DE891907C - Umlaufender Regenerativ-Luftvorwaermer - Google Patents

Umlaufender Regenerativ-Luftvorwaermer

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DE891907C
DE891907C DEK8171A DEK0008171A DE891907C DE 891907 C DE891907 C DE 891907C DE K8171 A DEK8171 A DE K8171A DE K0008171 A DEK0008171 A DE K0008171A DE 891907 C DE891907 C DE 891907C
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DE
Germany
Prior art keywords
channel
air preheater
regenerative air
air
central angle
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Expired
Application number
DEK8171A
Other languages
English (en)
Inventor
Ernst Dipl-Ing Mudersbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kraftanlagen AG
Original Assignee
Kraftanlagen AG
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D19/00Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium
    • F28D19/04Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air Supply (AREA)

Description

  • Umlaufender Regenerativ-Luftvorwärmer Die Erfindung betrifft einen umlaufenden. Regenerativ-Luftvorwärmer, bei dem die heaufschlagte Kreisringfläche des die Wärmespeichermassen enthaltenden Rotors durch radiale, vor seinen beiden Stirnflächen angeordneteTrennwände, derenEbenen miteinander einen von i8o° verschiedenen. Zentriwinkel einschließen, in die beiden. einander angenähert zu einer vollen Kreisringfläche ergänzenden Isanalquerschnitte unterteilt ist.
  • Bei den gebräuchlichen umlaufenden Regenerativ-Luftvorwärmern: liegen die Ebenen der Trennwände, die den Strömungskanal des wärmneabgebenden Mediums von demjenigen des wärmeaufnehmenden Mediums scheiden, diametral, so daß jedem Kanal die Hälfte ider kreisrin@gförmnigen beawfschlagten Rotorfläche zugeordnet ist. Der Hauptträger ist hierbei zweiarmig ausgeführt, wobei die beiden Trägerarme in der Trennzone und somit ebenfalls diametral liegen. Das Verhältnis der beiden Strömungsquerschnitte zueinander ist daher starr festgelegt, und zwar sind diese beiden Querschnitte im Normalfall gleich groß. Es gibt nun aber Gründe, die in Abhängigkeit von den jeweils vorliegenden Betriebsverhältnissen ein. anderes Ouerschnittsverhältnis erstrebenswert machen. So hängt beispielsweise im Dampfkesselbetrieb das Verhältnis der den Luftvorwärmer durchströmenden Rauchgastrienge zu der aufzuwärmenden Luftmenge von den. Eigenschaften das verfeuerten. Brennstoffes ab, und zwar ist die Gasmenge häufig wesentlich größer als die Luftmenge. Sind die Querschnitte der in den beiden Kanälen liegenden Teile der Rotorfläche gleich groß, so werden in dem letztgenannten, Falle die Strömungsgeschwindigkeit und damit auch der Strömungswiderstand auf der Gasseite erheblich größer als auf der Luftseite. Im Hinblick auf die Zugverhältnisse im Rauchgasstrom, insb-esonder-e für die Bemessung der Saugzüge, ist es aber erwünscht, die Widerstände des Rauchgasstromes so gering wie möglich zu halten. Andererseits ist die Tatsache, daß in diesem Falle der Strömungswiderstand auf der Luftseite nur gering ist, ohne besonderen Wert, weil es keine Schwierigkeiten bereitet, die kalte Verbrennungsluft unter Verwendung eines entsprechend hoch bemessenen Druckes hindurchzupressen.
  • Weiterhin ist es erwünscht, die Temperatur der Heizfläche auf der Rauchgasaustrittsseite so hoch zu halten, daß der Taupunkt der Rauchgase nicht unterschritten wird, um Korrosionen an der Heizfläche zu vermeiden.
  • In regenerativ arbeitenden Luftvorwärmern ist es. möglich, die Heizflädhentemperatur dadurch zu heben, daß der gasbestrichene Anteil der Heizfläche vergrößert und gleichzeitig der luftbestrichene Anteil der Heizfläche vermindert wird, ohne daß hierdurch die sonstigen Betriebsverhältnisse geändert werden.
