DE4104959A1 - Waermetauscher - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem Primär
raum für ein Primärmedium und einen Sekundärraum für ein
Sekundärmedium, die durch eine gasdichte, wärmeleitende Wand
voneinander getrennt sind.
Ein Wärmetauscher dient dazu, Wärmeenergie von einem heißen
Primärmedium auf ein kaltes Sekundärmedium zu übertragen. Dabei
sollen jedoch die beiden Medien nicht vermischt werden. Es sind
verschiedenartige Ausführungsformen eines solchen Wärmetauschers
bekannt. Eine dieser Ausführungsformen sieht einen Behälter vor,
in dem mehrere parallel geschaltete Rohrleitungen angeordnet
sind. Zwischen benachbarten Rohren sind dabei als Abstandshalter
Stege angeordnet. Die parallelen Rohre sind Bestandteil
eines Sekundärkreislaufes, der gasdicht durch die Behälterwand
hindurchgeführt ist. Das Innere der Rohre bildet den Sekundär
raum, durch den das wärmeaufnehmende Sekundärmedium fließt. Der
verbleibende Innenraum des Behälters ist Teil eines Primärkreis
laufes. Er bildet den Primärraum, durch den ein heißes Primär
medium geleitet wird.
Ein derartiger Wärmetauscher kann auch in einer Schwel-Brenn-
Anlage gemäß der EP-PS 03 02 310 eingesetzt werden. Dabei wird
Wärmeenergie von heißem Rauchgas über ein Sekundärmedium dem
Inhalt einer Pyrolysetrommel zugeführt. Bei einem derartigen
Einsatz eines bekannten Wärmetauschers müssen die das Sekundär
medium führenden Rohre aus bei hohen Temperaturen widerstands
fähigem Material bestehen. Dann kann es erforderlich sein, daß
die Rohre mit einer feuerfesten Masse überzogen sind. Dazu müssen
die Rohre mit Metallstiften versehen werden, zwischen denen dann
eine feuerfeste Keramikmasse gehalten wird.
Wärmetauscher bei denen der Sekundärraum durch parallele Rohre
gebildet wird sind mit großem Aufwand und hohen Kosten herzu
stellen. Schon die benötigten Rohre sind sehr teuer. Das Verbin
den der Rohre durch Stege macht aufwendige und teuere Schweiß
arbeiten erforderlich.
Bei einem Einsatz eines solchen parallele Rohrleitungen auf
weisenden Wärmetauschers in einer Schwel-Brenn-Anlage, bei der
das Primärmedium ein heißes Rauchgas ist, müssen die Rohrober
flächen mit einer feuerfesten Masse überzogen werden. Das ist
wegen der gebogenen Oberflächen der Rohre aufwendig. Schon
das Anschweißen der erforderlichen Stifte kann wegen der ge
bogenen Oberfläche nicht maschinell erfolgen und erfordert
teuere Handarbeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher
anzugeben, der mit einfachen, kostengünstigen Mitteln schnell
aufzubauen ist und der trotzdem zuverlässig arbeitet. Insbe
sondere sollen durch mögliche unterschiedliche Wärmedehnungen
verschiedener Komponenten des Wärmetauschers keine Material
spannungen oder sogar Zerstörungen, z. B. von Verschweißungen,
vorkommen.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der
Sekundärraum durch die Wand und durch ein zu dieser Wand beab
standetes äußeres Mantelblech begrenzt ist und daß der Sekun
därraum durch ein zwischen der Wand und dem äußeren Mantelblech
angeordnetes profiliertes Blech unterteilt ist in einen inneren
und einen äußeren Teilraum.
