WO1999031451A1 - Anordnung zum wärmetausch - Google Patents

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WO1999031451A1
WO1999031451A1 PCT/DE1998/003689 DE9803689W WO9931451A1 WO 1999031451 A1 WO1999031451 A1 WO 1999031451A1 DE 9803689 W DE9803689 W DE 9803689W WO 9931451 A1 WO9931451 A1 WO 9931451A1
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WO
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chamber
heat pipes
condenser
evaporator
heat
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PCT/DE1998/003689
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Inventor
Frank Adamczyk
Original Assignee
Gea Wärme- Und Umwelttechnik Gmbh
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Application filed by Gea Wärme- Und Umwelttechnik Gmbh filed Critical Gea Wärme- Und Umwelttechnik Gmbh
Priority to JP53189999A priority Critical patent/JP2001519885A/ja
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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
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
    • F28F19/04—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings of rubber; of plastics material; of varnish
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    • F28D15/0275—Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/16—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing leakage

Definitions

  • Each heat pipe has a longitudinal section projecting from the intermediate wall into the channel carrying the higher-temperature fluid, which is encased by a further pipe at a distance.
  • This cladding tube has an enamel coating on the outside.
  • a heat-conducting material such as grease, is inserted between the heat pipe and the cladding tube.
  • the longitudinal sections of the heat pipes projecting into the channel leading the fluid to be heated are finned.
  • a disadvantage of the known design is that the manufacturing costs are considerably increased by the additional cladding tubes in the channel carrying the higher temperature fluid. Filling the spaces between the cladding tubes and the heat tubes with the heat-conducting material also significantly deteriorates the thermal conductivity, with the result that more heat tubes have to be installed to ensure a certain heat transfer capacity, which increases the provisioning effort even further.
  • the invention has for its object to provide an arrangement for heat exchange between two channeled gaseous fluids by means of heat pipes, which both from the point of view of the low susceptibility to corrosion in the area exposed to the higher temperature fluid, but also a simple assembly or Disassembly and in particular a problem-free condition check of the heat pipes.
  • An essential point of the invention is the modular construction. This allows a housing-like module with an evaporator chamber and a condenser chamber, as well as with heat pipes, to be completely integrated as a whole into the adjacent channels that conduct the heat-emitting fluid and the heat-absorbing fluid, regardless of whether the fluids are vertical or horizontally.
  • the heat pipes extend from the evaporator chamber through a test space located between the evaporator chamber and the condenser chamber, and the condenser chamber into an inspection chamber which is separated from the condenser chamber in a gas-tight manner.
  • This is associated with the advantage that the tightness of the bearings of the heat pipes in the intermediate walls separating the test chamber from the evaporator chamber and the condenser chamber can always be checked both before starting up the arrangement and during its operation via the test chamber. For example, it is possible to pressurize the test room with air before commissioning the arrangement and then to monitor the air pressure in the test room. If the air pressure drops, this means a leak.
  • test space can also be pressurized with a sealing gas under such a pressure that fluid can in no case pass from one chamber into the other chamber.
  • a sealing gas under such a pressure that fluid can in no case pass from one chamber into the other chamber.
  • Passage areas of the partition walls as well as in the passage area between the condenser chamber and the inspection chamber are exchangeably mounted, it is easily possible to replace each individual heat pipe if necessary.
  • the service life of the heat pipes is further increased in that the longitudinal sections of the heat pipes lying in the evaporator chamber are protected against corrosion.
  • the longitudinal sections of the heat pipes lying in the condenser chamber can be of any desired design, in each case depending on the character and the temperature of the heat-absorbing fluid.
  • an advantageous embodiment may consist in that the corrosion protection consists of an enamel coating. This is therefore applied directly to the outer surfaces of the heat pipes.
  • the module is preceded by another module in the direction of flow of the higher-temperature fluid.
  • Such an arrangement is chosen when the higher-temperature fluid is certainly above the sulfuric acid dew point.
  • the longitudinal sections of the heat pipes in the evaporator chamber of the upstream module need not have any corrosion protection.
  • the longitudinal sections of the heat pipes in the condenser chamber can be ribbed or non-ribbed.
  • the two modules are connected one after the other and consequently specifically adapted to the heat exchange conditions with regard to the heat pipes.
  • the heat pipes in the upstream module also preferably protrude into an inspection chamber which is separated from the condenser chamber in a gastight manner. Consequently, these heat pipes can also be monitored for their temperature during operation.
