DE8121511U1 - Heat exchanger. - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0229—Double end plates; Single end plates with hollow spaces
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, insbesondere zur Abgaswärmeausnutzung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 .The invention relates to a heat exchanger, in particular for exhaust gas heat utilization according to the preamble of the claim 1 .
Die Wärmerückgewinnung aus Abgasen von Dieselmotoren oder dergl. wird immer stärker gefordert und erhält zunehmende Bedeutung; es werden hierfür bevorzugt Rohrbündel-Wärmeaustauscher aus Stahl oder hochlegiertem Stahl eingesetzt. Das Abgas wird dabei in der Regel durch die Wärmeübertragungsrohre geführt, weil die Reinigungsmöglichkeit hierbei besser gegeben ist, während das zu erwärmende Wasser um die Rohre herumgeführt wird.The heat recovery from exhaust gases from diesel engines or the like. Is required more and more and is increasing Meaning; shell-and-tube heat exchangers made of steel or high-alloy steel are preferably used for this purpose. The exhaust gas is usually passed through the heat transfer pipes because it is possible to clean it this is better given while the water to be heated is led around the pipes.
In dem Rohrboden des Wärmeaustauschers am Gaseintritt kommt es aber vor allem im Bereich zwischen den Wärmeübertragungsrohren zu einem Wärmestau, während die dem Wasser zugewandte Seite des Rohrbodens gekühlt wird. Es besteht die Gefahr, daß im Laufe der Zeit das Material ermüdet und Risse im Rohrboden entstehen, was wiederum zu Undichtigkeiten führt.In the tube sheet of the heat exchanger at the gas inlet, however, it occurs primarily in the area between the heat transfer tubes to a build-up of heat while the side of the tube sheet facing the water is cooled. It exists the risk that over time the material will become fatigued and cracks will appear in the tube sheet, which in turn will lead to leaks leads.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, den Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auch nach längerer Einsatzzeit eine Materialermüdung nicht auftreten kann und die Gefahr von Rißbildungen und Undichtigkeiten vermieden ist.The object of the present invention is therefore to provide the heat exchanger of the type mentioned at the beginning Art to be trained in such a way that material fatigue cannot occur even after a long period of use and the danger of cracks and leaks is avoided.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Ausbildung gelöst.This object is achieved by the design specified in the characterizing part of claim 1.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird sozusagen ein Wärmeschutzschild geschaffen, der den eigentlichen Rohrboden der Wärmeübertragungsrohre gegen hohe Temperaturen abschirmt und der damit sichert, daß zwischen beiden Seiten des Rohrbodens ein praktisch vernachlässigbares Temperaturgefälle auftritt; hierdurch kann das Material des Rohrbodens nicht mehr ermüden, auch nicht nach langer Einsatzzeit, und die Gefahr von Rißbildungen und Undichtigkeiten ist vermieden.The inventive training is so to speak a heat shield created, which protects the actual tube sheet of the heat transfer tubes against high temperatures shields and thus ensures that between the two sides of the tube sheet a practically negligible Temperature gradient occurs; as a result, the material of the tube sheet can no longer tire, not even after a long time Use time, and the risk of cracks and leaks is avoided.
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Advantageous and expedient developments of the invention Solution are characterized in the subclaims.
Um die Baulänge und Wärmeverluste möglichst gering zu halten, ist die Weiterbildung gemäß Anspruch 2 vorgesehen.In order to keep the overall length and heat losses as low as possible, the development according to claim 2 is provided.
Durch die weitere Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 ist eine Erhöhung der Wärmeschutzwirkung erreichbar.The further embodiment according to claim 3 increases the heat protection effect.
Die weitere Ausbildung gemäß Anspruch 4 verringert ebenfalls die Wärmeübertragung auf den Rohrboden der Wärmeübertragungsrohre; dies ist auch der Fall durch die weitereThe further embodiment according to claim 4 also reduces the heat transfer to the tube sheet of the heat transfer tubes; this is also the case through the further
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Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung gemäß Anspruch 5.Design of the problem solution according to the invention according to Claim 5.
Da das wärmeabgebende Medium, beispielsweise die heißen Abgase, auf der Ausgangsseite des Wärmeaustauschers nur noch eine sehr geringe Temperatur aufweist, braucht der zweite Rohrboden, wie dies im Anspruch 6 angegeben ist, nur auf der Einlaßseite vorgesehen zu werden.Since the heat-emitting medium, for example the hot exhaust gases, only remains on the outlet side of the heat exchanger has a very low temperature, the second tube sheet, as indicated in claim 6, only needs to be provided on the inlet side.
Eine für den Einsatz des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers vorteilhafte Ausbildung ist im Anspruch 7 angegeben. One for the use of the heat exchanger according to the invention advantageous design is specified in claim 7.
Die Erfindung soll nun anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawing will.
