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Insbesondere als Zwischenüberhitzer dienender Wärmeaustauscher Die
Erfindung bezweckt, einen insbesondere zum Zwischenüberhitzen von Dampf bestimmten
Wärmeaustauscher so auszubilden, daß in ihm große Dampfmengen hochüberhitzt werden
können, ohne daß der Zwischenüberhitzer unerwünscht große Abmessungen erhält. Als
Heizmittel wird in den Zwischenüberhitzern neuzeitiger Dampfkraftanlagen hochgespannter
Dampf verwendet, der durch Heizelemente hindurchgeleitet wird, die in einen von
dem zu überhitzenden Dampf durchströmten Behälter eingebaut sind. Gemäß der Erfindung
besteht jedes der unter sich gleichen nebeneinander angeordneten Heizelemente aus
zwei oder mehr parallel geschalteten Rohrschlangen, die auf einem Teil ihrer Länge
als schraubenförmiges Schlangenrohr geformt und so zusammengesetzt sind, claß sie
ein fortlaufendes, entsprechend der Anzahl der Rohrstränge des Einzelelementes unterteiltes
Schlangenrohr ergeben, durch dessen von Schraubenwindungen umschlossenen Hohlraum
die geraden Rohrstücke verlaufen, die an jedem Ende des Heizelementes in ein gemeinsames
Gabelrohr übergehen. Der neue Wärmeaustauscher gibt die MögUchkeit, sowohl durch
die Heizelemente als auch durch den die Heizelemente aufnehmenden Behälter große
Dampfmengen hindurchzuführen und letztere hoch zu überhitzen. Dadurch, daß alle
Heizelemente unter sich gleich sind und daß jedes einzelne Heizelement aus zwei
oder mehr parallel geschalteten Rohrsträngen besteht, die zusammen ein fortlaufendes
Schlangenrohr bilden, wird eine sehr große wärmeübertragende Fläche erhalten, und
dabei hat der Dampf in allen Rohrsträngen nur denselben verhältnismäßig kurzen Weg
zurückzulegen, so daß sein Wärmeinhalt unter den günstigsten Bedingungen ausgenutzt
wird.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt.
Abb. i und 2 zeigen eine Ausführungsform eines Heizelementes in Seitenansicht in
zwei zueinander senkrechten Ebenen; Abb. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel
eines Heizelementes in Seitenansicht; Abb. 4 ist ein Querschnitt nach Linie IV-IV
der Abb.3; in Abb.5 ist ein Teil eines Wärmeaustauschers im Grundriß dargestellt.
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Das in den Abb. i und 2 veranschaulichte Heizelement ist aus zwei
parallel geschalteten RohrstränZen i, a und 3, q. zusammengesetzt. Der eine Rohrstrang
des Heizelementes ist auf der oberen Hälfte als schraubenförmig gewundenes Schlangenrohr
i ausgebildet und geht in der Mitte des Heizelementes -mit einer kurzen, nach der
Achse des Elementes führenden Biegung 5 in ein gerades Rohrstück 2 über. Der zweite
Rohrstrang 3, 4 weist im Gegensatz dazu auf der
oberen Hälfte des
Heizelementes ein gerades Rohrstück .3 auf.. und geht in der Mitte des Heizelementes
durch eine kurze, von der Achse des Heizelementes nach außen gerichtete Abbiegung
6 in ein schraubenförmig gewundenes Schlangenrohr 4 über. Es liegt also jcdesmal
das gerade Rohrstück des einen Rohrstranges in dem Hohlraum der Schraubenwindungen
des anderen Rohrstranges. Am oberen und unteren Ende des Heizelementes sind die
beiden Rohrstränge an ein Gabelrohr 7 bzw. 8 angeschlossen.
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Das Heizelement nach Abb. 3 und 4 ist aus drei parallel geschalteten
Rohrsträngen zusammengesetzt. Der eine Rohrstrang besteht aus dem oberen schraubenförmig
gewundenen Schlangenrohr 9 und dem sich nach unten anschließenden geraden Rohrstück
io, der zweite Rohrstrang aus dem unteren Schlangenrohrteil i i und dem sich nach
oben anschließenden geraden Rohrstück 12, und der dritte Rohrstrang schließlich
aus dem mittleren schraubenförmig gewundenen Teil 13
. und den sich nach oben
und unten erstreckenden geraden Rohrstücken 14 und 15. Die geraden Rohrstücke verlaufen
dabei sämtlich durch den von den Schraubenwindungen der Rohrstränge umschlossenen
Hohlraum. Mit ihren oberen Enden sind die Rohrstränge an ein dreischenkliges Gabelrohr
16 und mit ihren unteren Enden an ein dreischenkliges Gabelrohr 17 angeschlossen.
Der rohrförmige Teil der Gabelrohre dient zum Anschluß der Heizelemente an Sammelbehälter
für die Zu- und Ableitung des Wärmeträgers.
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Abb.5 zeigt beispielsweise den Anschlüß der Gabelrohre 16 an einen
Sammelbehälter 18, durch den der Heizdampf den Heizelementen zuströmt. Die einzelnen
Heizelemente sind dabei ebenfalls parallel geschaltet, sie liegen in ringförmiger
Anordnung nebeneinander in einem Behälter i9, durch den der zu überhitzende Dampf
hindurchgeleitet wird. Anstatt der ringförmigen Anordnung könnten die Heizelemerite
natürlich auch reihenweise, beispielsweise in Parallelreihen, angeordnet sein. Ferner
könnten die Gabelrohre gruppenweise an Zwischenbehälter angeschlossen sein, die
ihrerseits durch Rohrstutzen mit den Sammelbehältern verbunden sind. Wesentlich
ist nur, daß sämtliche Einzelelemente parallel geschaltet sind, damit der als Wärmeträger
dienende hochüberhitzte Dampf sämtliche Elemente unter den gleichen Verhältnissen
durchströmt. Durch die Unterteilung jedes einzelnen der unter sich gleichen Heizelemente
in parallele, nur auf einem Teil ihrer Länge schraubenförmig gewundene Rohrstränge
ist der Strömungswiderstand, den der Wärmeträger zu überwinden hat, wesentlich geringer,
als wenn jeder Rohrstrang auf seiner ganzen Länge als Schlangenrohr ausgebildet
wäre, und zwar ist der Widerstand bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i und 2
angenähert halb und bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 und a. etwa ein drittel
so groß als bei einem Feinheit= lichen Schlangenrohr gleicher Länge. Der Wärmeübergang,
der hauptsächlich an den Schraubenwindungen stattfindet, ist verhältnismäßig groß,
da sich die Schraubenwindungen trotz der Unterteilung fortlaufend über die Läne
des Heizelementes erstrecken. Ferner tragen auch die im Hohlraum der Schraubenwindungen
liegenden geraden Rohrstücke noch zur Wärmeübertragung bei, so daß auch der tote
Raum, der sonst innerhalb der Rohrschlangen vorhanden sein würde, ausgenutzt ist.