Durch die Anordnung des profilierten Blechs sind rohrähnliche
Kanäle gebildet, die als Sekundärraum dienen. Der Wärmetauscher
nach der Erfindung benötigt daher für seine Herstellung statt
teuerer Rohre nur kostengünstiges profiliertes Blech sowie noch
billigeres unprofiliertes Blech für das äußere Mantelblech. Mit
diesem kostengünstig zu beziehenden Material sind gemäß der Er
findung parallel verlaufende Kanäle für das Sekundärmedium auf
gebaut, die in ihrer Wirkung den teueren, durch Stege verbundenen
parallelen Rohren entsprechen. Das trifft zu, obwohl die Kanäle
häufig nicht voneinander abgegrenzt sind.
Durch die Anordnung des profilierten Blechs im Raum zwischen
der Wand und dem äußeren Mantelblech sind zwei Teilräume gebil
det, von denen jeder durch das profilierte Blech in parallel
verlaufende Kanäle unterteilt ist. Die Kanäle des inneren
Teilraums sind dabei unmittelbar durch die Wand begrenzt, die
den Sekundärraum vom Primärraum trennt. Daher wird zunächst das
im inneren Teilraum strömende Sekundärmedium erwärmt. Dieses
erwärmte Sekundärmedium kann dann Wärmeenergie über das profi
lierte Blech an das Sekundärmedium im äußeren Teilraum abgeben.
Beispielsweise ist das profilierte Blech in Richtung der Strömung
des Primärmediums angeordnet und in einer Ebene senkrecht zur
Strömungsrichtung des Primärmediums profiliert.
Dadurch, daß dann das Sekundärmedium durch die inneren Kanäle
gleichgerichtet oder im Gegenstrom zum Primärmedium strömen
kann, ist ein guter Wärmeübergang durch die wärmeleitende Wand
zwischen Primärraum und Sekundärraum hindurch gewährleistet.
Das profilierte Blech ist beispielsweise so angeordnet, daß es
abwechselnd die Wand, die den Primärraum begrenzt, und das äußere
Mantelblech berührt, wodurch Unterteilräume gebildet sind und
das äußere Mantelblech in gleichem Abstand zur Wand gehalten ist.
Dabei kann das profilierte Blech eingeklemmt sein. Schweißver
bindungen sind vorteilhafterweise nicht erforderlich.
Es wird der Vorteil erzielt, daß die Wand, das profilierte
Blech und das äußere Mantelblech in radialer Richtung bzw.
senkrecht zur Strömungsrichtung eine feste Position zueinander
einnehmen, während sie in Richtung der Achse des Wärmetauschers
bzw. in Strömungsrichtung infolge Wärmedehnungen frei gegenein
ander verschiebbar sind.
Beispielsweise ist das profilierte Blech nur an seinem oberen
Abschnitt befestigt und hängt zwischen der Wand und dem äußeren
Mantelblech frei nach unten. Damit wird der Vorteil erzielt, daß
unterschiedliche Wärmedehnung des Mantelbleches, der Wand und
des profilierten Blechs keine Auswirkung auf die übrige Konstruk
tion haben kann. Unterschiedliche Wärmedehnungen starr mitein
ander verbundener Bauteile könnten zu Verbiegungen oder sogar zu
Rissen führen.
Beispielsweise sind die beiden Teilräume des Sekundärraums an
einer Stirnseite, z. B. am Fußende des Wärmetauschers miteinander
verbunden. An der anderen Stirnseite, z. B. am Kopfende des Wärme
tauschers ist der äußere Teilraum mit einer Zuleitung und der
innere Teilraum mit einer Ableitung verbunden.
Hiermit ist eine Führung des Sekundärmediums durch den Sekundär
raum möglich, wobei das Sekundärmedium zuerst im äußeren Teil
raum, z. B. in dessen Kanälen, strömt, dann umgelenkt wird und
anschließend im inneren Teilraum, z. B. in dessen Kanälen, in
entgegengesetzter Richtung zurückströmt. Für die Zufuhr des Se
kundärmediums ist der äußere Teilraum mit einer Zuleitung ver
bunden. Für die Abfuhr des Sekundärmediums ist der innere Teil
raum mit einer Ableitung verbunden.