  • the storage of the heat pipes in the partition walls separating the test chamber from the evaporator chamber and the condenser chamber as well as in the partition wall separating the condenser chamber from the inspection chamber can be carried out with the aid of sealing rings which enable dismantling and reassembly of the heat pipes.
  • the type according to the features of claim 6 can also be expedient his.
  • conical threaded collars are welded to the circumference of the heat pipes in the area of the intermediate wall. Due to the taper of the thread, the gas tightness is ensured at the same time as the heat pipes are fixed in the partition.
  • test space is sealed off from both the evaporator chamber and the condenser chamber by a chamber filled with a gas-impermeable material.
  • This material can be plastic or concrete, for example.
  • a washing device is arranged upstream of the longitudinal sections of the heat pipes in the evaporator chamber in the flow direction of the higher-temperature fluid. This washing device is also in the module and serves to keep the surfaces of the heat pipes clean.
  • FIG. 1 shows a schematic vertical longitudinal section of an arrangement for heat exchange according to a first embodiment
  • Figure 2 shows a schematic vertical longitudinal section of an arrangement for heat exchange according to a second embodiment
  • Figure 3 shows a schematic vertical longitudinal section of an arrangement for heat exchange according to a third embodiment
  • Figure 4 is an enlarged view of section IV of Figure 1;
  • FIG. 5 shows an enlarged view of section V 0 of FIG. 2;
  • FIG. 6 in cross section an arrangement for heat exchange according to a fourth embodiment
  • Figure 7 is a representation similar to that of Figure 4 according to another embodiment.
  • FIG. 1 denotes an arrangement for heat exchange.
  • the arrangement 1 comprises a housing-like module 2, which is transversely integrated into two adjacent channels 3, 4.
  • the channel 3 carries a heat-emitting fluid A in the form of a hot flue gas and the channel A 4 carries a heat-absorbing fluid B in the form of cold combustion air.
  • the module 2 has an evaporator chamber 5 and a condenser chamber 6.
  • the evaporator chamber 5 is separated from the condenser chamber 6 by two
  • the intermediate walls 7, 8 delimit a test space 9 which can be acted upon by air of a certain pressure via a nozzle 10.
  • the condenser chamber 6 is separated by a detachable base plate 11 from an inspection chamber 14 formed in a nozzle 12 with a lid 13.
  • a plurality of heat pipes 15 extend from the evaporator chamber 5 in at least one row across the test chamber 9 and the condenser chamber 6 into the inspection chamber 14.
  • the longitudinal sections 16 of the heat pipes 15 lying in the evaporator chamber 5 are provided with an enamel layer 17 as corrosion protection.
  • the longitudinal sections 18 of the heat pipes 15 lying in the condenser chamber 6 have ribs 19.
  • the heat pipes 15 are supported in the intermediate walls 7, 8 by means of sealing rings 20.
  • the heat pipes 15 are also supported in the base plate 11 of the connecting piece 12 by means of such sealing rings 20.
  • the fluid A (hot flue gas) flowing into the evaporator chamber 5 gives off its heat to the transmission fluid located in the heat pipes 15, so that a cooled fluid AI emerges from the evaporator chamber 5.
  • the heat transported by the transmission fluid in the heat pipes 15 is released in the condenser chamber 6 to the cold fluid B (combustion air), so that heated fluid B1 emerges from the condenser chamber 6.
  • the test space 9 is used to check the tightness of the bearings of the heat pipes 15 in the intermediate walls 7, 8. The air pressure is observed. If it sinks, this indicates a leak. On the other hand, even if a leak is found, sealing air can be blown into the test chamber 9 at a pressure that is higher than the pressure of the fluid A in the evaporator chamber 5 and / or the fluid B in the condenser chamber 6 No fluid A can thus pass from the evaporator chamber 5 into the condenser chamber 6 or no fluid B from the condenser chamber 6 into the evaporator chamber 5.
  • the temperature in the heat pipe 15 can be observed via the inspection chamber 14.
  • the cover 13 must be removed.
  • the inspection chamber 14 is then still separated from the condenser chamber 6 by the base plate 11. However, the free ends of the heat pipes 15 protruding into the inspection chamber 14 are accessible and can therefore be temperature-tested.
  • a further housing-like module 21 is immediately upstream of the module 2 according to FIG.
  • This module 21 also comprises an evaporator chamber 22 and a condenser chamber 24 separated from it by an intermediate wall 23.
  • heat pipes 25 extend in at least one row over the intermediate wall 23 and the condenser chamber 24 into an inspection chamber 14 in a connection piece 12, which is sealed off from the condenser chamber 24 by a base plate 11.
