DE4402466A1

DE4402466A1 - Konzentrischer Gegenstrom - Wärmeaustauscher mit der Belüftung

Info

Publication number: DE4402466A1
Application number: DE19944402466
Authority: DE
Inventors: Boro Dipl Ing Brestovac
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-01-28
Filing date: 1994-01-28
Publication date: 1995-08-03

Description

Gebiet der Technik in das die Erfindung fällt

Der Gegenstand der Erfindung gehört zum Gebiet der Wärmeaustauschgeräte und wird gemäß der internationalen Klassifikation der Patente unter der Bezeichnung F 28 D7/10 geführt.

Stand der Technik

Die herkömmlichen Wärmeaustauscher verfügen nicht gleichzeitig über die oben angeführten Anforderungen. Weist ein Wärmeaustauscher eine spaltbare Bindung seiner Bestandteile auf (Plattenwärmeaustauscher), dann weist er einen langen Lauf des Wärmeaustausches bzw. eine kontrollierte Strömungsgeschwindigkeit nicht auf. Wenn er andererseits einen langen Lauf des Wärmeaustausches hat (Spiralwärmetauscher), dann hat er keine trennbare Kopplung der Einzelteile und keine kontrollierte Strömungsgeschwindigkeit. Inzwischen kennt man in der Praxis einige Wärmeaustauscher, die solchen Anforderungen gewachsen sind, aber es besteht bis jetzt keiner, der über alle obengenannten Merkmale verfügt.

Das technische Problem

Durch diese Erfindung bzw. Anmeldung wird folgendes technisches Problem gelöst: wie sollte der Aufbau des Wärmeaustausches sein, um folgende Leistungen zu erbringen: langer Lauf des Wärmeaustausches zwischen zwei Medien, kontrollierte Strömungsgeschwindigkeit im Wärmeaustauscher, Beseitigung des Verstopfungsproblems, zerteilbare Bindung der Bestandteile des Wärmeaustauschers sowie Beseitigung der Gase aus jeder Kammer und Fluidablaß durch den Einsatz mehrerer Röhren unterschiedlichen Durchmesser. Damit soll die Deformation der Röhre infolge des Druckunterschiedes zwischen dem primären und sekundären Fluidumlauf vermieden werden.

Beschreibung der Lösung für das technische Problem

Die vorgeschlagene Lösung des konzentrischen Gegenstrom-Wärmeaustauschers wird im einzelnen durch den Entwurf beschrieben, in dem das Bild 1 den senkrechten Durchmesser des Wärmeaustauschers und Bild 2 den Durchmesser A-A des Bildes 1 darstellt.

Das Gerät besteht aus mehreren standardisierten und nichtstandardisierten Röhren unterschiedlichen Durchmessers, die ineinandergefügt sind. Durch eine entsprechende Abschottung mit den Ringen und durch den Rohrboden erzielt man zwei Fluidströmungen.

Weitere Bestandteile des Wärmeaustauschers sind Flanschanschlüsse mit dem entsprechenden Bindungs- und Dichtungsmaterial. Röhre und Ringe des Wärmeaustauschers sind untereinander durch Schweißen verbunden. Der Wärmeaustauscher steht auf einem vierfüßigen Gestell. Während des Betriebes muß er senkrecht aufgestellt werden.

Das Wesentliche und die Neuheit dieser Erfindung werden folgendermaßen beschrieben: durch eine neue Konstruktionslösung ist vorgesehen, daß mehrere Röhren unterschiedlichen Durchmessers ineinander eingefügt werden, wodurch getrennte Fluidströmungen entstehen. Die Rohrdeformation wird durch den Einbau des Belastungsübertragers (25) (Abb. 2) vermieden (mindestens vier Metallbänder, die senkrecht und der Länge nach auf die entsprechende Röhre befestigt/angebracht werden). Der Einbau dieser Metallbänder ermöglicht die Verwendung der Röhre (von 2 bis 6) mit geringerer Wandstärke, wodurch der Wärmeübertragungskoeffizient erhöht wird. Dies sollte insbesondere bei der Rohrberechnung (1) berücksichtigt werden.

Auf den Bildern 1 und 2 ist der konzentrische Gegenstrom-Wärmeaustauscher mit 7 konzentrischen und senkrecht angebrachten Röhren dargestellt.

Das Rohr (1) weist den kleinsten Durchmesser auf und ist durch Schweißen an den Rohrboden (8) befestigt.

