DE4037986A1 - PIPE HEAT EXCHANGER - Google Patents

PIPE HEAT EXCHANGER

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Abstract

The invention relates to a tubular heat exchanger with combustion gases, e.g. the exhaust gases of a boiler plant flowing through its tubes. In order to achieve improved cleaning of the exhaust gases and, at the same time, a heat gain, the invention provides at least one tube (1) for forming an accumulation of condensate in the tube interior and having one or more dam-like projections (7) which decrease its clear through cross-section, and/or an oblique slope. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Röhrenwärmeaustauscher, bei dem die Rohre von Verbrennungsgasen durchströmt sind.The invention relates to a tubular heat exchanger, where the pipes are traversed by combustion gases are.

Da bei diesen Wärmeaustauschern eine Kondensation im Regelfalle nicht ausgeschlossen werden kann, sofern ein bestimmtes Temperaturgefälle nicht ausgeschlossen ist, hat man stets dafür Sorge getragen, daß das Konden­ sat abläuft. Dazu werden besonders eingerichtete Konden­ satableiter verwendet, die sich im Boden des Wärmeaus­ tauschers befinden, auf dem sich das Kondensat sammelt.Since condensation in these heat exchangers Normal case cannot be ruled out, provided a certain temperature gradient is not excluded , care has always been taken to ensure that the condensation sat expires. For this purpose specially designed condens satellites used in the bottom of the heat exchanger exchanger, on which the condensate collects.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ein Konden­ satanfall nutzbar gemacht werden kann, wenn der Wärmeaus­ tauscher eine bestimmte Ausbildung erhält. Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnten Austauscher so auszubilden, daß durch eine bewußte An­ sammlung von Kondensat eine verbesserte Reinigung der Verbrennungsgase und/oder eine Wärmespeicherung möglich sind.The invention is based on the knowledge that a condensate satanfall can be used when the heat is off exchanger receives specific training. Accordingly lies the invention has for its object the aforementioned Train exchangers so that through a conscious approach  collection of condensate improves cleaning of the Combustion gases and / or heat storage possible are.

Zur Lösung dieser Aufgabe weisen erfindungsgemäß die Rohre des Wärmeaustauschers im Inneren eine oder mehrere, ihren lichten Querschnitt geringfügig ver­ mindernde, staudammähnliche Vorsprünge zur Bildung von Kondensatansammlungen auf. Demgemäß wird das Kondensat durch die erwähnten Vorsprünge daran gehindert, durch die Rohre an die tiefste Stelle des Wärmeaus­ tauschers zu fließen. Vielmehr bilden sich Ansammlungen, die sich im wesentlichen über die Länge der waagerechten oder annähernd waagerechten Rohrabschnitte der Rohre des Tauschers erstrecken. Das sich so ansammelnde Kondensat kann als Wärmespeicher verwendet werden und z. B. Luft erwärmen, wenn diese die Rohre des Tauschers umspült und zur Abkühlung der Verbrennungs­ gase benutzt wird. Gleichzeitig erhöht sich innerhalb des Wärmetauschers vorteilhafterweise die Berührungs­ fläche zwischen den Verbrennungsgasen einerseits und dem Kondensat andererseits, wobei eine bessere Reinigung der Verbrennungsgase erreichbar ist.According to the invention, to achieve this object the tubes of the heat exchanger inside one or several, their clear cross-section slightly ver mitigating, dam-like projections for education of condensate accumulations. Accordingly, it will Condensate prevented by the aforementioned projections through the pipes to the lowest point of the heat level to flow in exchange. Rather, collections form which are essentially the length of the horizontal or approximately horizontal pipe sections of the pipes extend the exchanger. The so accumulating Condensate can be used as a heat store and Z. B. heat air if this the pipes of the Exchanger washed around and to cool the combustion gases is used. At the same time increases within of the heat exchanger advantageously the touch area between the combustion gases on the one hand and the condensate on the other hand, with better cleaning the combustion gases can be reached.

Die Anbringung der vorerwähnten Vorsprünge hindert zudem den Kondensatabfluß nicht, wenn der Anfall zu groß ist. Die Flüssigkeit überwindet dann die Vorsprünge und fließt ab, wobei jedoch ein von der Höhe des Vorsprunges abhän­ giger Anteil stauseeartig verbleibt.The attachment of the aforementioned projections also prevents the condensate drain if the accumulation is too large. The liquid then overcomes the protrusions and flows from, but one depends on the height of the projection Percentage remains like a jam.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Further details of the invention are based on Drawing explained in the an embodiment is shown.  

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Röhrenwärme­ austauscher mit durch die Rohre geführten Ver­ brennungsgasen und um die Rohre im Gegenstrom ge­ führter Luft, Fig. 1 is a vertical section combustion gases through a tube heat exchanger with guided through the pipes Ver ge and around the tubes in counter-current supplied air,

Fig. 2 eine Einzelheit aus einem Tauscher gemäß Fig. 1 im senkrechten Schnitt und Fig. 2 shows a detail from an exchanger according to FIG. 1 in vertical section and

Fig. 3 das für die Einzelheit gemäß Fig. 2 benutzte gerade, etwa waagerechte Rohr in axialer Richtung gesehen, dem Schnitt nach der Linie III-III gemäß Fig. 2 entsprechend. Fig. 3 used for the detail of FIG. 2 straight, approximately horizontal tube seen in the axial direction, corresponding to the section along the line III-III of FIG. 2.

