Zur Wiedergewinnung der Aufheiz- und Reaktionswärme werden bei den
verschiedensten Verfahren, insbesondere bei Hochdruckverfahren, wie z. B. Gier Ammoniak-
oder der Methanolsynthese, Rohrbündelwärmeaustauscher verwendet, bei denen im allgemeinen
die aufzuheizenden Stoffe um die Rohre strömen, während die vom Reaktionsofen kommenden
wärmeabgebenden Stoffe im Gegenstrom hierzu durch die Rohre geleitet werden. Dabei
ist der freie Strömungsquerschnitt um die Rohre meist ein Mehrfaches des gesamten
Innenquerschnitts der Rohre. Dies ist bedingt durch die Verschweißung der Röhre
mit dem Rohrboden, wobei die Rohröffnungen in diesem zur Erzielung der erforderlichen
Festigkeit des Bodens einen bestimmter Abstand nicht unterschreiten dürfen, und
durch die Notwendigkeit, die Rohrbündel von den auftretenden Verschmutzungen durch
Staubansätze reinigen zu können. Der wesentlich größere Strömungsquerschnitt um
die Rohre hat den Nachteil eines schlechten Wärmeübergangs an die aufzuheizenden
Stoffe, da die Strömungsgeschwindigkeit klein ist, zumal die Gasmenge auf dem Weg
zum Reaktionsofen in vielen Fällen kleiner ist, z. B. nur etwa zwei Drittel derjenigen
beträgt, die den Reaktionsofen verläßt; außerdem haben die zuströmenden Gase niedrigere
Temperatur als die abströmenden.To recover the heating and reaction heat are used in the
various processes, especially in high-pressure processes, such as. B. Greed ammonia
or the methanol synthesis, shell-and-tube heat exchangers, in which generally
the substances to be heated flow around the tubes, while those coming from the reaction furnace
heat-emitting substances are passed through the pipes in countercurrent to this. Included
the free flow cross-section around the pipes is usually a multiple of the total
Internal cross-section of the pipes. This is due to the welding of the tube
with the tube sheet, the tube openings in this to achieve the required
The strength of the floor must not be less than a certain distance, and
by the need to protect the tube bundle from the contamination that occurs
To be able to clean dust deposits. The much larger flow cross-section around
the tubes have the disadvantage of poor heat transfer to the ones to be heated
Substances, since the flow velocity is small, especially since the amount of gas on the way
to the reaction furnace is smaller in many cases, e.g. B. only about two thirds of those
is leaving the reaction furnace; in addition, the inflowing gases have lower levels
Temperature than the outflowing.
Es wurde nun gefunden, daß der beschriebene Nachteil behoben wird,
wenn man das Rohrbündel zur Verminderung des Strömungsquerschnitts um die Rohre
nach der Mitte zu, bezogen auf die Gesamtlänge des Bündels, elastisch einschnürt.
Durch diese Bauweise des Rohrbündels wird der schlechte Wärmeübergang und die schwierige
Zugänglichkeit der Rohre bei der öfters vorzunehmenden Reinigung von Staubansätzen
vermieden. Durch die elastische Einschnürung des Rohrbündels werden die Strömungsquerschnitte
um die Rohre und in den Rohren praktisch gleich, so daß die Geschwindigkeit der
strömenden Mittel außerhalb der Rohre um ein Mehrfaches erhöht und die Wärmedurchgangszahl
um etwa 30 bis 5o0/9 gesteigert wird.It has now been found that the disadvantage described is eliminated if the tube bundle is elastically constricted to reduce the flow cross-section around the tubes towards the center, based on the total length of the bundle. This construction of the tube bundle avoids the poor heat transfer and the difficult accessibility of the tubes when cleaning dust deposits, which has to be carried out frequently. Due to the elastic constriction of the tube bundle, the flow cross-sections around the tubes and in the tubes are practically the same, so that the speed of the flowing medium outside the tubes is increased many times over and the heat transfer coefficient is increased by about 30 to 50/9.