  • the connector 12 has a cover 13.
  • the heat pipes 25 can be fixed in the intermediate wall 23 by means of conical threaded collars 26 which are welded to the circumference of the heat pipes 25 and are screwed into corresponding threaded bores 27 in the intermediate wall 23.
  • the lower half can also be fixed by conical beads 41 which are inserted into corresponding recesses 42 in the intermediate wall 23. Cylindrical beads are also conceivable.
  • the longitudinal sections 28 of the heat pipes 25 protruding into the evaporator chamber 22 have no corrosion protection, since the temperature of the hot fluid A entering the evaporator chamber 22 is clearly above the sulfuric acid dew point.
  • the longitudinal sections 29 of the heat pipes 25 lying in the condenser chamber 24 are provided with ribs 19.
  • the hot fluid A entering the evaporator chamber 22 of the module 21 heats the transmission fluid in the heat pipes 25 and the transmission fluid in the heat pipes 15 of the downstream module 2. Cooled fluid AI then emerges from the evaporator chamber 5 of the module 2.
  • the transfer fluid transports the heat into the longitudinal sections 29, 18 of the heat pipes 25, 15 located in the condenser chambers 24, 6 of the modules 21, 2, so that the cold fluid B entering the condenser chamber 6 of the module 2 is then heated and out of the condenser chamber 24 of the module 21 heated fluid Bl exits.
  • a module 2a corresponding to that of FIGS. 1 and 4 is integrated into the channels 3, 4 carrying the fluids.
  • the heat pipes 30 in this module 2a i.e. the longitudinal sections 31 projecting into the evaporator chamber 5a and the longitudinal sections 39 projecting into the condenser chamber 6a are, however, provided with an enamel layer 17 as corrosion protection over their entire length.
  • a washing device 32 is provided in the evaporator chamber 5 above the longitudinal sections 31 of the heat pipes 30 in which the surfaces of the heat pipes 30 can be cleaned.
  • FIG. 7 An embodiment is illustrated in FIG. 7 which is similar to the illustration in FIG. However, this embodiment shows, in addition to a test space 33 with a socket 34, chambers 36 filled with a gas-impermeable material 35 with an inlet socket 40, through which the test space 33 is sealed off both from an evaporator chamber 37 and from a condenser chamber 38. Otherwise, the illustration in FIG. 7 corresponds to that in FIG. 4, so that a further explanation appears to be unnecessary.

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Abstract

Die Anordnung (1) zum Wärmetausch zwischen zwei kanalisiert geführten gasförmigen Fluiden (A, B) weist in einem gehäuseartigen Modul (2) eine von einer Kondensatorkammer (6) gasdicht getrennte Verdampferkammer (5) auf. Aus dieser ragen mehrere Wärmerohre (15) über einen zwischen den beiden Kammern (5, 6) ausgebildeten Testraum (9) und die Kondensatorkammer (6) in eine von der Kondensatorkammer (6) gasdicht getrennte Inspektionskammer (14) auswechselbar hinein. Die in der Verdampferkammer (5) liegenden Längenabschnitte (16) der Wärmerohre (15) sind korrosionsgeschützt. Die in der Kondensatorkammer (6) liegenden Längenabschnitte (18) weisen Rippen (19) auf.

Description

Anordnung zum Wärmetausch
Im Umfang der US-PS 4,537,247 zählt eine Anordnung zum Wärmetausch zwischen zwei kanalisiert geführten gasförmigen Fluiden zum Stand der Technik, bei welcher der Wärmetausch durch Wärmerohre bewirkt wird, die von der die die Fluide führenden Kanäle trennenden Zwischenwand in die Kanäle hinein ragen.
Jedes Wärmerohr besitzt einen von der Zwischenwand in den das höher temperierte Fluid führenden Kanal hinein ragenden Längenabschnitt, der von einem weiteren Rohr mit Abstand umhüllt ist. Dieses Hüllrohr besitzt eine außenseitige Emaillebeschichtung. Zwischen dem Wärmerohr und dem Hüllrohr ist ein Wärme leitender Werkstoff, wie z.B. Fett, eingebracht. Die in den das aufzuwärmende Fluid führenden Kanal hinein ragenden Längenabschnitte der Wärmerohre sind berippt. Ein Nachteil der bekannten Bauart besteht darin, dass durch die zusätzlichen Hüllrohre in dem das höher temperierte Fluid führenden Kanal der Fertigungsaufwand erheblich vergrößert wird. Auch wird durch die Befüllung der Räume zwischen den Hüllrohren und den Wärmerohren mit dem Wärme leitenden Material die Wärmeleitfähigkeit deutlich verschlechtert mit der Folge, dass zur Sicherstellung einer bestimmten Wärmeübertragungsleistung mehr Warmerohre eingebaut werden müssen, wodurch sich der Bereitstellungsaufwand noch weiter erhöht.
