EP0735317A1 - Wärmetauscher - Google Patents
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- EP0735317A1 EP0735317A1 EP96104063A EP96104063A EP0735317A1 EP 0735317 A1 EP0735317 A1 EP 0735317A1 EP 96104063 A EP96104063 A EP 96104063A EP 96104063 A EP96104063 A EP 96104063A EP 0735317 A1 EP0735317 A1 EP 0735317A1
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- European Patent Office
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- heat exchanger
- cooling zone
- housing
- tube
- exchanger according
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
- F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
- F22D1/32—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters arranged to be heated by steam, e.g. bled from turbines
Definitions
- the invention relates to a heat exchanger with a housing and a plurality of tube bundles for the separation of media which are in heat exchange. It is particularly suitable for preheaters for a steam engine with tapped steam.
- a heat exchanger of the type mentioned above is e.g. known from German Auslegeschrift 24 58 847. It has two tube bundles made of rectilinear tubes, which run vertically and open into a common movable tube plate with their upper end.
- the invention aims at a design with which the benefits of heating are improved, so that the efficiency of the overall cycle of water and water vapor is increased.
- the heat exchanger according to the invention is characterized in that two inlet ports are arranged adjacent to the housing, which lead to separate tube bundles, that at least one outlet port starts from a different side of the housing to the position of the inlet ports, and that a special cooling zone is provided between the tube bundles and the outlet port another tube bundle is provided.
- This particular cooling zone advantageously has a temperature which is at least 20 ° K lower than the temperatures in the region of the other two tube bundles.
- a further development of the invention is also that the special cooling zone when using media of different pressures is assigned to the tube bundle for the higher pressure and that the outflow from the special cooling zone leads via a loop with variable pressure reduction to the outlet connection to which the other tube bundle is connected is directly connected.
- a controllable throttle valve prevents the drain loop from breaking through from the higher-tension pressure chamber. On the side of the lower pressure, the loop is then pulled up to the water level in the condensate cooler. This ensures start-up and low-load operation.
- a desuperheater zone can also be assigned to the tube bundle for the lower pressure. This means that superheated steam can be used economically in this area with little expenditure on equipment.
- the special cooling zone according to the invention is expediently provided with thresholds, partitions or the like for setting a minimum liquid level.
- the outlet nozzle is arranged so high that a complete teaching of the cooling zone is definitely excluded.
- the housing contains a degassing device. It is preferably arranged in a condensate collecting space common to both tube bundles and serves primarily to remove gases which are not condensable in the heat exchanger according to the invention, such as oxygen and nitrogen.
- a heat exchanger 1 has an outer cylindrical, elongated housing 2 and an elongated inner housing 3 which is semicircular in cross section.
- a water chamber 4 provided at one end of the heat exchanger 1 consists of a 3-part distributor.
- the outer housing 2 and the water chamber 4 adjoin curved end caps 6 and 7, respectively.
- the outer housing 2 is surmounted by two connecting pieces 8 and 9 which protrude upwards from the housing 2 in the form of cylinders with a vertical axis.
- the two connecting pieces 8 and 9 are closely adjacent, because they lie in a common plane transverse to the longitudinal axis of the housing 2 at a short distance from one another.
- a vertical wall 30 closes the inner housing 3 against the interior of the housing 2.
- the water chamber 4 encloses, with its end facing the inner housing 3, a tube plate 10. In the middle of the end cap 7, it carries a nozzle 11 which forms a manhole closed with a cover 12. Above the central axis, two heating water nozzles 13 and 14 protrude horizontally from the water chamber 4, which, as shown in FIG. 3, are arranged opposite one another and proceed from two boxes 15 and 16 with a quarter-cross section for the inflow and outflow.
- the boxes 15 and 16 are assigned to U-tube bundles 25 and 26 so that the flows shown in FIG. 3 are forced for the feed water to be heated.
- Crosses denote the exit from the image plane from behind towards the viewer, dots the entry into the image plane towards the rear.
- the U-tube bundle 25 and 26 are thus successively flowed through by the same water.
