EP1154216B1 - Dampfbeheitzter Flüssigkeitserwärmer - Google Patents

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EP1154216B1
EP1154216B1 EP20000109947 EP00109947A EP1154216B1 EP 1154216 B1 EP1154216 B1 EP 1154216B1 EP 20000109947 EP20000109947 EP 20000109947 EP 00109947 A EP00109947 A EP 00109947A EP 1154216 B1 EP1154216 B1 EP 1154216B1
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EP
European Patent Office
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liquid
heat exchanger
heater according
liquid heater
container
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP20000109947
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP1154216A1 (de
Inventor
Jiri Dipl.-Ing. Svoboda
Dirk Dipl.-Ing Kux
Heinz Borg
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Kelvion PHE GmbH
Original Assignee
Balcke Duerr Energietechnik GmbH
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Publication date
Application filed by Balcke Duerr Energietechnik GmbH filed Critical Balcke Duerr Energietechnik GmbH
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Priority to EP20000109947 priority patent/EP1154216B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0006—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the plate-like or laminated conduits being enclosed within a pressure vessel

Definitions

  • the invention relates to a steam-heated liquid heater with one cuboid-shaped, composed of several profiled plates
  • Heat exchanger package with a first group of channels for the saturated or superheated steam and a substantially cross-flow second Group of channels for the heat-absorbing liquid, both the Channels of the first as well as the channels of the second group each on two opposite sides of the heat exchanger package open, and arranged on the other two sides of the heat exchanger package pressure plates are that brace the profile plates arranged between them against each other.
  • Such apparatuses for example known from CH-A-296797, are mainly used in power plant operation Liquid preheater used.
  • Liquid preheater used in a single, profiled plate composite and in its basic design, for example in EP 0 658 735 B1 described heat exchanger package is the superheated or saturated steam cooled and condensed, the released heat over the profiled Plates are released to the liquid flowing in cross flow, which causes this heats up.
  • the thin-walled profiled plates joined by welding are characterized by good heat exchange performance, but stand out This design also has problems in terms of strength, because above all when starting and shutting down the heat exchanger as a result mechanical structure multi-axis stress states can arise both on the prevailing pressure differences, as well as on those from the Strain stresses arising due to temperature differences.
  • the expansion stresses arise between the core of the heat exchanger and the housing parts, especially those with regard to the to be recorded Print relatively thick-walled side panels.
  • the thermal expansions work especially in the transition zones to the welds due to high local Tensions.
  • Welds are not only between the individual Sheets of the heat exchanger package, but also in the area of the edges where So-called corner welds are to be provided to ensure the necessary mechanical To create strength and connectivity for the housing. in addition come material vibrations caused by pressure fluctuations in the media are excited and also lead to high local voltage peaks can. These thermal and mechanical loads must be from Strength association of the heat exchanger are included and lead above all with frequent starting and stopping of the device too early voltage or Vibration fractures. To make matters worse, that outer plates of the heat exchanger package compared to the further inside lying plates due to external cooling different Are exposed to temperature fluctuations.
  • the invention has for its object to provide a steam-heated liquid heater, which is characterized by a long service life even with frequent start-up and shutdown.
  • a double wall defining a gap is arranged between each pressure plate and the outermost profile plate, and that the gap can be flowed through by a partial flow of the heat-absorbing liquid.
  • Preferred embodiments of the steam-heated liquid heater are in the Subclaims 2 to 14 specified.
  • the gap between a manifold and a collector extends for the heat absorbing liquid.
  • additional, separate connections for feeding and discharging through the double wall coolant flowing through avoided.
  • aimed at Structural simplification also helps if the double wall on their one End in the housing of the distributor, and at its other end in the housing of the collector protrudes.
  • the heat exchanger package is preferably one with a steam inlet and a container provided with condensate outlet, and the Liquid supply as well as the liquid discharge for the heat absorbing Liquid is sealed through the container wall.
  • the distributor and the collector for the heat absorbing Liquid inside the container are also the distributor and the collector for the heat absorbing Liquid inside the container.
  • the fatigue strength of a liquid preheater against frequent ones Load changes are not only caused by the voltages in the heat exchanger itself determined, but also by the distance between the heat exchanger and the tank adjusting thermal stresses.
