DE836946C

DE836946C - Gegenstrom-Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE836946C
Application number: DEH4656A
Authority: DE
Inventors: Andre Huet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1947-09-19
Filing date: 1950-07-23
Publication date: 1952-04-17

Description

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.

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Selbstverständlich kann man einen Vorwärmer gemäß der Erfindung auch aus Rohren ohne Rippen oder mit in bekannter Weise angeordneten Rippen herstellen.
Die Erfindung ist in gleicher Weise auf beliebig im Innern eines Kessels angeordnete Vorwärmer und auf jede Art von Wärmeaustauschern anwendbar.

Claims

PATE\TAV S PR L C11E: i. Gegenstromwärmeaustauscher, bei dem ein im Innern von Rohren strömendes Wärmeaustauschmittel Wärme von einem außerhalb der Rdhre strömenden Wärmeaustauschmittel aufnimmt und die Rohre gruppenweise im Gegen strom zu dem zuerst auf die heißesten Rohre der Gruppen auftreffenden und den 'lustauscher bei den kältesten Rohren nahe den Eintrittsenden der Gruppen verlassenden äußeren Wärmeaustauschmittel verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsende (f4) jeder Rohrgruppe höher liegt als das Eintrittsende (f1) und das äußere Wärmeaustauschmittel ebenso wie das innere eitle senkrecht zti einer waagerechten Ebene nach ollen gerichtete Strömungskomponente besitzt.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch i, dadurcli gekennzeichnet, daß jede Rohrgruppe aus etwa in Form einer Haarnadel oder in Form von zwei Haarnadeln abwechselnd gegenläufig zusammengesetzten Rühren(f) besteht, wobei die mittlere Ebene (D-D) der Rohrgruppe vom Eintrittsrohr (f1) zum Austrittsrohr (f4) ansteigt.
3. Wärmeaustausoher nach Anspruch z, da--durch gekennzeichnet, daß jedes einen Haarnadelschenkel bildende Rohr (f) in seiner Längsrichtung zum Austrittsende hin aqsteigh.
4. Wärmeaustauseher nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche der Rohre mit tangential zu ihr verlaufenden Rippen (hl, h.) versehen ist.