EP0644394A1 - Wärmeaustauscher - Google Patents
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- EP0644394A1 EP0644394A1 EP93115210A EP93115210A EP0644394A1 EP 0644394 A1 EP0644394 A1 EP 0644394A1 EP 93115210 A EP93115210 A EP 93115210A EP 93115210 A EP93115210 A EP 93115210A EP 0644394 A1 EP0644394 A1 EP 0644394A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- jacket
- heat exchanger
- partition
- tubes
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
Definitions
- the invention relates to heat exchange apparatuses in which the heat carriers do not come into direct contact with one another, in particular it relates to a heat exchanger.
- the present invention can be most effectively applied to the petroleum, petrochemical, chemical, petroleum, gas, energy, and other industries.
- a heat exchanger is known (Spravochnik po teploobmennikam (Handbook for heat exchangers) vol. 1, 1987, p. 38), which includes a jacket in which a bundle of tubes with transverse partition walls is attached to tube sheets, which are spaced apart from one another over the length of the jacket .
- a collecting chamber is connected to one of the end faces of the jacket and is divided into an entry and an exit section by a longitudinal partition.
- the jacket is provided with sockets for the introduction and removal of heat transfer media.
- the tube bundle is either with a floating head or with -shaped heat exchange tubes connected.
- a major disadvantage of this heat exchanger is that its counterflow index is 0.5 (the largest possible value is 1), which is why it is related to the tube bundle is two-course and in relation to the pipe gap.
- Another heat exchanger (SU, A, 1451518) is known, which contains a jacket with a bundle of heat exchange tubes fastened in tube sheets and with connecting pieces for inserting and removing a heat transfer medium, between which there is a longitudinal partition. A series of transverse partition walls is arranged in the space between the tubes. A collection chamber is connected to one of the end faces of the jacket and is divided into an inlet and an outlet section by a longitudinal partition wall and is provided with corresponding connections for the introduction and removal of another heat transfer medium.
- the heat exchanger contains a means for hermetically sealing the partition wall to the casing, which is in the form of lock connections.
- Each lock connection comprises a tubular socket, which on the one hand is rigidly connected to the inner surface of the casing, but on the other hand has a longitudinal slot, and a reinforcement on the lateral section of the longitudinal partition wall adjoining the casing, which reinforcement is accommodated in the socket.
- each lock connection is made of a thermoelastic material.
- a device for ejecting the longitudinal partition wall from the sockets when the heat exchanger is disassembled is mounted in front of the sockets.
- the tube bundle is connected to a floating head, which includes a tube sheet with a lid.
- a major disadvantage of the design of the heat exchanger is the need to provide corresponding recesses in the tube sheet distant from the collecting chamber, in order to allow it to pass the sockets and the ejection device when the heat exchanger is disassembled. This complicates the design of the heat exchanger and reduces the tightness of the tube sheet with the cover of the floating head.
- Another disadvantage of the design of the heat exchanger is the fact that due to the arrangement of the longitudinal partition wall in the tube bundle and the increase in the counterflow index to one, mechanical stresses in the rolled connections of the tube sheets increase due to different thermal expansion of the tubes in the bundle. This reduces the reliability of the design of the heat exchanger.
- the disadvantage of the design of the heat exchanger is the creation of "parasitic” heat flows through the longitudinal partition due to a temperature gradient of the heat transfer medium on different sides of the longitudinal partition.
- the presence of "parasitic” heat flows reduces the heat effectiveness of the heat exchanger.
- the present invention has for its object to provide a heat exchanger in which the means for hermetically sealing the partition to the jacket would have a construction which would allow the construction of the heat exchanger as a whole to ensure reliable hermeticization in the connection zone of the Simplify the longitudinal partition and the jacket.
- the object is achieved in that in the heat exchanger, containing a jacket with a bundle of heat exchange tubes and with sockets for introducing and removing a heat transfer medium, between which there is a longitudinal partition, a collecting chamber which is connected to one of the end faces of the jacket and with sockets for Inserting and removing another heat transfer medium is provided, and a means for hermetically sealing the partition wall to the jacket, according to the invention the means for hermetically sealing the partition wall to the jacket is in the form of packages of elastic bands, which is at least on one of the sides the longitudinal dividing wall are fixed symmetrically over their length in the sections adjacent to the inner surface of the casing, a part of each band projecting beyond the boundaries of the dividing wall and making contact with the inner surface of the casing.