  • the mechanical forces that arise here keeping it low is proposed with a preferred embodiment that in With respect to the container, one end of the heat exchanger package is fixed and the other end is arranged with play in the container.
  • the end of the heat exchanger package leading into the collector is preferably stationary, the liquid supply line between the container wall and distributor has a longitudinally elastic line section.
  • the drawings show a container 1, which consists of a cylindrical Container shell 2, an upper hood 3 and an upper hood 4, a heat exchanger package 5 being arranged in the container 1.
  • the hoods 3, 4 are provided with several nozzles.
  • D is in the upper hood 3
  • the steam can be saturated or superheated steam Act power plant turbine.
  • the hoods 3, 4 are also provided in the center with further nozzles, with a liquid feed line 6 for the liquid inlet FE and one Liquid discharge line 7 for the liquid outlet FA.
  • a liquid feed line 6 for the liquid inlet FE and one Liquid discharge line 7 for the liquid outlet FA.
  • the liquid to be warmed up enters the heat exchanger via the Liquid outlet FA leaves the heated liquid from the heat exchanger.
  • the Liquid to be heated therefore flows through the container 1 essentially along its longitudinal axis.
  • a heat exchanger package 9 is arranged almost centrally in the container 1. On the lower end of which is connected to the liquid inlet FE Distributor 10, at its upper end with the liquid outlet FA connected collector 11.
  • the heat exchanger package 9 is a stack of plates made of profiled, d. H. deformed plates 12.
  • the individual plates 12 are designed identically and are each mirror images connected to each other to form a pair of plates. This connection is made to the Longitudinal edges of the plates, with a pair of plates between each single plates forming a wavy channel for one Medium participating in heat exchange, and an essentially tubular one Channel for the other medium participating in the heat exchange results, the both media are essentially cross-flow. Details of the Plate design of such a heat exchanger package are in the European one Patent EP 0 658 735 B1 from the same applicant.
  • the liquid to be heated therefore passes from the distributor 10 through the channels formed between the plates and into the collector 11 heated here by the steam conducted in countercurrent.
  • the steam arrives via the steam inlet D into the upper hood 3, which initially serves as a distributor, and of which on both sides in the area of the heat exchanger package 9 the arrows 13 recognize that the saturated or superheated steam from two each other opposite sides into the steam channels of the heat exchanger package 9 flows.
  • the steam would only enter the one-sided Incoming steam channels of the heat exchanger package, this would become one-sided high temperature load on the inflow side and thus too unfavorable Lead to temperature stresses.
  • the profiled plates 12 form an essentially cuboid plate pack, which by external pressure plates 14, which are parallel to the plates 12th extend, is held under a certain bias.
  • Preloads are tie rods 15 due to the opposite Pressure plates 14 inserted and tightened under a certain tension.
  • Figure 1 shows that the tie rod 15 outside of the profiled by Plates 12 formed cuboids.
  • FIGS 1 and 2 also show that not a continuous Printing plate is used, but each printing plate consists of a total of three Plate segments 16 composed.
  • the plate segments 16 are by a Parting line 17 running transversely to the longitudinal extent of the heat exchanger package 9 spaced. In this way, the individual plate segments 16 in expand certain limits and compensate for thermal stresses.
  • Double wall 18 used for cooling purposes by a partial flow of heat Liquid can flow through.
  • one or more times existing inner walls 18a are provided. These are the same size and Shape like the double walls 18, divide the heat exchanger package in two or several modules, are single-walled (not flowed through) and are used for recording the tensile forces in the longitudinal direction due to the internal pressure on the liquid side.
  • the Number is determined by the size of the tensile forces (generated by the internal pressure) Longitudinal direction determined
  • Figure 4 shows several of the paired profile plates 12, as well the outside pressure plate 14. Between the outermost profile plate 12a and the pressure plate 14 there is a gap 19 delimiting double wall 18 Double wall 18 is in the flow direction of the heat-absorbing liquid considered longer than the profile plates 12 of the heat exchanger package, which is why Double wall 18 protrudes at its lower end 20 into the housing of the distributor 10. Likewise, the double wall 18 projects with its other end into the housing of the Collector.