Der Wärmetauscher hat eine größere Anzahl etwa waagerecht verlaufender, übereinander angeordneter gerader Rohre 1 aus Kunststoff; benachbarte, übereinander angeordnete Rohre 1 gehen über 180°-Krümmer 2 ineinander über in der Weise, daß von oben in Richtung des Pfeiles 3 zugeführte Verbrennungsgase mit einer Temperatur von etwa 60°C hin und her durch den Wärmetauscher geführt werden, den sie unten im Sinne des Pfeiles 4 mit einer Temperatur von etwa 40°C verlassen.The heat exchanger has a larger number of approximately horizontal, one above the other straight pipes 1 made of plastic; Adjacent, one above the other pipes 1 go over 180 ° elbow 2 into each other in such a way that combustion gases supplied from above in the direction of arrow 3 are passed back and forth at a temperature of about 60 ° C through the heat exchanger, which they below in Leave the direction of arrow 4 at a temperature of about 40 ° C.

Die zum Kühlen der Verbrennungsgase dienende Luft wird im Gegenstrom von unten im Sinne des Pfeiles 5 zugeführt; sie verläßt den Taucher im oberen Bereich im Sinne des Pfeiles 6. Während nach der Ausführungsform gemäß Zeichnung die kühlende Luft im Gegenstrom zu den Verbrennungsgasen geführt ist, kann sie auch bei anderen Ausführungsformen quer zu den Rohren 1 geführt und geleitet werden. The air used to cool the combustion gases is fed in countercurrent from below in the direction of arrow 5 ; it leaves the diver in the upper area in the direction of arrow 6 . While according to the embodiment according to the drawing, the cooling air is guided in countercurrent to the combustion gases, it can also be guided and directed transversely to the tubes 1 in other embodiments.

Wichtig ist nun, daß die Rohre 1 in Strömungsrichtung der Verbrennungsgase gesehen im Endbereich mit einem Vorsprung nach Art eines kleinen Staudammes im unteren Bodenbereich versehen sind; dazu sind in die Rohre gemäß Fig. 2 und 3 kleine Kunststofformkörper 7 eingeklebt oder in anderer Weise befestigt. Sie haben einen T-förmigen Querschnitt in der Weise, daß der senkrechte Quersteg 8 den eigent­ lichen Staudamm bzw. Vorsprung bildet. Die größte Höhe h sollte dabei 10-50% des Rohrinnendurchmessers betragen.It is now important that the tubes 1, seen in the flow direction of the combustion gases, are provided in the end region with a projection in the manner of a small dam in the lower floor region; for this purpose, small plastic molded bodies 7 are glued into the tubes according to FIGS . You have a T-shaped cross section in such a way that the vertical cross bar 8 forms the actual dam or projection. The greatest height h should be 10-50% of the pipe inside diameter.

Bedingt durch diesen Vorsprung sammelt sich auf dem Grund der Rohre 1 das Kondensat aus den Verbrennungsgasen, wobei sich eine entsprechende, flache Flüssigkeitsan­ sammlung bildet. Die so entstandene freie Kondensatoberfläche dient der besseren Beeinflussung der Verbrennungsgase; zudem wird Wärmeenergie gespeichert, die an die außen geführte Luft weitergeleitet werden kann, was z. B. dann von großer Bedeutung ist, wenn die Luft dem Kessel oder Ofen zugeführt wird, von dem die zu kühlenden Verbrennungs­ gase kommen.Due to this projection, the condensate from the combustion gases collects on the bottom of the tubes 1 , forming a corresponding, flat collection of liquids. The free condensate surface thus created serves to better influence the combustion gases; In addition, thermal energy is stored, which can be passed on to the outside air, which z. B. is of great importance when the air is supplied to the boiler or furnace from which the combustion gases to be cooled come.

Die Anbringung der Kunststofformkörper 7 an den Enden der Rohre 1 ist deshalb einfach, weil Krümmer 2 und Rohre 1 zusammengesteckt sind. Es ist eine Muffenverbindung als Steckverbindung mit einer O-Ringdichtung gegeben.The attachment of the plastic molded body 7 at the ends of the tubes 1 is simple because the elbow 2 and tubes 1 are plugged together. There is a socket connection as a plug connection with an O-ring seal.

