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Wärmeaustauscher, insbesondere Speisewasservorwärmer Gegenstand der
Erfindung sind Wärmeaustauscher mit Rippenrohren, bei denen die Rippen in der Längsrichtung
des Rohres verlaufen und die Rohrachsen parallel zum Heizgasstrom angeordnet sind.
Derartige Wärmeaustauscher sind ganz besonders bei der Speisewasservorwärmung in
Gebrauch, weil durch die geschilderte Anordnung von den Rippen Kanäle für den Gasstrom
gebildet werden, die ohne jeden toten Winkel durchflossen werden können. An derartigen
Speisewasservo wärmern ist die Anbringung der Längsriopen bisher radial erfolgt.
Das hat den Nachteil, daß die Geschwindigkeit des Abgasstromes an den Wurzeln der
Rippen eine andere ist als an den äußeren Spitzen, wo infolge des Auseinanderstrebens
der Rippen ein freierer Querschnitt und damit geringere Reibung geschaffen ist.
Die größere Reibung der mit Flugäsche und Rußteilchen beladenen Abgase an den den
Rohren zu liegenden Rippenwurzeln bewirkt nun. eine größere Ablagerung von den im
Gasstrom enthaltenen festen Staubteilchen, so daß die Wärmeübertragung erheblich
verschlechtert wird.
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Die Erfindung betrifft eine Verbesserung dieser Verhältnisse, indem
sie eine Anordnung der Rippen derartig vorsieht, daß nur rechteckige Kanäle von
annähernd gleicher Breite von den Wurzeln der Rippen bis zu ihren äußersten Längskanten
gebildet werden. Hierdurch wird erreicht, daß der Durchflußwiderstand für die Gase
im wesentlichen in allen Teilen des Querschnitts gleichbleibend ist. In den Zeichnungen
ist diese Erfindung an verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Fig.
i zeigt dabei einen Mehrrohrkessel in senkrechtem Schnitt, der zwischen den Kesseln
i und 2 mit einem Rohrbündel von Rippenrohren verbunden ist. Fig. 2 zeigt einen
waagerechten Schnitt nach Linie II-II der Fig. i. Fig. 3, 4 und 5 zeigen eine besondere
Ausführungsform der Anordnung von Rippen an den Rohren gemäß der Erfindung. Fig.
6 gibt ein Rohrbündel wieder,- das aus Einzelrohren gemäß Fig. 5 zusammengesetzt
ist. Fig.7 zeigt schließlich einen Teil eines Rohres in Aufsicht, wobei eine Gruppe
von Längsrippen gegenüber einer anderen Gruppe versetzt angeordnet ist.
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In diesen Zeichnungen bedeuten i, 2 und 3 die Kesseltrommeln eines
Kessels, die miteinander .durch die Rohrbündel 4, 5 und 6 verbunden sind. Das den
Querschnitt des Rohrbündels 6 umschließende Hauptvieleck A ist dabei durch eine
Reihe von Einzelvielecken a gebildet, die sich mit ihren benachbarten Seiten b berühren.
Jedes Vieleck a umschreibt also die Rippen 7 des zugehörigen Rohres. Wichtig ist
nun, daß die Rippen 7 so auf dem Rohr angeordnet sind, daß zwischen ihnen Kanäle
ungefähr rechteckigen
Querschnitts gebildet werden. In Fig. 3 sind
die Rippen 7' unmittelbar auf dem Rohr, die Rippen 7" auf den Rippen 8 angeordnet,
die diagonal im Quadrat a verlaufen. Die an. den Spitzen der Rippen 8 bei einer
derartigen Anordnung entstehenden Dreiecke werden durch das Zusammenschließen der
verschiedenen Quadrate a gleichfalls zu rechteckigen Kanälen. In Fig. q. liegen
die Rippen 9 parallel zu den Diagonalen des Quadrates a, wobei die Rippen 9' auf
dem Rohr selbst, die Rippen 9" auf den Rippen io angeordnet sind. In der Fig. 5
sind die Rippen io und i i kreuzweise angeordnet.
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Unterstützt wird die innige Berührung aller Wandteile der Rippen durch
eine Anordnung gemäß Fig.7, wobei das Rohr mit den Rippengruppen 13, 14 und 15 versehen
ist, die in der Längsrichtung gegeneinander versetzt sind.
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Neuartig ist in allen Fällen, daß die durch die Rippen gebildeten
Kanäle an allen Stellen im wesentlichen gleichen Strömungsquerschnitt besitzen,
so daß der Wärmeaustausch über die ganze Oberfläche einer jeden Rippe unter den
günstigsten Bedingungen erfolgen kann. Darin unterscheidet sich die erfindungsgemäße
Anordnung grundlegend von den bisher üblichen. Teils war nämlich hierbei die Anordnung
der Rippen radial vorgesehen, so daß bei einem Zusammensetzen der Rippenrohre zu
Rohrbündeln der ganze Gasstrom die Neigung hatte, in den an den Spitzen der Rippen
gebildeten größeren Durchgangsquerschnitten durchzuströmen. Teils war auch die Anordnung
der Rohre selbst quer zu dem Heizgasstrom erwähnt. Bei letzterer Anordnung können
aber nur ganz wenige Längsrippen oder nur Querrippen vorgesehen werden, weil sonst
eine zu starke Verengung -der Durchtrittsquerschnitte erfolgt. Beide Anordnungen
verursachen aber notwendigerweise das Entstehen toter Winkel, in denen sich in verstärktem
Maß Staub ablagern kann. Noch weniger geeignet sind für den Wärmeaustausch schräg
liegende Rippenkanäle, weil die Neigung des Staubes zum Hängenbleiben auf den schrägen
Flächen so groß ist, daß praktisch nur eine SeitederRippen zur wirklichen Wärmeübertragung
ausgenutzt wird. Im Zusammenhang mit einer schrägen Anordnung ist aber auch das
Prinzip, gleichen Durchgangsquerschnitt zu schaffen, abwegig, weil erst mit einer
Führung der Gase parallel zu den Rohrachsen die erfindungsgemäße Kombination praktische
Bedeutung gewinnen kann. All diesem Bekannten gegenüber eräeben sich, wie nochmals
zusammengefaßt zu werden verdient, nachstehende Vorteile: Der Wärmeaustausch ist
unter Vermeidung jeglicher toten Räume zwischen den N erwendeten Mitteln vollständiger
und stärker. Die größere Wärmeaustauschleistung des einzelnen Rohres ermöglicht
die Schaffung von Wärmespeichern mit einer geringeren Anzahl von Rohren als bisher
ohne Beeinträchtigung der Leistung. Man kann daher die Sammelkammern für die Rohrbündel
einfacher und kleiner ausbilden als bisher und damit auch die Stärke der Wände dieser
Kammern herabsetzen. Außer der höheren Wirksamkeit in bezug auf den Wärmeaustausch
wird auch eine Verminderung des Durchflußwiderstandes für die Gase erzielt.