Die Röhre (2, 4 und 6) sind untereinander durch Ringe (9, 10, 12 und 13) in ein Ganzes verbunden.

Die Röhre (3, 5 und 7) sind zusammen mit einem Rohrsatz (2, 4 und 6) über den Rohrboden durch Schrauben (15) untereinander verbunden.

Jede Kammer des kalten Fluids (A, B) ist im oberen Teil durch Röhrchen (20) mit Sammelbehältern/Sammelschienen (21, 22) verbunden, während jede Kammer des warmen Fluids (C, D) im unteren Teil mit Sammelbehältern/Sammelschienen (23, 24) verbunden ist.

Die Betriebsweise des konzentrischen Gegenstrom-Wärmeaustauschers ist wie folgt zu beschreiben:

- der Eingang des warmen Mediums in den Wärmeaustauscher erfolgt von der unteren Seite über die Anschlußstelle (18) und das Rohr (1). Der Auslauf des gleichen - nur gekühlten - Mediums erfolgt über die Anschlußstelle (19):
- der Eingang des zu erwärmenden kalten Mediums erfolgt über die sich am Rohr (7) befindlichen Anschlußstelle (16). Der Auslauf dieses Mediums erfolgt über die Anschlußstelle (17);
- Belüftung und Fluidumablaß aus den Kammern (A, B, C und D) erfolgen über die Röhrchen (20) und Sammelschienen/Sammelbehälter (21, 22, 23 und 24).

Erreichte Vorteile

Der konzentrische Wärmeaustauscher findet, im Unterschied zu herkömmlichen, Anwendung bei Flüssigkeiten, die Schlamm oder gelöstes Salz beinhalten. Diese Stoffe werden nachträglich in Form von Verkrustungsablagerungen ausgeschieden. Solche Ablagerungen können innerhalb kurzer Zeit die Rohrleitungen herkömmlicher Wärmeaustauschgeräte verstopfen. Der konzentrische Wärmeaustauscher zeichnet sich jedoch durch einen breiten ringförmigen Fluiddurchflußraum aus und wird ungleich später durch Verstopfung der Röhren in seiner Betriebsweise beeinträchtigt.

Mit dem konzentrischen Wärmeaustauscher können außerordentlich hohe Temperaturunterschiede zwischen der Eingangstemperatur und Ausgangstemperatur, zwischen der Temperatur des Mediums welches gekühlt und des Mediums, welches erwärmt wird, erreicht werden. Die gleichen Temperaturunterschiede können von den klassischen Rohrwärmeaustauschern nur dann erreicht werden, wenn mehrere Wärmeaustauscher seriell verbunden sind.

Weitere Ausgestaltung der Erfindung

Zwei wichtige Verbesserungen der Erfindung, gemäß Patentanspruch 1, wurden bereits unter "Patentanspruch" Nr. 2 und 3 angeführt.

Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung werden sich dann aus der praktischen Anwendung ergeben.

Claims

1. Der konzentrische Gegenstrom-Wärmeaustauscher mit der Belüftung, dadurch gekennzeichnet,
daß im Innenraum des Gehäusemantels (Abb. 1) eine Vorrichtung bestehend aus mindestens drei konzentrisch aufgestellten Metallröhren (2, 4 und 6), deren Enden durch Ringe (9, 10, 12 und 13) untereinander fest verbunden sind, untergebracht ist und die Schlußstellen der Vorrichtung durch Schrauben (15) mit dem Rohr (7) sowie mit dem oberen und unteren Rohrboden (8 und 14) trennbar verbunden sind. An die Schlußstellen sind stromrichtende/anpeilende Röhren (1, 3 und 5) befestigt. Diese sind kürzer als Röhren (2, 4 und 6).

2. Der konzentrische Gegenstrom-Wärmeaustauscher mit der Belüftung, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern des kalten Fluids (A und B) im oberen Teil (Abb. 1) durch Röhrchen (20) mit den Sammelschienen/Sammelbehältern (21, 22) verbunden sind, wobei die Kammern des warmen Fluids (C und D) im unteren Teil mit den Sammelschienen/Sammelbehältern (23 und 24) verbunden sind.

3. Der konzentrische Gegenstrom-Wärmeaustauscher mit der Belüftung, nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel (Abb. 1 und 2) mit dem Rohr (1) der Länge des Rohrmantels nach (1, 2, 3, 4 und 5) Metallbänder (25) angebracht sind.