Mit dieser Anordnung wird der Vorteil erzielt, daß das gleiche
Sekundärmedium zweimal durch den Sekundärraum geführt wird.
Durch die entgegengerichtete Führung des Sekundärmediums wird
der Vorteil erzielt, daß das im inneren Teilraum strömende
wärmere Medium das im äußeren Teilraum strömende kühlere Medium
über das profilierte Blech vorwärmen kann.
Beispielsweise ist das äußere Mantelblech an einer Stirnseite
des Wärmetauschers gasdicht durch einen Boden mit der Wand des
Primärraums verbunden und das profilierte Blech endet in einem
Abstand vom Boden. Mit dieser Konstruktion sind die Teilräume
des Sekundärraumes miteinander verbunden und es kann vorteil
haft ein Gasstrom um das Ende des profilierten Blechs herumge
leitet werden. Das Gas gelangt dabei von einem Teilraum in den
anderen, beispielsweise vom äußeren in den inneren Teilraum. Es
ist dabei jedoch gewährleistet, daß kein Gas aus dem Sekundär
raum entweicht.
Der genannte Boden ist beispielsweise elastisch ausgebildet.
Damit wird der Vorteil erzielt, daß Spannungen infolge von
unterschiedlichen Wärmedehnungen der Wand und des äußeren
Mantelblechs kompensiert werden. Wärmedehnungen des profi
lierten Blechs können nicht zu Spannungen führen, da es in
einem Abstand vom Boden endet und nur in seinem oberen Teil
befestigt zu sein braucht.
An der dem Boden gegenüberliegenden Stirnseite, dem Kopfende
des Wärmetauschers ist beispielsweise der äußere Teilraum des
Sekundärraums durch ein sich zwischen dem äußerem Mantelblech
und dem profilierten Blech erstreckendes Verschlußblech ver
schlossen. Stirnseitig vom Verschlußblech ist ein zum inneren
Teilraum offener zweiter Sammelkanal angeordnet, der mit einer
Ableitung verbunden ist. Ein zum äußeren Teilraum offener erster
Sammelkanal ist auf der anderen Seite des Verschlußblechs ange
ordnet. Dieser erster Sammelkanal ist mit einer Zuleitung
verbunden.
Mit dieser Konstruktion ist gewährleistet, daß das Sekundär
medium im Bereich einer Stirnseite des Wärmetauschers aus
schließlich in den äußeren Teilraum des Sekundärraums gelangt.
Eine Verteilung des Sekundärmediums auf durch das profilierte
Blech gebildete Unterteilräume ist dabei durch den ersten
Sammelkanal gewährleistet. Dieser erste Sammelkanal verbindet
alle äußeren Unterteilräume miteinander. Das Sekundärmedium kann
also von der Zuleitung über den ersten Sammelkanal in jeden
einzelnen äußeren Unterteilraum gelangen. Da durch das Verschluß
blech kein weiterer Weg möglich ist, strömt das Sekundärmedium
gleichgerichtet zwischen dem profilierten Blech und dem äußeren
Mantelblech. Am Boden, der die Wand des Primärraums mit dem äu
ßeren Mantelblech verbindet, wird die Strömungsrichtung des Sekun
därmediums umgekehrt. Es fließt dabei um das Ende des profilierten
Blechs herum und strömt dann zwischen dem profilierten Blech und
der Wand des Primärraums zum zweiten Sammelkanal. Durch den
zweiten Sammelkanal sind die inneren Unterteilräume des Sekundär
raums miteinander verbunden. Dadurch wird das aus allen inneren
Unterteilräumen ankommende Sekundärmedium gesammelt und kann
dann über die Ableitung abgeführt werden.
Mit dieser Konstruktion wird der Vorteil erzielt, daß nach
einer kurzen Anlaufzeit das Sekundärmedium im äußeren Teilraum
durch das schon erwärmte Medium im inneren Teilraum infolge
Wärmeaustausch durch das profilierte Blech hindurch vorgewärmt
wird.
