DE594638C

DE594638C - Recuperator for preheating one gas by another gas

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Publication number: DE594638C
Application number: DEC36385D
Authority: DE
Original assignee: Individual
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Priority date: 1924-03-19
Filing date: 1925-03-18
Publication date: 1934-03-20

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 20. MÄRZ 1934ISSUED ON MARCH 20, 1934

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

JVi 594638 KLASSE 24 c GRUPPE 5JVi 594638 CLASS 24 c GROUP 5

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. März 1925 abPatented in the German Empire on March 18, 1925

Gegenstand der Erfindung ist ein Rekuperator zur Vorwärmung eines Gases durch ein anderes Gas.The invention relates to a recuperator for preheating a gas through a different gas.

Es ist bereits bekannt,-bei Rekuperatoren ein Gas durch enge Kanäle zwischen einer Zwischenwand und einem feuerfesten, die Wärme gut ausstrahlenden Körper hindurchströmen zu lassen. Es ist auch die Maßnahme bekannt, bei Rekuperatoren die Oberfläche der Seitenwände der von den Gasen durchströmten Kanäle durch in der Längsrichtung angeordnete flügelartige Anbauten zu vergrößern oder die strahlende Oberfläche dadurch zu vergrößern, daß man die· Wände in der Stromrichtupg wellenförmig gestaltet. Auch ist es bekannt, in von außöffi beheizten Röhren üblicher Weite von Lufterhitzern schraubenförmige Streifen mit darauf angebrachten schrägen Leitflächen anzuordnen, die der die Röhren durchströmenden Luft eine Wirbelbewegung erteilen sollen.It is already known, a gas through narrow channels between a recuperator Partition wall and a fireproof body that radiates heat well allow. It is also known the measure in recuperators, the surface of the side walls of the gases flow through channels through wing-like attachments arranged in the longitudinal direction to enlarge or to enlarge the radiating surface by making the walls wave-shaped in the Stromrichtupg. It is also known to be heated in from outside Ordinary width tubes of air heaters with helical strips attached to arrange inclined guide surfaces, which are intended to give a vortex movement to the air flowing through the tubes.

Gemäß der Erfindung sind bei einem Rekuperator· zur Vorwärmung eines Gases durch ein anderes Gas verhältnismäßig enge Kanäle für die beiden Gase vorgesehen, die durch eine die beiden zusammengehörigen nebeneinanderliegenden Kanäle für die beiden Gase trennende dünne und die Wärme gut leitende Scheidewand sowie durch einen feuerfesten, die Wärme gut ausstrahlenden Körper gebildet sind, wobei die Begrenzungswände eine Formgebung haben, durch die unter Vergrößerung der wirksamen Wandoberfläche den Gasen eine Wirbelbewegung erteilt wird. Dadurch soll erreicht werden, daß die Wärme-Übertragung gleichzeitig durch Leitung und Strahlung erfolgt, wobei die Wärmeabgabe des Heizgases und die Wärmeaufnahme des zu erhitzenden Gases durch die Wirbelbewegung beider Gase unterstützt wird.According to the invention are in a recuperator · to preheat a gas by another gas provided relatively narrow channels for the two gases that through one of the two related adjacent channels for the two Gas-separating thin and heat-conducting septum as well as a fireproof, the heat radiating body are formed, wherein the boundary walls have a shape through which under magnification the effective wall surface is given a vortex motion to the gases. This is to achieve that the heat transfer takes place simultaneously by conduction and radiation, the heat emission of the heating gas and the heat absorption of the to be heated gas is supported by the vortex movement of both gases.