- the proposed construction of the means for hermetically sealing the partition and the jacket offers the possibility of creating a "labyrinth seal" in the connecting zone of the partition and the jacket, which increases the reliability of the hermeticization in this zone and simplifies the construction of the heat exchanger as a whole .
- Such a construction of the agent eliminates the need to make cutouts in the tube sheet and simplifies the assembly and disassembly of the heat exchanger.
- a number of transverse partition walls are arranged in the jacket, which are spaced apart from one another over the length of the tubes and each of which consists of bars which are located between the tubes and are fastened in a half ring attached to the longitudinal partition.
- This design variant contributes to increasing the turbulence of the flow, which is necessary to intensify the heat exchanger.
- the presence of the half rings reduces the gap between the tube bundle and the jacket, which leads to a reduction in the heat losses due to a transition into the environment via the jacket.
- the use of the transversal bottoms makes it possible to rule out the occurrence of standstill zones in the heat exchanger and makes it easier for the latter to be cleared of deposits.
- a support partition is arranged in the tube bundle, which is located outside the boundaries of the longitudinal partition at the end of the jacket remote from the collecting chamber.
- Such an embodiment variant of the invention makes it possible to increase the rigidity of the tube bundle and, as a result, to increase the operational reliability of the heat exchanger.
- the strips in each package have a different width, which increases in the direction from the longitudinal partition wall to the tubes.
- Such an embodiment variant of the invention makes it possible to practically exclude the formation of "parasitic" heat flows through the longitudinal partition wall, which in turn can increase the heat effectiveness of the heat exchanger.
- the strips in each package are made from bimetal.
- guides for tape packs are provided, each of which is arranged at the end of the longitudinal partition wall remote from the collecting chamber between the latter and one of the tape packs.
- This embodiment of the invention makes it considerably easier to assemble the heat exchanger.
- At least some of the tubes have a cord.
- Such a design of the pipes makes them more plastic.
- Such pipes have a higher reliability than the conventional ones because they reduce mechanical stresses in the rolled connections of the tube sheet and the tubes.
- the heat exchanger contains a jacket 1 (Fig. 1), in the interior of which there is a bundle of heat exchange tubes 2, which are fastened in tube sheets 3, 31.
- the jacket 1 On one end face, the jacket 1 is provided with a collecting chamber 4 with a longitudinal partition 5, which is located between connecting pieces 6, 7 for the introduction and removal of a heat transfer medium.
- the bundle of tubes 2 On the other end of the jacket 1, the bundle of tubes 2 is equipped with a floating head 8 with a cover (not shown).
- a longitudinal partition 9 is arranged in the bundle of tubes 2, which is attached to the tube sheet 3, which is located between the collecting chamber 4 and the jacket 1.
- the partition 9 is arranged between the connecting pieces 10, 11 for the insertion and removal of another heat transfer medium.
- At least a part of the partition 9, which adjoins the collecting chamber 4, has thermal insulation in the form of intermediate layers 12 made of heat-insulating material (e.g. fiberglass, paranite, paralon), which are arranged on both sides of the partition. It is preferred that the length of the intermediate layers 12 (FIG. 3) is at least 67% of the length of the partition 9.
- intermediate layers 12 made of heat-insulating material (e.g. fiberglass, paranite, paralon)
- the optimal solution is a ratio that corresponds to the "golden ratio", i.e. 37.0 and 63.0%, of which the inventors are guided, but as a reserve variant, they suggest isolating the longitudinal plate over 25% of its length, but preferably 63%.
- the intermediate layers 12 are protected by sheets 13.
- the heat exchanger is provided with a means 14 for hermetically sealing the partition 9 and the casing 1, which is in the form of packages 15 (Fig. 2-4) elastic bands 16, which at least on one of the sides of the partition 9 above it Length in sections adjacent to the inner surface of the jacket 1 are attached symmetrically. A part of each band 16 protrudes beyond the boundaries of the partition 9 and contacts the inner surface of the jacket 1, whereby a labyrinth seal (Fig. 2, 4) is formed. I n each packet 15 have the strips 16 have a different width in the direction of the partition wall 9 to the tubes 2 (Fig. 3) increases toward.
- the packages 15 are fastened to the partition 9 by means of bolts 17 with inserts 18.
- the straps 16 in each package 15 can be made with shape memory or bimetal.
- the packets 15 of the belts 16 are equipped with guides 19 (FIG. 4) which are arranged on the end of the partition 9 closest to the floating head 8. Each guide 19 is located between the respective package 15 of the belts 16 and the partition 9.
