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Gegenstrom -Wärmeaustauscher
Die 1?rtindung betrifft einen Gegenstrom-Wärine- |
austausc'her, bei (lern ein im Innern von Rohren |
strönieiides ZVärineaustauschmittel Wärme von |
einem außerliall) der Rohre strömeiucleii Wärmeaus- |
tausc1iniittel aufninnnt und die hiihre gruppen@@eise |
im l@egenstr@im zu dcni zuerst auf die heißesten |
Rohre der Gruplx-ii auftretteiiden tind den Aus- |
tausc'her 1k-1 deii hültest(n Rohren nähe den Hin- |
trittsenden dei- Gruppen verlassenden äußeren |
h'ärineaustauschmittel verlaufen, |
Gem:iß der Erfindung liegt (las Austrittsend- |
ieder Rohrgruppe höher als (las Eintrittsende, unc' |
(las äußere Wärnieaustauschmittel, vorzugsweise |
ein Gas, besitzt ebenso wie das innere eine senkrecht , |
zu eitler waagerechten Ebene nach oben gerichtete |
Strömungskomponente. So sind z. B. im Fall der ,=1n@\-endung der Erfindung auf einen
Vorwärmer mit Wasserrohren die Rohre des Vorwärmers in der gewöhnlichen Weise in
dem aufsteigenden Strom der heißen Gase angeordnet, aber unter sich gruppenweise
derart verbunden, daß die Rohre jeder Gruppe am :'1u.m;gang des Vorwärmers, welche
das heißeste Wasser enthalten, mit dem heißesten "feil der äußeren aufsteigenden
Gase in Berührung sind, während die Rohre am Einsgang des Vorwäriners, die das kälteste
Wasser enthalten, mit :den kältesten Gasen in Berührung kommen. Innerhalb einer
Gruppe steigt dann das Wasser in dem Maße auf, Nv ie es sich erwärmt.
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Bei einer Ausführung der Erfindung, z. B. bei
einem
Vorwärmer mit zwei Rohrreihen, werden diese beiden Reihen durch etwa in Gestalt
von Haarnadeln gruppenweise zusammengesetzte Rohre gebildet, wobei die am Austrittsende
jeder Gruppe befindlichen Rohre die erste Rohrreihe bilden, di( von den heißen aufsteigenden.
Gasen getroffen wird. während die am Eintrittsende befindlichen Ilaarnadelschenkel
die zweite Rohrreihe des Vorwärmers bilden, die hinter der ersten im Strom der Gase
allgeordnet sind; die mittlere Ebene jeder liaarnadelförmigen Rohrgruppe verläuft
leicht gegen eine waagerechte Ebene derart geneigt, daß (las Austrittsrohr höher
liegt als das Eintrittsrohr. Jeder der Haartiadelscherikel kann für sich in der
Längsrichtung ansteigen, so daß das Abströmen von Dampfblasen erleichtert wird.
"Zwei haarnadelfö rtnige Rohrgruppen können in dieser Weise zu einer Gruppe zusammengesetzt
sein.
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Um den äußeren Wärmeaustauschmittelstrom giinstig zu leiten, sind
die Rotire zweckmäßig mit tangential zu ihrer Oberfläche verlaufenden Rippen versehen.
Diese Rippen werden so angeordnet, daß die Rippen der einen Rohrgruppe, z. B. der
Schenkel einer haarnadelförniigen Rohrgruppe, nicht miteinairder in Berührung kommen,
sondern in Berührung oder annähernd in Berührung mit den Rippen einer anderen Gruppe
kommen, derart, daß für den Durchtritt der äußeren Gase versetzte Kanäle entstehen,
die diesen Gasen nacheinander eine Ausdehnung, eine Verdichtung und eine Richtungsänderung
aufzwingen, wodurch der Wärmeaustausch einen Höchstwert erreicht.
