DE4404596A1

DE4404596A1 - Heat exchanger for condensing boiler

Info

Publication number: DE4404596A1
Application number: DE4404596A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Scholten; Rainer Dipl Ing Himmelsbach
Original assignee: Interdomo & Co GmbH
Current assignee: INTERDOMO GMBH, 48282 EMSDETTEN, DE
Priority date: 1994-02-12
Filing date: 1994-02-12
Publication date: 1995-08-17

Abstract

The heat exchanger incorporates exchanger medium pipes (1-14). These form a flow path from the return to the intake. The pipes are located close to each other in rows. The pipe row opposite to the burner is inclined through 60 degrees relative to the horizontal. The burner chamber (18) is enclosed at top and bottom by a fluid- cooled wall section (20,21). The fluid channels (22,23) in the wall are connected to one tube (14). The wall sections are formed as inserts, and consist of aluminium. The reversing channels for the pipes are formed in the side walls (B).

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a heat exchanger according to the Preamble of claim 1.

Derartige Wärmetauscher sind aus der Praxis viel fach bekannt. Bei derartigen Wärmetauschern liegen die meisten Rohre in einem Bereich, in dem aufgrund des Kondenswassers, welches bei der Brennwerttech nik anfällt, ein feuchtes Klima herrscht. Demgegen über ist die erste Rohrreihe häufig wechselnden Betriebsbedingungen ausgesetzt. Im Brennerbetrieb ist diese Rohrreihe höheren Temperaturen ausge setzt, so daß sie trocknet. In den Pausen, in denen der Brenner nicht arbeitet, können jedoch auch die Rohre dieser ersten Rohrreihe feucht werden, so daß sie im Regelfall dem ständigen Wechsel von Befeuch tung und Trocknung ausgesetzt sind.Such heat exchangers are a lot from practice well known. With such heat exchangers most pipes in an area where due of the condensed water, which at the condensing tech nik occurs, there is a humid climate. Against it over the first row of pipes is frequently changing Operating conditions exposed. In burner operation this row of pipes is out of higher temperatures sets so that it dries. In the breaks, in which the burner is not working, but can also Pipes of this first row of pipes are damp, so that as a rule the constant change of humidification are exposed to drying and drying.

Dieses Wechselklima schafft eine besonders korrosive Atmosphäre für die Rohre der ersten Rohrreihe, so daß diese einem vorzeitigen Verschleiß unterliegen können.This changing climate creates a particularly corrosive Atmosphere for the pipes of the first row of pipes, see above that they are subject to premature wear can.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gat tungsgemäßen Wärmetauscher dahingehend zu verbes sern, daß die Haltbarkeit und Langlebigkeit des ge samten Wärmetauschers aufgrund einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit verbessert wird.The invention has for its object a gat appropriate heat exchanger to do so Ensure that the durability and longevity of the ge entire heat exchanger due to an improved Corrosion resistance is improved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Ausge staltung gemäß dem kennzeichnenden Teil des An spruches 1 gelöst.This object is achieved by the On the design according to the characterizing part of claim 1 .

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, die einem besonderen Korrosionsangriff ausgesetzten Rohre der ersten Rohrreihe, also der brennernächsten Rohrreihe, mit einer korrosionshemmenden Beschich tung zu versehen, um auf diese Weise sowohl die Langlebigkeit diese Rohre zu verbessern als auch deren Wärmeübertragungseigenschaften über lange Zeit konstant und unbeeinflußt zu lassen. Die korrosions hemmende Beschichtung kann dabei auf vielfältige Weisen vorgesehen werden. So sind z. B. in Anpassung an die auftretenden Temperaturen dementsprechend temperaturbeständige Lackierungen oder Eloxierungen denkbar.In other words, the invention proposes that exposed to a special corrosion attack Pipes of the first row of pipes, i.e. the one closest to the burner Row of pipes with a corrosion-resistant coating tion to provide both the Longevity to improve these pipes as well their heat transfer properties over a long time to be constant and unaffected. The corrosion inhibitory coating can be varied Ways will be provided. So z. B. in adaptation accordingly to the temperatures occurring temperature-resistant paint or anodizing conceivable.

Insbesondere bei der Verwendung von Rohren aus Alu minium, die vergleichsweise preiswert sind und eine sehr gute Wärmeübertragung ermöglichen, ist eine Emaillierung möglich, um einen besonders guten Korrosionsschutz zu erreichen.Especially when using aluminum tubes minium, which are comparatively inexpensive and one Allowing very good heat transfer is one Enameling possible to make a particularly good one To achieve corrosion protection.