- transverse partition walls 20 (FIGS. 1, 2) which are spaced apart from one another over the length of the tubes 2 and each of which consists of rods 21 which are located between the tubes 2 and in one the partition 9 attached half ring 22 are attached.
- a support partition 23 is arranged in the bundle of tubes 2 and is located outside the boundaries of the partition 9.
- Each tube 2 has a cord 24 (Fig. 5).
- the bundle prepared in this way is inserted into the jacket 1.
- the bundle of tubes 2 is hermetically sealed on one end by the cover of the floating head 8, while on the other end the jacket 1 is hermetically sealed to the collecting chamber 4.
- connections 6, 7, 10, 11 are connected by means of pipes (not shown) for supplying and removing the heat transfer medium.
- the heat exchanger according to the invention works as follows.
- the heat transfer streams enter the heat exchanger in counterflow.
- One of the streams passes through the nozzle 6 of the collecting chamber 4 into the tubes 2 and then into the floating head 8, after which it reaches the chamber 4 again via the heat exchange tubes 2 and leaves the heat exchanger through the nozzle 7.
- the other stream enters the nozzle 10 and reaches the pipe gap by running around the heat-insulated longitudinal partition 9, the stream being swirled by the partition walls 20 and, after accepting the heat from the first stream, from the jacket 1 through the Port 11 emerges.
- the invention can be used in the petroleum, petrochemical, chemical, petroleum, gas, and other industries.
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Abstract
Der Wärmeaustauscher enthält einen Mantel (1) mit einem Bündel von Wärmeaustauschrohren (2) und mit Stutzen (10, 11) zum Ein- und Herausführen eines Zwischenrohrmediums, zwischen denen sich eine Längstrennwand (9) befindet. Eine mit einer der Stirnseiten des Mantels (1) verbundene Sammelkammer (4) ist mit Stutzen (6, 7) zum Ein- und Herausführen eines Wärmeträgers versehen. Ein Mittel (14) zur hermetisch dichten Verbindung der Längstrennwand und des Mantels (1) ist in Form von Paketen (15) elastischer Bänder (16) ausgeführt, die an den beiden Seiten der Längstrennwand (9) über deren gesamte Länge in den an die Innenfläche des Mantels (1) angrenzenden Abschnitten symmetrisch befestigt sind. Ein Teil jedes Bandes (16) ragt über die Grenzen der Trennwand (9) hinaus und kontaktiert mit der Innenfläche des Mantels (1). <IMAGE>
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf Wärmeaustauschapparate, in denen die Wärmeträger in keinen unmittelbaren Kontakt miteinander treten, insbesondere betrifft sie einen Wärmeaustauscher.
- Am effektivsten kann die vorliegende Erfindung in der erdölverarbeitenden, petrolchemischen, chemischen Industrie, Erdölindustrue, Gasindustrie, Energiewirtschaft und in anderen Industriezweigen angewendet werden.
- Es ist ein Wärmeaustauscher bekannt (Spravochnik po teploobmennikam (Handbuch für Wärmeaustauscher) Bd. 1, 1987, S. 38), der einen Mantel einschliesst, in welchem an Rohrböden ein Bündel von Rohren mit Quertrennwänden angebracht ist, die über die Mantellänge voneinander beabstandet sind. Mit einer der Stirnseiten des Mantels ist eine Sammelkammer verbunden, die durch eine Längstrennwand in eine Eintritts-und eine Austrittsabteilung geteilt ist. Der Mantel ist mit Stutzen zum Ein- und Herausführen von Wärmeträgern versehen. An der anderen Stirnseite des Mantels ist das Rohrbündel entweder mit einem schwimmend gelagerten Kopf oder mit -förmigen Warmeaustauschrohren verbunden.
- Ein wesentlicher Nachteil dieses Wärmeaustauschers ist, dass sein Gegenstromindex 0,5 beträgt (der grösstmögliche Wert ist gleich 1), weshalb er in bezug auf das Rohrbündel zweigängig und in bezug auf den Rohrzwischenraum eingängig ist.