Beispielsweise ist der erste Sammelkanal auf der äußeren
Oberfläche des Mantelblechs aufgesetzt angeordnet, wobei das
äußere Mantelblech durchgehend zum ersten Sammelkanal hin eine
Öffnung aufweist. Mit dieser Ausführungsform ist gewährleistet,
daß durch den ersten Sammelkanal alle äußeren Unterteilräume
auch dann miteinander verbunden sind, wenn das profilierte
Blech das Mantelblech berührt.
Beispielsweise ist das profilierte Blech ausschließlich nur an
seinem oberen Teil hängend befestigt. Es kann über den zweiten
Sammelkanal mit der Wand des Primärraumes verbunden sein. Damit
ist eine einfache und wirksame Konstruktion gegeben und das
profilierte Blech kann, da es wie ein Vorhang aufgehängt ist,
sich nach unten ausdehnen, ohne daß Spannungen oder sogar Risse
im Material auftreten können.
Das profilierte Blech hat beispielsweise ein eckiges Profil. Das
Profil kann rechteckig oder trapezförmig sein. Es kann dann
flächig am äußeren Mantelblech anliegen und/oder an der Wand
des Primärraumes anliegen. Das Profil kann auch dreieckig sein.
Das profilierte Blech kann nach einem anderen Beispiel ein
Wellblech mit rundem, insbesondere sinusförmigem Profil sein.
Ein solches Wellblech ist in der benötigten Form im Handel er
hältlich. Mit dem Einsatz eines bekannten Wellbleches wird der
Vorteil erzielt, daß die Kosten für den Wärmetauscher weiter
erniedrigt werden können. Das ist darauf zurückzuführen, daß
Wellblech zu einem niedrigen Preis, der deutlich unter dem Preis
von Rohren liegt, bezogen werden kann.
Das profilierte Blech und/oder das Mantelblech und/oder andere
Teile des Sekundärraumes bestehen beispielsweise aus Stahl. Dabei
ist ein kostengünstiger Stahl ausreichend, da im Wärmetauscher
gemäß der Erfindung das profilierte Blech und das Mantelblech
nicht mit dem heißen Primärmedium in Kontakt kommen. Das heiße
Primärmedium trifft nur auf die Wand des Primärraums. Während
bei einer bekannten Ausführungsform mit Rohren und Stegen alle
Teile mit dem heißen Primärmedium in Kontakt kommen und daher
aus hitzebeständigem Material gefertigt sein müssen, können beim
Wärmetauscher nach der Erfindung das profilierte Blech und das
Mantelblech aus einem einfacheren, kostengünstigeren Stahl be
stehen. Damit wird der Vorteil erzielt, daß weitgehend jedes
handelsübliche Wellblech verwendet werden kann. Nur die Wand
des Primärraumes muß aus hohen Temperaturen, z. B. 800°C stand
haltendem Material bestehen.
Die Wand zwischen Primärraum und Sekundärraum kann auf ihrer
dem Primärraum zugewandten Seite beispielsweise bestiftet und
mit einer feuerfesten Keramikmasse bestampft sein. Dadurch wird
gewährleistet, daß eine Korrosion der Wand durch heißes schad
stoffhaltiges Primärmedium ausgeschlossen ist.
Die Anordnung der Stifte auf der Wand kann durch Automaten
schweißen erfolgen, da eine ebene oder nur wenig gekrümmte
Oberfläche bestiftet werden muß. Darin ist ein zusätzlicher
Vorteil des Wärmetauschers gemäß der Erfindung gegenüber einem
bekannten Wärmetauscher zu sehen, bei dem die Oberflächen
von Rohren bestiftet werden müssen, was wegen der hohen Krümmung
der Rohroberflächen nur mit aufwendiger Handarbeit möglich ist.
Gleiches gilt für die Beschichtung der bestifteten Wand mit
Keramikmasse.