  • Um den jeweiligen Betriebsverhältnissen, Rechnung tragen zu können, ist es daher vorteilhaft, das Verhältnis der durchströmtem Rotorquerschnitte diesen Verhältnissen anzupassen. Die Lösung, den Querschnitt ides Gaskanals zu vergrößern, indem man .diesen Kanal unmi:ttelbar an dien diametralen Träger hera:nlegt, lxrin@gt den Nachteil mit sich, daß der Träger auch bei guter Isolierung auf dieser Seite stark erwärmt wird, so daß er sich unzulässig weit durchbiegt. Eine Veränderung des Heizflächenverhältnisses wäre auch dadurch möglich, daß in dem einen Kanal unter Verzicht auf die Nutzbarmachung eines entsprechendem Teiles der Rotorfläche, der zu diesem Zweck abgedeckt wird, die an sich insgesamt verfügbare Fläche verkleinert wird, während die beaufschlagte Rotorfläche des anderen Kanals in ihrer Größe unverändert bleibt. Diese Maßnahme hat jedoch den großen Nachteil, daß infolge einer solchen Ausschaltung eines Teiles der Heizfläche von der Wärmeübertragung notwendigerweise der Gesamtapparat entsprechend größer ausgeführt werden muß, um die gleiche Leistung zu erzielen. Diese Lösung ist also äußerst unwirtschaftlich.
  • Der Gedanke, die beaufschlagte Kreisringfläche des die Wärmespeichermassen enthaltenden Rotors nicht diametral zu unterteilen, sondern. die Trennwände so anzuordnen, daß ihre Ebenen miteinander einen Zentriwinkel einschließen, der von r8o° verschieden ist, ist an sich ebenfalls. schon bekannt. Ein solcher Vorwärmer mit Kanälen unterschiedlichen. Zentriwinkels und diametralen Trägern arbeitet aber unwirtschaftlich. Ein solcher Träger, der die ganze Last des schweren Rotors aufnehmen muß, besitzt notwendigerweise beachtliche räumliche Abmessungen, die die freie Durchführung der Strömungskanäle behindern. Die Trägerarme müssen unterströmt werden, wobei die Umlenkung des betreffenden Mediums unterhalb des Trägers zur Folge hat, daß der an sich durch Vergrößerung des Zentriwinkels .gewonnene Querschnitt in Wirklichkeit nicht ausgenutzt wird. Praktisch liegen die Verhältnisse so, daß die durch den Träger abgedeckten Teile der Heizfläche tot liegen.
  • Durch den Gegenstand der Erfindung werden. die genannten Nachteile dadurch vermieden, daß der das Gewicht des Rotors aufnehmende Hauptträger dreiarmig ausgeführt ist, wobei zwei Arme in den Ebenen der Trennwände liegen, während der dritte Arm in einer den größeren Kanal schneidenden, vorzugsweise in der den zugehörigen Zentriwinkel halbierenden Ebene angeordnet ist.
  • Das entscheidende Merkmal des Vorwärmers gemäß vorliegender Erfindung besteht also in der Anpassung des Trägers an die Strömungsquerschnitte. Bei einer solchen Anpassung entsteht, abgesehen von den durch die Abdichtung unvermeidbar bedingten toten Sektoren, keine zusätzliche Verengung des Strömungsquerschnittes und kein Verlust an nutzbarem Rotorquerschnitt.
  • Es sind dreiarmige Träger für Luftvorwärmer mit diametraler Trennung der beiden Durchströmungsquerschnitte bereits bekanntgeworden. Während bei .den vorstehend behandelten Vorwärmern mitKanälen von unterschiedlichem Zentriwinkel eine Verengung der Strömungsquerschnitte dadurch entstand, daß die Trägerarme diametral waren, ist bei den zuletzt erwähnten Vorwärmern mit dreiarmigen Trägern das umgekehrte der Fall: Infolge der diametralen Unterteilung der beiden Kanäle liegen zwei der um zzo° versetzten Arme des Trägers vor dem einen Kanal, so daß der Durchströmungsquerschnitt dieses Kanals dadurch ebenfalls verengt wird und der abgedeckte Teil der Speichermassen tot liegt.
  • Alle diese Nachteile sind bei dem Vorwärmer gemäß der Erfindung vermieden, weil bei Übereinstimmung der Lage der Trägerarme mit der Lage der Abdichtungen, die die beiden Kanalsektoren voneinander trennen, gerade Durchströmun.gsquerschnitte erhalten bleiben und tote Räume vermieden sind.
  • Ein wesentlicher Vorteil ist hierbei auch, daß einseitigeErwärmungen des Trägers ausgeschlossen sind. Wird nämlich der Träger wie bei diametraler Anordnung der Trägerarme in Verbindung mit Kanälen von unterschiedlichem Zentriwinkel hinterströmt, so. wird selbst bei guter Isolierung . der untere Teil des am Gaskanal liegenden Trägers stärker erwärmt. als der obere Teil, so daß der Träger sich durchbiegt. Dieses hat zur Folge, daß der betreffende Träger keine Belastung aufnimmt, die Last vielmehr nur auf dem auf der Luftseite liegenden. Träger ruht. Es verteilt sich die Last also ungleichmäßig, und zwar bis in das Lager, das dementsprechend einseitig beansprucht wird. Bei dem Vorwärmer gemäß der Erfindung hingegen ist eine einseitige Erwärmung ausgeschlossen. Es werden die Träger vielmehr gleichmäßig beansprucht, und es ist auch möglich, sie vollständig frei anzuordnen, so @daß sie allseitig von Außenluft umspült werden.
