DE9100657U1

DE9100657U1 - Auskleidung aus keramischen Platten für Wärmetauscher

Info

Publication number: DE9100657U1
Application number: DE9100657U
Authority: DE
Original assignee: Carborundum Deutschland 4000 Duesseldorf De GmbH
Current assignee: Carborundum Deutschland 4000 Duesseldorf De GmbH
Priority date: 1991-01-21
Filing date: 1991-01-21
Publication date: 1992-01-02
Anticipated expiration: 2001-01-22

Description

16.01.1991

WE/SI/AR 5O421G

Carborundum Deutschland GmbH Kappeier Str. 105

4000 Düsseldorf 13

Auskleidung aus keramischen Platten für Wärmetauscher

Die Erfindung betrifft eine Auskleidung aus keramischen Platten für Wärmetauscher, die an den Wärmetauscherrohren befestigt sind.

In Wärmetauschern fließt das zu erwärmende Medium, z.B. Wasser, durch zumeist senkrecht stehende Rohre und wird durch eine Wärmequelle aufgeheizt. Als Wärmequelle kann Abgas genutzt werden, das bei einer thermischen Verbrennung entsteht. In diesem Fall sind die Rohre der Wärmetauscher zum Schutz gegen Überhitzung und Korrosion auf den von Gas überstrichenen Flächen von einer Auskleidung aus keramischen Platten bedeckt. Die Platten werden dazu an an den Rohren befestigten Haken eingehängt, vermörtelt oder aufeinander an die Rohre gestapelt.

So gebildete Auskleidungen werden in der Regel nicht über die gesamte Länge der Wärmetauscherrohre angeordnet, weil sich nach einer gewissen Strecke das Abgas soweit abgekühlt hat, daß es in direkten Kontakt mit den Wärmetauscherrohren

gebracht werden darf. Die Abkühlung des Abgases hat zur Folge, daß die in dem Abgas enthaltenen Säuren kondensieren. Dies führt besonders im Bereich des oberen Endes der wärmedämmenden Auskleidung aufgrund von Wirbelbildung und der Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit an dieser Stelle zu einer Erosion und Korrosion der Wärmetauscherrohre.

Aufgabe der Erfindung ist es daher die Auskleidung für Wärmetauscherrohre auf einfache Weise dahingehend zu verbessern, daß Korrosion und Erosion an den Wäremtauscherrohren vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die oberen Platten als Abschlußplatten ausgebildet sind, die zur Ablenkung der Gase weg von den Wärmetauscherrohren eine größere Dicke aufweisen als die übrigen Platten und über deren freiliegenden Innenflächen vorstehen. Durch die größere Dicke der Abschlußplatte springt die vordere Kante der Abschlußplatte gegenüber den tieferliegenden Platten vor. Gas, das entlang der Platten strömt, ändert seine Strömungsrichtung an den Abschlußplatten und wird durch diese weggelenkt.

Die Strömungseigenschaften im Bereich des Übergangs zwischen den tieferliegenden Platten und den Abschlußplatten kann dadurch verbessert werden, daß der untere Abschnitt der Abschlußplatten als Schräge ausgebildet ist und einen Übergang von der Dicke der Platten zu der größten Dicke der Abschlußplatten bildet. Auf diese Weise wird das Abgas unter nur geringer Wirbelbildung abgelenkt und strömt mit erhöhter Geschwindigkeit entlang der Vorderseite der Abschlußplatte, so daß der nicht von Gas überstrichene Bereich der Wärmetauscherrohre oberhalb der Auskleidung verlängert wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die oberen Abschlußplatten einen unteren Abschnitt aufweisen, dessen Dicke der der übrigen Platte entspricht und wenn der Übergang zu der Dicke des oberen Abschnittes konkav ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die Entstehung von Verwirbelungen beim Übergang von der Dicke der tieferliegenden Platten zu der Dicke der Abschlußplatte vermieden und eine maximale Strömungsgeschwindigkeit entlang der Abschlußplatten erreicht. Dabei ist es besonders günstig, wenn der konkav ausgebildete Abschnitt der Abschlußplatte mit Abstand zu der oberen Kante der Abschlußplatte in eine konvexe Fläche übergeht. Dabei sollte die obere Kante spätestens im Scheitelpunkt der konvexen Fläche angeordnet sein. Auf diese Weise behält der Abgasstrom seine Strömungsrichtung bei und überströmt eine weitere Strecke mit Abstand zu den Rohren, nachdem es den Bereich der Abschlußplatte verlassen hat.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnungen näher beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Auskleidung nach Anspruch 1,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Auskleidung nach Anspruch 2,

