DE4141136C2 - Heat exchange system for heating heating and process water - Google Patents
Heat exchange system for heating heating and process waterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Wärmeaustauschsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2.The invention relates to a heat exchange system according to the 2. The preamble of claim 1 and 2 respectively.
Mit Gas beheizte Geräte zur Erwärmung von Wasser sind seit langem bekannt. Zudem ist aus der EP 0.385.700 A1 in Wärme austauschsystem zur gleichzeitigen Erwärmung von Heiz- und Brauchwasser bekannt, wobei über einen evtl. Brennwertbe trieb allerdings keine Angaben gemacht werden (unter Brenn wertbetrieb ist hierbei - wie allgemein üblich - die Nutzung der Kondensationswärme des bei der Verbrennung entstehenden Wasserdampfes durch ausreichend kalte Wärmeaustauschoberflä chen zu verstehen).Gas-heated devices for heating water have been around since known for a long time. In addition, EP 0.385.700 A1 is in heat exchange system for simultaneous heating of heating and Process water known, with a possible condensing boiler However, no information was given (under Brenn As usual, value operation is the use the heat of condensation of the combustion Water vapor through a sufficiently cold heat exchange surface to understand).
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wärme austauschsystem der genannten Art so zu gestalten, daß ein konsequenter Brennwertbetrieb ermöglicht wird.The invention is therefore based on the object of heat exchange system of the type mentioned so that a consistent condensing operation is made possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die jeweils in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst. Die wärmeaustauschenden Flächen werden erfindungsgemäß so gestaltet, daß die Oberflächentemperatur auf der berippten Außenseite des Außenrohres so zu liegen kommt, daß der im Abgas enthaltene Wasserdampf an dieser Fläche kondensieren kann. Damit wird die Kondensationswärme nutzbringend gewonnen.This object is achieved in each of the Claims 1 and 2 indicated Features resolved. The heat exchanging surfaces are designed according to the invention so that the surface temperature to lie on the finned outside of the outer tube comes that the water vapor contained in the exhaust gas at this Surface can condense. So that the heat of condensation profitably won.
In der EP 0.133.604 A1 zwar bei einem ähnlichen Wärme austauschsystem u. a. auf die Rückgewinnung der Kondensati onswärme eingegangen, die erfindungsgemäßen Parameterbe reiche werden jedoch nicht offenbart. In EP 0.133.604 A1 with a similar heat exchange system u. a. on the recovery of the condensate Onswärme received, the Parameterbe invention however, rich are not revealed.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Innenrohr auf der Außenseite statt einer Berippung eine Einfach- oder Kreuzrändelstruktur bei einer Rändelhöhe von 0,3-1,5 mm aufweisen.According to a further embodiment of the invention, the Inner tube on the outside instead of ribbing Single or cross knurling structure with a knurling height of Have 0.3-1.5 mm.
Um die Wärmeübertragung am Rippenrohr weiter zu verbessern, wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Rippen gekerbt, geschlitzt oder abgekröpft sind.To further improve the heat transfer on the finned tube, it is further suggested that the ribs should be notched, slotted or bent.
Nach einer erfindungsgemäßen Alternative können Rippenrohr und/oder Innenrohr durch ein Wellrohr (Rohr mit konstanter Wanddicke) ersetzt werden.According to an alternative according to the invention, finned tube and / or inner tube through a corrugated tube (tube with constant Wall thickness) to be replaced.
Nach bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der rotationssymmetrisch (zylindrisch bzw. kegelförmig) ausge bildete Brenner von einem wendelförmig bzw. kegelförmig gewickelten Wärmeaustauscher umgeben. According to preferred embodiments of the invention rotationally symmetrical (cylindrical or conical) formed burner from a helical or conical surrounded wound heat exchanger.
Um die vom zentralen Brenner ausgehende und zwischen den Außenrippen des Rippenrohres durchtretende Strahlung auf den Wärmeaustauscher zurückzuwerfen, wird vorzugsweise auf der brennerabgewandten Seite des Rippenrohres eine reflektie rende Wand installiert.To the outgoing from the central burner and between the Radiation passing through the outer fins of the finned tube onto the Throwing back heat exchanger is preferably on the side of the finned tube facing away from the burner wall installed.
Insgesamt wird mit dem erfindungsgemäßen Wärmeaustauschsy stem ein spezifisch sehr leistungsfähiger Kombinationswär meaustauscher zur Verfügung gestellt, der zudem kompakt ist und preiswert herstellbar ist. Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Wärmeaustauschers liegt darin, daß er bei entsprechender Konzeption des Wärmeaustauschsystems mit wenigen Handgriffen aus- und eingebaut werden kann, was sowohl der Reinigung wie einem eventuell erforderlichen Austausch nach einem Schadensfall entgegenkommt.Overall, with the heat exchange system according to the invention stem a specifically very powerful combination heat provided exchanger, which is also compact and is inexpensive to manufacture. Another advantage of proposed heat exchanger is that it is appropriate design of the heat exchange system what can be removed and installed in just a few simple steps both cleaning and any necessary Exchange after a damage occurs.