Die ,Kanäle können dabei gleichmäßig eng und gegebenenfalls verschieden weit sein. Zur Erhöhung der Wirbelbewegung wird dabei den Gasen vorteilhaft eine Geschwindigkeit gegeben, die höher als ihre kritische Geschwindigkeit ist. Die Begrenzungsflächen besitzen Wellungen, Rippen, Stoßflächen usw. Die Übertragung der Wärme von dem einen Gas auf das andere Gas geht dann in folgender Weise vor sich: Die Wärme des erhitzenden Gases wird durch infolge seiner Wirbelbewegung vermehrte Berührung auf den feuerfesten strahlenden Körper und auf die Scheidewand übertragen, die den von diesem Gas durchströmten Kanal begrenzen, und die von dem gut strahlenden Körper aufgenommene Wärme wird durch Strahlung auf die Scheidewand übertragen. Die Scheidewand, deren Temperatur und empfangene Wärmemenge vermehrt sind, leitet diese Wärme von ihrer erhitzten Oberfläche auf die erhitzende Oberfläche, und von letzterer wird die WärmeThe channels can be evenly narrow and possibly of different widths. In order to increase the vortex movement, the gases are advantageously given a speed given that is higher than its critical speed. The boundary surfaces have corrugations, ribs, abutting surfaces, etc. The transfer of heat from the one Gas on the other gas then goes on in the following way: The heat of the heating As a result of its whirling motion, the gas becomes more in contact with the refractory radiating body and with the Transfer the septum that limit the channel through which this gas flows, and the The heat absorbed by the well radiating body is transferred to the septum by radiation. The partition, whose temperature and amount of heat received are increased, conducts this heat away its heated surface on the heating surface, and from the latter the heat becomes

auf das zu erhitzende Gas durch infolge der Wirbelbewegung dieses Gases verstärkte Berührung sowie durch Strahlung auf den feuerfesten Körper, der den Kanal für das S zu erhitzende Gas begrenzt, übertragen. Die von diesem feuerfesten Körper aufgenommene Wärme wird durch Berührung und Rückstrahlung an das zu erhitzende Gas abgegeben. Die Übertragung der Wärme von der ίο erhitzenden Fläche der Scheidewand auf den den Kanal für das zu erhitzende Gas begrenzenden feuerfesten, gut strahlenden Körper kann bei entsprechend hoher Temperatur des Heizgases durch Strahlung von der Scheidewand auf eine zwischen der Scheidewand und dem feuerfesten Körper eingefügte dünne, gut leitende Zwischenwand und alsdann von dieser durch Strahlung auf den feuerfesten Körper erfolgen, der dann die aufgenommene Wärme durch Strahlung und Leitung an das vorbeiströmende Gas abgibt.on the gas to be heated by increased contact as a result of the vortex movement of this gas as well as by radiation on the refractory body, which is the channel for the S limited gas to be heated, transferred. The one absorbed by this refractory body Heat is given off to the gas to be heated through contact and reflection. The transfer of heat from the ίο heating surface of the septum to the The channel for the gas to be heated is delimited by a refractory, good radiating body can be caused by radiation from the septum at a correspondingly high temperature of the heating gas onto a thin, highly conductive partition inserted between the partition and the refractory body and then from this is done by radiation on the refractory body, which is then absorbed Gives off heat to the gas flowing past through radiation and conduction.

Unter diesen Bedingungen ist die Wärmeübertragung sehr groß.Under these conditions the heat transfer is very high.

Die Figuren der Zeichnung zeigen einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes. The figures of the drawing show some embodiments of the subject matter of the invention.

Es zeigen die Fig. 1 einen Längsschnitt und1 shows a longitudinal section and

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Gaskanal, der durch die Trennwand und einen gut wärmeausstrahlenden feuerfesten Körper gebildet ist.2 shows a cross section through a gas duct, through the partition and a fire-resistant body that radiates heat well is formed.

Es ist dabei 2 der von dem zu erwärmenden Gas durchströmte enge Kanal, 4 der gut 'strahlende Körper und 5 die Scheidewand, die wie der gut strahlende Körper 4 mit Wellen versehen ist, um die Oberfläche zu vergrößern, und durch Rippen 6 mit dem feuerfesten Körper 4 verbunden ist.It is 2 the narrow channel through which the gas to be heated flows, 4 the good 'radiating body and 5 the septum, which like the good radiating body 4 with waves is provided to increase the surface area, and by ribs 6 with the refractory Body 4 is connected.