Ungeachtet der Emaillebeschichtung der Hüllrohre kann dennoch nicht mit absoluter Sicherheit verhindert werden, dass diese nicht korrodieren. Es ist dann in einer sehr aufwendigen Art und Weise erforderlich, die Wärmerohre mit den Hüllrohren und dem Wärme leitenden Material auszutauschen. In diesem Zusammenhang tritt erschwerend hinzu, dass nicht nur die Hüllrohre in der Zwischenwand festgelegt werden, sondern zusätzlich auch noch die Bereiche zwischen den Hüllrohren und den Wärmerohren, die das Wärme leitende Material enthalten, gegenüber dem das zu erwärmende Fluid führenden Kanal abgedichtet sein müssen.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Wärmetausch zwischen zwei kanalisiert geführten gasförmigen Fluiden mittels Wärmerohren zu schaffen, die sowohl dem Gesichtspunkt der geringen Korrosionsanfälligkeit in dem mit dem höher temperierten Fluid beaufschlagten Bereich, sondern auch einer einfachen Montage bzw. Demontage sowie insbesondere einer problemlosen Zustandsprüfung der Wärmerohre Rechnung trägt.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Merkmalen des Anspruchs 1. Ein wesentlicher Punkt der Erfindung ist die Modulbauweise. Diese erlaubt es, ein gehäuseartiges Modul mit einer Verdampferkammer und einer Kondensatorkammer sowie mit Wärmerohren komplett als Ganzes in die einander be- nachbarten, das Wärme abgebende Fluid sowie das Wärme aufnehmende Fluid führenden Kanäle zu integrieren, und zwar unabhängig davon, ob die Fluide senkrecht oder waagerecht geführt werden.
Ein weiterer wesentlicher Punkt ist die besondere Inte- gration der Wärmerohre in das Modul. Die Wärmerohre erstrecken sich von der Verdampferkaramer aus über einen zwischen der Verdampferkammer und der Kondensatorkammer liegenden Testraum sowie die Kondensatorkammer in eine von der Kondensatorkammer gasdicht getrennte Inspektions- kammer. Hiermit ist der Vorteil verbunden, dass sowohl vor Inbetriebnahme der Anordnung als auch während ihres Betriebs über den Testraum stets die Dichtheit der Lagerungen der Wärmerohre in den den Testraum von der Ver- darapferkammer und der Kondensatorkammer trennenden Zwi- schenwänden überprüft werden kann. So ist es beispielsweise möglich, den Testraum vor Inbetriebnahme der Anordnung mit Luft zu beaufschlagen und den Luftdruck im Testraum anschließend zu beobachten. Sinkt der Luftdruck, bedeutet dies Undichtheit. Je nach Größe des Druckabfalls oder auch des Charakters der im Wärmetausch stehenden Fluide kann beispielsweise der Testraum auch mit einem Sperrgas unter einem solchen Druck beaufschlagt werden, dass auf keinen Fall Fluid aus der einen Kammer in die andere Kammer übertreten kann. Eine unzulässige Mischung der im Wärmetausch stehenden Fluide, wie z.B. aggressives Rauchgas und Verbrennungsluft, ist dadurch ausgeschlossen.
Dadurch, dass die Enden der Wärmerohre in eine von der Kondensatorkammer gasdicht getrennte Inspektionskammer ragen, können während des laufenden Betriebs bei abgenommenem Verschluss (Deckel) der Inspektionskammer die Enden hinsichtlich ihrer Temperatur kontrolliert werden. Abweichende Temperaturen bedeuten, dass die Wärmerohre nicht mehr intakt sind. Da die Wärmerohre sowohl in den (,
Durchtrittsbereichen der Zwischenwände als auch im Durch- trittsbereich zwischen der Kondensatorkammer und der Inspektionskammer auswechselbar gelagert sind, ist es problemlos möglich, jedes einzelne Wärmerohr bei Bedarf aus- tauschen zu können.
Die Standzeit der Wärmerohre wird ferner dadurch heraufgesetzt, dass die in der Verdampferkammer liegenden Längenabschnitte der Wärmerohre korrosionsgeschützt sind.
