-
Wärmeaustauscher Die Erfindung hat Bezug auf einen aus Rohren, Lamellen
o. dgl. bestehenden Wärmeaustauscher; in denen ein Dampf oder Gas durch Wärmeabgabe
an ein Kühlmittel oder wärmeaufnehmendes Mittel so weit gekühlt wird, daß das Gas
oder 'Bestandteile desselben kondensieren. Der ganze Gasstrom kann dabei bis zu
der Temperatur abgekühlt werden, bei der die Kondensation einsetzt, oder es können
auch nur seine in unmittelbarer Nähe der Wandungen strömenden Teile so weit abgekühlt
werden, während ein Kern der Strömung die Kondensationsgrenze nicht erreicht. Insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf Wärmeaustauscher für Gase, au g denen korrosiv wirkende
Flüssigkeit kondensiert, beispielsweise Zwischenkühler der Kompressoren für nitrose
Gase, Vorwärmer für Luft oder Wasser, die durch Verbrennungsgase von schwefelhaltigen
Brennstoffen u. dgl. beheizt werden. Man hat sich bisher z. B. dadurch beholfen,
daß man entweder die WärmeaustauSCher aus korrosionsfestem, meist teurem Baustoff
herstellte, oder eine kurze Lebensdauer in Kauf nahm, oder endlich die Dämpfe oder
Gase nur so weit abkühlen ließ, daß überhaupt keine schädliche Kondensation auftrat,
was einem Verzicht auf die Lösung der gestellten Aufgabe gleichkommt.
-
Nach einem bekannten Vorschlage wurde die Einrichtung so getroffen,
daß Teile der Wärmeaustauschflächen vom Wärmeaustausch abgeschaltet werden, wenn
die Gefahr besteht, daß die korrodierenden Heizgase kondensieren könnten. Man suchte
also eine Kühlung des Wärmeträgers unter den Taupunkt zu verhindern, im Gegensatz
zur Erfindung, nach der der Korrosionsangriff verhütet wird, trotzdem das strömende
Gas ganz oder zum Teil unter dem Taupunkt abgekühlt wird. Dadurch vermeidet man
den mit
einer Verminderung der Fläche meistens verbundenen Verlust
an Wirtschaftlichkeit, sowie die Notwendigkeit, Austauschflächen zu-und abzuschalten,
was z. B. bei Temperaturänderung infolge verschiedener Belastun&1T, der Anlage
praktisch ausgeschlossen ist." Auch ist es bekannt, die die eigentliche3` Kühlrohre
aus keramischem Baustoff noch zur Bewehrung umgebenden Metallrohre gewisser Wärmeaustauscher
am Eintrittsende des korrodierenden, @ zu kühlenden Gases von diesem zu isolieren
und die zu diesem Zweck vorgebauten Einrichtungen, wie Doppelböden und Rohrstützen
mit Abdeckhauben, noch dazu heiß zu halten. .Also auch hier die Furcht vor der Tropfenbildung:
Demgegenüber beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß, wenn das abzukühlende
Gas mit großer Geschwindigkeit eine glatte Fläche bestreicht, die entstehenden Flüssigkeitströpfen
nicht häftenbleiben, sondern sofort weggeblasen werden und demzufolge nicht Zeit
haben, den Baustoff an der Stelle ihrer Entstehung erheblich anzugreifen. Da, wo
die Strömung abreißt und das Gas mehr oder weniger stagniert, beispielsweise 'am
Rohrende oder hinter einer Rippe, einem Steg o. dgl., bleibt dagegen Flüssigkeit
haften: Die Korrosion wirkt dort in voller Stärke. Nach der Erfindung sind die Rohre
deshalb mit über den eigentlichen Wärmeaustauscher hinausragenden Verlängerungen
versehen, deren Korrosion durch hängenbleibende Tropfen auf die Haltbarkeit des
Wärmeaustauschers ohne schädlichen Einfluß ist. Ohne besondere Rohre; die eine verwickelte
Bauart und eine wesentliche Verteuerung des Wärmeaustauschers zur Folge haben, zu
benötigen, und ohne im eigentlichen Wärmeaustauscher über dem Taupunkt bleiben zu
müssen, wird also die vielleicht auftretende Korrosionsstelle- auf ungefährliches
Gebiet verschoben. Dadurch werden zwei Ziele erreicht i. Das Rohrende nimmt nicht
eine Zwischentemperatur zwischen zu kühlendem Gase und - Kühlmitteln, sondern praktisch
die volle Gastemperatur an, was die Gefahr des Niederschlages verringert.
