DE6604353U - PIPE ELEMENT FOR HEAT EXCHANGER - Google Patents

PIPE ELEMENT FOR HEAT EXCHANGER

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DE6604353U DE19666604353 DE6604353U DE6604353U DE 6604353 U DE6604353 U DE 6604353U DE 19666604353 DE19666604353 DE 19666604353 DE 6604353 U DE6604353 U DE 6604353U DE 6604353 U DE6604353 U DE 6604353U
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Description

ο;ο;

Dr.-Ing, Heinrich VorkaufDr.-Ing, Heinrich Vorkauf

1 000 Berlin 33, Davoser Str. 2 b1 000 Berlin 33, Davoser Str. 2 b

Rohrelement für WärmeaustauscherTubular element for heat exchangers

Die Erfindung betrifft ein Rohrelement für Wärmeaustauscher, insbesondere Dampferzeuger, bestehend aus einem einseitig beheizten, vorzugsweise lotrechten, an einen unteren Verteiler und oberer Sammler angeschlossenen Rohr mit in dessen >5»erem Teil gelegener Abschlußstelle, unterharö und oberhalb weicher mit diesem Rohr mehrere U-förmjge, in einen Heizmittelstrom ragende Rohre verbunden sind und mit einer vom oberen Rohrteil ausgehenden, zum unteren Rohrteil führenden und oberhalb des unseren Verteilers in das lotrechte Rohr wieder einmündenden, auf der unbeheizten Rohrseite liegenden Rücklauf leitung.The invention relates to a tubular element for heat exchangers, in particular steam generators, Consists of a pipe heated on one side, preferably vertical, connected to a lower distributor and upper collector with a> 5 »erem part thereof located closure point, below and above softer with this pipe several U-shaped, pipes projecting into a heating medium flow are connected and with one extending from the upper pipe part, leading to the lower pipe part and above ours Distributor opening into the vertical pipe again on the unheated pipe side lying return line.

Bei bekannten Rohrelementen ist die Rücklaufleitung im Innern des lotrechten Rohres angeordnet, und zwar derart, daß sie unterhalb der Esnmündung der U-förmigen Rohre ausgehend in den unteren Verteiler führt. Diese Anordnung hat mehrere schwerwiegende Nachteile. Um die Rücklauf leitung aufnehmen zu können, muß das Rohr ^inen großen Querschnitt aufweisen. Rohre großen Querschnitts aber beschränken die Konstruktionsfreizügigkeit, sind schwerer als solche kleinen Querschnittes zu verarbeiten, lassen eine Heizflächenkonzentration nur schwer zu, sind nur schwierig an Verteiipr und Sammler anzuschließen und ihre Wandstärke ist nachteilig für einen Betrieb bei hohen Drüeken. Durch die Einmündung der Rücklauf leitung in den unteren Verteiler wird die dort herrschende Wasserströmung in Unruhe gebracht und es treten Wirbel auf, die zu Verlusten und ungünstigen Strömungsvethältnissen führen. Die bekannten Musführungen sind insofern den heutigen Ansprüchen nicht genügend. In known pipe elements, the return line is in the interior of the vertical Tube arranged, in such a way that it is below the mouth of the U-shaped Pipes leading out into the lower distributor. This arrangement has several serious consequences Disadvantage. In order to be able to accommodate the return line, the pipe must be inside have a large cross-section. However, pipes with a large cross-section restrict the freedom of construction, are more difficult to process than those with a small cross-section Difficult to achieve a heating surface concentration, are difficult to distribute and collectors to connect and their wall thickness is disadvantageous for operation at high pressures. Through the confluence of the return line in the lower distributor, the prevailing there Bringing water flow into unrest and eddies appear, which lead to losses and unfavorable flow conditions. In this respect, the well-known museums are not sufficient for today's demands.

Ein demgegenüber verbessertes Rohrelement der eingangs genannten Gattung hat eine auf der unbeheizten Rohrseite liegende Rücklaufloitunr, die von dem durch die Einmündung des obersten U-förmigen Rohres und dem oberen Sammler begrenzten Abschnitt des lotrechten Rohres ausgeht und oberhalb des unteren Verteilers in dieses Rohr wieder einmü^deti Die vorstehend aufgezeigten Mängel wertlon domit zum großen Teil behoben.A pipe element of the type mentioned above which is improved in comparison has a return pipe located on the unheated side of the pipe, which is fed by the Confluence of the uppermost U-shaped pipe and the upper collector limited section of the vertical pipe goes out and above the lower manifold in this pipe Tired again. The deficiencies outlined above are largely worth it Fixed.