Beispielsweise ist das Primärmedium ein heißes Rauchgas, während
das Sekundärmedium ein Heizgas ist. Mit dem Wärmetauscher nach
der Erfindung kann also die Wärmeenergie des heißen Rauchgases
über das Heizgas zum Erwärmen oder Vorwärmen eines Stoffes
verwendet werden.
Beispielsweise ist das Primärmedium ein heißes Rauchgas aus
einer Brennkammer einer Schwel-Brenn-Anlage nach EP 03 02 310
und das Sekundärmedium ist ein Heizgas zum Heizen eines Pyro
lysereaktors einer Schwel-Brenn-Anlage. Ein Wärmetauscher gemäß
der Erfindung ist also in einer als solchen bekannten Schwel-
Brenn-Anlage sinnvoll einsetzbar. Durch den zuverlässig arbei
tenden und mit einfachen Mitteln schnell, kostengünstig und zuver
lässig zu bauenden Wärmetauscher kann Wärmeenergie vom sehr
heißen Rauchgas in den Pyrolysereaktor zum Vorwärmen des dort
zu verschwelenden Gutes geleitet werden.
Mit dem Wärmetauscher gemäß der Erfindung wird ein Wärme
tauscher zur Verfügung gestellt, der mit einfachen, käuflichen
und kostengünstigen Mitteln, wie z. B. Wellblech, schnell aufzu
bauen ist und zuverlässig arbeitet. Er ist insbesondere durch
Wärmedehnungen seines Materials nicht in seiner Funktion zu
beeinträchtigen.
Ein Wärmetauscher gemäß der Erfindung wird anhand der Zeichnung
näher erläutert.
Fig. 1 zeigt perspektivisch einen Wärmetauscher;
Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt durch den Wärmetauscher.
Der Wärmetauscher 1 nach Fig. 1 besteht aus einem Primärraum
2, in dem ein heißes Primärmedium, z. B. heißes Rauchgas R,
strömt, und aus einem Sekundärraum 3, in dem ein Wärme auf
nehmendes Sekundärmedium, z. B. Heizgas H für einen Pyrolyse
reaktor, strömt. Der Primärraum 2 und der Sekundärraum 3 sind
durch eine Wand 4 voneinander getrennt. Diese Wand 4 bildet
nach Fig. 1 ein Rohr mit rundem Querschnitt. Es ist jedoch
auch jeder andere Querschnitt möglich. Der Sekundärraum 3 ist
außer durch die Wand 4 durch ein äußeres Mantelblech 5 begrenzt.
Der Sekundärraum 3 bildet daher einen Ringraum um den Primär
raum 2. Der Sekundärraum 3 ist durch ein profiliertes Blech 6
in einen inneren Teilraum 3a und einen äußeren Teilraum 3b unter
teilt. Das profilierte Blech 6 kann ein in sich geschlossen ange
ordnetes Wellblech sein, das sinusförmig gebogen abwechselnd
die Wand 4 und das äußere Mantelblech 5 berührt. Dadurch sind
der innere Teilraum 3a und der äußere Teilraum 3b des Sekundär
raums 3 jeweils in Unterteilräume unterteilt und des profilierte
Blech 6 dient als Abstandshalter für die Wand 4 und das äußere
Mantelblech 5. Zwischen den jeweiligen Unterteilräumen kann ein
Austausch von Heizgas H möglich sein, da das profilierte Blech 6
nicht gasdicht mit der Wand 4 und dem äußeren Mantelblech 5 ver
bunden ist.
Die beiden Teilräume 3a und 3b sind an einer Stirnseite des
Wärmetauschers 1, in Fig. 1 an der unteren Stirnseite, mit
einander verbunden und nach außen verschlossen. Diese Verbin
dung ist durch einen Boden 7 gegeben. Das profilierte Blech 6
endet in einem Abstand oberhalb des Bodens 7. Das Heizgas H
kann daher über diesen Abstand vom äußeren Teilraum 3b in den
inneren Teilraum 3a oder umgekehrt gelangen.