-
2. Das Rohrende kann auf einer verhältnismäßig großen Strecke bis
zur vollständigen Zerstörung korrodieren, ohne däß der Wärmeäustauscher undicht
wird. Die Lebensdauer wird . hierdurch außerordentlich verlängert. Man kann ferner
das der Korrosion ausgesetzte- Stück auswechselbar machen, so daß nötigenfalls .nur
ein einfaches- billiges Stück ersetzt werden müß. _ -Be% einem. .Wärmeäüstäüscher'
- der be= schriebenen Art müssen im durch. Korrosion gefährdeten - Gebiet jegliche
Uneberfheiteri, Rippen, Stege usw_ vermieden werden. Sind solche beispielsweise
zur Abstützung der Kühlflächen nötig, so sollen sie an den der Wir-.#lWng des Kühlmittels
entzogenen Teilen anßracht werden.
-
' An Hand von in der Zeichnung darge-'stellten beispielsweisen Ausführungen
sei die Erfindung näher veranschaulicht.
-
Fig. i zeigt eine Verwirklichung des Erfindungsgedankens an einem
Speisewasservorwärmer. i sind Wasserrohre, die von Heizgasen in Richtung der Pfeile
2 umströmt sind. 3 sind die über den eigentlichen Vorwärmer hinausragenden Verlängerungen
bzw. Enden der Rohre i, die durch die Deckel q. der unmittelbaren Wirkung des Kühlmittels
entzögen sind. Auf der beispielsweise oben gelegenen Gaseintrittsseite sind Querverbindungen
5, 6 vorhanden, die das Wasser von Röhr zu Rohr überleiten und sich in einer Zone
befinden, in der eine Unterschreitung des Taupunktes nicht zu befürchten ist. Auf
der Austrittsseite der Gase sind dagegen solche Querverbindungen 'zu vermeiden,
weil aus den in der Einleitung ausgeführten Gründen leicht daran Korrosionen auftreten.
Deshalb wird das Wasser, das bei 5 in dass Rohr tritt, zuerst durch ein inneres
Rohr 7 hinabgeführt, hierauf durch das Röhr i hinauf und bei 6 in das nächste Rohr
geleitet. Dort strömt es zuerst zwischen beiden Rohren hinab und dann durch das
innere Rohr hinauf und tritt bei 8 in das nächste Rohr über. Zur Versteifung des
Rohrbündels ist am Gasaustrittsende ein Steg g vorhanden, der am Rohrende befestigt
und der unmittelbaren Kühlwirkung entzogen ist.
-
Fig.2 zeigt eine abweichende Ausführung. Der Wasserübertritt von Rohr
zu Rohr bei io ist nicht am Gaseintrittsende, sondern zwischen Ein- und Austrittsende
angebracht, und zwar weit genug vom Austritt, wo die Gase noch nicht so stark `abgekühlt
sind, däß sie kondensieren würden: Das Wasser trittdurch die Bohrungen eines Steges,
von windschnittiger Form durch. Das Rohr 7 braucht dann nicht die ganze Länge des
Rohres i auszufüllen, sondern reicht nur bis über den Steg io. Das Rohr ist unten
mit einem aufgeschraubten, auswechselbaren Fortsatz i i versehen, der-das der Kühlwirkung
entzogene Ende der Kühlfläche bildet. Dieses Ende' kann stromlinienförmig sein.
Es sind- mannigfache Möglichkeiten vorhanden, die Erfindung zu verwirklichen. Die
Wärmeaüstauscher können statt aus Rohren aus Lamellen bestehen, _ wie z. B. bei
Luftvorwärrnern: Das Kühlmittel kann bis ans Ende der Kühlflächen strömen; aber
seine Wirkung -durch- eine Isolierschicht unterbunden werden:: = ..
Fig.
3 zeigt ein weiteres Beispiel,' wo das. zu kühlende Gas im Innern der Rohre strömt.
Das die Rohre umgebende Kühlmittel reicht nicht bis an das Rohrende i4,' sondern
wird durch die zurückversetzte Rohrplatte 12 ferngehalten. Auf der Wasserseite ist
eine die Wärme schlecht leitende Schicht 13 aufgetragen.