Abstützung für ein Bündel quer angeströmter Rohre eines Wärmeübertragers Die Erfindung betrifft eine Abstützung für ein Bündel quer angeströmter Rohre eines Wärmeübertragers, die aus geraden, mit quer angeordneten Rippen versehenen Rohr abschnitten bestehen, welche ihrerseits durch bogenför mige Rohrstücke ohne Rippen zu Rohrschlangen ver bunden sind, wobei das Rohrbündel in einem, den einen Wärmeträger führenden Strömungskanal angeordnet ist.
Bei Wärmeübertragern, die in den Strömungskanälen heisser, zu kühlender Gase - wie sie z. B. als Reaktor kühlmittel eines gasgekühlten Kernreaktors Verwendung finden -, angeordnet sind, ist es erwünscht, dass die Gase mit, über den Querschnitt, gleichmässig verteilter Temperatur aus den Wärmeübertragern austreten. Dazu ist es notvendig, dass die Gaspartikel jedes Stromfadens am Ende ihres Weges durch den Wärmeübertrager etwa die gleiche Wärmemenge abgegeben haben.
Zur Erhöhung des Strömungswiderstandes und zur Verbesserung der Wärmeübertragung sind die von den Gasen umströmten Rohre des Wärmeübertragers häufig auf ihren geraden Teilen mit quer angeordneten Rippen, z. B. zirkularen oder schraubenförmigen Rippen, ver sehen, während die geraden Abschnitte durch rippenlose Umkehrbögen zu Rohrschlangen verbunden sind.
Um die gleichmässige Verteilung der Endtemperatur der Gase zu erreichen, ist es nun notwendig, den Gas strom möglichst weitgehend auf die mit Rippen versehe- nen Rohrabschnitte zu beschränken.
Zur Lösung dieses Problems ist schon vorgeschlagen worden, die Rippenrohrabschnitte mittels Längsträgern aufzuhängen, die nahe bei den Umkehrbögen an den Rohren angeschweisst werden. Die Längsträger bilden dabei dichte oder nahezu dichte Wände, so dass die Um kehrbögen vom die Rohrschlangen umströmenden Gas nicht angeströmt werden. Die gerade skizzierte Konstruk tion ist verhältnismässig kompliziert und daher relativ kostspielig. Die vorliegende Erfindung zeigt eine Mög lichkeit, die gleiche Aufgabe wesentlich einfacher und wirtschaftlicher zu lösen.
Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass an zwei einander gegenüberliegenden Wänden des Strömungskanals, im wesentlichen quer zur Strömungs richtung des genannten Wärmeträgers verlaufende Trag borde im Abstand voneinander angeordnet sind, die nahe an die Rippen der Rohre heranreichen, und an denen die einzelnen Rohre befestigt sind.
Um eine räumliche Behinderung der durch die Um kehrbögen erfolgenden Verbindung der einzelnen, gera den Rippenrohre durch die Tragborde zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die Tragborde parallel zueinander verlaufen und auf gegenüberliegenden Seiten versetzt zu einander angeordnet sind, wobei die mittels Briden be festigten Rohre abwechslungsweise von unten und von oben an den Tragborden gehalten sind.
Zur Erhöhung der Festigkeit der Kanalwand ist es möglich, diese Wand aus gewellten Blechen herzustellen. Weiterhin lässt sich eine besonders dichte Anordnung der Rippenrohre erreichen, wenn das Rohrbündel aus zu einander versetzt angeordneten, ebenen Rohrschlangen be steht. Für die Montage und die Zugänglichkeit zu den Wärmeübertragerrohren ist es vorteilhaft, wenn der Strö mungskanal eine abnehmbare Wand besitzt, an die die beiden mit den Tragborden versehenen Wände anschlies- sen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt entlang der Schnitt linie 1-I von Figur 2 von einem Wärmeübertrager, dessen Rohrbündel in einzelne, parallel liegende, ebene Rohr schlangen aufgeteilt und in einem, den einen Wärme träger, z. B. ein Gas, führenden Strömungskanal ange ordnet ist.