Fig. 3 stellt beispielsweise einen Teilschnitt durch einen Rekuperator mit derartigen Gaskanälen dar. Es sind dabei 3 und 4 die gut strahlenden Körper und 2 die von dem zu erwärmenden Gas durchströmten Kanäle. Das Heizgas durchströmt die Kanäle 2_a zwischen den dünnen Röhren 5 und den gut strahlenden feuerfesten Körpern 3. Diese Kanäle 2_a stehen miteinander in Verbindung.3 shows, for example, a partial section through a recuperator with such gas channels. There are 3 and 4 the good radiating bodies and 2 the channels through which the gas to be heated flows. The heating gas flows through the channels 2 _a between the thin tube 5 and the well radiant refractory bodies 3. These channels 2 _a communicate with each other.

Fig. 4 zeigt einen derartig ausgebildeten Röhrenrekuperator, dessen Traggestell um seine Achse beweglich ist. Man beugt so einer Ansammlung der Hitze an der Eintrittsstelle des Heizgases vor und vermehrt die Wirbelbewegung des erhitzenden Gases. Auf diese Weise erhält man eine bessere Wärmeausbeute. Gleichzeitig vermeidet man die Zerstörung der verwendeten Stoffe durch zu hohe Erhitzung. Die Röhrenbündel sind in verschiedenen Etagen übereinander angeordnet. Fig. 4 shows a tubular recuperator designed in this way, the support frame around its axis is movable. This prevents the heat from accumulating at the point of entry of the heating gas and increases it Vortex movement of the heating gas. In this way, a better heat yield is obtained. At the same time, one avoids the destruction of the substances used too high heating. The tube bundles are arranged one above the other on different levels.

Das Traggestell, bestehend aus den Grundplatten y_a bis y_d für die Röhre 8 ruht auf der Grundplatte 7_c; die ihrerseits auf Rollen 11 aufliegt. Das Drehen des Traggestelles erfolgt durch einen gezahnten Sektor und ein Zahnrad, welches durch einen nicht dargestellten Motor angetrieben wird. Um die Zeichnung nicht unübersichtlich zu machen, sind die feuerfesten Körper zwischen den Rohren sowie die wellenförmige Gestaltung der Begrenzungswände der Kanäle nicht dargestellt. Die Verbindungsstellen 13, 14, 15, 16 sind in geeigneter AVeise durch Wasser, Sand, Teer, geschmolzene Salze, geschmolzenes Blei o. dgl. abgedichtet. Die Heizgase des Brenners 17 treten nach dem Durchstreichen des Rekuperators an dessen unterem Ende durch den Auslaßstutzen 18 aus diesem heraus, während das zu erhitzende Gas unten durch den Stutzen 19 in den Rekuperator eintritt und oben durch das Rohr 20 aus der Sammelkammer 9 austritt. Da in der oberen Zone dieses Rekuperators das Heizgas und das zu erhitzende Gas ihre höchste Temperatur, in der untersten Zone dagegen ihre niedrigste Temperatur aufweisen, können in den verschiedenen Zonen entsprechend der in ihnen herrschenden Gastemperaturen auch Rohre aus verschieden feuerfesten Stoffen genommen werden. An sich ist die Maßnahme bekannt, bei Rekuperatoren in den verschiedenen Temperaturzonen Heizrohre aus verschiedenen Stoffen zu nehmen.The support frame, consisting of the base plates y _a to y _d for the tube 8 rests on the base plate 7 _c; which in turn rests on rollers 11. The support frame is rotated by a toothed sector and a gearwheel which is driven by a motor (not shown). In order not to obscure the drawing, the refractory bodies between the pipes and the undulating design of the boundary walls of the channels are not shown. The connection points 13, 14, 15, 16 are sealed in a suitable manner by water, sand, tar, molten salts, molten lead or the like. The heating gases of the burner 17 emerge from the recuperator at its lower end through the outlet nozzle 18 after it has been passed through, while the gas to be heated enters the recuperator through the nozzle 19 and exits the collecting chamber 9 through the pipe 20 at the top. Since the heating gas and the gas to be heated have their highest temperature in the upper zone of this recuperator and their lowest temperature in the lowest zone, pipes made of different refractory materials can also be used in the different zones according to the gas temperatures prevailing in them. The measure is known per se to use heating pipes made of different materials in recuperators in the different temperature zones.