  • Die Zeichnung stellt einen Luftvorwärm-er der bekannten. Art und ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung,dar. Es zeigt Abb. i einen Luftvorwärmer der bisher gebräuchlichen Art, wobei das obere Bild eine Seitenansicht und das untere eine Aufsicht der bekannten Aus führungsform darstellt, Abb.2 einen Luftvorwärmer gemäß der Erfindung, und zwar zunächst ebenfalls in Seitenansicht .und Aufsicht, während das dritte Bild eine Seitenansicht mit teilweisem Axialschnitt durch den dritten Trägerarm darstellt.
  • Bei dem bekannten Luftvorwärmer nach Abb. i wird der Rotor durch eine gerade Traverse i getragen, wobei jedem der beiden Kanäle die Hälfte der beaufschlagten kreisringförmigen Ro torfläche zur Verfügung steht. Tatsächlich ist die Nutzfläche in jedem der beiden Kanäle etwas kleiner als die Hälfte, da ja durch die Traverse eine Trennzone gewisser Breite abgedeckt wird. Die Abb-. i- macht verständlich, daß durch Heranrücken eines der beiden Kanäle an die durch die Traverse i bestimmte Durchmesserebene bestenfalls nur eine bescheidene Vergrößerung des Durchtrittsquerschnitts auf dieser Seite erzielt werden kann.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 liegen die Verhältnisse infolge der Verwendung eines dreiarmigen Hauptträgers völlig anders. Von: den drei Armen 2a, 2b und 2c liegen die beiden ersten oberhalb der Trennflächen 3 bzw. q., die den großen Gaskanal 5 von dem kleinen. Luftkanal 6 scheiden. Der dritte Trägerarm 2c hingegen liegt in einer Ebene, ,die den größeren Kanal 5 @schneidet, und zwar in diesem Falle, was im allgemeinen zweckmäßig ist, in derjenigen Ebene, die den Zentriwinkel dieses Gaskanals halbiert. Die gesamte beaufschlagte Kreisringfläche des Rotors ist somit durch die Trennflächen 3 und .I so unterteilt, daß der eine Kanal, in diesem Falle der Luftkanal 6, einen Zentriwinkel besitzt, der kleiner ist als i8o°, so daß der Zentriwinkel des anderen Kanals dementsprechend größer ist als iSo°. Durch die Wahl dieser Zentriwinkel, d. h. durch entsprechende Anordnung der Trennflächen 3 und q. und der Trägerarme 2" und 2b, hat man es also in der Hand, jedes jeweils benötigte Verhältnis der beaufschlagten Rotorflächen zu schaffen.
  • Für die konstruktive Ausbildung des dritten Trägerarmes 2c ergeben sich insbesondere zwei Möglichkeiten. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser Arm 2c, wie die Schnittzeichnung rechts oben erkennen läßt, durch den Gaskanal mitten hindurchgeführt. Um eine unzulässige Erwärmung des Armes 2c zu vermeiden, ist er mit einer Ummantelung 7 versehen, die ihn gegen die heißen Rauchgase schützt. Der Zwischenraum 8 zwischen dem Träger 2c und seiner Ummantelung 7 steht mit der Außenluft in Verbindung. Die Ummantelung 7 ist auf ihrer Innenseite mit einer wärmeisolierenden Auflage 9 versehen. Die geringfügige Wärmemenge, die trotzdem in den Zwischenraum 8 eindringt, kann durch die Luft dieses Zwischenraumes ohne Schwierigkeiten abgeführt werden. Wie die Abb. 2 erkennen läßt, ist der Zwischenraum 8 nach der einen Seite offen, während er nach oben durch einen Kanal io ebenfalls mit der Außen-Luft in Verbindung steht. Es steigt die erwärmte Luft somit durch ihren eigenen Auftrieb hoch. Der dadurch erzeugte ständige Luftstrom führt die eingedrungene Wärme mit Leichtigkeit ab.