Die Erfindung wird an Hand des folgenden Ausführungsbei spiels näher erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated in the following embodiment explained in more detail. It shows
Fig. 1 schematisch den Brennraum eines gasbeheizten Wärmaustauschsystems, Fig. 1 shows schematically the combustion chamber of a gas-heated Wärmaustauschsystems,
Fig. 2a einen Längsschnitt durch den (gestreckt gedachten) Wärmeaustauscher und Fig. 2a shows a longitudinal section through the (stretched) heat exchanger and
Fig. 2b einen Querschnitt durch den Wärmeaustauscher. Fig. 2b shows a cross section through the heat exchanger.
In Fig. 1 ist schematisch der Teil eines gasbeheizten Wärme austauschsystems 1 gezeigt, in dessen Brennraum 2 ein zylindrischer Brenner 3 von einem Wärmeaustauscher 4 in Form eines wendelförmig gewickelten, auf der Außenseite berippten Rippenrohres 5 umgeben ist. Die austretenden Abgase sind mit 3′ bezeichnet. Der Aufbau des Wärmeaustauschers 4 im einzelnen ist in Fig. 2a/2b gezeigt. Im Rippenrohr 5 ist hier ein konzentrisches Innenrohr 6 angeordnet, so daß ein Ringraum 7 gebildet wird. Im Innenrohr 6 wird Brauchwasser (BW) geführt, während der Ringraum 7 vom Heizwasser (HW) im Gleich- oder Gegenstrom durchflossen wird. Um einen konse quenten Brennwertbetrieb zu ermöglichen, sind sowohl die Wärmeübertragungsfläche Abgas/Rippenrohr 5 als auch die übrigen drei Wärmeübertragungsflächen (Rippenrohr 5/Heizwasser (HW), Heizwasser (HW)/Innenrohr 6, Innenrohr 6/Brauchwasser (BW)) strukturiert. So weist das Rippenrohr 5 auf der Außenseite schraubenlinienförmig umlaufende Rippen 8 der Rippenhöhe HR auf, die Innenseite ist gewellt (Welltiefe w₁).In Fig. 1 the part of a gas-heated heat exchange system 1 is shown schematically, in the combustion chamber 2, a cylindrical burner 3 is surrounded by a heat exchanger 4 in the form of a helically wound, finned tube 5 with ribs on the outside. The emerging exhaust gases are labeled 3 '. The structure of the heat exchanger 4 in detail is shown in Fig. 2a / 2b. In the finned tube 5 , a concentric inner tube 6 is arranged here, so that an annular space 7 is formed. Process water (BW) is guided in the inner pipe 6 , while the heating water (HW) flows through the annular space 7 in cocurrent or countercurrent. In order to enable consistent condensing operation, both the heat transfer surface exhaust gas / finned tube 5 and the other three heat transfer surfaces (finned tube 5 / heating water (HW), heating water (HW) / inner tube 6 , inner tube 6 / process water (BW)) are structured. Thus, the finned tube 5 has on the outside helical ribs 8 of the rib height HR, the inside is corrugated (corrugation depth w 1).
Das Innenrohr 6 ist hier ebenfalls mit schraubenlinienförmig umlaufenden Außenrippen 9 der Rippenhöhe hR dargestellt. Die Innenrippen des Innenrohres 6 sind mit 10 beziffert (Rippen höhe e). Alternativ kann die Innenseite mit der Welltiefe w₂ gewellt sein (nicht dargestellt).The inner tube 6 is here also shown with helical outer ribs 9 of the rib height hR. The inner ribs of the inner tube 6 are numbered 10 (rib height e). Alternatively, the inside can be corrugated with the corrugation depth w₂ (not shown).
Zur besseren Ausnutzung der zwischen den Außenrippen 8 des Rippenrohres 5 hindurchtretenden Strahlung ist auf der brennerabgewandten Seite des Rippenrohres 5 eine reflektie rende Wand 11 installiert. Diese kann sich direkt hinter dem Rippenrohr 5 und in Kontakt mit diesem befinden wie auch in einigem Abstand und als Brennraumwand ausgebildet sein.For better utilization of the radiation passing between the outer fins 8 of the finned tube 5 , a reflective wall 11 is installed on the side of the finned tube 5 facing away from the burner. This can be located directly behind the finned tube 5 and in contact with it, as well as at some distance and in the form of a combustion chamber wall.
