DE966614C - Regenerative heat exchangers, especially air preheaters - Google Patents

Regenerative heat exchangers, especially air preheaters

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DE966614C
DE966614C DEA12793A DEA0012793A DE966614C DE 966614 C DE966614 C DE 966614C DE A12793 A DEA12793 A DE A12793A DE A0012793 A DEA0012793 A DE A0012793A DE 966614 C DE966614 C DE 966614C
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DE
Germany
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plates
plate
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heat exchangers
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Expired
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DEA12793A
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German (de)
Inventor
Dipl-Ing Tor Axel Oedman
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Svenska Rotor Maskiner AB
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Svenska Rotor Maskiner AB
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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
    • F28D17/00Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles
    • F28D17/02Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles using rigid bodies, e.g. of porous material
    • 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
    • F28D19/041Regenerative 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 with axial flow through the intermediate heat-transfer medium
    • F28D19/042Rotors; Assemblies of heat absorbing masses

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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

Regenerativ-Wärmeaustauscher, insbesondere Luftvorwärmer Die Erfindung betrifft einen Regenera,tiv-Wärmeausta.uscher, insbesondere Luftvorwärmer, dessen Regenerativmasse aus durch Abstandhalter voneinander getrennt gehaltenen Platten besteht, die in Richtung der Hauptströmung verlaufende Kanäle bilden. Die Abstandhalter können in Form von Wellen in den Platten selbst angeordnet sein, sogenannte Nocken, oder sie werden in Form dicker Drähte oder anderer Profile aus Eisen vorzugsweise auf die Platten aufgeschweißt. Der Einfachheit halber sind im folgenden diese Abstandhalter »Rillen«- genannt. Die Abstandhalter können also auch aus in den Platten eingeschnittenen, auf -gel)ogern.-n Laschen bestehen. Der Abstand zwischen den Rillen ist in der Regel um ein Vielfaches größer als der Abstand zwischen der Platte und der oberen Kante der Laschen, d. h. der Höhe der Rillen. Ein derartiger Kanal, in dem das Mittel strömt, ist auf zwei Seiten von Platten und auf den 1>eid.en anderen Seiten von den Rillen begrenzt. Die Form der Oberfläche dieser Elemente ist für die Wärmeübertragung und den Strömungsdruck des Mittels im Vorwärmer von höchster Bedeutung.Regenerative heat exchangers, especially air preheaters The invention relates to a Regenera, tiv-Wärmeausta.uscher, in particular air preheater, whose Regenerative material made of plates kept separated from one another by spacers exists, which form channels running in the direction of the main flow. The spacers can be arranged in the form of waves in the plates themselves, so-called cams, or they are preferably in the form of thick wires or other profiles made of iron welded onto the plates. For the sake of simplicity, these spacers are shown below "Grooves" - called. The spacers can also be made from cut into the panels, on -gel) ogern.-n tabs insist. The distance between the grooves is usually many times larger than the distance between the plate and the top edge of the tabs, d. H. the height of the grooves. Such a channel in which the agent is on two sides of plates and on the other sides of limited to the grooves. The shape of the surface of these elements is for heat transfer and the flow pressure of the medium in the preheater is of paramount importance.

Die übliche Oberflächengestaltung derartiger Elemente bestand in einer Wellenform, die in einem entsprechenden Winkel zur Hauptströmungsrichtung der Gase verlief. Die hierdurch hervorgerufene Wirbelbildung führt zu einer verhältnis mäßig hohen Wärmeübertragung, ohne eines zu hohen Preßdruckes im Vorwärmer zu bedürfen. Um der Bildung zu starker Grenzströmungen, die die Wärmeübertragung vermindern, da sie isolierend wirken, vorzubeugen, ist bereits vorgeschlagen worden, die Oberfläche durch eingestanzte öffnungen zu unterbrechen (ein bekannter Weg zur Steigerung der Wärmeiibertragung).The usual surface design of such elements consisted of one Waveform that is at a corresponding angle to the main flow direction of the gases passed. The vortex formation caused by this leads to a relatively moderate high heat transfer without requiring too high a pressure in the preheater. Around the formation of excessively strong boundary currents, which reduce the heat transfer, there It has already been proposed to prevent them having an insulating effect, the surface interrupted by punched openings (a well-known way of increasing the Heat transfer).

