, werden die Rauch gase abgekühlt. Problematisch war dabei bisher die Abküh lung der Rauchgase unter den Taupunkt, denn bei diesen nie drigen Temperaturen kondensiert Wasser aus und führt bei herkömmlichen Wärmentauschern zu Korrosion.With increasing residence time in the heat exchanger interior 23 , the heat content of the flue gases is increasingly transferred to the heat transfer medium 16 in the pipes 15 and this is increasingly heated. To the same extent as the heat transfer medium 16 is heated, the flue gases are cooled. So far, the problem was the cooling of the flue gases below the dew point, because at these low temperatures, water condenses and leads to corrosion in conventional heat exchangers.

Da der Wärmetauscher 10 mit seinen Grundplatten 11 und Rohrlei tungen 15 im vorliegenden Fall aus keramischem Material be steht, könen die Rauchgase im Rücklauf auch unter den Tau punkt abgekühlt werden und den gesamten verwertbaren Wärme inhalt an einen - nicht dargestellten - Sekundärkreislauf abgeben, ohne daß es zu Korrosion kommt.Since the heat exchanger 10 with its base plates 11 and pipes 15 is made of ceramic material in the present case, the flue gases can also be cooled in the return line below the dew point and release the entire usable heat content to a - not shown - secondary circuit without there is corrosion.

Wie die Fig. 6 zeigt, kann der gesamte Feuerraum 24 einer - nicht näher dargestellten - Heizungsanlage aus derartigen Keramikplatten zu einem Gewölbe 25 zusammengefügt und auf eine Bodenplatte 26 aufgestellt werden. Die inneren Ober flächen 12 des Gewölbes 25 und der Bodenplatte 26 sind da bei mit quer zum Rauchgasstrom 17 verlaufenden Rippen 14 und die äußeren Oberflächen 13 mit Rohrleitungen 15 ver sehen. Die Rohrleitungen 15 sind an jeweils einer Stirn seite 28 hintereinander verbunden und in einer gemeinsamen Zu- und Ableitung 27 zusammengeführt. Der Bodenplatte 26 können weitere Grundplatten 11 und 11 a zur Bildung eines Wärme tauscherinnenraums 23 nachgeschaltet werden.As shown in FIG. 6, the entire combustion chamber 24 of a heating system (not shown in more detail) can be assembled from such ceramic plates to form a vault 25 and placed on a base plate 26 . The inner upper surfaces 12 of the vault 25 and the base plate 26 are there with ribs 14 extending transversely to the flue gas stream 17 and the outer surfaces 13 with pipes 15 see ver. The pipes 15 are each connected to one end 28 in a row and brought together in a common supply and discharge line 27 . The base plate 26 can be followed by further base plates 11 and 11 a to form a heat exchanger interior 23 .

Claims

1. Heat exchanger with a plurality of flat Grundplat th, keep free at a predetermined distance from each other, are arranged one above the other, each with a free end alternately protrude into the interior of the heat exchanger, which run transversely to the flue gas flow de, offset ribs and which are provided with pipes for a heat transfer medium, characterized in that the pipes ( 15, 15 a) run in loops ( 29 ) and the pipes al ler base plates ( 11, 11 a) are connected in series with each other.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the pipes ( 15, 15 a) on the surfaces ( 12, 13 ) of the base plates ( 11, 11 a) .

3. Heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized in that the base plates ( 11, 11 a) and the pipe lines ( 15, 15 a) consist of ceramic material and are integrally connected.

4. Heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized in that the pipes ( 15, 15 a) and the Rip pen ( 14 ) separately from one another on the opposite surfaces ( 12, 13 ) of the base plates ( 11, 11 a ) run, the base plates ( 11 11 a) , the ribs ( 14 ) and the pipes ( 15, 15 a) hen of ceramic material and all are integrally connected.

5. Heat exchanger according to claims 1 to 4, characterized in that a combustion chamber ( 24 ) of a heating system is formed by a vault ( 25 ) and a base plate ( 26 ) which surfaces on their combustion chamber ( 24 ) facing surfaces ( 12 ) with transversely to the flue gas stream ( 17 ) Rip pen ( 14 ) and on their the combustion chamber ( 24 ) facing away from the outside with piping ( 15 ) for guiding a heat transfer medium ( 16 ) are provided, which are all connected in series with each other.

6. Heat exchanger according to claims 1 and 5, characterized in that the vault ( 25 ) made of ceramic plates with on the surfaces ( 12 ) extending, integrally miteinan the connected pipes ( 15 ) and ribs ( 14 ) be.

7. Heat exchanger according to claims 1 to 6, characterized in that the pipes ( 15, 15 a) are integrated in the primary circuit of a heating system.