Claims (8)
wobei im Rippenrohr (5) ein Innenrohr (6) angeordnet ist,
wobei im Innenrohr (6) Brauchwasser (BW) und im Ring raum (7) Heizwasser (HW) geführt ist
und wobei mindestens zwei der drei Wärmeübertragungs flächen (Rippenrohr (5)/Heizwasser (HW), Heizwasser (HW)/Innenrohr (6), Innenrohr (6)/Brauchwasser (BW) ) strukturiert bzw. berippt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rippenrohr (5) auf der Außenseite 5-20 schraubenlinienförmig umlaufende Rippen (8)/Zoll mit einer Rippenhöhe HR = 1,5-15 mm aufweist,
daß das Innenrohr (6) auf der Außenseite 5-20 schraubenlinienförmig umlaufende Rippen (9)/Zoll mit einer Rippenhöhe hR = 0,3-3,0 mm aufweist und
daß das Rippenrohr (5) und/oder das Innenrohr (6) jeweils auf der Innenseite 0,5-5 schraubenlinien förmig umlaufende Innenrippen (10) pro mm Rohrinnen durchmesser aufweisen, mit einer Rippenhöhe e = 0,1-0,6 mm und mit einem Drallwinkel von 15-45°. 1. Heat exchange system ( 1 ) for the simultaneous heating of heating water (HW) and process water (BW), which has a burner ( 3 ) in a combustion chamber ( 2 ), which in turn is wound by a water-carrying heat exchanger ( 4 ) in the form of a wound the outside of the finned finned tube ( 5 ) is surrounded,
an inner tube ( 6 ) being arranged in the finned tube ( 5 ),
whereby in the inner tube ( 6 ) process water (BW) and in the annular space ( 7 ) heating water (HW) is performed
and wherein at least two of the three heat transfer surfaces (finned tube ( 5 ) / heating water (HW), heating water (HW) / inner tube ( 6 ), inner tube ( 6 ) / service water (BW)) are structured or finned,
characterized,
that the finned tube ( 5 ) has 5-20 helical circumferential fins ( 8 ) / inch on the outside with a fin height HR = 1.5-15 mm,
that the inner tube ( 6 ) on the outside has 5-20 helical ribs ( 9 ) / inch with a rib height hR = 0.3-3.0 mm and
that the finned tube ( 5 ) and / or the inner tube ( 6 ) each have on the inside 0.5-5 helical circumferential inner fins ( 10 ) per mm of inner tube diameter, with a fin height e = 0.1-0.6 mm and with a swirl angle of 15-45 °.
wobei im Rippenrohr (5) ein Innenrohr (6) angeordnet ist,
wobei im Innenrohr (6) Brauchwasser (BW) und im Ring raum (7) Heizwasser (HW) geführt ist
und wobei mindestens zwei der drei Wärmeübertragungs flächen (Rippenrohr (5)/Heizwasser (HW), Heizwasser (HW)/Innenrohr (6), Innenrohr (6)/Brauchwasser (BW)) strukturiert bzw. berippt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rippenrohr (5) auf der Außenseite 5-20 schraubenlinienförmig umlaufende Rippen (8)/Zoll mit einer Rippenhöhe HR = 1,5-15 mm aufweist,
daß das Innenrohr (6) auf der Außenseite 5-20 schraubenlinienförmig umlaufende Rippen (9)/Zoll mit einer Rippenhöhe hR = 0,3-3,0 mm aufweist und
daß das Rippenrohr (5) und/oder das Innenrohr (6) jeweils auf der Innenseite gewellt sind mit 5-20 Wellen/Zoll bei einer Welltiefe w₁/w₂ = 0,07-0,7 mm.2. Heat exchange system ( 1 ) for the simultaneous heating of heating water (HW) and process water (BW), which has a burner ( 3 ) in a combustion chamber ( 2 ), which in turn is wound by a water-carrying heat exchanger ( 4 ) in the form of a wound the outside of the finned finned tube ( 5 ) is surrounded,
an inner tube ( 6 ) being arranged in the finned tube ( 5 ),
whereby in the inner tube ( 6 ) process water (BW) and in the annular space ( 7 ) heating water (HW) is performed
and wherein at least two of the three heat transfer surfaces (finned tube ( 5 ) / heating water (HW), heating water (HW) / inner tube ( 6 ), inner tube ( 6 ) / service water (BW)) are structured or finned,
characterized,
that the finned tube ( 5 ) has 5-20 helical circumferential fins ( 8 ) / inch on the outside with a fin height HR = 1.5-15 mm,
that the inner tube ( 6 ) on the outside has 5-20 helical ribs ( 9 ) / inch with a rib height hR = 0.3-3.0 mm and
that the finned tube ( 5 ) and / or the inner tube ( 6 ) are each corrugated on the inside with 5-20 waves / inch at a corrugation depth w₁ / w₂ = 0.07-0.7 mm.
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