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Elementensatz für Regenerativ-Wärmeaustauscher
| Die Erfindung betrittt einen 1-"lenentensatz für |
| Regenerativ-Wärineaustauscher für die Vorwär- |
| nitilug von Luft oder Non anderen Gasen, lxstehend |
| :uts Kanäle für die (lttl-clistriinietiden Gase bilden- |
| llk'ti Eintzclelementen. Sie bezieht sich insbesondere |
| auf die (estaltung der von den Gasen bestrichenen |
| ( )lrerfl;iclleil. |
| In \\'ä rnieaus.tausch ern dieser Art, in deti"°ti der |
| \,\'@ii-nicatistatiscli zwischen l;asförmig@en Körpern |
| @tattündet, die nicht unmittelbar miteinanKler in 13e- |
| rührungg sind und durch eine Anzahl von Kanälen |
| strönieit, deren Wandungen die \Värme von einem |
| Kürl>er aufnehmen und an einen anderen Körper ab- |
| geben, ist es sehr wichtig, daß der -Mittelwert des |
| \\'ä rineiibergangskoeffizienten so Boch als möglich |
| und (1a13 der Druckabfall im strömenden Medium in |
| den Kanälen gleichzeitig nicht allzu hoch wird. |
| 1)a die 1-1eizflä chen gemäß der Erfindung vonvie- |
| gen«1 für IZegenerativ-Wärmeaustauscher ver Nvend- |
| bar sind. ist die Erfindung der Einfachheit Halber in |
| :\nwen<lulig auf diese Bauart beschrieben, obwohl |
| eiit;ige Ausführungen auch für rekul)erati\-e @\'ärnie- |
| atistausclier Verwendung finden können. Der |
| \\'ärtneiilrergangskoeffizient ist von der |
| der Kanial«andungken, den Abmessungen des Kanals, |
| seiner Gestaltung usw. abhängig. Der Druckabfall |
| ist elxns<@ weitgehend von dier Konstruktion der |
| Teile der Kanäle abhängig. In Regenerativ-Luft- |
| überhitzern. z. 13. in Ljungström-Luftvor@%-ärnierit, |
| «-erden die Kanäle aus Plattenpaketen gebildet, in |
| denen Platten nebeneinander, aber in einem be- |
| stimmten Abstand voneinander angeordnet sind,, |
| wodurch Kanäle für das fließende Mittel zwischen |
| den einzelnen Platten entstehen. Bei dieser Ausfüh- |
rung ist. wenigstens eine Seite jedes Kanals gewellt, wodurch die
Gase eine Wirbel.ung erfahren. Die Grenzströmung wird vermindert und der Wärmeübergangskoeffizient
vergrößert, ohne daß der Druckabfall hohe Werte angenommen hätte. Es ist für eine
gute Wärmeübertragung wichtig, daß die Grcnzströmung in mäßigen Grenzen gehalten
wird. Bekanntlich haben, mit Stiften, scharfen Vorsprüngen od. dgl. versehene Oberflächen
einen hohen Wärmeübertragungskoeffizienten. Die Schwierigkeiten liegen in der Herbeiführung
eines hohen Wärnneübertragungs#koeffizienben ohne zu hohen Strömungswiderstand.
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Die obenerwähwten Regenerativ-Luftvorwärmer leiden an dein Übelstand,
daß der Wärmeübertragung-skoeffiz:ienrt ziemlich niedrig ist, haben aber den Vorteil,
daß der Druckabfall klein ist. Die in; einem L,uftüberhitzer erforderliche Oberfläche
für einen bestimmten Wärmeaustausch mit einer gewissen Leistungsfähigkeit ist dem
Wärmeübergangs koeffizienten direkt proportional. Daher ist es erwünscht, Kanäle
für einen beträchtlich höheren Wärmeübertragungskoeffizienten zu bauen, ohne einen
hohen Druckabfall zu bekommen..