Fig. 3 eine Frontansicht der Auskleidung nach Figur 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch eine weitere Ausgestaltung der Auskleidung nach Anspruch 2,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Auskleidung nach Anspruch 3·

Figur 1 zeigt eine besonders einfache Ausführungsform der Auskleidung an Wärmetauscherrohren. Wärmedämmende Platten aus keramischem Material weisen Ausnahmen la auf, deren obere Fläche Ib mit der Rückwand Ic der Platten 1 einen

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Winkel von nahezu 45 einschließt. Die Platten 1 sind am am Haken 2 aufgehängt, die an Wärmetauscherrohren 3 befestigt sind und formschlüssig in die Ausnahmen la der Platten 1 eingreifen. Zusätzlich zu der Hakenbefestigung sind die Platten mittels einer Mörtelschicht 4 auf den Wärmetauscherrohren fixiert.

Die oberste der Platten 1 ist als quaderförmige Abschlußplatte 5 ausgebildet. Sie ist in gleicher Weise wie die übrigen Platten an den Haken 2 aufgehängt und mittels der Mörtelschicht 4 auf den Wärmetauscherrohren fixiert. Die Abschlußplatte 5 weist gegenüber der Dicke d der tieferliegenden Platten eine größere Dicke D auf.

Abgas strömt entlang der Außenseite Id der Platten 1 und stößt am Ende der Auskleidung auf die über die Platten 1 vorspringende Kante 5a der Abschlußplatte 5· Dadurch wird der Abgasstrom abgebremst und es bildet sich in dem Eckenbereich zwischen der vorspringenden Kante 5a. und der Außenwand Id der an die Abschlußplatte angrenzenden Platte ein Gebiet aus, in dem das Abgas verwirbelt. Durch diesen Wirbel wird das nachströmende Abgas zu der vorderen Fläche 5b der Abschlußplatte 5 abgelenkt, an der entlang es aus dem Bereich der Auskleidung mit einem Abstand ausströmt, der in etwa der Dicke D der Abschlußplatte entspricht.

Figur 2 zeigt eine Auskleidung eines Wärmetauschers bei der als Wärmedämmplatten 1 wirkende Platten in gleicher Weise wie die Platten nach Figur 1 an an den Wärmetauschern 3 befestigten Haken 2 aufgehängt und mittels einer Mörtelschicht 4 fixiert sind. Die obere Fläche der Platten Ie

schließt mit der vorderen Fläche Id der Wärmedämmplatte 1

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einen Winkel von nahezu 45 ein und weist mittig eine über die gesamte Breite der Wärmedämmplatte 1 verlaufende Rille If auf. Parallel zu der oberen Fläche Ie der Wärmedämmplatte 1 verläuft die untere Seite 5c einer prismatischen Abschlußplatte 5» die einen trapezförmigen Querschnitt aufweist. An der unteren Seite 5c der Abschlußplatte 5 ist gegenüberliegend zu der Rille If der tieferliegenden Wärmedämmplatte 1 ebenfalls eine über die Breite der Abschlußplatte verlaufende Rille 5d ausgebildet. Beide Rillen Ie und 5d sind zur besseren Fixierung der Wärmedämmplatte 1 und der Abschlußplatte 5 mit Mörtel 4 gefüllt. Die Rückseite 5e der Abschlußplatte 5 bildet die Grundseite des trapezförmigen Querschnitts der Abschlußplatte 5, zu der parallel die kürzere vordere Seite 5b der Abschlußplatte angeordnet ist.

Abgas strömt entlang der Wärmedämmplatten 1 und trifft auf die durch die Unterseite 5c gebildete Schräge der Abschlußplatte 5> an der der Abgasstrom zu der Vorderseite 5b der Abschlußplatte 5 abgelenkt wird. Dabei bildet sich gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ein kleineres Totgebiet unter geringerer Verwirbelung des Abgases aus, so daß sich die Strömungsgeschwindigkeit des entlang der unteren Seite 5c strömenden Abgases gegenüber der des übrigen Abgases erhöht. Diese Geschwindigkeitserhöhung bewirkt, daß dieser Teilstrom des Abgases mit einem größeren Abstand zu den Wärmetauscherrohren aus dem Bereich der Auskleidung als der Abstand ausströmt, der durch die Dicke Dmax der Abschlußplatte 5 vorgegeben ist. Dadurch wird die Bildung einer Totzone, in der sich kondensierte Säure sammelt, oberhalb der Abschlußplatte sicher vermieden.

