DE829173C

DE829173C - Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE829173C
Application number: DEM3254A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Max Rothemund
Original assignee: AUFGSBURG NUERNBERG A G MASCHF
Current assignee: AUFGSBURG NUERNBERG A G MASCHF
Priority date: 1950-05-11
Filing date: 1950-05-11
Publication date: 1952-01-24

Description

Wärmeaustauscher Die Erfindung hetritft \\'ärmeaustauscher, insbesondere großer Abmessungen. Bei diesen Wärmeaustauschern, wie sie beispielsweise bei Gastur-,l»nenanlagen vorkommen, hat man oft Schwierigkeiten, die Redin@gungen zur Beherrschung der äußeren Kräfte mit denen der freien Wärmedehnm5glichkeit konstruktiv in Einklang zu bringen. Solche Wärmeaustauscher werden meist entweder als Gegenstrom-. Kreuzstrom- oder kombinierte Gegenstrorn-Krouzstromwärmea@ustauscher ausgeführt. Gewöhnlich werden sie,senkrecht aufgestellt. Dabei können die Abgase .den Wärmetauscher und irn besonderen ein Rohrbündel im Wärmetauscher von unten »ach oben durchströmen, während die Luft, die unter einem höheren Druck .steht und an die die Abgase einen möglichst großen Teil ihrer Wärme abgehen sollen, das Rohrbündel außen umspült. Sowohl beim Anfahren als auch im Betrieb werden dann die einzelnen Wandteile verschiedene Temperaturen mfwei@sen. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, konstruktiv dafür zu sorgen, daß sich die auftretenden Wärmedehnungen frei entfalten können, so daß keine schädlichen Wärmespannungen .auftreten.
Es sind Anordnungen bekannt, bei denen an einem Ende des Wärmetauschermantels der Einsatz mit dem Rohrbündel fest verbunden ist, so daß die relativen Dehnungen zwischen Mantel und Rohrbündel in einer Stopfbüchse aam anderen Ende des Wärmetauschers aufgenommen werden müssen. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß an der Einspannstelle des Rohrbündels, die sich beispielsweise im unteren Behälterteil befindet, die Rohrplatte nicht nur durch das Rohrlbündelgewicht, sondern euch von den vom inneren Gasdruck herrührenden Kräften auf Biegung beansprucht wird, was zu konstruktiven Schwierigkeiten führt. Gleichzeitig muß auch für freie radiale Dehnungsmöglichkeiten an der Einspannstelle zwischen dem Mantel und dem Rohrbündeleinsatz Sorge getragen werden. Die Verhältnisse werden also .hier beanspruchungsmäßig sehr ungünstig.
Diese Nachteile werden mach der Erfindung dadurch behoben, daß die Halterung für des Rohrbündel aus einem Tragrohr mit Druckausgleich-#")lfnutigen für das eine Austauschmittel oder mehreren Stehbolzen besteht, die das gesamte Gewicht des Rohrbündiels an der oberen oder unteren Rohrplatte aufnehmen. Die Halterung des Rohrbündels im Mantel kann beispielsweise so vorwerden, daß das Rohrbündel vermittels eines zum Behältermantel konzentrischen;, druckausgeglichenen Blechzylinders in einem Flansch getragen wird, der etwa auf der halben Höhe dies Behältermantels angeordnet ist. Auf diese Weise erreicht man sowohl eine für Transportzwecke er-@\ iinschte Unterteilung des Gesamtbehälters als auch eine etwa symmetrische Anordnung für die in Frage kommenden relativen Wärmedehnungen zwisch,eii Rohrbündel und Außenmantel. Die 1_eitungsquerschnitte sind dabei" wie später noch genauer ausgeführt wird., so bemessen, daß die Rohrplatten in bezug auf Gaskräfte nahezu druckausgeglichen sind und die Platte an der Einspannung lediglich das Eigengewicht des Rohrbündels aufzunehmen hat. Die durch den Gasdruck im Inneren des l@ehälters hervorgerufenen Kräfte dagegen werden ausschließlich vom Gehäusemantel als Zugbeanspruchung aufgenommen. Bei dem Wärmeaust' nach der Erfindung besteht eine nach oben and unten etwa gleichmäßige, symmetrische relative D°linmöglichkeit des inneren Rohrbündeleinsatzes gegenüber dem äußeren Behältermantel. Demgemäß sind Stopfbüchsenkonstruktionen sowohl oben als auch unten an dem senkrecht stehenden Behälter vorgesehen, und zwar in den Zu- und Ableitungen, um die Stopfbuchsen in bezug auf Fertigung und Betrieb so handlich wie möglich zu machen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Wärmeaustauschers in einem Längsschnitt dargestellt.