Gemäß der Neuerung wird nun für ein Rohrelement der eingangs genannten Gattung vorgeschlagen, daß die Rucklaufleitung von dem durch die Abschlußstelle einerseits und der Einmündungssteiie der innersten Rohrschlange andererseits begrenzten Rohrabschnitt ausgeht.According to the innovation, the aforementioned is now for a tubular element Proposed genus that the return line limited by the termination on the one hand and the confluence of the innermost pipe coil on the other hand Pipe section goes out.

Hierdurch bleibt der Vorteil erhalten, daß der Querschnitt des lotrechten Rohres klein sein kann, wodurch der Wärmeaustauscher für höhere Drücke geeignet und die Heizflächenkonzentration verbessert wird. Ferner entfällt eine Beeinflussung der Wasserströmung im unteren Verteiler. Wie praktische Versuche ergeben haben, steigt durch die Anordnung der unbeheizten Rücklaufrohre außerhalb der die Heizfläche tragenden Rohre auch die Geschwindigkeit des in ihnen abwärts strömenden Wassers, was den Umlauf wesentlich erhöht und verbessert.This maintains the advantage that the cross-section of the vertical Rohres can be small, whereby the heat exchanger is suitable for higher pressures and the heating surface concentration is improved. Furthermore, there is no influence the water flow in the lower manifold. As practical tests have shown increases due to the arrangement of the unheated return pipes outside of the heating surface carrying pipes also the speed of the water flowing downwards in them, which increases and improves the circulation significantly.

Darüber hinaus wird mit der neuerungsgemäßen Anordnung des Rücklaufrohres ein etwa um 25 % stärkerer Wasserumlauf gegenüber der Ausführung mit oberhalb der Heizfläche gelegenem Anschluß des Rücklaufrohres erreicht.In addition, with the innovation according to the arrangement of the return pipe around 25% more water circulation compared to the version with above the Reached the connection of the return pipe located near the heating surface.

Das lotrechte Rohr des Rohrolements wird an seinem oberen und unteren Ende auf einen kleineren Durchmesser eingezogen, was im Bau von Wärmetauschern bekannt Ist. Im vorliegenden Fall erreicht man damit, daß eine gewisse Drosselung am oberen Austritt vorliegt, die das Wasser in die Rücklaufleitung zwingt, dem voreilenden Dampf aber das Abströmen gestattet.The vertical tube of the tubular element is at its upper and lower ends pulled in to a smaller diameter, which is known in the construction of heat exchangers Is. In the present case one achieves that a certain throttling is present at the upper outlet, which forces the water into the return line, the leading steam is allowed to flow away.

Es ist im Zusammenhang mit der Verbesserung des Wasserumlaufs besonders vorteilhaft, daß das unbeheizte Rücklaufrohr außerhalb des Verteilers und nahe der unteren Verjüngungsstelle in den vollen Querschnitt des lotrechten Rohres einmündet.It is special in the context of improving water circulation advantageous that the unheated return pipe outside the manifold and near the lower taper opens into the full cross-section of the vertical tube.

Die Trennung des erzeugten Gemisches in Dampf und Wasser und eine noch bessere Versorgung der beheizten Rohre mit Umlaufwasser kann zusätzlich dadurch begünstigt werden, daß von der Rücklaufleitung eine Verbindung zum oberen Sammler hergestellt wird. Eine praktisch vollkommene Gemischtrennung wird dann erreicht, wenn an der Abzweigstelle dieser Verbindung zum oberen Sammler eine Dampfabscheidevorrichtung, z. B. ein Fliehkraftabscheider angeordnet wird. The separation of the generated mixture into steam and water and one more Better supply of the heated pipes with circulating water can also be promoted by the fact that a connection from the return line to the upper collector will be produced. A practically complete separation of the mixture is then achieved if at the junction of this connection to the upper collector a vapor separator, z. B. a centrifugal separator is arranged.