Die in der Kondensatorkammer liegenden Längenabschnitte der Wärmerohre können beliebig ausgebildet sein, und zwar jeweils in Abhängigkeit von dem Charakter und der Temperatur des Wärme aufnehmenden Fluids .
So ist es gemäß Anspruch 2 beispielsweise möglich, dass auch die in der Kondensatorkammer liegenden Längenabschnitte der Wärmerohre korrosionsgeschützt sind. Dies ist beispielsweise dann zweckmäßig, wenn das zu erwärmende Fluid ebenfalls aggressiver Natur ist.
Sind Längenabschnitte der Wärmerohre korrosionsgeschützt, so kann gemäß Anspruch 3 eine vorteilhafte Aus- führungsform darin bestehen, dass der Korrosionsschutz aus einer Emaillebeschichtung besteht. Diese ist mithin direkt auf die äußeren Oberflächen der Wärmerohre aufgebracht .
Bei gering aggressiven oder nicht aggressiven Fluiden ist ein Korrosionsschutz der Längenabschnitte in der Kondensatorkammer nicht erforderlich. Je nach den Wärme- tauschanforderungen können dort die Längenabschnitte un- berippt oder entsprechend Anspruch 4 berippt sein. Die Berippung vergrößert die Wärmetauscherfläche. Dadurch ist es möglich, bei gleicher Wärmetauscherleistung eine ge- ringere Anzahl an Wärmerohren einzusetzen. Somit kann trotz der Berippung eine kostengünstigere, das heißt wirtschaftlichere Fertigung erzielt werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird in den Merkmalen des Anspruchs 5 erblickt. Danach ist dem Modul ein weiteres Modul in Strömungsrichtung des höher temperierten Fluids vorgelagert. Eine solche Anordnung wird dann gewählt, wenn das höher temperierte Fluid eine mit Sicherheit oberhalb des Schwefelsäuretaupunkts liegende Temperatur aufweist. In diesem Fall brauchen die in der Verdampferkammer des vorgelagerten Moduls liegenden Längenabschnitte der Wärmerohre keinen Korrosionsschutz aufzuweisen. Die in der Kondensatorkammer liegenden Längenabschnitte der Wärmerohre können berippt oder unbe- rippt sein. Die beiden Module werden unmittelbar hinter- einander geschaltet und folglich hinsichtlich der Wärmerohre den Wärmetauschbedingungen gezielt angepasst.
Auch die in dem vorgeschalteten Modul befindlichen Wärmerohre ragen bevorzugt in eine von der Kondensatorkammer gasdicht getrennte Inspektionskammer. Folglich sind diese Wärmerohre während des laufenden Betriebs ebenfalls hinsichtlich der Temperatur überwachbar.
Die Lagerung der Wärmerohre in den den Testraum von der Verdampferkammer und der Kondensatorkammer trennenden Zwischenwänden als auch in der die Kondensatorkammer von der Inspektionskammer trennenden Zwischenwand kann mit Hilfe von Dichtringen erfolgen, welche eine Demontage und Wiedermontage der Wärmerohre ermöglichen. Zweckmäßig kann aber auch die Bauart gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6 sein. In diesem Fall sind im Bereich der Zwischenwand konische Gewindekragen umfangsseitig an die Wärmerohre geschweißt. Durch die Konizität der Gewinde wird zugleich mit der Festlegung der Wärmerohre in der Zwischenwand die Gasdichtheit sichergestellt.
Darüberhinaus besteht die Möglichkeit, die Wärmerohre gemäß Anspruch 7 mit Hilfe von zylindrischen oder konischen Wülsten in die Zwischenwand gasdicht einzusetzen.
Insbesondere in Abhängigkeit von der Aggressivität der im Wärmetausch stehenden Fluide kann es nach den Merkmalen des Anspruchs 8 von Vorteil sein, dass der Testraum sowohl zur Verdampferkammer als auch zur Kondensatorkammer hin durch jeweils eine mit einem gasundurchlässigen Material befüllte Kammer abgeschottet ist. Bei diesem Ma- terial kann es sich beispielsweise um Kunststoff oder Beton handeln.
Schließlich ist es erfindungsgemäß noch denkbar, dass nach Anspruch 9 in Strömungsrichtung des höher temperierten Fluids eine Wascheinrichtung den in der Verdampfer- kammer liegenden Längenabschnitten der Wärmerohre vorgelagert ist. Diese Wascheinrichtung liegt also ebenfalls im Modul und dient der Reinhaltung der Oberflächen der Wärmerohre .