Fig. 2 stellt eine Aufsicht von Figur 1, teilweise im Schnitt, dar, während Figur 3 einen Schnitt längs der Linie III-III von Fi gur 1 wiedergibt.
Bei dem als Ausführungsbeispiel gezeigten Wärme übertrager handelt es sich um einen Wärmeübertrager, der für den Einbau in die Reaktoranlage eines gasge kühlten Kernreaktors vorgesehen ist. Die von zu erhitzen dem Dampf durchströmten Rohre 3 des Rohrbündels sind dabei in einen, oben und unten offenen, Strömungs kanal 1 von rechteckigem Querschnitt eingebaut. Dieser Strömungskanal 1 wird von dem die Wärme zuführenden Reaktorkühlmittel, z. B. CO=, in Richtung des Pfeiles A (Fig. 1) durchsetzt, so dass die Rohre 3 von dem gas förmigen Wärmeträger quer angeströmt werden.
Mehrere solcher Strömungskanäle werden bei einer bereits in Aus führung befindlichen derartigen Reaktoranlage in einem Druckgefäss nebeneinander aufgestellt.
Um eine Vorstellung von den Grössenabmessungen des Wärmeübertragers zu geben, sei erwähnt, dass die Abmessungen eines einzelnen solchen Strömungskanals z. B. 2 x 2 x 10 m3 betragen können und dieser ein Ge wicht von über 100 Tonnen besitzt.
Die mit 2 bezeichnete Wand des Kanalgehäuses 1 ist abnehmbar und wird durch Schrauben 6 an zwei, einan der gegenüberliegenden, festen Wänden des Gehäuses 1 befestigt.
Die geraden, mit Zirkularrippen 7 versehenen, par allelen Abschnitte der Rohre 3 sind durch rippenlose Umkehrbögen 8 miteinander zu ebenen, parallelen Rohr tafeln zusammengefasst, die von dem zu erwärmenden Medium parallel von unten nach oben durchströmt wer den, wie durch die kleinen Pfeile in Figur 1 angedeutet ist.
Die Rohrtafeln, die in dem Kanal 1 senkrechtstehend nebeneinander angeordnet sind, sind mittels Briden 5 an Tragborden 4 befestigt. Diese sind ihrerseits an die bei den, an die Wand 2 anstossenden Wände des Kanals 1 parallel zueinander im Abstand angeschweisst, wobei die Tragborde an den beiden Wänden. versetzt zueinander angeordnet sind.
Wie Figur 1 zeigt, sind die einzelnen Rohrtafeln ebenfalls versetzt zueinander angeordnet und durch die Briden 5 abwechslungsweise von oben und von unten gehalten (Fig. 3). Durch die Aufteilung des Rohrbündels in ebene, parallele Rohrtafeln, ergeben sich z. B. in Dia gonalrichtung durch das Rohrbündel einzelne Gassen, durch welche Schwingungsdämpferstäbe 10 zwischen die Rohre 3 geschoben sind.
Diese Schwingungsdämpferstäbe 10 dienen zur Dämp fung von Rohrschwingungen, die durch die die Rohre quer anströmenden Gase entstehen können. Diese Stäbe sind in einer gesonderten Patentanmeldung näher be schrieben.
Die Anordnung der Tragborde 4 quer zur Strömungs richtung des Gases ergibt eine wirksame Drosselung der Gasströmung in. den Bereichen der Umkehrbögen, so dass die Gasströmung im wesentlichen im Bereich der mit Rippen versehenen, geraden Rohrabschnitte verläuft. Somit wird auf einfache Weise am Ende des Wärme übertragers eine, über den Querschnitt gleichmässige, Temperaturverteilung der Gase erreicht.
