DE849111C - Waermeaustauscher mit Rohrbuendel - Google Patents

Waermeaustauscher mit Rohrbuendel

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DE849111C
DE849111C DES108D DES0000108D DE849111C DE 849111 C DE849111 C DE 849111C DE S108 D DES108 D DE S108D DE S0000108 D DES0000108 D DE S0000108D DE 849111 C DE849111 C DE 849111C
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    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/005Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for only one medium being tubes having bent portions or being assembled from bent tubes or being tubes having a toroidal configuration
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    • Y10S165/492Plural conduits with ends connected to tube plate

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Description

  • Wärmeaustauscher mit Rohrbündel Die Erfindung bezieht sich auf Wärmeaustauscher mit Rohrbündeln, bei denen die Mittellinien der Rohre in koaxialen Umdrehungshüllen gelegen sind, die sich zu den Enden hin erweitern und durch die Drehung einer Rohrmittellinie um die Achse des Rohrbündels erhalten sind, während gleichzeitig die Rohrmittellinien in ebenen Flächen gelegen sind, die untereinander gleiche Winkel bilden und durch ein und denselben Punkt der Achse, um die die Drehung der einen Rohrmittellinie vor sich geht, hindurchgehen.
  • Die Erfindung bezweckt, eine einfache Möglichkeit zu schaffen, jedes Rohr einzeln ersetzen bzw. auswechseln zu können, ohne daß dadurch die Wärmeübertragungsverhältnisse ungünstig beeinflußt werden oder irgendwelche unzulässige Spannungen in Kauf genommen werden müssen. Die Erfindung besteht darin, daß die Mittellinien der Rohre, die das Bündel bilden, Kreisbögen sind, wobei die Radien der Kreisbögen in der gleichen Umdrehungshülle gleich und in verschiedenen Umdrehungshüllen verschieden sind.
  • Andere Zwecke und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der auf den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiele der Erfindung.
  • Die Fig. i veranschaulicht schematisch die äußere Kontur des Rohrbündels eines Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung.
  • Die Außenhülle dieses Rohrbündels ist eine Umdrehungsfläche um die Achse a, wobei die Erzeugende dieser Fläche die Linie b ist. Die Umdrehungsfläche, in der das Rohrbündel enthalten ist, setzt sich aus drei gesonderten Teilen zusammen: der erste Teil zwischen den Querschnitten i und 2 hat einen im allgemeinen kegelstumpfförmigen Verlauf, konvergierend vom Querschnitt i zum Querschnitt 2; der zweite Teil zwischen den Querschnitten 2 und 3 hat nahezu den Verlauf eines geraden Zylinders mit konstantem Querschnitt; der dritte Teil zwischen den Querschnitten 3 und 4 hat einen allgemein divergierenden Verlauf vom Querschnitt 3 zum Querschnitt 4.
  • Die Fig. 2 veranschaulicht einen geraden Zylinder, der zwischen den Querschnitten 2 und 3 identisch ist mit demjenigen der Fig. i, wobei dieser Zylinder in der Fig. 2 jedoch bis zu den Querschnitten i und 4 der Fig. i verlängert ist. Der Querschnitt io ist der mittlere Querschnitt der Fig. i und 2.
  • Die Gerade c der Fig. 2 veranschaulicht in der Zeichnungsebene die Schnittlinie einer Ebene, senkrecht zur Zeichnungsebene, die durch die Punkte 5 und 6 hindurchgeht und die Achse a im Punkte 8 schneidet. Der Schnitt dieser Normalebene mit der oberen Hälfte des Zylinders ergibt die in der Fig. 2 dargestellte Halbellipse nach dem Umlegen in die Zeichnungsebene. Die Punkte 7', 8' und g' der umgelegten Halbellipse d entsprechen den Schnittpunkten 7, 8 und g in den entsprechenden Querschnitten 2, io und 3. Die Kurve e der Fig. 2 veranschaulicht einen Kreisbogen in wahrer Größe, der durch die drei Punkte T, 8' und g' bestimmt ist und in ii' und 12' endet. Die Gerade c veranschaulicht zwischen den Punkten ii und 12 die Projektion des Kreisbogens e. Die Drehung des Kreisbogens e um die Achse a des Zylinders erzeugt die in der Fig. i dargestellte Umdrehungsfläche und legt genau die Erzeugende b fest. Der so aus der Erzeugenden b erhaltene Stumpf zwischen den Querschnitten 