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 im schematischen vertikalen Längsschnitt eine Anordnung zum Wärmetausch gemäß einer ersten Ausführungsfor ; Figur 2 im schematischen vertikalen Längsschnitt eine Anordnung zum Wärmetausch gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Figur 3 im schematischen vertikalen Längsschnitt eine Anordnung zum Wärmetausch gemäß einer dritten Ausführungsform;
Figur 4 in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt IV der Figur 1;
Figur 5 in vergrößerter Darstellung den Auschnitt V 0 der Figur 2 ;
Figur 6 im Querschnitt eine Anordnung zum Wärmetausch gemäß einer vierten Ausführungsform und
Figur 7 eine Darstellung ähnlich derjenigen der Figur 4 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
! % Mit 1 ist in der Figur 1 eine Anordnung zum Wärmetausch bezeichnet. Die Anordnung 1 umfasst ein gehäuseartiges Modul 2, das quer in zwei einander benachbarte Kanäle 3, 4 eingegliedert ist. Der Kanal 3 führt ein Wärme abgebendes Fluid A in Form eines heißen Rauchgases und der Kanal A 4 ein Wärme aufnehmendes Fluid B in Form von kalter Verbrennungsluft .
Das Modul 2 weist eine Verdampferkammer 5 und eine Kondensatorkammer 6 auf. Die Verdampferkammer 5 ist von der Kondensatorkammer 6 durch zwei im Abstand zueinander be¬
25 findliche Zwischenwände 7, 8 getrennt (siehe auch Figur 4). Die Zwischenwände 7, 8 begrenzen einen Testraum 9, der über einen Stutzen 10 mit Luft bestimmten Drucks beaufschlagbar ist. Die Kondensatorkammer 6 ist durch eine lösbare Bodenplatte 11 von einer in einem Stutzen 12 mit Deckel 13 ausgebildeten Inspektionskammer 14 getrennt.
Aus der Verdampferkammer 5 erstrecken sich mehrere Wärme- röhre 15 in mindestens einer Reihe über den Testraum 9 und die Kondensatorkammer 6 bis in die Inspektionskammer 14.
Die in der Verdampferkammer 5 liegenden Längenabschnitte 16 der Wärmerohre 15 sind mit einer Emailleschicht 17 als Korrosionsschutz versehen. Die in der Kondensatorkammer 6 liegenden Längenabschnitte 18 der Wärmerohre 15 weisen Rippen 19 auf.
Die Lagerung der Wärmerohre 15 in den Zwischenwänden 7 , 8 erfolgt über Dichtringe 20. Auch die Lagerung der Wärme- röhre 15 in der Bodenplatte 11 des Stutzens 12 erfolgt mittels solcher Dichtringe 20.
Das in die Verdampferkammer 5 strömende Fluid A (heißes Rauchgas ) gibt seine Wärme an das in den Wärmerohren 15 befindliche Übertragungsfluid ab, so dass aus der Ver- dampferkammer 5 ein abgekühltes Fluid AI tritt. Die von dem Übertragungsfluid in den Wärmerohren 15 transportierte Wärme wird in der Kondensatorkammer 6 an das kalte Fluid B (Verbrennungsluft) abgegeben, so dass aus der Kondensatorkammer 6 aufgeheiztes Fluid Bl tritt.
Zur Überprüfung der Dichtheit der Lagerungen der Wärmerohre 15 in den Zwischenwänden 7, 8 dient der Testraum 9. So kann z.B. über den Stutzen 10 Luft bestimmten Drucks eingeblasen werden. Der Luftdruck wird beobachtet. Sinkt er, deutet dies auf eine Undichtigkeit hin. Andererseits kann aber auch bei einer festgestellten Undichtigkeit über den Stutzen 10 Sperrluft mit einem solchen Druck in den Testraum 9 geblasen werden, der höher ist als der Druck des Fluids A in der Verdampferkammer 5 und/oder des Fluids B in der Kondensatorkammer 6. Auf diese Weise kann kein Fluid A aus der Verdampferkammer 5 in die Kondensatorkammer 6 bzw. kein Fluid B aus der Kondensatorkammer 6 in die Verdampferkammer 5 übertreten.
Über die Inspektionskammer 14 kann die Temperatur im Wär- merohr 15 beobachtet werden. Zu diesem Zweck muss der Deckel 13 abgenommen werden. Die Inspektionskammer 14 ist dann durch die Bodenplatte 11 immer noch von der Kondensatorkammer 6 getrennt. Die in die Inspektionskammer 14 ragenden freien Enden der Wärmerohre 15 sind jedoch zu- gänglich und können mithin temperaturgetestet werden.