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Nach der Erfindung wird eine Ausbildung der Heizflächen mit sehr vorteilhaften
Eigenschaften hinsichtlich Wärmeübergangskoeffizient und Druckabfall geschaffen,
die im Vergleich mit den bekannten Bauarten insbesondere den großen Vorteil ergibt,
daß die Abmessungen des Wärmeaustauschers beträchtlich vermindert werden oder daß
ein Luftüberhitzer von bestimmter Abmessung bedeutend größere Gasmengen als früher
bewältigen kann.
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Erfindungsgemäß w ur& dies durch Unterbrechung der Grenzströmung
im Kanal wirkungsvoll erzielt, so daß der WärmeÜbertragungskoeffiziernt auf einen
in den- früheren Wärmeaustauschern dieser Art nie erreichten Wert ansteigt, ohne
daß der Druckabfall einen, unzulässigen. Wert erreicht.
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Nach der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, d@aß wenigsteivs
jedes zweite kanalbildende Element aus einem Drahtnetz besteht, das parallel zur
Haupts.trömungsrichtung der Gase angeordruet ist.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele dies Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Hier zeigt Fig. i perspektivisch einen Teil eines Elementersatzes mit
einem Drahtnetz, das zwischen mit Ab-
standsrippen versehenen, ebenen Platten
angeordnet ist, Fig. 2 einen Schnitt durch das Netz mit dünnen Drähten in einer
Richtung und mit dicken Drähten in der anderen, im rechten Winkel dazu verlaufender
Richtung, Fig. 3 ,einen Schnitt durch eine andere Ausibildung dies Netzes mit dicken.,
in einer Richtung im Ab-
stand voneinander verlaufenden Drähten, Fig. .4 im
Schnitt ein Netz, das mit eingepreßten, den Distanerippem der bekannten Plattenausbildungen
ähnllichen Teilen versehen ist, Fi:g. 5 im Schnitt einen Teil eines Elementensatzes,
der aus einem einfachen Netz mit angeschweißten Abstandshaltegliedern besteht, Fig.
6 eine perspektivische Darstellung eines Elemenbensatzes, der aus einfachen rechtwinklig
zur Richtung des Gasstromes angeordneten Netzen gebildet ist, Fig. 7 bis 9 einige
Ausbildungen von. Abstandsrippen, die in ebenen Platten aus@gepreßt sind, Fig. io
bis 14 verschiedene Ausführungen, fester Abstandshalter, Fig. 15 eine Ausführung,
bei der die Abstandshaltier aus einer Platte gestanzt und ausgebogen sind., Fig.
16 bis 25 verschiedene Beispiele von Platten mit Abstandshaltern in Verbindung mit
Drahtnetzen, 'Fig. 26 eine Platte mit gewellten Rippen als Abstarvdshalter und Fig.
2@7 und 28 Platten mit darin eingepreßten Abstandshalterippen.
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Entsprechend Fig. i besteht der Elementersatz gemäß der Erfindung
aus flachen oder gewellten Platten io mit Abstandsrippen 12, die verschieden ausgeführt
sein können. Zwischen zwei solchen Platten io ist gemäß Fig. i ein aus dickem Draht
geflochtenes, grobmaschiges Drahtgeflecht angeordnet. Das ein solches Paket durchströmende
Gas wird von den, zwischen den Rippen 12 gebildeten Kanälen geführt, seine das Drahtgeflecht
14 berüb:renden Grenzschichten aber wirksam unterbrochen, wodurch der Wärmeübertragungskoeffizienft,
gerechnet auf die Gesamtfläche des Elementenpaketes, einen hohen Wert annimmt.
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Fig. 2 zeigt im Schnitt ein Netz 14, in welchem die in der einen Richtung
verlaufenden Drähte 16 dicker sind als die rechtwinklig zu ihnen verlaufenden Drähte
18.
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Demgegenüber zeigt Fig. 3 ein anderes Ausbildungsbeispiel mit dicken
Drähten 16, die, in einer Richtung verlaufend, in bestimmten Abständen voneinander
in ein Netz eingeflochten sind.
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Bei der Verwendung von einfachen Drah,tinetzen ohne ebene Zwischenplatten
ist gemäß Fig. 4 jedes zweite Netz 1:I mit Abstandsllalterippen 12 versehen, die
in das Drahtgeflecht eingepreßt sind.