Gegenüber der Ausbildung der Rohre als Lamellenrohre mit radial verlaufenden Lamellen können die Rohre vorteilhaft als Strangpreßprofil ausgebildet sein, da hierdurch eine erheblich preiswertere Herstellung der Rohre möglich ist.Compared to the design of the tubes as finned tubes the tubes can be made with radial fins advantageously be designed as an extruded profile, because of this a considerably cheaper production of the pipes is possible.

Dabei können die Rohre bewußt lamellenfrei ausgebil det sein. Die Ausbildung radialer Lamellen ist bei der Herstellung dieser Rohre als Strangpreßprofil ohnehin nicht möglich, aber auch axial verlaufende Lamellen können wahlweise an den brennernächsten Rohren nicht vorgesehen sein, um so zu verhindern, daß bei möglicherweise dennoch auftretenden Korrosionserscheinungen aufblühende Oxidationspro dukte an der Außenseite der Rohre zu einer Verengung der Strömungswege für das Rauchgas führen.The tubes can be deliberately lamella-free det be. The formation of radial fins is at the production of these tubes as an extruded profile not possible anyway, but also axially running Slats can optionally on the nearest burner Pipes should not be provided so as to prevent that with possibly occurring nevertheless Corrosion phenomena blooming Oxidationpro products on the outside of the pipes to a constriction of the flow paths for the flue gas.

Um dennoch eine möglichst effiziente Wärmeübertra gung vom Rauchgas auf die Wärmeträgerflüssigkeit im Rohrinneren zu ermöglichen, können die Rohre der brennernächsten Rohrreihe eine gegenüber einem kreisrunden Querschnitt vergrößerte Oberfläche auf weisen. Insbesondere können sie vorteilhaft eine im wesentlichen tropfenförmige oder dreieckige Außen kontur aufweisen, die entweder vollständig als wasserführender Querschnitt ausgelegt sein kann oder die in ihrem Inneren ein beispielsweise rundes wasserführendes Rohr aufweist. Das die Außenkontur bestimmende Material dient dann als Oberflächenver größerung für das innere flüssigkeitsführende Rohr im Sinne eines besonders intensiven Wärmeaustau sches.To ensure the most efficient heat transfer possible supply of flue gas to the heat transfer fluid in the The tubes of the next to the burner next to one circular cross section enlarged surface point. In particular, they can be advantageous in substantial teardrop or triangular exterior have contour, either completely as water-carrying cross section can be designed or that has a round inside, for example has water-carrying pipe. That is the outer contour determining material then serves as a surface ver Enlargement for the inner liquid-carrying pipe in the sense of a particularly intense heat build-up nice.

Durch die glattflüssige Ausbildung kann ein sehr großer freier Strömungsquerschnitt für die Rauch gase geschaffen werden, wobei die Ausrichtung der Rohre in der vordersten Rohrreihe vorsehen kann, daß die brennernächsten Rohre mit ihrer Schmalkante jeweils in einem Zwickel zwischen zwei Rohren der benachbarten Rohrreihe enden. Auf diese Weise ist eine maximale Länge der Außenkontur der ersten Rohr reihe möglich im Sinne einer besonders intensiven Wärmeübertragung.Due to the smooth training a very large free flow area for the smoke gases are created, with the orientation of the Can provide pipes in the front row of pipes, that the pipes closest to the burner with their narrow edges each in a gusset between two tubes of end adjacent row of pipes. That way a maximum length of the outer contour of the first tube row possible in the sense of a particularly intense Heat transfer.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Dabei zeigtThe invention is based on the drawing below explained in more detail. It shows

Fig. 1 schematisch eine Gesamtanordnung in Form eines Schnittes durch einen er findungsgemäßen Wärmetauscher und Fig. 1 shows schematically an overall arrangement in the form of a section through a heat exchanger according to the invention and

Fig. 2 eine Ansicht auf die Stirnfläche eines Rohres der brennernächsten Rohrreihe aus dem Wärmetauscher von Fig. 1. FIG. 2 shows a view of the end face of a tube of the tube row closest to the burner from the heat exchanger of FIG. 1.