2 und 3 ist nur annähernd und nicht genau geradlinig. Unter dem technischen Gesichtspunkt ist diese letztere Annäherung ohne praktische Bedeutung, da der Unterschied zwischen einem geraden und dem wirklichen Zylinder zwischen den Querschnitten 2 und 3 innerhalb der Fertigungstoleranzen liegen wird. Wenn man eine bestimmte Toleranz für die Abmessungen des wirklichen Zylinders zwischen den Querschnitten 2 und 3 zuläßt, so kann man dieser Toleranz in der Bemessung des Kreisbogens e Rechnung tragen, derart, daß dieser nicht genau durch die Punkte 7', 8' und g' festgelegt zu sein braucht, sondern davon in durch die zugelassene Toleranz bestimmten Grenzen entfernt liegen kann.
  • Die Erzeugungsart der in der Fig. i dargestellten Fläche durch die Drehung eines Kreisbogens um eine Achse bildet das Hauptprinzip der Bauart von Wärmeaustauschern mit Rohrbündel gemäß der Erfindung. Bei den Anlagen gemäß der Erfindung werden die verschiedenen Rohrabschnitte so hergestellt, daß alle Achsen der einen Abschnitt bildenden Rohre in einer Umdrehungsfläche enthalten sind, die auf die in den Fig. i und 2 dargestellte Weise erhalten wird, wobei diese verschiedenen Abschnitte ein und dieselbe Achse a und ein und denselben Mittelquerschnitt io haben.
  • Die Fig. 3 veranschaulicht den Schnitt einer axialen Ebene durch die verschiedenen Umdrehungsflächen, die die Rohrabschnitte, welche das Rohrbündel gemäß der Erfindung bilden, enthalten, wobei die Linien f den Verlauf dieser Flächen in der Zeichnungsebene veranschaulichen. Die Querschnitte 1, 2, 3 und 4 der Fig. 3 sind diejenigen, die in den Fig. i und 2 festgelegt sind.
  • Die Fig.4 veranschaulicht die Anordnung der Rohre 13 in einer Hülle gemäß der Erfindung, wobei diese Rohre nach dem Kreisbogen e gemäß Fig.2 gebogen sind und die Endquerschnitte i und 4 denjenigen der Fig. i und 2 entsprechen.
  • Die Bauart der Rohrbündel gemäß der Erfindung eignet sich dank der Freiheit in der Wahl, die für die Verteilung der Querschnitte 1, 2, 3, 4 und io und der Punkte 5 und 6 gemäß der Fig. 2 gegeben ist, für ganz verschiedene Abmessungen von Anlagen. Insbesondere kann man ein Rohrbündel schaffen, in dem der gerade zylindrische Teil zwischen den Querschnitten 2 und 3 eine Länge o hat.
  • Dieser letztere Spezialfall läßt sich auf die beiden nachfolgenden Arten verwirklichen: Bei der ersten Art haben die Rohre eine sehr geringe Krümmung, und jede Rohrhülle hat dann die Form einer Umdrehungshyperbel, wie es die Fig. 6 zeigt, in der die Linien h die Achsen der Rohre, die eine Hülle oder einen Abschnitt bilden, bedeuten. Bei der zweiten Art haben alle Rohre, die einen Abschnitt bilden, eine bestimmte Krümmung, und ihre Achsen liegen in Axialebenen des Bündels. Die Fig. 5 zeigt eine solche Hülle von Rohren, wobei die Linien g die Achsen der Rohre, die diesen Abschnitt bilden, veranschaulichen.
  • Andere Arten von Rohrbündeln gemäß der Erfindung können durch Nebeneinandersetzen von Teilelementen gewonnen werden, die den zuvor beschriebenen Ausführungen entnommen sind. Zum Beispiel kann man die in Kreisbogenform gekrümmten Rohre so anordnen, daß ihre Achsen g in einer Ebene enthalten sind, wie es die Fig. 5 zeigt, und mehrere Rohrebenen dieser Art können so nebeneinandergesetzt werden, daß ein Rohrbündel beliebigen Querschnitts, der sich beliebig ändert, geschaffen werden kann.
  • Die Rohrbündel gemäß der Erfindung, die in der beschriebenen Weise hergestellt sind, werden in bekannter Weise durch Aufweiten der Rohrenden und anschließendes Abdichten in Rohrplatten befestigt. Die Rohrplatten sind sehr oft eben, können aber auch gewölbt sein. Im Falle von Wärmeaustauschern mit Rohrbündeln, die einem hohen Druck standhalten müssen, eignen sich die Rohrbündel gemäß der Erfindung besonders gut für die Verwendung von gewölbten Rohrplatten, da die Oberfläche dieser gekrümmten Rohrplatten etwa senkrecht zu den Achsen der Rohre verlaufen würde, wie es schematisch die Fig. 7 zeigt, in der die Linien i die Achsen der Rohre und j eine gewölbte Rohrscheibe bedeuten.