  • the gap 19 between the two individual walls 20a, 20b Double wall 18 is approximately 2 to 5 mm with a thickness of the individual walls 20, 20b of approx. 3 mm. To ensure the thickness of the gap 19 are between the individual walls 20a, 20b extending in the flow direction Spacers 21.
  • the spacers 21 are preferably only with the outer, welded to the pressure plate 14 single wall 20a.
  • FIG. 5 shows that the heat exchanger package 9 is in the area of FIG. 1 drawn connection edge 22 between the vapor space and the liquid space is provided with wedges 23 which are welded between them in pairs Profile plates 12 protrude.
  • the wedges 23 are solidly formed from metal and both with the adjacent profile plates 12 and with the respective partition 24 to Distributor or welded to the collector.
  • FIG. 1 finally shows that the heat exchanger package 9 via webs 25th is supported against the inner wall of the container shell 2. This support takes place in the upper area of the heat exchanger package 9 at the level of the collector 11. On the other hand, there is no corresponding rigid connection between Heat exchanger package 9 and tank wall in the lower area of the tank 1. On in this way it is possible for the heat exchanger package 9 to move within the Container and expand in relation to the container. To compensate for the here adjusting length change is the liquid supply line 6 between the formed by the hood 4 container wall and the distributor 10 with a provided flexible, longitudinally elastic line section 26. The Heat exchanger package 9 including manifold 10 and collector 11 is therefore as it were hung in the container 1 and can avoid Extend thermal stress downwards unhindered.

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Description

Die Erfindung betrifft einen dampfbeheizten Flüssigkeitserwärmer mit einem aus mehreren profilierten Platten zusammengesetzten, quaderförmigen Wärmetauscherpaket mit einer ersten Gruppe von Kanälen für den gesättigten oder überhitzten Dampf und einer im wesentlichen im Kreuzstrom geführten zweiten Gruppe von Kanälen für die wärmeaufnehmende Flüssigkeit, wobei sowohl die Kanäle der ersten wie auch die Kanäle der zweiten Gruppe jeweils auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Wärmetauscherpakets münden, und an den beiden übrigen Seiten des Wärmetauscherpakets Druckplatten angeordnet sind, die die dazwischen angeordneten Profilplatten gegeneinander verspannen.
Derartige Apparate, zum Beispiel aus der CH-A-296797 bekannt, werden vor allem im Kraftwerksbetrieb als Flüssigkeitsvorwärmer eingesetzt. In einem aus einzelnen, profilierten Platten zusammengesetzten und in seiner Grundbauart zum Beispiel in der EP 0 658 735 B1 beschriebenen Wärmetauscherpaket wird der überhitzte oder gesättigte Dampf abgekühlt und kondensiert, wobei die frei werdende Wärme über die profilierten Platten an die im Kreuzstrom geführte Flüssigkeit abgegeben wird, wodurch sich diese aufheizt.
Die durch Schweißen zusammengefügten, dünnwandigen profilierten Platten zeichnen sich zwar durch gute Wärmeaustauschleistungen aus, jedoch stehen dieser Bauart in festigkeitsmäßiger Hinsicht auch Probleme gegenüber, da vor allem beim Anfahren und wieder Herunterfahren des Wärmetauschers infolge dessen mechanischen Aufbaus mehrachsige Spannungszustände entstehen können, die sowohl auf die herrschenden Druckunterschiede, als auch auf die aus den Temperaturdifferenzen entstehenden Dehnungsspannungen zurückzuführen sind. Die Dehnungsspannungen entstehen zwischen dem Kern des Wärmetauschers und dessen Gehäuseteilen, insbesondere den in Hinblick auf die aufzunehmenden Drucke relativ dickwandig gestalteten Seitenplatten. Die Wärmedehnungen wirken sich vor allem in den Übergangszonen zu den Schweißnähten durch hohe örtliche Spannungen aus. Schweißnähte befinden sich nicht nur zwischen den einzelnen Blechen des Wärmetauscherpaketes, sondern auch im Bereich der Kanten, wo sogenannte Eckschweißnähte vorzusehen sind, um die notwendige mechanische Festigkeit sowie Anschlußmöglichkeiten für das Gehäuse zu schaffen. Hinzu kommen Materialschwingungen, die durch Druckschwankungen der Medien angeregt sind und die ebenfalls zu hohen örtlichen Spannungsspitzen führen können. Diese thermischen und mechanischen Belastungen müssen vom Festigkeitsverband des Wärmetauscher aufgenommen werden und führen vor allem bei häufigem An- und Abfahren des Apparates zu frühzeitigen Spannungs- oder Schwingungsbrüchen. Erschwerend kann noch hinzutreten, daß die außenliegenden Platten des Wärmetauscherpakets gegenüber den weiter innen liegenden Platten infolge Außenkühlung unterschiedlichen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen dampfbeheizten Flüssigkeitserwärmer zu schaffen, der sich durch eine hohe Lebensdauer auch bei häufigem An- und Abfahren auszeichnet.