- Bekannt ist ein anderer Wärmeaustauscher (SU, A, 1451518), der einen Mantel mit einem Bündel von in Rohrböden befestigten Wärmeaustauschrohren und mit Stutzen zum Ein- und Herausführen eines Wärmeträgers enthält, zwischen denen sich eine Längstrennwand befindet. Im Rohrzwischenraum ist eine Reihe von Quertrennwänden angeordnet. Mit einer der Stirnseiten des Mantels ist eine Sammelkammer verbunden, die durch eine Längstrennwand in eine Eintritts- und eine Austrittsabteilung geteilt und mit entsprechenden Stutzen zum Ein- und Herausführen eines anderen Wärmeträgers versehen ist. Der Wärmeaustauscher beinhaltet ein Mittel zur hermetisch dichten Verbindung der Trennwand mit dem Mantel, welches in Form von Schlossverbindungen ausgeführt ist. Jede Schlossverbindung umfasst eine rohrförmige Fassung, die einerseits mit der Innenfläche des Mantels starr verbunden ist, andererseits aber einen Längsschlitz aufweist, und eine Verstärkung an dem an den Mantel angrenzenden seitlichen Abshnitt der Längstrennwand, welche Verstärkung in der Fassung untergebracht ist.
- Die Fassung jeder Schlossverbindung besteht aus einem thermoelastischen Material. An dem von der Sammelkammer entfernten Ende des Mantels ist vor den Fassungen eine Vorrichtung zum Ausstossen der Längstrennwand aus den Fassungen beim Auseinandernehmen des Wärmeaustäuschers montiert. Am anderen Stirnende des Mantels ist das Rohrbündel mit einem schwimmend gelagerten Kopf verbunden, der einen Rohrboden mit Deckel einschliesst.
- Bei der Arbeit diesem Wärmeaustauschers kommen zwei Wege der Wärmeträgerströme im Rohrraum und im Rohrszwischenraum zustande. Die Gestaltung zweier Stromungswege im Rohrzwischenraum gestattet es, den Gegenstromindex von 0,5 auf 1,0 zu vergrössern, wobei die Wärmeübertragungseffektivität des Wärmeaustauschers im Mittel um 12 bis 22% zunimmt.
- Zu einem wesentlichen Nachteil der Konstruktion des Wärmeaustauschers gehört die Notwendigkeit, entsprechende Ausnehmungen in dem von der Sammelkammer entfernten Rohrboden vorzusehen, um dessen Vorbeigehen an den Fassungen und der Ausstossvorrichtung beim Auseinandernehmen des Wärmeaustauschers zu ermöglichen. Dies macht die Konstruktion des Wärmeaustauschers komplizierter und vermindert die Dichtheit des Rohrbodens mit dem Deckel des schwimmend gelagerten Kopfes.
- Ein anderer Nachteil der Konstruktion des Wärmeaustauschers liegt darin, dass es unmöglich ist, eine strikte Geradlinigkeit der Befestigung der Fassungen an der Innenfläche des Mantels sicherzustellen, was erhebliche Schwierigkeiten bei der Montage und Demontage des Rohrbündels bereitet.
- Überdies wird die Demontage des Rohrbündels durch Verkokung des Raumes innerhalb der Fassungen erschwert.
- Die Verwendung der Quertrennwände vergrössert die Weglänge des Stroms im Rohrzwischenraum, führt gedoch zum Ansteigen des hydraulischen Widerstandes nahezu um das Zweifache. Ausserdem entstehen in der Nähe der Quertrennwände Stillstandszonen, in denen die Ablagerung von Koks und Teeren an der Aussenfläche der Rohre zunimmt, was den Wärmeaustausch herabsetzt.
- Ein weiterer Nachteil der Konstruktion des Wärmeaustauschers ist der Umstand, dass infolge der Anordnung der Längstrennwand im Rohrbündel und des Anstiegs des Gegenstromindexes auf Eins mechanische Spannungen in den Walzvebindungen der Rohrböden wegen unterschiedlicher Wärmedehnung der Rohre im Bündel zunehmen. Dies setzt die Zuverlässigkeit der Konstruktion des Wärmeaustauschers herab.
- Und schliesslich gehört zum Nachteil der Konstruktion des Wärmeaustauschers die Entstehung von "parasitären" Wärmeflüssen durch die Längstrennwand hindurch wegen eines Temperaturgefälles des Wärmeträgers zu verschiedenen Seiten der Längstrennwand. Das Vorhandensein von "parasitären" Wärmeflüssen vermindert die Wärmeeffektivität des Wärmeaustauschers.
- Der vorliegenden Erfindung ist die Aufgabe zugrundegelegt, einen Wärmeaustauscher zu schaffen, bei welchem das Mittel zur hermetisch dichten Verbindung der Trennwand mit dem Mantel eine Konstruktion hätte, die es gestatten würde, die Bauart des Wärmeaustauschers im ganzen unter Gewährleistung einer zuverlässigen Hermetisierung in der Verbindungszone der Längstrennwand und des Mantels zu vereinfachen.
- Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Wärmeaustauscher, enthaltend einen Mantel mit einem Bündel von Wärmeaustauschrohren und mit Stutzen zum Einund Herausführen eines Wärmeträgers, zwischen denen sich eine Längstrennwand befindet, eine Sammelkammer, die mit einer der Stirnseiten des Mantels verbunden und mit Stutzen zum Ein- und Herausführen eines anderen Wärmeträgers versehen ist, und ein Mittel zur hermetisch dichten Verbindung der Trennwand mit dem Mantel, erfindungsgemäss das Mittel zur hermetisch dichten Verbindung der Trenntwand mit dem Mantel in Form von Paketen elastischer Bänder ausgeführt ist, die zumindest an einer der Seiten der Längstrennwand über deren Länge in den an die Innenfläche des Mantels angrenzenden Abschnitten symmetrisch befestigt sind, wobei ein Teil jedes Bandes über die Grenzen der Trennwand hinausragt und mit der Innenfläche des Mantels kontaktiert.
- Die erfindungsgemäss vorgeschlagene Konstruktion des Mittels zur hermetisch dichten Verbindung der Trennwand und des Mantels bietet die Möglichkeit, eine "Labyrinthdichtung" in der Verbindungszone von Trennwand und Mantel zu schaffen, was die Zuverlässigkeit der Hermetisierung in dieser Zone erhöht und die Konstruktion des Wärmeaustauschers im ganzen vereinfacht.
- Eine derartige Konstruktion des Mittels erübrigt die Ausführung von Ausschnitten im Rohrboden und vereinfacht die Montage und Demontage des Wärmeaustauschers.
- In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist im Mantel eine Reihe von Quertrennwänden angeordnet, die voneinander über die Länge der Rohre beabstandet sind und von denen jede aus Stäben besteht, welche sich zwischen den Rohren befinden und in einem an der Längstrennwand angebrachten Halbring befestigt sind.
- Diese Konstrucktionsvariante trägt zur Erhöhung der Turbulenz des Stromes bei, die zur Intensivierung des Wärmeaustauschers erforderlich ist. Ausserdem verkleinert das Vorhandensein der Halbringe den Spalt zwischen dem Rohrbündel und dem Mantel, was zur Verringerung der Wärmeverluste durch übergang in die Umgebung über den Mantel führt. Die Verwendung der quergestellten Böden erlaubt es, das Auftreten von Stillstandszonen im Wärmeaustauscher auszuschliessen, und erleichtert die Reinigung des letzteren von Ablagerungen.
- In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist im Rohrbündel eine Stütztrennwand angeordnet, die sich ausserhall der Grenzen der Längstrennwand an dem von der Sammelkammer entfernten Ende des Mantels befindet.
- Eine solche Ausführungsvariante der Erfindung gestattet es, die Steifigkeit des Rohrbündels zu erhöhen und als Folge davon die Betriebssicherheit des Wärmeaustauschers zu steigern.
- Entsprechend einer der Ausführungsformen der Erfindung weisen die Bänder in jedem Paket eine unterschiedliche Breite auf, die in Richtung von der Längstrennwand zu den Rohren hin zunimmt.
- Es ist durchaus zweckmässig, dass zumindest ein Teil der Trennwand, der an die Sammelkammer angrenzt, einen Wärmeisolierüberzug aufweist.
- Eine derartige Ausführungsvariante der Erfindung erlaubt es, die Entstehung von "parasitären" Wärmeflüssen durch die Längstrennwand hindurch praktisch auszuschliessen, wodurch wiederum die Wärmeeffektivität des Wärmeaustauschers erhöht werden kann.
- In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung sind die Bänder in jedem Paket aus Bimetall ausgeführt.
- Gemäss einer der Ausführungsvarianten der Erfindung sind Führungen für Bänderpakete vorgesehen, von denen jede an dem von der Sammelkammer entfernten Ende der Längstrennwand zwischen der letzteren und einem der Bänderpakete angeordnet ist.
- Diese Ausführungsform der Erfindung gestattet es, den Zusammenbau des Wärmeaustauschers wesentlich zu erleichtern.
- Es ist zweckmässig, dass zumindest ein Teil der Rohre eine Kordierung aufweist.