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Fig. 5 zeigt, wie die Netze 14 mit Hilfe von kräftigen Drähten 20
voneinander getrennt gehalten werden, die in der Richtung des Gasstromes verlaufen
und an beiden Seiten jedes zweiten Netzes 14 oder je einer Seite jedes Netzes befestigt
sind. Zwischen zwei Abstandsrippen 14 gemäß Fig. 4 oder Abstandshaltedrähten 2o
nach Fig. 5 entstehen Gaskanäle für den Gasstrom, die zur Verminderung des Druckabfalles
beitragen.
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Bei Anordnung einfacher Netze in den Heizelementen sind diese Netze
quer zur Richtung des Gasstromes angeordnet. Eine solche Ausbildung zeigt Fig. 6,
wo die eigentlichen Netze mnittels Bolzen 22 zusammengehalten werden, die so angeordnet
sind, daß die Maschen in den verschiedenen Netze» in einer Flucht liegen, um gerade
Durchflußkanäle zu erhalten.
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Die ebenen Platten können, wie Fig. 7 bis 9, 13 bis 15 und 26 bis
28 zeigen, mit Rippen versehen sein. Es ist nicht erforderlich, diese Abstandishalterippen
aus
den Platter, selbst, z. B. durch Pressen, zu formen, sie können aus Drähten, Winkeleisen
oder ähnlichen Teilen Teestehen, die an die Platten geschweißt und parallel zur
Hauptstromrichtung der Gase angeordnet sind, wie dies z. B. in den Fig. io
bi S 12, 20. 22 und 23 gezeigt ist. Beispiele für die Ausbildung
der Oberflächen von Platten sind in den in F ig. 17, 1y, 20, 22, 23 bis 25 dargestellten
Beispielen gezeigt.
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In den regenerativen LjungströmrVorwärmern ist es oft vorteilhaft,
den Einsatz in zwei oder mehr Einzelsätze zu unterteilen. Dies aus dem Grunde, weil
sich zeitweise Feuchtigkeit an den Elementenplatten der kalten Seite ausbilden kann,
wenn unter I>estinimteii Betriebsverhältnissen die Lufterhitzung zu stark wird oder
wenn Brennstoffe mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt zur Anwendung kommen. In diesen
Fällen ist es zweckmäßig, den Elementansatz in der Weise zu unterteilen, daß ein
Satz desselben auf der kalten Seite aus einem korrosionssicheren Werkstoff angefertigt
wird.
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Im Falle der Fig. 6 werden z. B. drei übereinanderliegendle Sätze
24, 26 und 28 angeordnet, von denen jeder quer zur Gasdurchströmuug angeord, riete
Netze mit verschiedenen Eigenschaften aufweist. Diese Einrichtung ist vorteilhaft,
warm, z. B. im Betrieb, Teile der Einbauten durch Korrosion schadhaft werden und
ausgewechselt werden müssen.
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Die Netze werden entsprechend dem Querschnitt der Vorwärmersektoren
geschnitten und, wie bereits erwähnt, in ihrer Lage mittels mehrerer Bolzen, die
durch die Maschen gehen, gehalten. Es ist vorteilhaft, Netze verschiedener Maschenweiten
in der Weise zu verwenden, daß jedes zweite Netz feinere Maschen hat, z. B. i cm,
und jedes dazwischen,-liegende Netz etwas gröbere Maschen, z. B. 3 cm. Das Einbaupaket
wird dadurch aufgelockerter und läßt sich leichter reinigen. Es benötigt wohl etwas
mehr Raum in vertikaler Richtung, weil die effektive Heizfläcbe je Volumeinheit
des Vorwärmers durch die Verwendung der weiteren Netze vermindert wird. Dies ist
aber nicht bedeutungsvoll, da der Wärmeübergangskoeffizient einen so hohen, Wert
hat, daß die benötigte Bauhöhe immer noch geringer ist als diie Mindesthöhe, die
für den Rest des Wärmeaustauschers aus konstruktiven Gründien benötigt wird.
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Die in der Zeichnung dargestellten Elemente können in einer großen
Zahl von Kombinationen von Drahtnetzen und Platten mit Abstandshaltern variiert
werden.