Bei der in der Figur 2 veranschaulichten Anordnung la ist dem Modul 2 gemäß Figur 1 ein weiteres gehäuseartiges Modul 21 unmittelbar vorgelagert. Auch dieses Modul 21 um- fasst eine Verdampferkammer 22 sowie eine von dieser durch eine Zwischenwand 23 getrennte Kondensatorkammer 24.
Aus der Verdampferkammer 22 erstrecken sich Wärmerohre 25 in mindestens einer Reihe über die Zwischenwand 23 und die Kondensatorkammer 24 in eine Inspektionskammer 14 in einem Stutzen 12, der durch eine Bodenplatte 11 von der Kondensatorkammer 24 dicht getrennt ist. Der Stutzen 12 weist einen Deckel 13 auf.
Die Festlegung der Wärmerohre 25 in der Zwischenwand 23 kann gemäß Figur 5 durch konische Gewindekragen 26 erfolgen, die umfangsseitig der Wärmerohre 25 festgeschweißt sind und in entsprechende Gewindebohrungen 27 in der Zwischenwand 23 eingedreht werden. Die Festlegung kann aber auch entsprechend Figur 5 untere Hälfte durch konische Wulste 41 erfolgen, die in entsprechende Ausnehmungen 42 der Zwischenwand 23 eingesetzt sind. Denkbar sind ferner zylindrische Wulste.
Die in die Verdampferkammer 22 ragenden Längenabschnitte 28 der Wärmerohre 25 besitzen keinen Korrosionsschutz, da die Temperatur des in die Verdampferkammer 22 eintretenden heißen Fluids A deutlich oberhalb des Schwefelsäuretaupunkts liegt.
Die in der Kondensatorkammer 24 liegenden Längenabschnitte 29 der Wärmerohre 25 sind mit Rippen 19 versehen.
Das in die Verdampferkammer 22 des Moduls 21 tretende heiße Fluid A erwärmt das Übertragungsfluid in den Wärme- röhren 25 sowie das Übertragungsfluid in den Wärmerohren 15 des nachgeordneten Moduls 2. Aus der Verdampferkammer 5 des Moduls 2 tritt sodann abgekühltes Fluid AI aus .
Das Übertragungsfluid transportiert die Wärme in die in den Kondensatorkammern 24, 6 der Module 21, 2 liegenden Längenabschnitte 29, 18 der Wärmerohre 25, 15, so dass dann das in die Kondensatorkammer 6 des Moduls 2 eintretende kalte Fluid B erwärmt und aus der Kondensatorkammer 24 des Moduls 21 aufgeheiztes Fluid Bl austritt.
Es ist zu erkennen, dass in den Figuren 1 und 2 vertikale Fluidströme vorhanden sind. Aufgrund dessen sind die Wärmerohre 15, 25 in den Modulen 2, 21 unter 3° leicht zur Horizontalen geneigt angeordnet.
Bei der in der Figur 3 veranschaulichten Anordnung lb handelt es sich im Prinzip um die in Figur 2 dargestellte Anordnung la, nunmehr jedoch bei waagerechten Fluidströ- men. Eine nochmalige Erläuterung ist deshalb entbehrlich.
Bei der in der Figur 6 dargestellten Anordnung lc sind wiederum vertikale Fluidströme vorhanden. In die die Fluide führenden Kanäle 3, 4 ist ein Modul 2a entsprechend demjenigen der Figuren 1 und 4 eingegliedert. Die Wärmerohre 30 in diesem Modul 2a, d.h. die in die Verdampferkammer 5a ragenden Längenabschnitte 31 und die in die Kondensatorkammer 6a ragenden Längenabschnitte 39 sind jedoch über ihre gesamte Länge mit einer Emailleschicht 17 als Korrosionsschutz versehen.
Außerdem ist zu erkennen, dass in der Verdampferkammer 5 oberhalb der in dieser liegenden Längenabschnitte 31 der Wärmerohre 30 eine Wascheinrichtung 32 vorgesehen ist, über die die Oberflächen der Wärmerohre 30 gereinigt werden können.
Ansonsten entspricht die Anordnung lc der Figur 6 derjenigen der Figur 1, so dass eine nochmalige Erläuterung nicht notwendig ist.