Der durch die Neuerung erreichte eigene Umlauf in jedem Rohrelement erlaubt eine Vergrößerung der an jedem lotrechten Rohr angeschlossenen Heizfläche, da durch den Abzug des Wassers genügend Querschnitt für die Dampf abfuhrung gegeben ist und der Wasserumlauf verstärkt wird.The own circulation achieved through the innovation in each pipe element is allowed an enlargement of the heating surface connected to each vertical pipe, as a result the withdrawal of the water is given sufficient cross-section for the steam discharge and the water circulation is increased.

Der Gegenstand der Neuerung ist an einem Ausfuhrungsbeispiel erläutert. Fig. 1 zeigt die Ansicht eines Rohrelements schematisch« Flg. 2 Ist ein Schnitt nach Linie IS-It in Fig. 1.The subject of the innovation is explained using an exemplary embodiment. Fig. 1 shows the view of a tubular element schematically «Flg. 2 is a section along line IS-It in FIG. 1.

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& Csbr.WSäBssa St & Csbr.WSäBssa St

— O —- O -

Das Rohrelement besteht aus einem Rohr 1, in dessen oberem Teil eine Abschlußstelle 2 gelegen ist, unterhalb welcher U-förmigo Rohre 3 abzweigen, die In einen Heizmittelstrom hineinragen und oberhalb der Abschlußstelie 2 wieder in das Rohr 1 einmünde. Dot Rohr 1 ist unten en den Verteiler 4 und oben an den Sammler 5 angeschlossen, welcher beispielsweise zu einer Dampfabscheldetrommel führen kann. Auf der unbeheizten Seite des Rohres 1 ist eine Rucklaufleitung 7 vorgesehen, die oberhalb der Abschlußstelle 2 und unterhalb der Einmündung der innersten Rohrschlange 3' vom Rohr 1 abzweigt und oberhalb des Verteilers 4 nahe der unteren Verjüngung 6 wieder in das Rohr 1 einmündet. Das in dem unteren Teil von Rohr 1 und in den U-förmlgen Rohren 3 erzeugte Dampf-Wassergemisch erfährt durch die obere Rohrverjl'ngung 6 eine Drosselung, im Gemisch enthaltenes Wasser tritt zum großen Teil in die Rücklaufleitung 7 ein, um wieder am Umlauf teilzunehmen. Dieser eigene Umlauf im Rohrelement, bedingt durch das Einziehen der Rohre 1 an ihren Enden und das RUcktaufrohr 7, ermöglicht nicht nur die Bildung einer dichten Wand durch Dicht-an-Dicht-Legen der Rohre 1, wie Fig. 2 zeigt, sondern ermöglicht auch den Anschluß einer größeren Heizfläche aus Rohren 3, indem z. B. zwei einander parallele Bündel solcher U-förmigen Rohre, in der Höhe etwas zueinander versetzt- z. B. um einen Rohrdurchmesser -, mit dem Rohr 1 verbunden werden. Ferner können, da kleinere Rohrquerschnitte verwendet werden, Verteiler und Sammler in ihren Wandstärken klein gehalten werden und zufolge des Eigenumlaufs auch in ihren Querschnitten verringert werden, was die Anwendung höherer Drücke dann zuläßt. The pipe element consists of a pipe 1, in the upper part of which there is a termination point 2 is located, below which U-shaped tubes 3 branch off, the In a heating medium flow protrude and open into the pipe 1 again above the terminating part 2. Dot tube 1 is connected at the bottom to the distributor 4 and at the top to the collector 5, which, for example, can lead to a steam separating drum. On the unheated On the side of the pipe 1, a return line 7 is provided, which branches off above the termination point 2 and below the confluence of the innermost pipe coil 3 'from the pipe 1 and above the distributor 4 near the lower taper 6 back into the pipe 1 joins. That produced in the lower part of pipe 1 and in the U-shaped pipes 3 The steam-water mixture is throttled in the mixture by the upper pipe taper 6 contained water occurs for the most part in the return line 7 to again to participate in the circulation. This own circulation in the pipe element, caused by the pulling in of the tubes 1 at their ends and the return tube 7, not only enables the Formation of a tight wall by laying the pipes 1 tightly, as shown in FIG. 2, but also enables the connection of a larger heating surface from tubes 3 by z. B. two parallel bundles of such U-shaped tubes, somewhat in height offset to each other- z. B. by a pipe diameter -, connected to the pipe 1 will. Furthermore, since smaller pipe cross-sections are used, manifolds and Collectors are kept small in their wall thickness and, due to the fact that they are in circulation, too are reduced in their cross-sections, which then allows the use of higher pressures.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Rucklaufleitungen 7 zum Tragen der Isolierung oder einer Blechummantelung sehr gut geeignet sind, da sie immer auf der dem Druck entsprechenden Sattdampf temperatur liegen und sich so gleichmäßig zu den anderen Teilen des Wärmeaustauschers ausdehnen, wobei auch die Dehnung eines anliegenden Blechmantels dann angeglichen ist.Another advantage is the fact that the return lines 7 to carry insulation or sheet metal cladding are very suitable as they are always on the the pressure corresponding to the saturated steam temperature and so evenly to the other parts of the heat exchanger expand, including the expansion of an adjacent one Sheet metal jacket is then matched.