In Fig. 1 ist mit 1 allgemein ein Wärmetauscher be zeichnet, der in einem Gehäuse 2 eine Vielzahl von Rohren 3 zur Wärmeübertragung aufweist. Die einem aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten Brenner benachbarten brennernächsten Rohre 3a sind dabei in einer Rohrreihe von fünf Rohren angeordnet, wobei die gesamte Rohrreihe einen Winkel von etwa 60° gegenüber der Horizontalen aufweist. Die den brennernächsten Rohren 3a benachbarten vier Rohre 3 bilden ebenfalls eine derartig um 60° gegenüber der Horizontalen geneigte Rohrreihe und an diese Reihe von vier Rohren 3 schließen sich zwei weitere Rohr reihen von jeweils zwei Rohren an. Das wie in der Brennwerttechnik üblich von oben nach unten gelei tete Rauchgas passiert als letztes ein einzelnes unterstes Rohr 3b, welches das brennerfernste Rohr darstellt.In Fig. 1, 1 generally denotes a heat exchanger which has a plurality of tubes 3 for heat transfer in a housing 2 . The tubes 3 a adjacent to the burner, not shown for reasons of clarity, are arranged in a row of five tubes, the entire row of tubes having an angle of approximately 60 ° with respect to the horizontal. The four tubes 3 adjacent to the tubes 3 a closest to the burner also form a row of tubes inclined at 60 ° with respect to the horizontal, and this row of four tubes 3 is followed by two further rows of two tubes each. The flue gas passed from top to bottom as usual in condensing technology is the last to pass through a single lower tube 3 b, which is the tube furthest from the burner.

Die überwiegende Anzahl der Rohre 3 sind als La mellenrohre ausgebildet und weisen eine zylindrische Rohrwandung 4 mit kreisförmigem Querschnitt auf, wo bei sich außen auf der Rohrwandung 4 eine Vielzahl parallel zueinander angeordneter und radial auf dem Rohr 3 verlaufender Lamellen 5 befindet. In der Praxis kann es sich dabei auch um eine einzige wen delförmig um die Rohrwandung verlaufende Lamelle 5 handeln. The majority of the tubes 3 are designed as La mellenrohre and have a cylindrical tube wall 4 with a circular cross-section, where a plurality of fins 5 arranged parallel to one another and extending radially on the tube 3 are located on the outside of the tube wall 4 . In practice, it can also be a single lamella 5 extending in a delta shape around the tube wall.

Die brennernächsten Rohre 3a sind demgegenüber als Glattrohre ausgebildet. Sie weisen eine etwa drei eckige äußere Kontur auf, wobei die brennernächsten Rohre 3a mit Stirnseiten 6 zum Brenner und mit Schmalkanten 7 in die Zwickel der nächsten Reihe von Rohren 3 gerichtet sind.In contrast, the tubes 3 a closest to the burner are designed as smooth tubes. They have an approximately three-cornered outer contour, the tubes 3 a closest to the burner being directed toward the burner with end faces 6 and with narrow edges 7 into the gusset of the next row of tubes 3 .

Im Gegensatz zu den übrigen Rohren 3 können die brennernächsten Rohre 3a preiswert als Strangpreß profile gefertigt sein. Sie weisen außer ihrer äuße ren Kontur ein inneres Rohr 8 auf, in dem die Wärme übertragungsflüssigkeit geführt wird. Zusätzlich weisen - wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist - die inneren Rohre 8 an den beiden Enden des Rohres 3a Stutzen auf, mit denen die Rohre 3a ähnlich wie die übrigen Rohre 3 in an sich bekannter Weise in den Seitenwangen des Wärmetauschers 1 festgelegt sind.In contrast to the other tubes 3 , the tubes 3 a closest to the burner can be inexpensively manufactured as extruded profiles. In addition to their outer contour, they have an inner tube 8 in which the heat transfer fluid is guided. In addition - as can be seen in particular from FIG. 2 - the inner tubes 8 at the two ends of the tube 3 a connecting piece, with which the tubes 3 a similar to the other tubes 3 in a known manner in the side cheeks of the heat exchanger 1st are set.

Die brennernächsten Rohre 3a bieten dem vom Brenner heranströmenden heißen Rauchgas mit ihren Stirn seiten 6 eine relativ große Wärmeübertragungsfläche an. Das Rauchgas streicht dann an den großen ge bogenen Seitenwänden der brennernächsten Rohre 3 zu deren Schmalkanten 7, so daß auch diese groß dimensionierten Seiten der brennernächsten Rohre 3a eine gute Wärmeaufnahme und Wärmeübertragung an die Wärmeträgerflüssigkeit sicherstellen.The tubes 3 a next to the burner offer the hot flue gas flowing in from the burner with their end faces 6 to a relatively large heat transfer area. The flue gas then strokes the large ge curved side walls of the nearest tubes 3 to the narrow edges 7 , so that these large dimensions of the nearest tubes 3 a ensure good heat absorption and heat transfer to the heat transfer fluid.