  • Eine andere Möglichkeit für die konstruktive Anordnung des dritten Trägerarmes 21' ist die, daß man ihn vom Gehäuse des Luftvorwärmers abhebt, d. h. ihn in größerer Entfernung von diesem Gehäuse anbringt, so daß man den Gaskanal unter ihm hindurchführen kann. In diesem Falle ist der dritte Trägerarm also frei angeordnet, so daß er von der Außenluft allseitig umströmt wird und eine besondere Kühlung in der Regel nicht benötigt.
  • Bei dem Luftvorwärmer gemäß der Erfindung ist es also möglich, das Verhältnis zwischen den beiden Strömungsquerschnitten von Fall zu Fall beliebig zu wählen. Die Konstruktion kann; in der Weise ausgeführt werden, daß sie die Festlegung der in Betracht kommenden Winkelneigungen ermöglicht, so daß die Luftvorwärmer an den Baustellen dann entsprechend den dort jeweils vorliegenden Verhältnissen eingestellt und montiert werden können. Spätere Änderungen der Winkelunterteilung an Ort und Stelle nach erfolgtem Einbau sind nicht mehr erforderlich, jedoch kann, sofern mit wechselnden Betriebsbedingungen gerechnet wird, auch diese Möglichkeit von vornherein berücksichtigt werden.
  • Im Hinblick auf die schon erwähnte Tatsache, daß der Strömungswiderstand im Gaskanal vorteilhafterweise möglichst gering gehalten werden soll, während eine Erhöhung des Strömungswiderstandes im Luftkanal in Kauf genommen werden kann, wird man in den meisten Fällen dem Gaskanal den. größeren Zentriwinkel zuordnen, so daß der Luftvorwärmer nach Abb.2 die vorzugsweise in Betracht kommende Ausführungsform darstellt. Hier beträgt der Zentriwinkel des. Luftkanals, i2o° und derjenige des Gaskanals 2q.0°, so daß die drei Trägerarme 2a, 2b und 2c gleichmäßig je um i2o° gegeneinander versetzt sind.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Umlaufender Regenerativ-Luftvorwärmer, bei dem die beaufschlagte Kreisringfläche des die Wärmespeichermassenenthaltenden Rotors durch radiale, vor seinen beiden Stirnflächen angeordnete Trennwände, deren Ebenen miteinander einen von i8o° verschiedenen Zentriwinkel einschließen, in die" beiden einander angenähert zu einer vollen Kreisringfläche ergänzenden Kanalquerschnitte unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der das Gewicht des Rotors aufnehmende Hauptträger dreiarmig ausgeführt ist, wobei zwei Arme in den Ebenen der Trennwände liegen, während der dritte Arm in einer den größeren Kanal schneidenden, vorzugsweise in der den zugehörigen Zentriwinkel halbierenden Ebene angeordnet ist.
  2. 2. Umlaufender Regenerativ-Luftvorwärmer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Trägerarm durch den zugeordneten Kanal hindurchgeführt ist.
  3. 3. Umlaufender Regenerativ-Luftvorwärmer nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Kanal hindurchgeführte dritte Trägerarm ummantelt ist, so daß er von dem durch diesen Kanal strömenden Medium nicht berührt wird.
  4. 4. Umlaufender Regenerativ-Luftvorwärme:-nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen dem dritten Trägerarm und seiner Ummantelung mit der atmosphärisclrl-il Luft in Verbindung steht und. von Luft als Kühlmittel durchströmt wird.
  5. 5. Umlaufender Regenerativ-Luftvorwärmer nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Trägerarm vom Gehäuse des Luftv orwärmers abgehoben und außerhalb des unter ihn hindurchgeführten Kanals so angeordnet ist, daß er von der Außenluft allseitig umströmt wird.
  6. 6. Umlaufender Regenerativ-Luftvorwärmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentriwinkel des Luftkanals zzo° und derjenige des Gaskanals 24o° beträgt, während die drei Trägerarme um je r-oo° gegeneinander versetzt sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 728:234, 700 94i.
DEK8171A 1950-11-25 1950-11-25 Umlaufender Regenerativ-Luftvorwaermer Expired DE891907C (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE700941C (de) * 1936-02-11 1941-01-04 Erik Torvald Linderoth Waermeaustauscher mit umlaufenden Speicherkoerpern
DE728234C (de) * 1937-03-26 1942-11-23 Kraftanlagen Ag Umlaufender Regenerativvorwaermer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE700941C (de) * 1936-02-11 1941-01-04 Erik Torvald Linderoth Waermeaustauscher mit umlaufenden Speicherkoerpern
DE728234C (de) * 1937-03-26 1942-11-23 Kraftanlagen Ag Umlaufender Regenerativvorwaermer

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