- a pair of feet 17, 18 and 19 each sit on the underside of the heat exchanger.
- a condensate outlet connection piece 21 also protrudes from the underside of the inner housing 3.
- the housing 2 of the heat exchanger 1 has a condenser connection piece 20 and its wall is on the underside of the housing by a connection piece 22 penetrates, which is part of a condensate loop 36.
- the tube plate 10 contains a further tube bundle 31, which belongs to a cooling zone 32 for subcooling the condensate.
- sleepers 33 and intermediate walls 34 hold condensate in a collecting space 35, so that this cannot run empty.
- This collecting space 35 is assigned to the tube bundle 25.
- the cooling zone 32 with the tube bundle 31, however, is located below the tube bundle 25, which is pressurized with steam at a higher pressure than the tube bundle 26.
- a pressure difference in the condensate on the two tube bundles 25 and 26 is taken up by a condensate loop 36 which connects the connecting pieces 21 and 22 to one another, as indicated by arrows.
- a common condensate outlet connection 20 is thus sufficient.
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Abstract
Bei einem Wärmetauscher (1) mit einem Gehäuse (2) und mehreren Rohrbündeln (25,26) zur Trennung von Medien, die in Wärmeaustausch stehen, sind an dem Gehäuse (2) zwei Einlaßstutzen (8,9) benachbart angeordnet, die zu getrennten Rohrbündeln führen. Von einer zur Lage der Auslaßstutzen (8,9) gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 2 geht ein Auslaßstutzen 21 aus, dem eine Kühlzone (32) mit einem weiteren Rohrbündel (31) vorgeschaltet ist. Der neue Wärmetauscher (1) ist insbesondere als Heizvorwärmer für eine Dampfkraftmaschine mit zwei Anzapfungen geeignet. <IMAGE>
Description
- Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem Gehäuse und mehreren Rohrbündeln zur Trennung von Medien, die in Wärmeaustausch stehen. Sie ist besonders geeignet für Vorwärmer für eine Dampfkraftmaschine mit Anzapfdampf.
- Ein Wärmetauscher der oben genannten Art ist z.B. aus der deutschen Auslegeschrift 24 58 847 bekannt. Er weist zwei Rohrbündel aus geradlinigen Rohren auf, die vertikal verlaufen und mit ihrem oberen Ende in eine gemeinsame bewegliche Rohrplatte münden.
- Demgegenüber bezweckt die Erfindung eine Gestaltung, mit der der Nutzen der Aufwärmung verbessert wird, so daß der Wirkungsgrad des Gesamtkreislaufes aus Wasser und Wasserdampf erhöht wird.
- Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse zwei Einlaßstutzen benachbart angeordnet sind, die zu getrennten Rohrbündeln führen, daß mindestens ein Auslaßstutzen von einer zur Lage der Einlaßstutzen anderen Seite des Gehäuses ausgeht und daß zwischen den Rohrbündeln und dem Auslaßstutzen eine besondere Kühlzone mit einem weiteren Rohrbündel vorgesehen ist. Diese besondere Kühlzone weist vorteilhafterweise eine gegenüber den Temperaturen im Bereich der beiden anderen Rohrbündel um mindestens 20°K tiefere Temperatur auf.
- Bei der Erfindung erreicht man die oben angesprochene Verbesserung des Wirkungsgrades vor allem durch eine äußerst gedrängte Bauweise, durch die unvermeidbare Wärmeverluste minimiert sind. Diese gedrängte Bauweise hat aber darüber hinaus noch den Vorteil, daß der bauliche Aufwand klein gehalten wird.
- Eine Weiterbildung der Erfindung besteht auch darin, daß die besondere Kühlzone beim Einsatz von Medien unterschiedlicher Drücke dem Rohrbündel für den höheren Druck zugeordnet ist und daß der Ablauf aus der besonderen Kühlzone über eine Schleife mit veränderbarem Druckabbau zu dem Auslaßstutzen führt, an den das andere Rohrbündel direkt angeschlossen ist. Ein Durchschlagen der Ablaufschleife vom höher gespannten Druckraum wird mittels einer regelbaren Drosselarmatur verhindert. Auf der Seite des niedrigeren Druckes ist die Schleife dann bis auf den Wasserstand im Kondensatkühler hochgezogen. Damit wird der Anfahr- und Schwachlastbetrieb gewährleistet.