Claims (6)

SchutzornprUcheProtective rules 1. Rohrelement für Wärmeaustauscher, Insbesondere Dampferzeuger, bestehend aus einem einseitig beheizten, vorzugsweise lotrechten, an einen unteren Verteiler und oberen Sammler angeschlossenen Rohr mit in dessen oberem Teil gelegener Abschlagstelle, unterhalb und oberhalb welcher mit diesem Rohr mehrere U-förmig«, in einen Heiz mitte Ist rom ragende Rohre verbunden sind und mit einer vom oberen Rohrteil ausgehenden, zum unteren Rohrteil fuhrenden und oberhalb des unteren Verteilers in das lotrechte Rohr (1) wieder einmündenden^ auf der unbeheizten Rohrseite liegenden Rückiaufleitung, dodurch gekennzeichnet, daß die Rückloufleitung GO von dem durch die Anschlußstelle (2) einerseits und der EinmUndungsstelle der innersten Rohrschlange (3') andererseits begrenzten Rohrobschnitt ausgeht.1. Pipe element for heat exchangers, in particular steam generator, consisting of a unilaterally heated, preferably vertical pipe connected to a lower distributor and upper collector with a knock-off point located in its upper part, below and above which this pipe several U-shaped «, in one The heating center is connected to pipes protruding from the upper part of the pipe, leading to the lower part of the pipe and rejoining the vertical pipe (1) above the lower distributor ^ on the unheated side of the pipe, characterized by the fact that the return pipe GO from the pipe cut bounded by the connection point (2) on the one hand and the junction point of the innermost pipe coil (3 ') on the other hand. 2. Rohrelement nach Anspruch 1, dodurch gekennzeichnet, daß das lotrechte Rohr (1) an seinem oberen und unteren Anschlußende in an sich bekannter V/ehe auf einen geringeren Rohrquerschnitt eingezogen ist.2. Pipe element according to claim 1, characterized in that the vertical pipe (1) at its upper and lower connection end in a known V / before is drawn into a smaller pipe cross-section. 3. Rohrelement nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die RUckloufleitung (7) nahe der unteren VerfUngungsstelle (6) In den vollen Rohrquerschnitt einmündet.3. Pipe element according to claim I and 2, characterized in that the return line (7) near the lower locking point (6) in the full pipe cross-section joins. 4. Rohrelement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufleitung (7) mit dem oberen Sammler (5) zusätzlich verbunden ist.4. Pipe element according to claim 1 to 3, characterized in that the return line (7) is additionally connected to the upper collector (5). 5. Rohrelement nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß In der RückJauf-IeIrung (7) eine an sich bekannte Dampfabscheidevorrichtung angeordnet ist.5. Pipe element according to claim 1 to 4, characterized in that a vapor separation device known per se is arranged in the RückJauf-IeIrung (7). 6. Rohrelement nach Anspruch 1 bis 5, dodurch gekennzeichnet, daß an dem lotrechten Rohr (1) zwei einander parallele HolzflöchenbUrtdel aus U-förmlgon Rohren (3),6. Pipe element according to claim 1 to 5, characterized in that on the vertical Tube (1) two parallel wooden flats made of U-shaped tubes (3), in der Höh* zueinander versetzt, angeschlossen sind.offset from one another in height * are connected.
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