Es sei erwähnt, daß je nach Rohrlänge oder Rohrsteigung jedem Rohr auch zwei oder mehrere Querstege bzw. Vorsprünge zugeordnet werden können. Wenngleich natürlich eine Konden­ satansammlung am besten dann entsteht, wenn die Rohre 1 zum Vorsprung hin geneigt sind, bedarf es keiner nennens­ werten Rohrneigung, weil die Flüssigkeitsansammlung sich nach vorne hin durch den Vorsprung und nach hinten hin durch den nach oben hin abgebogenen Krümmer 2 ergibt. Bei sehr geringer Steigung z. B. unter 1 cm auf 1 m Rohrlänge bzw. sogar bei waagerechtem Verlauf des Rohres 1 ergibt sich eine besonders lange Flüssigkeitsansammlung, wobei eine ent­ sprechend große Oberfläche entsteht, die mit den Rauchgasen in Berührung treten kann.It should be mentioned that, depending on the pipe length or pipe pitch, two or more crossbars or projections can also be assigned to each pipe. Although, of course, a condensate accumulation occurs best when the pipes 1 are inclined towards the projection, no significant pipe inclination is required, because the liquid accumulation results to the front through the projection and to the rear through the bend 2 bent upwards . With a very small slope z. B. less than 1 cm to 1 m pipe length or even with the pipe 1 running horizontally, there is a particularly long liquid accumulation, with a correspondingly large surface being formed which can come into contact with the flue gases.

Aufgrund der temperierten Rauchgase hat das anfallende Kondensat eine entsprechend hohe Temperatur. Deshalb ist es auch möglich, den erfindungsgemäßen Wärmetauscher als Heizkörper zu verwenden, indem vorwiegend die im Kondensat gespeicherte Wärme genutzt wird. Der so ausgeführte Heizkörper wird vorzugsweise zur Raumheizung verwendet.Due to the tempered flue gases, this has Condensate a correspondingly high temperature. Therefore it is also possible to use the heat exchanger according to the invention to use as a radiator, mainly by heat stored in the condensate is used. The way executed radiator is preferably used for space heating used.

Claims (10)

1. Röhrenwärmeaustauscher, bei dem die Rohre von Verbrennungsgasen durchströmt sind und vorzugs­ weise durch Krümmer verbunden hin und her geführt sind, insb. Wärmeaustauscher, der zum Abkühlen der Verbrennungs­ gase einer Kesselanlage nachgeschaltet ist und dessen die als Kühlmittel dienende Luft der Kesselanlage vorgewärmt als Verbrennungsluft zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im Inneren eines Rohres (1) ein oder mehrere, den lichten Durchgangs­ querschnitt der Rohre geringfügig vermindernde, stau­ dammähnliche Vorsprünge (7) zur Bildung von Kondensatansamm­ lungen angeordnet sind.1. Tube heat exchanger, in which the pipes are traversed by combustion gases and are preferably connected back and forth through elbows, in particular can be supplied, characterized in that at least in the interior of a tube ( 1 ) one or more, the clear passage cross section of the tubes slightly reducing, dam-like projections ( 7 ) are arranged to form condensate accumulations. 2. Tauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (7) sich an den den Krümmern (2) zugekehrten Enden der Rohre (1) befinden.2. Exchanger according to claim 1, characterized in that the projections ( 7 ) are on the ends of the pipes ( 1 ) facing the elbows ( 2 ). 3. Tauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (7) nachträglich in die Rohre (1) eingesetzte und dort befestigte Körper sind.3. Exchanger according to claim 1, characterized in that the projections ( 7 ) are subsequently inserted into the tubes ( 1 ) and fastened there. 4. Tauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (7) mit einem verbreiterten Fuß versehen sind, mit dem sie die Innenfläche der Rohre (1) berühren. 4. Exchanger according to claim 3, characterized in that the projections ( 7 ) are provided with a widened foot with which they touch the inner surface of the tubes ( 1 ). 5. Tauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die (größte) Höhe (h) der Vorsprünge etwa 10-50% der lichten Innenhöhe der Rohre (1) ausmacht.5. Exchanger according to claim 1, characterized in that the (greatest) height (h) of the projections makes up about 10-50% of the inside height of the tubes ( 1 ). 6. Tauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (7) angeklebt sind.6. exchanger according to claim 3, characterized in that the projections ( 7 ) are glued. 7. Tauscher nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (1) und die Vorsprünge (7) Kunststoffkörper sind.7. Exchanger according to claim 1 and 6, characterized in that the tubes ( 1 ) and the projections ( 7 ) are plastic bodies. 8. Tauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (1) und die Krümmer (2) durch Steckverbindungen nach Art von Muffenverbindungen zusammengehalten sind.8. Exchanger according to claim 1, characterized in that the tubes ( 1 ) and the elbow ( 2 ) are held together by plug-in connections in the manner of socket connections. 9. Tauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das maximale Gefälle der Rohre (1) zu den Vorsprüngen hin etwa 1 cm pro Meter Rohrlänge beträgt.9. Exchanger according to claim 1, characterized in that the maximum gradient of the tubes ( 1 ) to the projections is about 1 cm per meter of tube length. 10. Tauscher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Heizkörper, vorzugsweise als Raumheizkörper.10. exchanger according to claim 1, characterized by its Use as a radiator, preferably as a space heater.
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