- Dem Rohrbündel für den niedrigeren Druck kann noch eine Enthitzerzone zugeordnet sein. Damit kann in diesem Bereich überhitzter Dampf mit geringem apparativen Aufwand ökonomisch genutzt werden.
- Die erfindungsgemäße besondere Kühlzone ist zweckmäßig mit Schwellen, Zwischenwänden oder dergleichen zur Einstellung eines Mindestflüssigkeitsstandes versehen. Alternativ ist der Auslaßstutzen so hoch angeordnet, daß ein völliges Lehrlaufen der Kühlzone sicher ausgeschlossen ist.
- Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin ,daß das Gehäuse eine Entgasungseinrichtung enthält. Sie ist vorzugsweise in einem für beide Rohrbündel gemeinsamen Kondensatsammelraum angeordnet und dient in erster Linie zur Entfernung von in dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher nicht kondensierbaren Gasen, wie beispielsweise Sauerstoff und Stickstoff.
- Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
- Es zeigen
- Fig. 1
- einen Wärmetauscher in einem Längsschnitt und
- Fig. 2 und 3
- zwei Querschnitte gemäß II-II bzw. III-III in Fig. 1.
- Ein Wärmetauscher 1 hat ein äußeres zylindrisches, längliches Gehäuse 2 und ein im Querschnitt halbkreisförmiges längliches inneres Gehäuse 3. Eine an einem Ende des Wärmetauschers 1 vorgesehene Wasserkammer 4 besteht aus einem 3-geteilten Verteiler. Das äußere Gehäuse 2 und die Wasserkammer 4 grenzen an gewölbte Endkappen 6 bzw. 7.
- Das äußere Gehäuse 2 ist von zwei Stutzen 8 und 9 überragt, die in Form von Zylindern mit vertikaler Achse nach oben aus dem Gehäuse 2 vorstehen. Die beiden Stutzen 8 und 9 sind eng benachbart, denn sie liegen in einer gemeinsamen Ebene quer zur Längsachse des Gehäuses 2 mit geringem Abstand voneinander. Eine vertikale Wand 30 schließt das innere Gehäuse 3 gegen das Innere des Gehäuses 2 ab.
- Die Wasserkammer 4 umschließt mit ihrem dem inneren Gehäuse 3 zugekehrten Ende eine Rohrplatte 10. In der Mitte der Endkappe 7 trägt sie einen Stutzen 11 der ein mit einem Deckel 12 verschlossenes Mannloch bildet. Oberhalb der Mittelachse ragen zwei Heizwasserstutzen 13 und 14 horizontal aus der Wasserkammer 4, die, wie Fig. 3 zeigt, gegenüberliegend angeordnet und von zwei im Querschnitt viertelkreisförmigen Kästen 15 und 16 für die Ein- und Ausströmung ausgehen.
- Die Kästen 15 und 16 sind U-Rohrbündeln 25 und 26 so zugeordnet, daß die aus der Fig. 3 ersichtlichen Strömungen für das zu erwärmende Speisewasser erzwungen sind. Kreuze bezeichnen dabei den Austritt aus der Bildebene von hinten auf den Betrachter zu, Punkte den Eintritt in die Bildebene nach hinten. Die U-Rohrbündel 25 und 26 werden somit nacheinander von dem selben Wasser durchströmt.
- An der Unterseite des Wärmetauschers sitzen je ein Paar Füße 17, 18 und 19. Aus der Unterseite des inneren Gehäuses 3 ragt ferner ein Kondensataustrittsstutzen 21. Das Gehäuse 2 des Wärmetauschers 1 weist einen Kondensatorstutzen 20 auf und seine Wandung wird an der Gehäuseunterseite von einem Stutzen 22 durchsetzt, der Teil einer Kondensatschleife 36 ist.