  • Die Fig. 8 zeigt als Ausführungsbeispiel einen Wärmeaustauscher, der mit einem Rohrbündel gemäß der Erfindung ausgerüstet ist. Die Linien l und die Rohrscheiben m begrenzen den Raum für das Rohrbündel gemäß der Erfindung, von dem ein Rohr k dargestellt ist. Die Hülle n setzt sich aus einem mittleren geraden Stumpf und zwei kegelstumpfförmigen Endstümpfen zusammen, in denen der Ein- und Austritt der an den Rohren vorbeiströmenden Flüssigkeit durch die Anschlüsse p und q erfolgt. Die im Innern der Rohre strömende Flüssigkeit wird durch die Rohranschlüsse r und s geleitet, die in bekannter Weise mit den ebenen Rohrplatten na verschraubt sind. Die Achse a der Anlage ist gleichfalls die Achse des Rohrbündels gemäß der Erfindung. Die Schnitte A-A und B-B der Fig. 8 veranschaulichen, daß der Durchtrittsquerschnitt für die die Rohre des Bündels umspülende Flüssigkeit in den Eingangs- und Austrittsstümpfen bedeutend größer ist, als in dem mittleren zylindrischen Stumpf.
  • Die Vorteile der Wärmeaustauscher mit Rohrbündel gemäß der Erfindung ergeben sich aus der vorhergehenden Beschreibung. Es ist bekannt, daß das Verhältnis des Wärmeübertragungskoeffizienten zum mit der Wärmeübertragung verbundenen Leistungsverlust das günstigste ist, wenn die Wärmeübertragungsflächen der Strömung der Flüssigkeit keinen Widerstand entgegenstellen. Diese Bedingung günstigster Übertragung der Wärme wird in dem mittleren Stumpf der Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung erzielt, in dem das Durchströmen der äußeren Flüssigkeit sich parallel zu den Rohren mit einer gewünschten Geschwindigkeit vollzieht, wobei diese durch die Wahl eines bestimmten Durchtrittsquerschnittes für diesen Zweck erhalten wird. Die Druckverluste der äußeren Flüssigkeit infolge des Formwiderstandes der Rohre in den Eintritts- und Austrittsstümpfen werden auf Grund des großen Abstandes der Rohre in diesen Abschnitten und auf Grund des großen Durchtrittsquerschnittes auf einem Minimum gehalten.
  • Außerdem gestattet die Divergenz der Rohre in dem Austrittsquerschnitt der äußeren Flüssigkeit eine gute Rückdruckentwicklung der äußeren Flüssigkeit, herkommend von ihrer kinetischen Energie beim Austritt aus dem mittleren Stumpf mit geringem Durchtrittsquerschnitt. Im ganzen sind die Strömungsbedingungen der außen um die Rohre zirkulierenden Flüssigkeit die günstigsten, soweit es den hohen Wärmeübertragungskoeffizienten und den geringen Druckverlust angeht. Die Strömungsbedingungen der im Innern der Rohre zirkulierenden Flüssigkeit sind denjenigen von Wärmeaustauschern bekannter Art gleich. Es ist bekannt, daß diese Strömungsbedingungen zufriedenstellend sind. Die Tatsache, daß die Rohre eine beträchtliche Krümmung in den Rohrbündeln gemäß der Erfindung besitzen können, begrenzt das Zusammenziehen der Rohre infolge von Temperaturunterschieden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Wärmeaustauscher mit Rohrbündel, bei dem die Mittellinien der Rohre in koaxialen Umdrehungshüllen gelegen sind, die sich zu den Enden hin erweitern und durch die Drehung einer Rohrmittellinie um die Achse des Rohrbündels erhalten sind, während gleichzeitig die Rohrmittellinien in ebenen Flächen gelegen sind, die untereinander gleiche Winkel bilden und durch ein und denselben Punkt der Achse, um die die Drehung der einen Rohrmittellinie vor sich geht, hindurchgehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinien der Rohre, die das Bündel bilden, Kreisbögen sind oder einen ähnlichen kurvenförmigen Verlauf aufweisen, wobei die Krümmungsradien der Kreisbögen oder Kurven in der gleichen Umdrehungshülle gleich und in verschiedenen Umdrehungshüllen verschieden sind.
  2. 2. Wärmeaustauscher nach dem Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Teil des Rohrbündels nahezu zylindrisch ist.
  3. 3. Wärmeaustauscher nach dem Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsradien der Kreisbögen oder Kurven so groß sind, daß das Rohrbündel etwa die Form eines Umdrehungshyperboloids aufweist. Angezogene Druckschriften VDI-Beiheft 1940, Nr. i, S. i bis 6.
DES108D 1948-10-16 1949-10-18 Waermeaustauscher mit Rohrbuendel Expired DE849111C (de)