»Grenzströmungen« ist ein Begriff, der zur Klärung der Frage! von Wärmeübertragungsproblemen eingeführt worden ist. Wenn ein Gas gegen eine hervorstehende Kante einer Platte und parallel mit der Hauptfläche der Platte strömt, ist die Geschwindigkeit des Gases dicht an der Plattenoberfläche im wesentlichen gleich derjenigen in einem größeren Abstand von der Plattenoberfläche. Wenn diese Oberfläche eine große Ausdehnung in Richtung des Gasstromes aufweist, wird die Geschwindigkeit des Gases in unmittelbarer Nähe der Oberfläche zufolge der auftretenden Reibung an der Oberfläche vermindert, wodurch eine Strömung dicht an der Oberfläche entsteht, in der die Geschwindigkeit des Gases geringer ist als in einem gewissen Abstand von der Oberfläche. Die Strömung in der Nähe der Oberfläche, in der die Geschwindigkeit des Gases merklich geringer ist als die Fallgeschwindigkeit, nimmt unter gewissen Umständen den ganzen Raum des Strömungskanals ein. In der Grenzströmung - der angewandte Druck hält sich in dem oben angegebenen Rahmen -ist die Geschwindigkeit des Gases in der Nähe der Oberfläche um so niedriger, je stärker die Grenzströmung ist. Die Wärmeübertragung wird also dann kleiner, wenn sich eine Grenzströmung bildet."Border currents" is a term that clarifies the question! from Heat transfer problems have been introduced. When a gas protrudes against a Edge of a plate and flowing parallel to the main surface of the plate is the velocity of the gas close to the plate surface is substantially the same as that in one greater distance from the plate surface. When this surface is a great expanse in the direction of the gas flow, the speed of the gas is in the immediate The proximity of the surface is reduced due to the friction occurring on the surface, creating a flow close to the surface in which the speed of the gas is less than at a certain distance from the surface. The current near the surface where the velocity of the gas is noticeably slower is than the speed of fall, takes up all space under certain circumstances of the flow channel. In the boundary flow - the applied pressure is kept in within the framework given above - is the velocity of the gas near the surface the lower, the stronger the boundary current is. So the heat transfer will then smaller when a boundary flow is formed.

Die Erfindung bezieht sich also auf diese Hauptgruppe wärmeübertragender Oberflächen. Wichtig ist, daß die Aufteilung einer wärmeübertragenden Oberfläche so vorgenommen wird, daß der Strömungsdruck im Vorwärmer nicht auf einen ungewöhnlichen Wert gesteigert werden muß, d. h., daß das Verhältnis a/d p zum Preßdruck noch einen brauchbaren Wert ergibt, wobei a dem Wärmeübergangskoeffizienten und d p dem Strömungsdruck im Vorwärmer entspricht. Unter Berücksichtigung dieser Umstände bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Oberflächenform mit besonders vorteilhaften Eigenschaften. Da diese Oberflächenform außerdem einfach herzustellen ist, ergibt sich nicht nur die vorteilhafte Elementenoberfläche, sondern ebenso eine Senkung der Herstellungskosten des fertigen Luftvorwärmers.The invention thus relates to this main group of heat-transferring surfaces. It is important that the division of a heat-transferring surface is carried out in such a way that the flow pressure in the preheater does not have to be increased to an unusual value, i.e. that the ratio a / dp to the pressing pressure still gives a usable value, where a is the heat transfer coefficient and d p corresponds to the flow pressure in the preheater. With these circumstances in mind, the present invention relates to a surface shape with particularly advantageous properties. Since this surface shape is also easy to produce, it not only results in the advantageous element surface, but also a reduction in the production costs of the finished air preheater.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die parallel zur Hauptströmung liegenden, vorzugsweise ebenen Flächen der Einbauplatten mit die Bildung träger Grenzschichten in den Gasteilströmen verhindernden Durchbrechungen versehen sind. Derartige Unterbrechungen in der Oberfläche vermindern die Bildung von. Grenzströmungen in einer Stärke, die die Wärmeübertragung wesentlich beeinträchtigt, weil der Gasstrom immer wieder aufs neue auf eine vorhandene Kante stößt, wodurch die Bedingungen für die Bildung einer ununterbrochenen isolierenden Grenzströmung nahezu beseitigt werden. Die Elementenoberfläche entsprechend der Erfindung wird im nachfolgenden, unter Bezugnahme auf die Zeichnung, beschrieben, die vereinfacht dargestellte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes zeigt.The invention consists essentially in the fact that the parallel to Main flow lying, preferably flat surfaces of the mounting plates with the formation Provide sluggish boundary layers in the partial gas flows preventing breakthroughs are. Such interruptions in the surface reduce the formation of. Boundary currents at a strength that significantly impairs the heat transfer because of the gas flow repeatedly encounters an existing edge, which creates the conditions for the formation of an uninterrupted insulating boundary flow almost eliminated will. The element surface according to the invention is in the following, with reference to the drawing, described the simplified illustrated embodiments of the subject matter of the invention shows.