- Wie insbesondere die Figuren 2 und 3 erkennen lassen, sind in dem Rohrboden 10 die Enden der horizontal verlaufenden Schenkel der beiden U-Rohrbündel 25 und 26 befestigt. Die in vertikalen Ebenen liegenden U-Rohre von jedem der beiden U-Rohrbündel 25 und 26 belegen jeweils etwa eine Hälfte der Rohrplatte 10. Bögen 27 und 28 der U-Rohre liegen an dem der Wasserkammer 4 abgekehrten Ende des Gehäuses 3. Die U-Rohrbündel 25 und 26 sind durch das halbzylindrische Gehäuse 3 insbesondere durch dessen vertikale Wand 30 voneinander getrennt, so daß sie mit Dampf unterschiedlicher Drücke und Temperaturen aus den Stutzen 8 und 9 beaufschlagbar sind.
- Im unteren Bereich enthält die Rohrplatte 10 ein weiteres Rohrbündel 31, das zu einer Kühlzone 32 zur Kondensatunterkühlung gehört. Im untersten Teil der Kühlzone 32 halten Schwellen 33 und Zwischenwände 34 Kondensat in einem Sammelraum 35 fest, so daß dieser nicht leerlaufen kann. Dieser Sammelraum 35 ist dem Rohrbündel 25 zugeordnet. Die Kühlzone 32 mit dem Rohrbündel 31 befindet sich dagegen unterhalb des Rohrbündels 25, das mit Dampf höheren Drucks als das Rohrbündel 26 beaufschlagt wird. Eine Druckdifferenz im Kondensat an den beiden Rohrbündeln 25 und 26 wird dabei durch eine Kondensatschleife 36 aufgenommen, die die Stutzen 21 und 22 miteinander verbindet, wie durch Pfeile angedeutet ist. Damit genügt ein gemeinsamer Kondensataustrittsstutzen 20.
Claims (7)
- Wärmetauscher (1) mit einem Gehäuse (2) und mehreren Rohrbündeln (25,26) zur Trennung von Medien, die in Wärmeaustausch stehen, insbesondere Vorwärmer für eine Dampfkraftmaschine mit zwei Anzapfungen,
dadurch gekennzeichnet,- daß an dem Gehäuse (2) zwei Einlaßstutzen (8,9) benachbart angeordnet sind, die zu getrennten Rohrbündeln (25,26) führen,- daß mindestens ein Auslaßstutzen (21) von einer zur Lage der Einlaßstutzen (8,9) anderen Seite des Gehäuses 2 ausgeht und- daß zwischen den Rohrbündeln (25,26) und dem Auslaßstutzen (21) eine Kühlzone (32) mit einem weiteren Rohrbündel (31) vorgesehen ist. - Wärmetauscher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlzone (32) eine gegenüber den Temperaturen im Bereich des Rohrbündels (25) um mindestens 20 K tiefere Temperatur aufweist. - Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlzone (32) bei Einlaß von Medien unterschiedlicher Drücke dem Rohrbündel (25) für den höheren Druck zugeordnet ist und daß eine Kondensatschleife (36) mit veränderbarem Druckabbau aus der Kühlzone (32) zu dem Auslaßstutzen (20) führt, dem das andere Rohrbündel (26) direkt zugeordnet ist. - Wärmetauscher nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Rohrbündel (26) für den niedrigeren Druck eine Enthitzerzone zugeordnet ist. - Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlzone (32) mit Schwellen (33), Zwischenwänden (34) oder dergleichen zur Einstellung eines Mindestflüssigkeitsstandes versehen ist. - Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (2) eine Entgasungseinrichtung enthält. - Wärmetauscher nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Entgasungseinrichtung in einem für beide Rohrbündel (25, 26) gemeinsamen Kondensatsammelraum (35) angeordnet ist.
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DE1995111264 DE19511264C2 (de) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | Wärmetauscher |
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1996
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Also Published As
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