An Hand der Abbildungen sei die neue Anordnung näher erläutert: Abb.
i stellt den Querschnitt durch den Rohrboden eines üblichen Rohrbündels dar, aus
welcher der zur Erhaltung der Festigkeit des Rohrbodens erforderliche Abstand der
Rohröffnungen im Boden ohne weiteres ersichtlich ist; Abb. 2 zeigt den Längsschnitt
eines Rohrbündels b gemäß der Erfindung.The new arrangement is explained in more detail using the illustrations: Fig.
i represents the cross section through the tube sheet of a conventional tube bundle
which is the distance required to maintain the strength of the tube sheet
Pipe openings in the floor can be seen without further ado; Fig. 2 shows the longitudinal section
a tube bundle b according to the invention.
Das Bündel befindet sich innerhalb des 'Mantels a, in diesem Fall
ein dickwandiger Hochdruckmantel; c stellt die Isolation dar. Die Mittel bewegen
sich im Gegenstrom; bei d erfolgt der Zutritt des wärmeabgebenden Mittels, das im
Innern derRohre durch das Bündel strömt und bei e austritt. Das wärmeaufnehmende
Mittel, das die Rohre umspült, tritt bei f ein und verläßt den Wärmeaustauscher
bei g. Wie ersichtlich, ist das Rohrbündel gegen die Mitte zu eingeschnürt; dort
erfolgt die stärkste Einschni.irung. Die Einschnürung wird durch die Verdrängerstäbe
l (vgl. Abb. 2a) und durch den eisernen inneren 'Mantel i, dessen Querschnitt sich
nach der Mitte zu verjüngt. bewirkt. Der innere Mantel i besteht, wie aus der Abt).
2 a zu ersehen ist, aus zwei Hälften (Schalen), die bei m elastisch miteinander
verschraubt sind.The bundle is inside the 'jacket a, in this case
a thick walled high pressure jacket; c represents the isolation. The means move
countercurrent; at d there is access to the exothermic agent, which is in the
Inside the tubes flows through the bundle and exits at e. The heat absorbing
Agent that washes around the tubes enters at f and leaves the heat exchanger
at g. As can be seen, the tube bundle is constricted towards the center; there
the strongest constriction occurs. The constriction is made by the displacement rods
l (see Fig. 2a) and through the iron inner 'mantle i, the cross-section of which is
tapers towards the middle. causes. The inner coat i consists, as of the abbot).
2 a can be seen, from two halves (shells), which are elastic with each other at m
are screwed.
Durch diese elastische Einschnürun,g wird auch die Möglichkeit geschaffen,
nach Herausnahme des Rohrbündels aus dem 'Mantel und nach Abnahme derSchalen i dieRohre
von äußerenVerschimttzungen zu reinigen; wie in Abt). 3 gezeigt ist, können die
Rohre lagerweise angehoben und nach Zwischenlegen von Holzklötzen k bequem mit Drahtbürsten
gereinigt werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß die leicht gebogenen
Rohre gegenüber Wärmeausdehnungen bei Temperaturunterschieden so elastisch sind,
daß die Spannungen an den Schweißstellen in den Rohrböden wesentlich geringer werden
und die Gefahr des Undichtwerdens (an diesen Stellen oder das Abreißen der Rohre
bei Verstopfungen praktisch beseitigt ist.This elastic constriction also creates the possibility of
after removing the tube bundle from the jacket and removing the shells i the tubes
to remove external contaminants; as in Abbot). 3 is shown, the
Pipes raised in layers and after interposing wooden blocks k conveniently with wire brushes
getting cleaned. Another advantage is that the slightly curved
Pipes are so elastic to thermal expansion in the event of temperature differences,
that the stresses at the welds in the tube sheets are significantly lower
and the risk of leaks (in these places or the pipes tearing off
is practically eliminated in the case of blockages.