Zur Lösung wird bei einem Flüssigkeitserwärmer mit den eingangs genannten Merkmalen vorgeschlagen, daß zwischen jeder Druckplatte und der jeweils äußersten Profilplatte eine einen Spalt begrenzende Doppelwand angeordnet ist, und daß der Spalt durch einen Teilstrom der wärmeaufnehmenden Flüssigkeit durchströmbar ist.
Infolge der Kühlung der Doppelwand mittels eines Teilstroms der wärmeaufnehmenden Flüssigkeit lassen sich die Wandtemperaturen reduzieren und damit die Dehnungsspannungen zwischen den beteiligten Teilen herabsetzen. Die Lastwechselzahl des Flüssigkeitserwärmers bis zum Erreichen von Ermüdungserscheinungen wird größer, und die Lebensdauer wird insgesamt erhöht.
Bevorzugte Ausgestaltungen des dampfbeheizten Flüßigkeitserwärmers sind in den Unteransprüchen 2 bis 14 angegeben.
So wird bevorzugt, daß sich der Spalt zwischen einem Verteiler und einem Sammler für die wärmeaufnehmende Flüssigkeit erstreckt. Hierdurch werden zusätzliche, separate Anschlüsse für die Zuführung und Abführung der durch die Doppelwand hindurchströmenden Kühlflüssigkeit vermieden. Zu der insoweit angestrebten baulichen Vereinfachung trägt ferner bei, wenn die Doppelwand an ihrem einen Ende in das Gehäuse des Verteilers, und an ihrem anderen Ende in das Gehäuse des Sammlers ragt.
Die die einzelnen Profilplatten zusammenhaltende und hierbei unter gewisse Vorspannung setzende Druckplatte muß zur Erzielung einer ausreichenden Biegesteifigkeit relativ dickwandig ausgeführt sein. Folge hiervon sind stark unterschiedliche Wärmedehnungen im Vergleich zu den Wärmedehnungen der profilierten Platten. Um die gegenseitigen Beeinflussungen und damit die Wärmespannungen zwischen den Druckplatten einerseits und den Platten des Wärmertauscherpakets anderseits gering zu halten, wird mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß sich die außen an der Doppelwand abgestützte Druckplatte aus mindestens zwei Plattensegmenten zusammensetzt, die durch eine quer zur Längserstreckung des Wärmetauscherpakets verlaufende Trennfuge zueinander beabstandet sind. Die Trennfuge dient hier als Dehnungsfuge und ermöglicht ein temperaturbedingtes Ausdehnen der angrenzenden Plattensegmente, so daß Dehnungsspannungen wirksam abgebaut werden.
Das Wärmetauscherpaket ist vorzugsweise in einen mit einem Dampfeintritt und einem Kondensataustritt versehenen Behälter eingesetzt, und die Flüssigkeitszuleitung sowie die Flüssigkeitsableitung für die wärmeaufnehmende Flüssigkeit sind abgedichtet durch die Behälterwand hindurchgeführt. Vorzugsweise befinden sich auch der Verteiler sowie der Sammler für die wärmeaufnehmende Flüssigkeit innerhalb des Behälters.
