DE517818C

DE517818C - Metallrekuperator fuer hohe Vorwaermungstemperaturen unter Verwendung von Mitteln zur Erzielung einer erhoehten Waermeuebergangszahl

Info

Publication number: DE517818C
Application number: DER76295D
Authority: DE
Original assignee: KURT RUMMEL DR ING; ALFRED SCHACK DR ING
Current assignee: KURT RUMMEL DR ING; ALFRED SCHACK DR ING
Priority date: 1928-11-08
Filing date: 1928-11-08
Publication date: 1931-02-07

Description

Metallrekuperator für hohe Vorwärmungstemperaturen unter Verwendung von Mitteln zur Erzielung einer erhöhten Wärmeübergangszahl Metallrekuperatoren, die gegenüber steinernen Rekuperatoren den Vorzug haben, vollkommen dicht auch für höhere Drücke ausführbar zu sein, sind für höhere Temperaturen in praktischen Betrieb bisher noch wenig gekommen. Der Grund liegt einerseits darin, das gewöhnliches Eisen für Wandtemperaturen oberhalb 4o0' C nicht mehr verwendbar ist, und andererseits darin, daß die hochwertigen feuerfesten Metallegierungen verhältnismäßig neu und sehr teuer sind. Dazu kommt, daß beim Bau der Rekuperatoren bisher im allgemeinen so verfahren worden ist, daß die Geschwindigkeit der strömenden Stoffe mit steigender Temperatur, bezogen auf das Normalvolumen (76o mm Hg, o°.C) herabgesetzt wurde, um nicht zu hohe Widerstände zu erhalten. Dadurch wird aber die Wandtemperatur erhöht und die Lebensdauer des Rekuperators herabgesetzt. Die vorliegende Erfindung besteht demgegenüber darin, den Rekuperator so zu bauen, daß der Baustoff bei möglichst hoher Vorwärmung des kühlenden Mittels (im folgenden: Wind) eine möglichst niedrige Temperatur annimmt. Die Temperatur einer Wand, die einen wärmeabgebenden Gasstrom und einen wärmeaufnehmenden Windstrom trennt, liegt nach den Gesetzen der Wärmeübertragung um so näher der Gastemperatur, je höher die Wärmeübergangszahl kcal/ml h ° C auf der Gasseite - sie sei im folgenden mit ccb bezeichnet - ist, und sie liegt um so näher der Windtemperatur, je größer die Wärmeübergangszahl - cc,v - auf der Windseite ist. Die Wandtemperatur liegt genau in der Mitte zwischen der Gas- und Windtemperatur, wenn die Wärmeübergangszahl auf der Gasseite an gleich der Wärmeübergangszahl auf der Windseite cc", ist.
Die vorliegende Erfindung besteht nun darin, daß der Metallrekuperator so gebaut wird, daß in den gefährdeten Teilen cc", größer als ag gemacht wird, oder mit anderen Worten, daß der Bruch kleiner als z gemacht wird.
Es ist deshalb im allgemeinen vorteilhaft, den Bruch nicht im ganzen Rekuperator kleiner als = zu machen, weil hohe Wärmeübergangszahlen auch hohe Druckverluste bedingen. Hohe Druckverluste sind aber unerwünscht. Die erwünschte Schonung der Heizfläche ohne unzulässige Steigerung der Druckverluste kann auf zwei Wegen erreicht werden. Entweder kann die Wärmeübergangszahl auf der Gasseite ab an den gefährdeten (heißen) Teilen des Rekuperators kleiner gehalten werden als an den nichtgefährdeten (kühleren) Teilen, oder die Wärmeübergangszahl auf der Windseite «, kann in den gefährdeten Teilen höher gemacht werden als in den nichtgefährdeten Teilen, oder endlich können beide Maßnahmen zugleich getroffen werden. Die Verminderung der Wärmeübergangszahl auf der Gasseite wird im wesentlichen dadurch zu erfolgen haben, daß die Geschwindigkeit des Gasstromes an den heißeren Stellen, bezogen auf Normalzustand (z. B. o° C 76o mm QS), kleiner gehalten wird als an den kühleren Stellen, wobei möglichst darauf Rücksickt zu nehmen ist, daß die Gasstrahlung nicht infolge zu großer Schichtdicken zu hohe Werte annimmt. Die Wärmeübergangszahl auf der Windseite kann man z. B. "durch eine Steigerung der Geschwindigkeit erhöhen, indem man den Strömungsquerschnitt verkleinert. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß man z. B. bei Röhrenlufterhitzern die Zahl der Rohre verringert oder entsprechend engere Rohre für die heißeren Teile wählt oder die normalen Rohre platt schlägt, wobei ebenfalls der freie Querschnitt verringert wird. Hierbei tritt außer der Erhöhung der Wärmeübertragung durch Steigerung der Geschwindigkeit nach den Gesetzen des Wärmeüberganges eine weitere Erhöhung der Wärmeübergangszahl infolge der Verminderung des Rohrdurchmessers ein. Vielfach ist es auch vorteilhaft, die Erhöhung der Wärmeübergangszahl auf der Windseite durch Einbauten in den Windstrom zu erzielen. Abgesehen von- Wirbel erzeugenden Einbauten könnten diese z. B. bei einem Rohr in einem einfachen Blechkreuz bestehen, das den Rohrquerschnitt in vier Quadranten über diejenige Länge einteilt, in der eine Erhöhung der Wärmeübertragung beabsichtigt ist. Durch den Einbau eines solchen Kreuzes wird der hydraulische Durchmesser auf die Hälfte verringert und eine sekundäre Heizfläche geschaffen, die die Wärme von der Rohrwand durch Strahlung aufnimmt und durch Konvektion an die strömende Luft weitergibt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Metallrekuperator für hohe Vorwärmungstemperaturen unter Verwendung von Mitteln zur Erzielung einer erhöhten Wärmeübergangszähl, wie Strahleinbauten oder Gasgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet; däß diese mit Rücksicht auf die entstehenden größeren Widerstände kostspieligen Mittel ausschließlich in den heißeren bzw. durch die Temperatur gefährdeten Teilen des Reknperators auf dessen Windseite oder bzw. und in den nichtgefährdeten Teilen auf der Gasseite angewandt sind.