In den Fig. 5 bis 7 ist in mehreren Schnitten eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt, bei der die die Wärme gut leitenden und die Scheidewände zwischen den Gaskanälen darstellenden Rohres J^{e e}iⁿ inneres Rohr 5_a enthalten, das seinerseits jeweils einen die Wärme gut ausstrahlenden und den Kanal für das zu erhitzende Gas begrenzenden Körper 4 enthält. Die inneren Rohre 5_a bestehen aus einem sehr dünnen, feuerfesten und leitungsfähigen Stoff. Die zu erhitzende Luft wird durch das Rohr 19 dem Erhitzer zugeleitet und streicht in den von den Scheidewänden 5 und den feuerfesten Körpern 4 gebildeten Kanälen zunächst nach abwärts durch die Ringräume, die zwischen den feuerfesten Körpern 4 und den Mittelwänden 5_a gebildet sind, um alsdann längs no diesen Wänden und den Scheidewänden 5 wieder nach aufwärts zu strömen, worauf sie in den Sammelkanal 21 eintritt und den Erhitzer durch das Rohr 20 verläßt. Die vom Brenner 17 erzeugten Heizgase durchstiOinen die Kanäle 2_a, die durch die Rohre 5 und die feuerfesten Körper 3 gebildet werden, und treten durch den Auslaßstutzen 18 aus dem Erhitzer aus. Die feuerfesten Körper 4, welche die aufgenommene Wärme durch Strahlung und Leitung an die vorbeistreichende Luft abgeben, werden durch Ausstrah-In Figs. 5 to 7, an embodiment of the subject invention is shown in several sections, in which the heat conducting well and the partitions between the gas ducts representing the pipe J ^ee i ⁿ contain inner pipe 5 _a , which in turn each well radiating the heat and contains the channel for the gas to be heated delimiting body 4. The inner tubes 5 _a consist of a very thin, refractory and conductive material. The air to be heated is fed through the pipe 19 to the heater and then sweeps in the channels formed by the partitions 5 and the refractory bodies 4 downwards through the annular spaces that are formed between the refractory bodies 4 and the central walls 5 _a , to then to flow upwards again along these walls and the partitions 5, whereupon it enters the collecting channel 21 and leaves the heater through the pipe 20. The hot gases produced by the burner 17 durchstiOinen the channels _2a, which through the tubes 5, the refractory body and 3 are formed, and emerge from the heater through the outlet 18th The refractory bodies 4, which emit the absorbed heat through radiation and conduction to the air passing by, are radiated

lung der dünnen Zwischenwände 5_ß erwärmt, die ihrerseits durch Ausstrahlung der Rohre 5 erhitzt werden.ment of the thin partitions 5 _ß heated, which in turn are heated by radiation of the tubes 5.

In der Fig. 7 sind die die Rohre 5 umgebenden, in der Fig. 6 dargestellten Körper 3 der Einfachheit halber nicht veranschaulicht. Die Begrenzungswände haben auch bei dieser Ausführungsform eine nicht dargestellteFormgebung, durch die unter Vergrößerung der wirksamen Wandoberfläche den Gasen eine Wirbelbewegung erteilt wird.In FIG. 7, the bodies 3 surrounding the tubes 5 and shown in FIG. 6 are the Not illustrated for simplicity. The boundary walls also have this Embodiment a shape not shown, by which a vortex motion is given to the gases while increasing the effective wall surface.