Die Dauerfestigkeit eines Flüssigkeitsvorwärmers gegenüber häufigen Lastwechseln wird nicht nur durch die Spannungen in Wärmetauscher selbst bestimmt, sondern auch durch die sich zwischen Wärmetauscher und Behälter einstellenden Wärmespannungen. Um die hier entstehenden mechanischen Kräfte gering zu halten, wird mit einer bevorzugten Ausgestaltung vorgeschlagen, daß in Bezug auf den Behälter das eine Ende des Wärmetauscherpakets feststehend und das andere Ende mit Bewegungsspiel in dem Behälter angeordnet ist. Vorzugsweise ist das in den Sammler führende Ende des Wärmetauscherpakets feststehend ausgebildet, wobei die Flüssigkeitszuleitung zwischen Behälterwand und Verteiler einen längselastischen Leitungsabschnitt aufweist.
Ein weiterer kritischer Bereich in Bezug auf Wärmespannungen ist jene Kante des Wärmetauscherpackets, die sich im Bereich der Verbindungskante zwischen Dampfraum und Flüssigkeitsraum befindet. Daher wird mit einer weiteren Ausgestaltung vorgeschlagen, daß das Wärmetauscherpaket im Bereich der Verbindungskante zwischen Dampfraum und Flüssigkeitsraum mit zwischen die einzelnen Profilplatten ragenden Keilen versehen ist, wobei die Keile massiv geformt und sowohl mit den angrenzenden Profilplatten, als auch mit der jeweiligen Trennwand zum Verteiler bzw. Sammler verschweißt sind. Die Profilplatten und Keile sowie ggfs. zusätzlich vorgesehene Doppelwände und Innenwände nehmen die Zugkräfte durch Innendruck auf.
Einzelheiten eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitserwärmers werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1:
Einen Längsschnitt durch einen Flüssigkeitsvorwärmer;
Fig. 2:
Einen Längsschnitt durch denselben Flüssigkeitsvorwärmer in einer gegenüber Figur 1 um 90° gedrehten Ansicht;
Fig. 3:
Eine Draufschicht auf den Flüssigkeitsvorwärmer nach Fig. 1;
Fig. 4
Einen Detailschnitt der in Fig. 2 mit IV bezeichneten Einzelheit und
Fig. 5:
Einen Detailschnitt der in Fig. 2 mit V bezeichneten, horizontalen Ebene.
Die Zeichnungen zeigen einen Behälter 1, der sich aus einem zylindrischen Behältermantel 2, einer oberen Haube 3 und einer oberen Haube 4 zusammensetzt, wobei in dem Behälter 1 ein Wärmetauscherpaket 5 angeordnet ist. Die Hauben 3, 4 sind mit mehreren Stutzen versehen. Mit D ist in der oberen Haube 3 der Dampfeintritt, und mit K in der unteren Haube 4 der Kondensataustritt bezeichnet. Bei dem Dampf kann es sich um gesättigten oder auch überhitzten Dampf einer Kraftwerksturbine handeln.
Die Hauben 3, 4 sind ferner mittig mit weiteren Stutzen versehen, und zwar mit einer Flüssigkeitszuleitung 6 für den Flüssigkeitseintritt FE und einer Flüssigkeitsableitung 7 für den Flüssigkeitsaustritt FA. Über den Flüssigkeitseintritt FE gelangt die aufzuwärmende Flüssigkeit in den Wärmetauscher, über den Flüssigkeitsaustritt FA verläßt die aufgeheizte Flüssigkeit den Wärmetauscher. Die zu erwärmende Flüssigkeit durchströmt daher den Behälter 1 im wesentlichen entlang dessen Längsachse. Schließlich befinden sich noch in der oberen Haube 3 sowie der unteren Haube 4 jeweils ein Standrohr 8.
Nahezu zentral in dem Behälter 1 ist ein Wärmetauscherpaket 9 angeordnet. An dessen unteren Ende befindet sich ein mit dem Flüssigkeitseintritt FE verbundener Verteiler 10, an seinem oberen Ende ein mit den Flüssigkeitsaustritt FA verbundener Sammler 11. Bei dem Wärmetauscherpaket 9 handelt es sich um einen Plattenstapel aus profilierten, d. h. mit Verformungen versehenen Platten 12. Die einzelnen Platten 12 sind identisch gestaltet und werden jeweils spiegelbildlich zueinander zu einem Plattenpaar verbunden. Diese Verbindung erfolgt an den Längsrändern der Platten, wobei sich zwischen den jeweils ein Plattenpaar bildenden Einzelplatten ein wellenförmig verlaufender Kanal für das eine am Wärmeaustausch teilnehmende Medium, und ein im wesentlichen rohrförmiger Kanal für das andere am Wärmeaustausch teilnehmende Medium ergibt, wobei die beiden Medien im wesentlichen im Kreuzstrom geführt sind. Einzelheiten der Plattengestaltung eines solchen Wärmetauscherpakets sind in der europäischen Patentschrift EP 0 658 735 B1 derselben Anmelderin beschrieben.