- Eine solche Ausführung der Rohre macht sie plastischer. Derartige Rohre besitzen gegenüber den herkömmlichen eine höhere Zuverlässigkeit, weil sie mechanische Spannungen in den Walzyerbindungen des Rohrbodens und der Rohre herabsetzen.
- Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden eingehenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele derselben und aus beigefügten Zeichnungen, in denen es zeigt:
- Fig. 1 das Prinzipschema des erfindungsgemässen Wärmeaustauschers;
- Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II - II der Fig. 1 (im vergrösserten Massstab);
- Fig. 3 die Baugruppe der Befestigung des Bänderpaketes an der Längstrennwand im Ausgangszustand (vor dem Zusammenbau des Wärmeaustauschers);
- Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV - IV der Fig. 1;
- Fig. 5 einen Teil des Rohres mit Kordierung.
- Der Wärmeaustauscher enthält einen Mantel 1 (Fig. 1), in dessen Innerem sich ein Bündel von Wärmeaustauschrohren 2 befindet, die in Rohrböden 3, 3¹ befestigt sind. An der einen Stirnseite ist der Mantel 1 mit einer Sammelkammer 4 mit einer Längstrennwand 5 versehen, die sich zwischen Stutzen 6, 7 zum Ein-und Herausführen eines Wärmeträgers befindet. An der anderen Stirnseite des Mantels 1 ist das Bündel der Rohre 2 mit einem schwimmend gelagerten kopf 8 mit einem (nicht gezeichneten) Deckel ausgesrüstet.
- In dem Mantel 1 ist im Bündel der Rohre 2 eine Längstrennwand 9 angeordnet, die am Rohrboden 3 befestigt ist, welcher sich zwischen der Sammelkammer 4 und dem Mantel 1 befindet. Die Trennwand 9 ist zwischen Stutzen 10, 11 zum Ein- und Herausführen eines anderen Wärmeträgers angeordnet.
- Zumindest ein Teil der Trennwand 9, der an die Sammelkammer 4 angrenzt, besitzt eine Wärmedämmung in Form von Zwischenlagen 12 aus wärmeisolierendem Material (z.B. Glasfaserstoff, Paranit, Paralon), die zu den beiden Seiten der Trennwand angeordnet sind. Es ist bevorzugt, dass die Länge der Zwischenlagen 12 (Fig. 3) mindestens 67% der Länge der Trennwand 9 beträgt.
- Eine Begründung der zulässigen Länge des nicht isolierten Teils der Längstrennwand kann aus logischen und mathematischen Überlegungen heraus erhalten werden. Die Abhängigkeit der Effektivität des Gegenstromprozesses der Wärmeübertragung (V.M.Kei, A.L. London "Kompaktnye teploobmenniki"/Kompakte Wärmeaustauschers, 1967, Verlag Energia /Moskau/, S. 25) von der Grösse der Oberfläche wird durch die folgende Formel ausgedrückt:
worin bedeuten:
E - Effektivität der Wärmeübertragung (in diesem Fall des nicht isolierten Teils der Längstrennwand);
K - Wärmeübergangszahl, in erster Annäherung als konstant angenommen;
W - Wasseräquivalent des Wärmeflusses;
F - Wärmeaustauschfläche (in diesem Fall wird sie bei der konstanten Breite der Längstrennwand zur Länge des nicht isolierten Teils derselben proportional sein: -
-
- Um die Wendung der Funktion zu bestimmen, d.h., bei welcher Grösse des nicht isolierten Teils der Längstrennwand der "parasitäre" Wärmefluss noch unwesentlich sein wird, ist es erforderlich, die zweite Ableitung von der Funktion zu nehmen und ihren Wert gleich Null zu setzen.
- Die Berechnung von X bei dieser Bedingung unter realen Betriebsbedingungen der Wärmeaustauscher φ = 5- 5,5 (B.M.Keis, A.L. London. "Kompaktnye teploobmenniki", S. 44, Abb. 2-12 ÷ 2-21) ergibt einen Wert X, d.h. die Grösse des nicht isolierten Teils der Längstrennwane, gleich 0,25 - 0,37.
- Überhaupt besteht in ähnilichen, von vornherein unklaren Fällen die optimale Lösung, wie dies die Informationstheorie andeutet, in einem Verhältnis, das dem "goldenen Schnitt" entspricht, d.h. 37,0 und 63,0%, wovon sich eben die Erfinder leiten lassen, aber als Reservevariante schlagen sie vor, die Längsplatte auf 25% ihrer Länge zu isolieren, vorzugsweise aber 63%.
- Die Zwischenlagen 12 sind durch Bleche 13 geschützt.