Zum Einspeisen von Heizgas H in den Sekundärraum 3 ist eine Zu
leitung 8 vorgesehen. Diese mündet in einen ersten Sammelkanal 9,
der den Wärmetauscher 1 umgibt. Der erste Sammelkanal 9 ist
zum äußeren Teilraum 3b hin offen. In Fig. 1 ist der äußere
Teilraum 3b oberhalb des ersten Sammelkanals 9 durch ein
zwischen dem äußeren Mantelblech 5 und dem profilierten Blech 6
angeordnetes Verschlußblech 10 verschlossen. Dadurch ist ge
währleistet, daß das zugeleitete Heizgas H im äußeren Teilraum 3b
stets nach unten geleitet wird. Durch den ersten Sammelkanal 9
wird das Heizgas H auf die Unterteilräume des äußeren Teilrau
mes 3b verteilt. Zwischen dem Boden 7 und dem unteren Ende des
profilierten Bleches 6 wird die Strömungsrichtung des Heizgases H
umgekehrt und des Heizgas H gelangt dabei vom äußeren Teilraum 3b
in den inneren Teilraum 3a. Dort strömt es nach Fig. 1 nach oben.
Am oberen Ende des Wärmetauschers 1 ist ein zum inneren Teil
raum 3a, nicht aber zum äußeren Teilraum 3b offener zweiter
Sammelkanal 11 angeordnet. Der zweite Sammelkanal 11 kann durch
das Verschlußblech 10 vom äußeren Teilraum 3b getrennt sein. Es
kann aber auch ein eigenes Blech vorhanden sein, so daß zwischen
den Sammelkanälen 9 und 11 von außen eine Öffnung bis zum profi
lierten Blech 6 reicht. Der zweite Sammelkanal 11 nimmt das
Heizgas H auf, das zuerst im äußeren Teilraum 3b von oben nach
unten und dann im inneren Teilraum 3a von unten nach oben ge
strömt ist. Mit dem zweiten Sammelkanal 11 ist eine Ableitung 12
für das Heizgas H verbunden. Durch den zweiten Sammelkanal 11 ist
das profilierte Blech 6 mit der Wand 4 mechanisch verbunden. Es
kann statt dessen eine andere starre Verbindung am oberen Ab
schnitt des Wärmetauschers 1 vorhanden sein. Das äußere Mantel
blech 5 ist durch den ersten Sammelkanal 9 und das Verschluß
blech 10 mit dem profilierten Blech 6 verbunden. Es kann das Ver
schlußblech 10 auch statt mit dem profilierten Blech 6 direkt mit
dem zweiten Sammelkanal 11 verbunden sein oder sogar ein Teil des
zweiten Sammelkanals 11 sein.
Im Primärraum strömt das heiße Primärmedium, beispielsweise
Rauchgas R, dessen Temperatur über 800°C sein kann. Der Primär
raum 2 ist wie der Sekundärraum 3 mit in Fig. 1 nicht darge
stellten Zuleitungen und Ableitungen verbunden.
Die Wand 4 des Primärraumes 2 besteht aus einem hitzebeständigen
Material. Sie ist beispielsweise bestiftet und mit einer feuer
festen Keramikmasse 14 bestampft. Alle anderen Teile des Wärme
tauschers 1 können aus einem kostengünstigen Blech bestehen, da
sie nur mit dem kühleren Sekundärmedium, dem Heizgas H, in Kon
takt kommen. Das Heizgas H hat in der Zuleitung 8 beispielsweise
die Temperatur 250°C und in der Ableitung 12 die Temperatur 600°C.