Die aufzuwärmende Flüssigkeit gelangt daher von dem Verteiler 10 durch die zwischen den Platten ausgebildeten Kanäle hindurch in den Sammler 11 und wird hierbei durch den im Gegenstrom geführten Dampf aufgeheizt. Der Dampf gelangt über den Dampfeintritt D in die zunächst als Verteiler dienende obere Haube 3, und davon beidseitig in den Bereich des Wärmetauscherpakets 9. Figur 1 läßt anhand der Pfeile 13 erkennen, daß der gesättigte oder überhitzte Dampf von zwei einander gegenüberliegenden Seiten aus in die Dampfkanäle des Wärmtauscherpakets 9 einströmt. Dies führt zu einer vorteilhaften symmetrischen Temperaturbelastung des Wärmetauscherpakets 9. Würde hingegen der Dampf nur einseitig in die Dampfkanäle des Wärmetauscherpakets einströmen, würde dies zu einer einseitig hohen Temperaturbelastung auf der Einströmseite und damit zu ungünstigen Temperaturspannungen führen.
An den als Wärmetauscherflächen dienenden Platten 12 kondensiert der Dampf, so daß die sich bildenden Tröpfchen anschließend aufgrund ihrer Schwerkraft nach unten abtropfen und schließlich in der als Kondensatsammler dienenden unteren Haube 4 angesammelt werden. Die sich einstellende Kondensationswärme wird an die über die jeweils anderen Kanäle in den Sammler 11 aufsteigende Flüssigkeit abgegeben.
Die profilierten Platten 12 bilden ein im wesentlichen quaderförmiges Plattenpaket, welches durch außenliegende Druckplatten 14, die sich parallel zu den Platten 12 erstrecken, unter gewisser Vorspannung gehalten wird. Zur Erzielung dieser Vorspannung sind Zuganker 15 durch die einander gegenüber liegenden Druckplatten 14 hindurchgesetzt und unter gewisser Spannung angezogen. Figur 1 läßt erkennen, daß sich die Zuganker 15 außerhalb des durch die profilierten Platten 12 ausgebildeten Quaders befinden.
Die Figuren 1 und 2 lassen ferner erkennen, daß nicht eine durchgehende Druckplatte verwendet wird, sondern sich jede Druckplatte aus insgesamt drei Plattensegmenten 16 zusammensetzt. Die Plattensegmente 16 sind durch eine quer zur Längserstreckung des Wärmetauscherpakets 9 verlaufende Trennfuge 17 beabstandet. Auf diese Weise können sich die einzelnen Plattensegmente 16 in gewissen Grenzen ausdehnen und Wärmespannungen kompensieren.