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Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, und zwar zeigt
Abb. i schematisch einen senkrechten Sehnitt durch die Hälfte eines Röhrendampfkessels,
der mit einem Vorwärmer gemäß der Erfindung versehen ist, Abb. 2 in größerem Maßstab
eine Ansicht eines Teiles des in Abb. i dargestellten Vorwärmers und Abb. 3 einen
Grundriß einer der Rohrgruppen in Gestalt einer doppelten Haarnadel. aus denen der
Vorwärmer zusammengesetzt ist.
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Für den Fall eines Wasserrolirkessels, wie er zur Hälfte auf der rechten
Seite der Symmetrieachse X- X der Abb. i dargestellt ist, erstreckt sich
das Wasserrohrbündel c von dein unteren Kessel a zu dem oberen Kessel b. Der Vorwärmer
e ist am Ausgang dieses Rohrbündels im Zuge A-R der heißen Gase des Kessels angeordnet.
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Die Rohrreihen, die den Vorwärmer darstellen, verlaufen, wie ersichtlich;
parallel zu der Hauptrichtung der Rohre c. Der Vorwärmer hat im dargestellten Beispiel
vier Reihen von Rohren, kann aber auch eine andere Zahl von Rolirrei'hen aufweisen.
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Der Vorwärmer ist aus Rahrlgrtippeii in Gestalt von doppelten Haarnadeln
mit Schenkeln f bzw. f'
gebildet, wie eine in Abh.3 dargestellt ist;
die mittlere Ebene der eingebauten Rohrgrltppe ist leicht gegen die Waagerechte
nach der Linie D-D der Abb. 2 geneigt. Das von dem Sammler j kommende kalte Wasser
geht nacheinander durch die Schenikel f1, f2, f3, f4 der Gruppe mit den Rohren
f
hindurch, und das !heiße Wasser tritt dann über den Samiuler k aus.
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Wie ersic'htlic'h, bilden alle Schenkel f1 der Rohrgruppen des Vorwärmers
die vierte Reihe der Rohre, d. h. die Reihe, die am weitesten von den heißen Gasen
A entfernt ist. Die Schenkel f. bilden die dritte Reihe, die Sehenkel f3 die zweite
und die Schenkel f4 die erste, d. f. ciiejenige, die dien Rohren c am nächsten liegt
und die somit die heißesten Gase A erhält. Somit arbeitet der Vorwärmer im Gegenstrom,
aber infolge der Neigung der Rohrgruppen gemäß der Linie D-D der Abb. 2 durchläuft
das Wasser die Schenkel f1 bis f4 und steigt im Innern dieser Rohrgruppe von der
Höhe von f1 zu der Höhe voll f4 (Abb. 2) in dem Maße, wie es sieh erwärmt, wodurch
die Strömung im Innern -der Rohrgruppen verbessert wird.
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Die Schenkel jeder Rohrgruppe können mit tangentialen Rippen versehen
sein. Wie man ausAbb. 2 erkennt, stoßen die Rippen nicht mit den Rippen der unmittelbar
d arüberliegenden Rohrgruppe zusammen, sondern mit den Rippen der um zwei Reihen
höher gelegenenGruppe; es kommt also dieRippehl des Rohres f3 in Berührung mit der
Rippe lt. des Rohres f2 usw. Somit erhalten die im Sinne des Pfeiles A.durch
die versetzte Anordnung der Rohre hindurchströmendeirGase einen sittuslinienförmigen
Verlauf C-C, dessen mittlere Richtung die des Gasstromes A ist, wobei aber die Gase
aufeinanderfolgend eine Ausdehnung und Verdichtung erfahren, durch die :der Wärmeaustausch
einen Höchstwert erreicht.
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Selbstverständlich kann man einen Vorwärmer gemäß der Erfindung auch
aus Rohren ohne Rippen oder mit in bekannter Weise angeordneten Rippen herstellen.
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Die Erfindung ist in gleicher Weise auf beliebig im Innern eines Kessels
angeordnete Vorwärmer und auf jede Art von Wärmeaustauschern anwendbar.