Fig. 2 zeigt einen radialen Schnitt durch den Sekundärraum 3
des Wärmetauschers 1 nach Fig. 1. Die Wand 4 des Primärraumes
ist auf der Seite des Primärraumes 2 mit Stiften 13 versehen und
mit einer feuerfesten Keramikmasse 14 bestampft. Die Stifte 13
ermöglichen dabei eine gute Haftung der Keramikmasse 14. Der
Sekundärraum 3 ist durch die Wand 4 und das äußere Mantel
blech 5 begrenzt. Durch das profilierte Blech 6, dessen Profi
lierung in der Schnittdarstellung der Fig. 2 nicht sichtbar
ist, ist der Sekundärraum 3 in einen inneren Teilraum 3a und
einen äußerten Teilraum 3b unterteilt. Je nach Ort des radialen
Schnittes ist das profilierte Blech 6 unmittelbar an der Wand 4,
unmittelbar am äußeren Mantelblech 5 oder an einem beliebigen
Ort dazwischen getroffen. Das ist darauf zurückzuführen, daß
das profilierte Blech 6 in einer Ebene senkrecht zur Zeichen
ebene und senkrecht zur Wand 4 profiliert ist, wobei das Profil
die gesamte Breite des Sekundärraumes 3 überdeckt. Das Profil
des profilierten Bleches 6 kann ein eckiges Profil oder ein
rundes, z. B. sinusförmiges Profil, aber auch jedes anders
geartete Profil sein. Das äußere Mantelblech 5 ist durch einen
Boden 7 mit der Wand 4 verbunden. Dieser Boden 7 kann kastenför
mig geformt sein. Auch kann der Boden 7 elastisch ausgebildet
sein, um unterschiedliche Wärmedehnungen auszugleichen. Das pro
filierte Blech 6 endet im Sekundärraum 3 in einem Abstand ober
halb des Bodens 7. Der äußere Teilraum 3b ist nach oben durch
ein Verschlußblech 10 verschlossen. Unterhalb des Verschluß
bleches 10 ist der äußere Teilraum 3b mit einer Zuleitung 8 ver
bunden. Zwischen der Zuleitung 8 und dem äußeren Teilraum 3b
kann sich ein erster Sammelkanal 9 befinden. Dieser verbindet
die einzelnen durch die Profilierung des profilierten Bleches 6
gebildeten Unterteilräume des äußeren Teilraumes 3b miteinander.
Der innere Teilraum 3a ist mit einer Ableitung 12 verbunden. Hier
kann ein zweiter Sammelkanal 11 dazwischen geschaltet sein, der
zunächst das aus Unterteilräumen des inneren Teilraumes 3a aus
tretende Sekundärmedium sammelt. Das profilierte Blech 6 ist
nach Fig. 2 ausschließlich am zweiten Sammelkanal 11 befestigt.
Es hängt also ähnlich wie ein Vorhang im Sekundärraum 3. Dadurch
könnnen Wärmedehnungen des profilierten Bleches 6 keine Auswir
kungen auf andere Bauteile des Wärmetauschers 1 haben. Am profi
lierten Blech 6 ist über das Verschlußblech 10 der erste Sammel
kanal 9 und an diesem das äußere Mantelblech 5 gehalten. Das
Primärmedium, insbesondere Rauchgas R, strömt mit beispielsweise
800°C durch den Primärraum. Das Sekundärmedium, insbesondere
Heizgas H, strömt mit beispielsweise 250°C durch die Zuleitung 8
und den ersten Sammelkanal 9 in den äußeren Teilraum 3b des Se
kundärraumes. Dort strömt es nach unten, ändert vor dem Boden 7
seine Strömungsrichtung und strömt dann im inneren Teilraum 3a
nach oben. Von dort gelangt es, beispielsweise auf 600°C erwärmt,
über den zweiten Sammelkanal 11 in die Ableitung 12.
Mit dem Wärmetauscher 1 nach der Erfindung wird der Vorteil
erzielt, daß zum Aufbau des Sekundärraumes 3 statt teuerer
Rohre nur kostengünstiges Material wie Wellblech benötigt wird
und daß Wärmedehnungen der Bauteile des Wärmetauschers 1 ohne
Einfluß auf dessen Stabilität bleiben.