Zwischen jeder der beiderseits des Wärmetauscherpakets 9 angeordneten Druckplatten 14 und der jeweils äußersten Profilplatte 12 befindet sich eine Doppelwand 18, die zu Kühlzwecken von einem Teilstrom der wärmeaufnehmenden Flüssigkeit durchströmbar ist. Zur Aufnahme der infolge des Innendrucks in Längsrichtung wirkenden Zugkräfte sind zusätzliche, ein- oder mehrfach vorhandene Innenwände 18a vorgesehen. Diese haben die gleiche Größe und Form wie die Doppelwände 18, teilen das Wärmetauscherpaket in zwei oder mehrere Module, sind einwandig (nicht durchgeströmt) und dienen zur Aufnahme der Zugkräfte in Längsrichtung durch den Innendruck auf der Flüssigkeitsseite. Die Anzahl wird durch die Größe der Zugkräfte (von dem Innendruck erzeugt) in Längsrichtung bestimmt
Figur 4 läßt mehrere der paarweise angeordneten Profilplatten 12 erkennen, sowie die außen angeordnete Druckplatte 14. Zwischen der äußersten Profilplatte 12a und der Druckplatte 14 findet sich die einen Spalt 19 begrenzende Doppelwand 18. Die Doppelwand 18 ist in Durchströmungsrichtung der wärmeaufnehmenden Flüssigkeit betrachtet länger, als die Profilplatten 12 des Wärmetauscherpakets, weshalb die Doppelwand 18 an ihrem unteren Ende 20 in das Gehäuse des Verteilers 10 ragt. Ebenso ragt die Doppelwand 18 mit ihrem anderen Ende in das Gehäuse des Sammlers. Der Spalt 19 zwischen den beiden Einzelwänden 20a, 20b der Doppelwand 18 beträgt in etwa 2 bis 5 mm bei einer Dicke der Einzelwände 20, 20b von ca. 3 mm. Zur Sicherstellung der Dicke des Spalts 19 befinden sich zwischen den Einzelwänden 20a, 20b in Durchströmungsrichtung sich erstreckende Abstandshalter 21. Die Abstandshalter 21 sind vorzugsweise nur mit der äußeren, an der Druckplatte 14 anliegenden Einzelwand 20a verschweißt.
In Figur 5 ist dargestellt, daß das Wärmetauscherpaket 9 im Bereich der in Figur 1 eingezeichneten Verbindungskante 22 zwischen Dampfraum und Flüssigkeitsraum mit Keilen 23 versehen ist, die zwischen die paarweise miteinander verschweißten Profilplatten 12 ragen. Die Keile 23 sind massiv aus Metall geformt und sowohl mit den angrenzenden Profilplatten 12 als auch mit der jeweiligen Trennwand 24 zum Verteiler bzw. zum Sammler verschweißt.
Figur 1 läßt schließlich erkennen, daß das Wärmetauscherpaket 9 über Stege 25 gegenüber der Innenwand des Behältermantels 2 abgestützt ist. Diese Abstützung erfolgt im oberen Bereich des Wärmetauscherpaket 9 auf Höhe des Sammlers 11. Hingegen fehlt eine entsprechende starre Verbindung zwischen Wärmetauscherpaket 9 und Behälterwand im unteren Bereich des Behälters 1. Auf diese Weise ist es dem Wärmetauscherpakets 9 möglich, sich innerhalb des Behälters und in Bezug auf den Behälter auszudehnen. Zur Kompensation der sich hierbei einstellenden Längenänderung ist die Flüssigkeitszuleitung 6 zwischen der durch die Haube 4 gebildeten Behälterwand und dem Verteiler 10 mit einem flexiblen, längselastischen Leitungsabschnitt 26 versehen. Das Wärmetauscherpaket 9 einschließlich Verteiler 10 und Sammler 11 ist daher gleichsam in den Behälter 1 eingehängt und kann sich zur Vermeidung von Wärmespannungen ungehindert nach unten ausdehnen.
Bezugszeichenliste
1
Behälter
2
Behältermantel
3
obere Haube
4
untere Haube
5
Wärmetauscherpaket
6
Flüssigkeitszuleitung
7
Flüssigkeitsableitung
8
Standrohr
9
Wärmetauscherpaket
10
Verteiler
11
Sammler
12
Platte
12a
äußerste Platte
13
Pfeil
14
Druckplatte
15
Zuganker
16
Plattensegment
17
Trennfuge
18
Doppelwand
18a
Innenwand
19
Spalt
20
Ende
20a
Einzelwand
20b
Einzelwand
21
Abstandshalter
22
Verbindungskante
23
Keil
24
Trennwand
25
Steg
26
längselastischer Leitungsabschnitt
D
Dampfeintritt
K
Kondensataustritt
FE
Flüssigkeitseintritt
FA
Flüssigkeitsaustritt

Claims (14)

  1. Dampfbeheizter Flüssigkeitserwärmer mit einem aus mehreren profilierten Platten (12) zusammengesetzten, quaderförmigen Wärmetauscherpaket (9) mit einer ersten Gruppe von Kanälen für den gesättigten oder überhitzten Dampf und einer im wesentlichen im Kreuzstrom geführten zweiten Gruppe von Kanälen für die wärmeaufnehmende Flüssigkeit, wobei sowohl die Kanäle der ersten sowie auch die Kanäle der zweiten Gruppe jeweils auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Wärmetauscherpakets (9) münden, und an den beiden übrigen Seiten des Wärmetauscherpakets (9) Druckplatten (14) angeordnet sind, die die dazwischen angeordneten Profilplatten (12) gegeneinander verspannen,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Druckplatte (14) und der jeweils äußersten Profilplatte (12a) eine einen Spalt (19) begrenzende Doppelwand (18) angeordnet ist, und
    daß der Spalt (19) durch einen Teilstrom der wärmeaufnehmenden Flüssigkeit durchströmbar ist.
  2. Flüssigkeitserwärmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Spalt (19) zwischen einem Verteiler (10) und einem Sammler (11) für die wärmeaufnehmende Flüssigkeit erstreckt.
  3. Flüssigkeitserwärmer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelwand (18) an ihrem einen Ende (20) in das Gehäuse des Verteilers (10), und an ihrem anderen Ende in das Gehäuse des Sammlers (11) ragt.
  4. Flüssigkeitserwärmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch sich in Durchströmungsrichtung erstreckende Abstandshalter (21) zwischen den Einzelwänden (20a, 20b) der Doppelwand (18).
  5. Flüssigkeitserwärmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (21) mit einer (20a) der beiden Einzelwände verschweißt sind.
  6. Flüssigkeitserwärmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelwand (18) in Durchströmungsrichtung der wärmeaufnehmenden Flüssigkeit betrachtet länger ist, als die Profilplatten (12) des Wärmertauscherpakets (9).
  7. Flüssigkeitserwärmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die außen an der Doppelwand (18) abgestützte Druckplatte (14) aus mindestens zwei Plattensegmenten (16) zusammensetzt, die durch eine quer zur Längserstreckung des Wärmetauscherpakets (9) verlaufende Trennfuge (17) zueinander beabstandet sind.
  8. Flüssigkeitserwärmer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede Druckplatte (14) aus insgesamt drei durch Trennfugen (17) unterteilten Plattensegmenten (16) zusammensetzt.
  9. Flüssigkeitserwärmer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetauscherpaket (9) in einen mit einem Dampfeintritt (D) und einem Kondensataustritt (K) versehenen Behälter (1) eingesetzt ist, und daß die Flüssigkeitszuleitung (6) sowie die Flüssigkeitableitung (7) für die wärmeaufnehmende Flüssigkeit abgedichtet durch die Behälterwand hindurchgeführt sind.
  10. Flüssigkeitserwärmer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) zylindrisch mit zwei Abschlußhauben (3,4) ausgebildet ist und die wärmeuafnehmende Flüssigkeit im wesentlichen in Behälterlängsrichtung durch diesen hindurchgeführt ist, wobei Flüssigkeitszuleitung (6) und -ableitung (7) zentral durch die jeweilige Abschlußhaube (4 bzw. 3) hindurchgeführt sind.
  11. Flüssigkeitserwärmer nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich auch der Verteiler (10), sowie der Sammler (11) für die wärmeaufnehmende Flüssigkeit innerhalb des Behälters (1) befinden.
  12. Flüssigkeitserwärmer nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in bezug auf den Behälter (1) das eine Ende des Wärmetauscherpakets (9) feststehend, und das andere Ende mit Bewegungsspiel in dem Behälter angeordnet ist.
  13. Flüssigkeitserwärmer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Sammler (11) führende Ende des Wärmetauscherpakets (9) feststehend ausgebildet ist, und daß die Flüssigkeitszuleitung (6) zwischen Behälterwand und Verteiler (10) einen längselastischen Leitungsabschnitt (26) aufweist.
  14. Flüssigkeitserwärmer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetauscherpaket (9) im Bereich der Verbindungskante (22) zwischen Dampfraum und Flüssigkeitsraum mit zwischen die einzelnen Profilplatten (12) ragenden Keilen (23) versehen ist, wobei die Keile (23) massiv geformt und sowohl mit den angrenzenden Profilplatten (12), als auch mit der jeweiligen Trennwand (24) zum Verteiler (10) bzw. Sammler (11) verschweißt sind.
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