Die Zeichnung zeigt eine Seite eines Wärmeaustauschers 2, der ein Mantelrohr 4 aufweist, in dem ein mit Umlenkblechen versehenes Rohrbündel aus Wärmeübertragungsrohren 8 angeordnet ist. Die Wärmeübertragungsrohre 8 sitzen beidseitig in mit dem Mantelrohr 4 fest verbundenen Rohrboden, von denen nur ein Rohrboden 1o dargestellt ist. Vor dem Rohrboden ist mit geringem Abstand ein zweiter Rohrboden 12 angeordnet, in dem ein Rohrbündel aus relativ kurzen Rohren 14 angeordnet ist. Die Rohre 14 ragen teilweise in die Wärmeübertragungsrohre 8 hinein, und zwar vorzugsweise bis kurz über den Rohrboden 1o hinaus.The drawing shows one side of a heat exchanger 2, which has a jacket tube 4 in which a baffle plate provided tube bundle of heat transfer tubes 8 is arranged. The heat transfer tubes 8 sit on both sides in the tube sheet firmly connected to the jacket tube 4, of which only one tube sheet 1o is shown. In front of the tube sheet a second tube sheet 12 is arranged at a small distance, in which a tube bundle of relatively short tubes 14 is arranged. The tubes 14 partially protrude into the heat transfer tubes 8 into it, preferably to just above the tube sheet 1o.
Der Außendurchmesser der Rohre 14 kann geringer sein als der Innendurchmesser der Wärmeübertragungsrohre 8,The outside diameter of the tubes 14 can be smaller than the inside diameter of the heat transfer tubes 8,
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so daß in der Einbaulage sich die Rohre 14 und die Warmeübertragungsrohre 8 nicht berühren.so that in the installed position, the tubes 14 and the heat transfer tubes 8 do not touch.
Der zwischen den beiden Rohrboden 1o und 12 gebildete Zwischenraum 16 ist nach außen mit Hilfe einer Ringdichtung 18"abgedichtet. Der Zwischenraum 16 selbst kann zusätzlich mit Asbest ausgefüllt sein.The one formed between the two tube sheets 1o and 12 Intermediate space 16 is sealed off from the outside with the aid of an annular seal 18 ″. Intermediate space 16 itself can additionally filled with asbestos.
Vor dem Rohrboden 12 ist eine Einlaßkammer 2o abgedichtet (Dichtung 21) angeordnet. Auf der anderen nicht dargestellten Seite des Wärmeaustauschers 2 münden die Wärmeaustauscherrohre 8 direkt in eine Auslaßkammer.In front of the tube sheet 12, an inlet chamber 2o is sealed (Seal 21) arranged. On the other side, not shown, of the heat exchanger 2 open out Heat exchanger tubes 8 directly into an outlet chamber.
Das Mantelrohr 4 weist einen Einlaßstutzen 22 und einen Auslaßstutzen (nicht dargestellt) auf.The jacket tube 4 has an inlet connection 22 and an outlet connection (not shown).
Der dargestellte Wärmeaustauscher 2 ist insbesondere zur Wärmerückgewinnung aus Abgasen konzipiert. Die etwa 55o - 6oo C heißen Abgase werden in die Einlaßkammer geführt und strömen von dort durch die Rohre 14 und 8 zur Auslaßkammer. Sie geben dabei ihre Wärme über die Wärmeübertragungsrohre an das diese Warmeübertragungsrohre umströmende Wasser ab, das über den Einlaßstutzen 22 in den Mantelraum 24 des Mantelrohres 4 einströmt.The heat exchanger 2 shown is designed in particular for recovering heat from exhaust gases. The approximately Exhaust gases at 55o - 600C are fed into the inlet chamber and flow from there through pipes 14 and 8 to the outlet chamber. They give their heat through the heat transfer pipes to the heat transfer pipes water flowing around it, which flows into the jacket space 24 of the jacket tube 4 via the inlet connection 22.
Der äußere Rohrboden 12 wirkt als Wärmeschutzschild für den Rohrboden 1o der Wärmeübertragungsrohre 8. Der zum Mantelraum 24 hin kühle Rohrboden 1o kann sich auf der Außenseite 26 nun nicht mehr so stark erwärmen, daß ein zu großes Temperaturgefälle, zu große Wärmespannungen sowie Materialermüdungen und dadurch bedingte Risse entstehen. The outer tube sheet 12 acts as a heat shield for the tube sheet 1o of the heat transfer tubes 8. The to the jacket space 24 cool tube sheet 1o can arise the outside 26 no longer heat up so much that too great a temperature gradient, too great thermal stresses as well as material fatigue and the resulting cracks.
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Die Wärme wird vom Rohrboden 12 aufgenommen und damit bezüglich des Rohrbodens 1o von dem Rohrboden 12 abgeschirmt. Da die Innenseite 28 des Rohrbodens 12 nicht gekühlt ist, können keine großen Temperaturunterschiede zwischen beiden Seiten des Rohrbodens 12 auftreten, so daß Wärmespannungen nicht entstehen. Aber auch eine im Laufe der Zeit auftretende Materialermüdung infolge der hohen Abgastemperaturen und dadurch evtl. hervorgerufene Rißbildungen im äußeren Rohrboden 12 sind unschädlich, weil die Abschirmwirkung hierdurch nicht beeinträchtigt wird.The heat is absorbed by the tube sheet 12 and thus shielded from the tube sheet 12 with respect to the tube sheet 1o. Since the inside 28 of the tube sheet 12 is not cooled, there can be no large temperature differences between the two Sides of the tube sheet 12 occur, so that thermal stresses do not arise. But also material fatigue that occurs over time as a result of the high exhaust gas temperatures and any cracks in the outer tube sheet 12 caused thereby are harmless because the shielding effect is not affected by this.
Claims (7)
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