Die brennernächsten Rohre 3a sind zur Vermeidung von Korrosionseinflüssen korrosionshemmend beschichtet. Insbesondere können diese brennernächsten Rohre 3a aus Aluminium bestehen und eine Emaillierung als korrosionshemmende Beschichtung aufweisen. Diese korrosionshemmende Beschichtung kann dabei auf die gesamte Außenfläche des brennernächsten Rohres 3a aufgebracht sein. Sie kann sich jedoch auch auf lediglich den Bereich mit dreieckiger Außenkontur beschränken, der den Rauchgasen und der Wechselat mosphäre im Wärmetauscher 1 ausgesetzt ist, so daß beispielsweise die beiden Stutzen, die das innere Rohr 8 ausbildet, nicht beschichtet sind.The tubes 3 a closest to the burner are coated with an anti-corrosion coating to avoid the effects of corrosion. In particular, these tubes 3 a closest to the burner can be made of aluminum and have an enamel coating as a corrosion-inhibiting coating. This corrosion-inhibiting coating can be applied to the entire outer surface of the pipe 3 a closest to the burner. However, it can also be limited to only the area with a triangular outer contour, which is exposed to the flue gases and the atmosphere in the heat exchanger 1 , so that, for example, the two nozzles which form the inner tube 8 are not coated.

Durch den Ausschluß von Korrosion ist einerseits ge währleistet, daß der freie Strömungsquerschnitt für das Rauchgas zu den nachfolgenden Rohren 3 stets un gestört und offen bleibt. Zum zweiten ist gewähr leistet, daß die Wärmeübertragungseigenschaften der brennernächsten Rohre 3a unverändert bleiben und nicht durch Korrosionsprodukte eingeschränkt werden.The exclusion of corrosion on the one hand ensures that the free flow cross-section for the flue gas to the subsequent tubes 3 always remains undisturbed and open. Secondly, it is guaranteed that the heat transfer properties of the tubes 3 a next to the burner remain unchanged and are not restricted by corrosion products.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel und in den bis herigen Ausführungen ist jeweils von einem Brenn wertkessel ausgegangen worden, bei dem die Zone mit dem Wechselklima im Bereich der brennernächsten Rohre liegt. Unter dieser Voraussetzung sind die brennernächsten Rohre vorteilhaft erfindungsgemäß ausgestaltet. Sollte die Zone mit dem beschriebenen Wechselklima, also einem häufigen Wechsel zwischen Trockenheit und Feuchtigkeit und dementsprechend häufig wechselnd trockenen und feuchten Rohrober flächen in Abhängigkeit von dem jeweils vorliegenden Aufbau des Wärmetauschers andere als die brenner nächsten Rohre betreffen, so kann selbstverständlich in Abwandlung von dem beschriebenen Ausführungsbei spiel vorgesehen sein, andere als die brennernäch sten Rohre erfindungsgemäß auszugestalten oder zu sätzlich zu den brennernächsten Rohren auch andere Rohre oder gesamte andere Rohrreihen erfindungsgemäß auszubilden.In the described embodiment and in the previous versions is each from a focal value boiler, in which the zone with the changing climate in the area closest to the burner Pipes lies. Under this condition, the tubes next to the burner are advantageous according to the invention designed. Should the zone with the described Alternating climate, i.e. a frequent change between Dryness and moisture and accordingly frequently changing dry and moist pipe robbers areas depending on the existing Structure of the heat exchanger other than the burner next pipes can affect, of course in a modification of the described embodiment game should be provided, other than the burner Most tubes according to the invention In addition to the pipes closest to the burner, there are also others Pipes or entire other rows of pipes according to the invention to train.

Claims

1. Heat exchanger for a condensing boiler, with the heat transfer fluid pipes, which are arranged in rows of pipes opposite the burner, characterized in that the pipes ( 3 a) of the next row of pipes are coated with a corrosion-resistant coating.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the tubes ( 3 a) of the burner next row of tubes are made of aluminum.

3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the tubes ( 3 a) of the next row of tubes are enamelled.

4. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the tubes ( 3 a) of the row of tubes closest to the burner are designed as an extruded profile.

5. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the tubes ( 3 a) of the next tube row next to the burner are lamella-free and have a larger free flow path between them than the tubes ( 3 ) of the other tube rows between them.

6. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the tubes ( 3 a) of the tube row closest to the burner have a substantially drop-shaped or triangular outer contour, the tubes ( 3 a) with their narrow edges ( 7 ) between the tubes ( 3 ) the next row of pipes.