Der Wärmeaustauscher nach der Erfindung besteht aus einem senkrecht stehenden Mantel, der aus .den beiden zylindrischen Teilen i und 2 und den beiden Abschlußkappen 3 und .4 zusammengesetzt ist und auf den Stützen 5 steht. Das unter Druck stehende aufzuheizende :Austauschmittel, z. B. Luft, tritt durch den Stutzen 6 ein und durch den Stutzen ,-aus. Inn Inneren des Zylindermantels ist ein Rohrbündel 8 angeordnet, dessen an ihren Enden offene Rohre von den Rohrplatten 9 und io getragen werden. Durch diese Rohre strömt das heiße Austauschmittel, z. B. Abgas, das einen möglichst großen Teil seiner `'Wärme an das aufzuheizende Austauschmittel abgeben soll, welches die Rohre umspült. Der Weg des aufzuheizenden Austauschmittels wird durch die Führungsbleche 11, 12, 13 künstlich verlängert, so daß die Wärmeabgabe bzw. -aufnahme entsprechend erhöht wird. Das heiße Austauschmittel tritt unten durch den Rohrstutzen 14 und die trichterförmige Erweiterung 15 in die ,Rohre 8 ein und verläßt sie durch den trichterförmigen Ansatz 16 und den Rohrstutzen 17 am oberen Ende. des Wärmeaustauschers. Die Querschnitte der Rohrstutzen 1.4 und 1; «-erden jeweils etwa gleich der Summe des Querschnittes der Rohre des Rohrbündels 8 gemacht, so daß die Rohrplatteng und io in bezug auf Gaskräfte nahezu druckausgeglichen sind. Getragen wird .das Rohrbündel 8 mit den Rohrplatten 9 und io von einem Tragrohr 18, das sich etwa in der Mitte des Wärmeaustauschers auf dein unteren zylindrischen Mantelteil i abstützt. Das Tragrohr 18 ist mit Druckausgleichöffnungen i9 versehen, so daß auf beiden Seiten der gleiche Druck des aufzuheizenden Austauschmittels herrscht. Statt des Tragrohres 18 können auch entsprechend lange Stehbolzen Verwendung finden. Die unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen dem wesentlich heißeren Rohrbündel 8 und dem Außenmantel i bis .f des Wärmeaustauschers wird an zwei Seiten mittels der Stopfbüchsen 2o und 21 am oberen und unteren Ende des Wärmeaustauschers ausgeglichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. X\'ärnieaustausclier. insbesondere großer Abmessungen, hei dein (las Austauschmittel höheren Druckes ein senkrechtes oder annähernd senkrechtes Rohrbündel umspült, durch das das zweite Austauschmittel strömt, dadurch gekennzeichnet. daß die Halterung des Rohrbündels (8) aus einem Tragrohr (18) mit Druckausgleichöffnungen (i9) für das Austauschmittel höheren Druckes oder mehreren Stehbolzen 1>estelit, die das gesamte Gewicht des Rohrbündels (8) an der oberen oder unteren Rohrplatte (9 bzw. to) aufnehmen.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dat.l das Tragrohr (18) oder die Stehbolzen sich etwa in der Mitte des äußeren Mantelrohres (1, 2) des Wärmeaustauschers auf dieses abstützen.
3. Wärmeaustaauscher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Bemessung der Leitungsquerschnitte ,die Rohrplatten (9, io) in .bezug auf Gaskräfte nahezu druckausgeglichen sind und die Platte an der Einspannung lediglich durch das Eigengewicht des Rohrbündels (8) beansprucht ist. d. Wärmeaustauscher nach Anspruch i, da-,durch gekennzeichnet. daß an den Enden des Wärmeaustauschers zwischen den \lantelkappen und den Zu- bzw. Abführungsstutzen für das zweite Austauschmittel (1d. 1;) Stopfbüchsen (20. 21) angeordnet sind.