Fig. i ist eine Plattenzusammenstellung, bei der eine der Platten mit einer doppelseitigen Rille versehen ist; Fig. 2 ist eine Plattenverbindung, bei der beide Platten mit einfachen Rillen auf einer Seite versehen sind; Fig. 3 zeigt eine Platte, bei der die Abstandhalter aus auf einer Seite der Platte aufgeschweißten, dicken Drähten besteht; Fig. 4. zeigt eine Platte mit aufgeschweißten Drähten auf beidem Seiten; Fig. 5 bis io zeigen verschiedene Plattengestaltungen, Bei dem in Fig. i dargestellten Gegenstand sind die Platten 2 und q. mit ausgeschnittenen Schlitzen 6 versehen, die rechtwinklig zur Hauptströmungsrichtung 8 des Mittels verlaufen. Die Entfernung der Schlitze 6 voneinander soll größer sein als die Dicke der Platten und vorzugsweise das Doppelte der Plattenstärke betragen. Je enger der flache Teil zwischen den Ausnehmungen 6 in der Strömungsrichtung ist, um so geringer sind die Möglichkeiten für die Bildung einer isolierenden Grenzströmung. Im Hinblick auf die Kosten usw. sollten die Flächen zwischen den Ausnehmungen nicht schmäler als das Vier- bis Fünffache der Dicke der Platten sein.Fig. I is a panel assembly in which one of the panels is provided with a double-sided groove; Fig. 2 is a plate connection, in which both plates are provided with simple grooves on one side; Fig. 3 shows a plate in which the spacers are welded onto one side of the plate, made of thick wires; Fig. 4 shows a plate with welded wires both sides; Fig. 5 to io show different plate designs, in which in Fig. I object shown are the plates 2 and q. with cut out slots 6 provided, which run at right angles to the main flow direction 8 of the agent. The distance between the slots 6 should be greater than the thickness of the plates and preferably be twice the plate thickness. The narrower the flat part between the recesses 6 in the flow direction, the smaller the Possibilities for the formation of an isolating boundary flow. With regard the costs, etc. should not be less than the areas between the recesses be four to five times the thickness of the panels.