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2852350A (en) * 1952-12-27 1958-09-16 Rheinpreussen Ag Fur Bergbau A Carbon monoxide hydrogenation synthesis reactors
CA1323363C (en) * 1989-08-24 1993-10-19 Gordon M. Cameron Tube layout for heat exchanger

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1125758A (en) * 1912-05-29 1915-01-19 Stack Heater Company Water-heater.
GB112222A (en) * 1917-04-24 1918-01-03 George Woodvine Improvements in Vertical Steam-boilers.
US1655086A (en) * 1926-03-26 1928-01-03 Robert L Blanding Heat exchanger
US1869973A (en) * 1929-12-20 1932-08-02 Babcock & Wilcox Co Combined condenser and heater
DE563894C (de) * 1930-04-29 1932-11-11 Zimmermann & Co Waermeaustauscher mit um seine Achse schraubenfoermig gebogenen Rohren
US2346822A (en) * 1941-11-08 1944-04-18 Drayer & Hanson Inc Heat transfer apparatus
GB570115A (en) * 1942-07-29 1945-06-22 Westinghouse Electric Int Co Improvements in or relating to heat-exchange apparatus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *

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CH290704A (fr) 1953-05-15
GB696672A (en) 1953-09-09
US2686044A (en) 1954-08-10
FR997627A (fr) 1952-01-08

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