- Der Wärmeaustauscher ist mit einem Mittel 14 zur hermetisch dichten Verbindung der Trennwand 9 und des Mantels 1 versehen, das in Form von Paketen 15 (Fig. 2 - 4) elastischer Bänder 16 ausgeführt ist, die zumindest auf einer der Seiten der Trennwand 9 über deren Länge in an die Innenfläche des Mantels 1 angrenzenden Abschnitten symmetrisch befestigt sind. Ein Teil jedes Bandes 16 ragt über die Grenzen der Trennwand 9 hinaus und kontaktiert mit der Innenfläche des Mantels 1, wodurch eine Labyrinthdichtung (Fig. 2, 4) gebildet wird. In jedem Paket 15 besitzen die Bänder 16 eine unterschiedliche Breite, die in Richtung von der Trennwand 9 zu den Rohren 2 (Fig. 3) hin zunimmt. Die Pakete 15 werden an der Trennwand 9 mittels Schraubenbolzen 17 mit Beilagen 18 befestigt.
- Die Bänder 16 in jedem Paket 15 können mit Gedächtnis der Form oder aus Bimetall ausgeführt sein.
- Die Pakete 15 der Bänder 16 sind mit Führungen 19 (Fig. 4) ausgestattet, die an dem dem schwimmend gelagerten Kopf 8 nächstliegenden Ende der Trennwand 9 angeordnet sind. Jede Führung 19 befindet sich zwischen dem jeweiligen Paket 15 der Bänder 16 und der Trennwand 9.
- Im Bündel der Rohre 2 ist eine Reine von Quertrennwänden 20 (Fig. 1, 2) angeordnet, die über die Länge der Rohre 2 voneinander beabstandet sind und von denen jede aus Stäben 21 besteht, die sich zwischen den Rohren 2 befinden und in einem an der Trennwand 9 angebrachten Halbring 22 befestigt sind.
- In der Nähe des schwimmend gelagerten Kopfes 8 ist im Bündel der Rohre 2 eine Stütztrennwand 23 angeordnet, die sich ausserhalb der Grenzen der Trennwand 9 befindet.
- Jedes Rohr 2 weist eins Kordierung 24 (Fig. 5) auf.
- Die Montage des Wärmeaustauschers wird folgendermassen vorgenommen. Zunächst wird an die Trennwand 9 eine Reihe von Quertrennwänden 20 angeschweisst, woraus eines der Enden der Trennwand 9 an einen der Rohrböden 3 angeschweisst wird. Danach führt man die Rohre 2 in die Quertrennwände 20 ein und walzt die Enden der Rohre 2 auf und schweisst sie an die Rohrböden 3, 3¹ an. Der Rohrboden 3 sowie die Trennwände 20 werden durch (nicht dargestellte) Führungsleisten umfasst, welche das Gerüst der Rohrbündels bilden.
- An den Flanken der Trennwand 9 bringt man mit Hilfe der Schraubenbolden 17 die Pakete 15 der Bänder 16 an, deren Enden man mit Hilfe der Führungen 19 abbiegt, die an einem der Enden der Trennwand 9 angeordnet werden.
- Das auf diese Weise vorbereitete Bündel setzt man in den Mantel 1 ein. Das Bündel der Rohre 2 wird an der einen Stirnseite durch den Deckel des schwimmend gelagerten Kopfes 8 hermetisch verschlossen, während man an der anderen Stirnseite den Mantel 1 mit der Sammelkammer 4 hermetisch dicht verbindet.
- Vor dem Arbeitsbeginn verbindet man die Stutzen 6, 7, 10, 11 mittels (nicht gezeigten) Rohrleitungen zur Zuund Abführung der Wärmeträger.
- Der erfindungsgemässe Wärmeaustauscher arbeitet folgenderweise.
- Die Wärmeträgerströme gelangen im Gegenstrom in den Wärmeaustauscher. Einer der Ströme tritt durch den Stutzen 6 der Sammelkammer 4 in die Rohre 2 und dann in den schwimmend gelagerten Kopf 8 ein, nach welchem er über die Wärmeaustauschrohre 2 wieder in die Kammer 4 gelangt und durch den Stutzen 7 den Wärmeaustauscher verlässt.
- Der andere Strom tritt in den Stutzen 10 ein und erreicht den Rohrzwischenraum, indem er um die wärmeisolierte Längstrennwand 9 herumläuft, wobei der Strom von den Trennwänden 20 verwirbelt wird und, nachdem er die Wärme vom ersten Strom angenommen hat, aus dem Mantel 1 durch den Stutzen 11 austritt.