In Figur 4 ist eine weitere prismatische Abschlußplatte 5 dargestellt, deren Querschnitt die Form eines gleichschenkligen, rechtwinkligen Dreiecks. Die schrägverlaufende untere Seite 5c der Abschlußplatte 5 bildet die

Grundseite dieses Dreiecks, während ein Schenkel des Dreiecks den Wärmetauscherrohren als Rückseite 5e zugewendet ist.

Abgas strömt entlang der Abschlußplatten 1 und wird an der angeschrägten unteren Seite 5c der Abschlußplatte 5 wie bei der Abschlußplatte 5 nach Figur 2 abgelenkt, so daß sich seine Strömungsgeschwindigkeit vergrößert. Die Abgasströmung entlang der unteren Seite 5c reißt ohne die Bildung von Wirbeln an der durch den spitzen Winkel zwischen der Oberseite 5d und der unteren Seite 5c gebildeten Kante 5a plötzlich ab, so daß es seine Strömungsrichtung beibehält und zusätzlich das ungehindert aufsteigende Abgas aus dem Bereich des Übergangs zwischen Wärmetauscherrohren und Auskleidung abdrängt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Auskleidung nach Figur 5 weist der unter Abschnitt eine konkave Fläche 5f auf, die den Beginn des Übergangs von der Dicke der vorderen Fläche la der Wärmedämmplatten 1 zu der vorspringenden Kante 5a einer Abschlußplatte 5 zu der Dicke Dmax der Abschlußplatte 5 bildet und kontinuierlich mit Abstand zu der waagerechten oberen· Fläche 5d der Abschlußplatte 5 in eine konvexe Fläche 5g übergeht, deren Ende durch die vorstehende Kante 5a im Scheitel der konvexen Krümmung gebildet ist.

An den Wärmedämmplatten 1 aufsteigendes Abgas wird an der konkaven Fläche 5g ohne Bildung von Totgebieten oder Wirbeln abgelenkt und erhöht dabei seine Geschwindigkeit. Anschließend strömt es entlang der konvexen Fläche 5d, wobei sich eine parallel zu den Wärmetauscherrohren 3 verlaufende Strömungsrichtungen einstellt. Aufgrund der erhöhten Geschwindigkeit und der parallel zu den Wärmetauscherrohren 3 verlaufenden Strömung behält das Abgas über eine längere

Entfernung seine Strömungsrichtung bei und wird erst mit großem Abstand zu dem kritischen Bereich durch das ungehindert aufsteigende Abgas wieder an die Wärmetauscherrohre gedrängt.

Claims

WE/SI/AR 5O421G 16.01.1991 SCHUTZANSPRÜCHE

1. Auskleidung aus keramischen Platten (1) für Wärmetauscher, die an den Wärmetauscherrohren (3) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Platten als Abschlußplatten (5) ausgebildet sind, die zur Ablenkung der Gase weg von den Wärmetauscherrohren (3) eine größere Dicke (D) aufweisen als die übrigen Platten (1), über deren freiliegenden Innenflächen vorstehen.

2. Auskleidung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der untere Abschnitt (5c) der Abschlußplatten (5) als Schräge ausgebildet ist und einen Übergang von der Dicke (D) der Platten (1) zu der größten Dicke (Dmax) der Abschlußplatten (5) bildet.

3· Auskleidung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußplatten (5) einen unteren Abschnitt (5c) aufweisen, dessen Dicke (D) der der übrigen Platten (1) entspricht und daß der Übergang zu der Dicke (D) ihres oberen Abschnittes (5f) konkav ausgebildet ist.

4. Auskleidung nach Anspruch 3»

dadurch gekennzeichnet, daß der konkav ausgebildete Abschnitt (5f) mit Abstand zu der oberen Kante in einen konvexen Abschnitt (5g) übergeht und die obere Kante (5a) im Scheitelpunkt des konvexen Abschnitts (5g) angeordnet ist.