In der Figur 7 ist eine Ausführungsform veranschaulicht, die der Darstellung der Figur 4 ähnelt. Diese Ausführungsform zeigt jedoch neben einem Testraum 33 mit Stutzen 34 mit einem gasundurchlässigen Material 35 befüllte Kammern 36 mit Einführstutzen 40, durch welche der Testraum 33 sowohl zu einer Verdampferkammer 37 als auch zu einer Kondensatorkammer 38 hin abgeschottet ist. Ansonsten entspricht die Darstellung der Figur 7 derjenigen der Figur 4, so dass eine nochmalige Erläuterung entbehrlich erscheint. BezugsZeichenaufstellung
1 - Anordnung la - Anordnung lb - Anordnung lc - Anordnung
2 - Modul
2a - Modul
3 - Kanal
4 - Kanal
5 - Verdampferkammer
5a - Verdampferkammer
6 - Kondensatorkammer
6a - Kondensatorkammer
7 - Zwischenwand
8 - Zwischenwand
9 - Testraum
10 - Stutzen
11 - Bodenplatte
12 - Stutzen
13 - Deckel
14 - Inspektionskammer
15 - Wärmerohre
16 - Längenabschnitte v. 15
17 - Emailleschicht
18 - Längenabschnitte v. 15
19 - Rippen auf 18, 29 0 - Dichtringe 1 - Modul 2 - Verdampferkammer 3 - Zwischenwand 4 - Kondensatorkammer 25 - Wärmerohre
26 - Gewindekragen
27 - Gewindebohrungen
28 - Längenabschnitte v. 25
29 - Längenabschnitte v. 25
30 - Wärmerohre
31 - Längenabschnitte v. 30
32 - Wascheinrichtung
33 - Testraum
34 - Stutzen
35 - Material
36 - Kammern
37 - Verdampferkammer
38 - Kondensatorkammer
39 - Längenabschnitte v. 30
40 - Einführstutzen
41 - konische Wulste
42 - Ausnehmungen f. 41
A - heißes Fluid
AI - abgekühltes Fluid
B - kaltes Fluid
Bl - aufgeheiztes Fluid

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zum Wärmetausch zwischen zwei kanalisiert geführten gasförmigen Fluiden (A, B) , welche in einem gehäuseartigen Modul (2, 2a) eine von einer Kondensatorkammer (6, 6a, 38) gasdicht getrennte Verdampferkammer (5, 5a, 37) aufweist, aus der mehrere Wärmerohre (15, 30) über einen zwischen den beiden Kammern (6, 6a, 38; 5, 5a, 37) ausgebildeten Testraum (9, 33) und die Kondensatorkammer (6, 6a, 38) in eine von der Kondensatorkammer (6, 6a, 38) gasdicht getrennte Inspektionskammer (14) auswechselbar hineinragen, wobei die in der Verdampferkammer (5, 5a, 37) liegenden Längenabschnitte (16, 31) der Wärmerohre (15, 30) korrosionsgeschützt sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die in der Kondensatorkammer (6a) liegenden Längenabschnitte (39) der Wärmerohre (30) korrosionsgeschützt sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Korrosionsschutz aus einer Emaillebeschichtung (17) besteht.
4. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die in der Kondensatorkammer (6) liegenden Längenabschnitte (18) der Wärmerohre (15) berippt sind.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass dem
Modul (2) ein weiteres gehäuseartiges Modul (21) mit
Verdampferkammer (22), Kondensatorkammer (24) und Wärmerohren (25) in Strömungsrichtung des höher temperierten Fluids (A) vorgelagert ist, bei welchem die in der Verdampferkammer (22) liegenden Längenabschnitte (28) der Wärmerohre (25) keinen Korrosionsschutz aufweisen.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wärmerohre (15, 25, 30) mit einem konischen Gewindekragen (26) von der Kondensatorkammer (6, 6a, 24) aus in die die Kondensatorkammer (6, 6a, 24) von der Verdampferkammer (5, 5a, 22) oder dem Testraum (9, 33) trennende Zwischenwand (7, 23) gasdicht geschraubt sind.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wärmerohre (15, 25, 30) mit einem zylindrischen oder konischen Wulst (41) in eine an diesen angepasste Ausnehmung (42) in der die Kondensatorkammer (6, 6a, 24) von der Verdampferkammer (5, 5a, 22) trennenden Zwischenwand (7, 23) gasdicht eingepasst sind.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Testraum (33) sowohl zur Verdampferkammer (37) als auch zur Kondensatorkammer (38) hin durch jeweils eine mit einem gasundurchlässigen Material (35) be- füllbare Kammer (36) abgeschottet ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in Strömungsrichtung des höher temperierten Fluids (A) eine Wascheinrichtung (32) den in der Verdampferkammer (5a) liegenden Längenabschnitten (31) der Wärmerohre (30) vorgelagert ist.
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