- Die Erfindung kann in der erdölverarbeitenden, petrolchemischen, chemischen Industrie, in der Erdöl-, Gasindustrie und in anderen Industriezweigen angewendet werden.
Claims (9)
- Wärmeaustauscher, enthaltend einen Mantel (1) mit einem Bündel von Wärmeaustauschrohren (2) und mit Stutzen (10, 11) zum Ein- und Herausführen eines Wärmeträgers, zwischen denen sich eine Längstrennwand (9) befindet, eine Sammelkammer (4), die mit einer der Stirnseiten des Mantels (1) verbunden und mit Stutzen (6, 7) zum Ein- und Herausführen eines anderen Wärmeträgers versehen ist, und ein Mittel (14) zur hermetisch dichten Verbindung der Trennwand (9) mit dem Mantel (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (14) zur hermetisch dichten Verbindung der Trennwand (9) mit dem Mantel (1) in Form von Paketen (15) elastischer Bänder (16) ausgeführt ist, die zumindest an einer der Seiten der Längstrennwand (9) über deren Länge in den an die Innenfläche des Mantels (1) angrenzenden Abschnitten symmetrisch befestigt sind, wobei ein Teil jedes Bandes (16) über die Grenzen der Trennwand (9) hinausragt und mit der Innenfläche des Mantels (1) kontaktiert.
- Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Mantel (1) eine Reihe von Quertrennwänden (20) angeordnet ist, die über die Länge der Rohre (2) voneinander beabstandet sind und von denen jede aus Stäben (21) besteht, welche sich zwischen den Rohren (2) befinden und in einem an der Trennwand (9) angebrachten Halbring (22) befestigt sind.
- Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bündel der Rohre (2) eine Stütztrennwand (23) angeordnet ist, die sich ausserhalb der Grenzen der Längstrennwand (9) an dem von der Sammelkammer (4) entfernten Ende des Mantels (4) befindet.
- Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder (16) in jedem Paket (15) eine unterschiedliche Breite aufweisen, die in Richtung von dar Längstrennwand (9) zu den Rohren (2) hin zunimmt.
- Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das zumindest ein Teil der Trennwand (9), der an die Sammelkammer (4) angrenzt, einen Wärmeisolierüberzug (12) aufweist.
- Wärmeaustauscher nach Ansprüchen 1, 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder (16) in jedem Paket (15) aus einem Material mit Formgedächtnis ausgeführt sind.
- Wärmeaustauscher nach Ansprüchen 1, 4, 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder (16) in jedem Paket (15) aus Bimetall bestehen.
- Wärmeaustauscher nach Ansprüchen 1, 4, 6, 7, dadurch gekennzeichnet, dass er mit Führungen (19) für die Pakete (15) der Bänder (16) ausgestattet ist, von denen jede an dem von der Sammelkammer (14) entfernten Ende der Längstrennwand (9) zwischen der letzteren und einem der Pakete (15) der Bänder (16) angeordnet ist.
- Wärmeaustauscher nach Ansprüchen 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Rohre (12) eine Kordierung (25) aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP93115210A EP0644394A1 (de) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | Wärmeaustauscher |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP93115210A EP0644394A1 (de) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | Wärmeaustauscher |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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EP0644394A1 true EP0644394A1 (de) | 1995-03-22 |
Family
ID=8213286
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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EP93115210A Withdrawn EP0644394A1 (de) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | Wärmeaustauscher |
Country Status (1)
Country | Link |
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EP (1) | EP0644394A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1012029C2 (nl) * | 1999-05-11 | 2000-11-14 | Bloksma B V | Warmtewisselaar. |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US1803035A (en) * | 1930-06-30 | 1931-04-28 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Heat exchanger |
US2404187A (en) * | 1943-08-27 | 1946-07-16 | Woodall Duckham 1920 Ltd | Tubular heat exchange apparatus |
EP0259895A1 (de) * | 1983-03-28 | 1988-03-16 | Tui Industries | Rohrbündelwärmetauscher |
EP0382098A2 (de) * | 1989-02-10 | 1990-08-16 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Mehrrohrtypwärmetauscher |
-
1993
- 1993-09-21 EP EP93115210A patent/EP0644394A1/de not_active Withdrawn
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WO2000068629A1 (en) * | 1999-05-11 | 2000-11-16 | Bloksma B.V. | Heat exchanger |
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