Claims (17)
1. Wärmetauscher (1) mit einem Primärraum (2) für ein Primär
medium und einem Sekundärraum (3) für ein Sekundärmedium, die
durch eine gasdichte, wärmeleitende Wand (4) voneinander ge
trennt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sekun
därraum (3) durch die Wand (4) und durch ein zu dieser Wand (4)
beabstandetes äußeres Mantelblech (5) begrenzt ist und daß
der Sekundärraum (3) durch ein zwischen der Wand (4) und dem
äußeren Mantelblech (5) angeordnetes profiliertes Blech (6)
unterteilt ist in einen inneren (3a) und einen äußeren Teil
raum (3b).
2. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das profi
lierte Blech (6) in Richtung der Strömung des Primärmediums
erstreckt und in einer Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung
des Primärmediums profiliert ist.
3. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das profi
lierte Blech (6) abwechselnd die Wand (4) und das äußere
Mantelblech (5) berührt, wodurch Unterteilräume gebildet sind
und das äußere Mantelblech (5) in gleichem Abstand zur Wand (4)
gehalten ist.
4. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das profilierte
Blech (6) an seinem oberen Abschnitt befestigt ist und zwischen
der Wand (4) und dem äußeren Mantelblech (5) frei nach unten
hängt.
5. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Teilräume (3a und 3b) an einer Stirnseite des profilierten
Bleches (6) miteinander verbunden und nach außen verschlossen
sind und daß an der anderen Stirnseite der äußere Teilraum (3b)
mit einer Zuleitung (8) und der innere Teilraum (3a) mit einer
Ableitung (12) verbunden sind.
6. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (4)
und das äußere Mantelblech (5) an der einen Stirnseite des
profilierten Bleches (6) gasdicht durch einen Boden (7) ver
bunden sind und daß dort das profilierte Blech (6) in einem
Abstand vom Boden (7) endet.
7. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (7)
elastisch ist.
8. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß an der
anderen Stirnseite der äußere Teilraum (3b) durch ein Verschluß
blech (10), das sich zwischen dem profilierten Blech (6) und
dem äußeren Mantelblech (5) erstreckt, verschlossen ist, daß
ein zum inneren Teilraum (3a) offener zweiter Sammelkanal (11)
stirnseitig vom Verschlußblech (10) angeordnet ist, wobei der
zweite Sammelkanal (11) mit der Ableitung (12) verbunden ist, und
daß ein zum äußeren Teilraum (3b) offener erster Sammelkanal (9)
auf der anderen Seite des Verschlußbleches (10) angeordnet
ist, wobei der erste Sammelkanal (9) mit der Zuleitung (8)
verbunden ist.
9. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste
Sammelkanal (9) auf der äußeren Oberfläche des äußeren Mantel
bleches (5) aufgesetzt angeordnet ist, wobei das äußere Mantel
blech (5) durchgehend zum ersten Sammelkanal (9) hin eine
Öffnung aufweist.
10. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das profi
lierte Blech (6) nur an seinem oberen Teil hängend befestigt
ist.
11. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das profi
lierte Blech (6) ein eckiges Profil hat.
12. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das profi
lierte Blech (6) ein Wellblech mit sinusförmigem Profil ist.
13. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das profi
lierte Blech (6) und/oder das Mantelblech (5) und/oder andere
Teile des Sekundärraumes (3) aus Stahl bestehen.
14. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des
Primärraumes (2) aus hohen Temperaturen standhaltendem
Material und das profilierte Blech (6) aus kostengünstigerem
Material besteht.
15. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (4)
auf seiner dem Primärraum (2) zugewandten Seite mit Stiften (13)
versehen und mit einer feuerfesten Keramikmasse (14) bestampft
ist.
16. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß das Primär
medium ein heißes Rauchgas und das Sekundärmedium ein Heizgas
ist.
17. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß das Primär
medium ein heißes Rauchgas aus einer Brennkammmer einer Schwel-
Brenn-Anlage ist und daß das Sekundärmedium ein Heizgas zum
Heizen eines Pyrolysereaktors einer Schwel-Brenn-Anlage ist.
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