Die Eintrittsöffnung des erhitzenden Gases, insbesondere wenn sie als Brenner dienen, und die Austrittsöffnungen dieses Gases erhalten bei derartigen Rekuperatoren mit " festem oder beweglichem Traggestell für die Rohre eine zweckmäßig verlängerte und ausgeweitete Form, um eine gleichmäßige Beaufschlagung des ganzen Rekuperators zu erzie-Jen und dadurch den Austausch der Wärme zu begünstigen. Dabei wird außerdem die Ansammlung der Wärme an der Eintrittsstelle der Heizgase- vermieden, die für die Ausbeute und die Erhaltung des Rekuperators schädlich ist. In den Fig. 8 und 9, 10, 11 sowie 12 und 13 sind Röhrenrekuperatoren mit senkrecht angeordneten Rohren 5 in Seitenansicht sowie in Draufsicht schematisch dargestellt, bei denen schlitzförmige Ein- und Auslaßöffnungen für die Heizgase vorgesehen sind. In diesen Figuren ist auch der Brenner mit 17 und der Auslaßstutzen für die Heizgase mit 18 bezeichnet.The inlet opening of the heating gas, especially if they are used as a burner, and the outlet openings of this gas are included in such recuperators "Fixed or movable support frame for the pipes an appropriately lengthened and expanded Form in order to achieve an even loading of the entire recuperator and thereby the exchange of heat to favor. This also prevents the accumulation of heat at the point of entry of the heating gases which are necessary for the Yield and maintenance of the recuperator is detrimental. In Figs. 8 and 9, 10, 11 as well as 12 and 13 are tubular recuperators with vertically arranged tubes 5 in side view and in plan view schematically shown, in which slot-shaped inlet and outlet openings are provided for the heating gases. In these figures is also the burner is denoted by 17 and the outlet nozzle for the heating gases is denoted by 18.

Claims

Patent claims:

i. Recuperator for preheating one gas by another gas, characterized in that relatively narrow channels (2, 2 _a ) are provided in the recuperator for both gases, the thin channels separating the two adjacent channels for the two gases and which conduct heat well Partition wall (5) and a fireproof body (3 or 4) that radiate heat well, with the boundary walls being given a shape that gives the gases a vortex movement while increasing the effective wall surface.

2. Recuperator according to claim 1, characterized in that on the boundary walls the channels through which the gases flow are ribs that increase the effective wall surface area give the gases a whirling motion.

3. Recuperator according to claim 1 and 2, characterized in that the good heat-conducting septum (5) and the body (4), which emits heat well, which together delimit a gas duct, are connected by ribs (6), which the gases in a whirling motion offset.

4. tubular recuperator according to claim 1 to 3, characterized in that the good heat-conducting septum consists of a tube (5) which is surrounded by refractory, good heat-radiating bodies (3) and inside a refractory, good heat-radiating core (4) is inserted, wherein the core (4) and the body (3) together with the tube form the channels (2 or _2a ) for the two gases.

5. tubular recuperator according to claim 4, characterized in that the outside of the tubes (5) located channels (2 _a ) for the one gas flow are in communication with one another over their entire length.

6. tubular recuperator according to claim 4 and 5, characterized in that the support frame (γ _α to 7 _e ) for the heat exchange body (8) is rotatable.

7. tubular recuperator according to claim 4 to 6, characterized in that the _go inlet and outlet openings (17 or 18) for the heating gases are slit-shaped ■ det.

In that the gas channels (2 and _2a) have 8 Röhrenrekuperator according to claim 4 to 7, characterized in that for the heated and the various gas to be heated lengths.

1 sheet of drawings