In Fig. i ist die obere Platte 2 mit aufrechten doppelseitigen Rillen 12 versehen. In der Zusammenstellung nach Fig. 2 werden die Platten von aufrechten einseitigen Rillen 18 im Abstand voneinander gehalten, und es ist vorteilhaft, wenn in einem Vorwärmer alle Elemente genau die gleiche Form aufweisen. Die Zwischenräume zwischen den Rillen sind hier versetzt angeordnet, um ein Ineinanderrutschen der Elementenplatten zu verhindern. Einfache Rillen können aber auch, wie in Fig.3 dargestellt, durch abstandhaltende Drähte 2o gebildet werden, die vorzugsweise auf die Platten aufgeschweißt werden. Die Platte kann auch in Verbindung mit einer Platte anderer Art verwendet werden, wie dies in Fig. 4. dargestellt ist. Diese Art weist aufgeschweißte abstandhaltende Drähte auf beiden Seiten der Platte auf. Fig. 5 zeigt eine Platte 24 gemäß der Erfindung mit einer glatten Platte 26. In Fig. 6 ist eine Verbindung dargestellt, in der die Platte 28 gewellt ist. In Fig. 7 ist an Stelle einer zweiten Platte ein DrahtnPetz 30 vorgesehen.In Fig. I the upper plate 2 is provided with upright double-sided grooves 12. In the arrangement according to FIG. 2, the plates are held at a distance from one another by upright, one-sided grooves 18, and it is advantageous if all the elements in a preheater have exactly the same shape. The spaces between the grooves are offset here in order to prevent the element panels from slipping into one another. However, as shown in FIG. 3, simple grooves can also be formed by spacing wires 2o, which are preferably welded onto the plates. The plate can also be used in conjunction with another type of plate, as shown in FIG. This type has spacing wires welded onto both sides of the plate. Fig. 5 shows a plate 24 according to the invention with a smooth plate 26. In Fig. 6 a connection is shown in which the plate 28 is corrugated. In Fig. 7, a wire mesh 30 is provided in place of a second plate.

Die Ausnehmungen können auch in einer anderen Art ausgebildet sein. So zeigt beispielsweise Fig. 8 eine Plattenverbindung, in der die eine Platte 3.I mit Ausnehmungen versehen ist, die in einem Winkel zur Hauptströmungsrichtung 32 des Gases verlaufen. Die Fig. g und io zeigen weitere Ausführungsbeispiele von Plattenzusammensetzungen.The recesses can also be designed in a different way. For example, FIG. 8 shows a plate connection in which the one plate 3.I is provided with recesses which are at an angle to the main flow direction 32 of the gas. Figures g and io show further exemplary embodiments of plate compositions.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i. Regenerativ-Wärmeaustauscher, insbesondere Luftvorwärmer, dessen Regenerativmasse aus durch Abstandhalter voneinander getrennt gehaltenen Platten besteht, die in Richtung der Hauptströmung verlaufende Kanäle bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zur Hauptströmung liegenden, vorzugsweise ebenen Flächen der Einbauplatten mit die Bildung träger Grenzschichten in den Gasteilströmen verhindernden Durchbrechungen versehen sind. PATENT CLAIMS: i. Regenerative heat exchangers, especially air preheaters, its regenerative mass separated from each other by spacers held plates, the channels running in the direction of the main flow form, characterized in that lying parallel to the main flow, preferably flat surfaces of the mounting plates with the formation of inert boundary layers in the partial gas flows preventive breakthroughs are provided. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen als Schlitze ausgebildet sind, die im Winkel, vorzugsweise im rechten Winkel zur Hauptströmung verlaufen. 2. Heat exchanger according to claim i, characterized in that the openings are designed as slots which run at an angle, preferably at right angles, to the main flow. 3. Wärmeaustauscher nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die. mit den die Bildung träger Grenzschichten verhindernden Schlitzen versehenen- Platten abwechselnd mit ebenen oder gewellten Platten oder mit netzartigen Zwischenbauten versehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 700941, 596871, 723175, 416226; USA.-Patentschriften Nr. 858:258, 2 313 o81; schweizerische Patentschrift Nr. 26 772; französische Patentschrift Nr. 837765. 3. Heat exchanger according to claim i or 2, characterized in that the. with the slits which prevent the formation of inert boundary layers, plates are alternately provided with flat or corrugated plates or with net-like intermediate structures. Considered publications: German Patent Nos. 700941, 596871, 723175, 416226; U.S. Patents Nos. 858: 258, 2,313,081; Swiss Patent No. 26 772; French Patent No. 837765.
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