Die Montage des Rohrbündels erfolgt bei abgenom menen Seitenwänden 2 des Kanals 1, in dem eine nach der anderen der vorher gefertigten Rohrschlangen in Richtung parallel zu den Tragborden 4 in den Strömungs kanal 1 eingeschoben und dort mittels der Briden 5 an dem Tragborden 4 befestigt wird. Schliesslich wird die Seitenwand 2 befestigt, die in dem gezeigten Beispiel mit Schrauben 6 an die mit den Tragborden 4 versehenen Wände angeschraubt wird. Nach der Montage der Rohr tafeln kann die Wand 2 jedoch auch mit den anstossen- den Wänden des Kanalgehäuses 1 verschweisst werden.
Support for a bundle of cross-flow tubes of a heat exchanger The invention relates to a support for a bundle of cross-flow tubes of a heat exchanger, which consist of straight tube sections provided with transversely arranged ribs, which in turn are connected by arcuate tube pieces without ribs to form coiled tubes, wherein the tube bundle is arranged in a flow channel carrying a heat carrier.
In the case of heat exchangers, which are in the flow channels of hot gases to be cooled - as z. B. as a reactor coolant of a gas-cooled nuclear reactor use -, are arranged, it is desirable that the gases exit the heat exchangers at a uniformly distributed temperature over the cross section. For this it is necessary that the gas particles of each stream filament have given off approximately the same amount of heat at the end of their path through the heat exchanger.
To increase the flow resistance and to improve the heat transfer, the tubes of the heat exchanger around which the gases flow are often on their straight parts with transversely arranged ribs, e.g. B. circular or helical ribs, see ver, while the straight sections are connected by ribless return bends to form coils.
In order to achieve the uniform distribution of the final temperature of the gases, it is now necessary to restrict the gas flow as far as possible to the pipe sections provided with ribs.
To solve this problem, it has already been proposed to suspend the finned tube sections by means of longitudinal beams which are welded to the tubes close to the return bends. The side members form dense or almost impermeable walls so that the reverse bends are not flowed against by the gas flowing around the coils. The construction just outlined is relatively complicated and therefore relatively expensive. The present invention shows a possi ability to solve the same task much easier and more economical.
It is characterized in that on two opposing walls of the flow channel, essentially transverse to the flow direction of said heat carrier running support boards are arranged at a distance from each other, which come close to the ribs of the tubes, and to which the individual tubes are attached.
In order to avoid a spatial obstruction of the connection of the individual, straight finned tubes through the supporting rims, which occur through the reversal arches, it is advantageous if the supporting rims run parallel to each other and are arranged offset to one another on opposite sides, the tubes being fastened by means of clamps are held alternately from below and from above on the carrying rims.
To increase the strength of the duct wall, it is possible to manufacture this wall from corrugated metal sheets. Furthermore, a particularly dense arrangement of the finned tubes can be achieved if the tube bundle consists of flat tube coils arranged offset from one another. For the assembly and the accessibility to the heat exchanger tubes, it is advantageous if the flow channel has a removable wall to which the two walls provided with the supporting shelves are connected.
Further details of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment in conjunction with the drawing.
Fig. 1 shows a cross section along the section line 1-I of Figure 2 of a heat exchanger, the tube bundle divided into individual, parallel, flat tubes coiled and in one, the one heat carrier, for. B. a gas, leading flow channel is arranged.
FIG. 2 shows a top view of FIG. 1, partially in section, while FIG. 3 shows a section along the line III-III of FIG.
The heat exchanger shown as an exemplary embodiment is a heat exchanger which is intended for installation in the reactor system of a gas-cooled nuclear reactor. The tubes 3 of the tube bundle through which the steam flows to be heated are installed in a flow channel 1, which is open at the top and bottom, of rectangular cross section. This flow channel 1 is of the heat supplying reactor coolant, z. B. CO =, traversed in the direction of arrow A (Fig. 1), so that the tubes 3 are flowed across from the gaseous heat transfer medium.
A plurality of such flow channels are set up next to one another in a pressure vessel in a reactor system of this type that is already being implemented.
In order to give an idea of the size dimensions of the heat exchanger, it should be mentioned that the dimensions of a single such flow channel z. B. 2 x 2 x 10 m3 and this has a Ge weight of over 100 tons.
The designated 2 wall of the duct housing 1 is removable and is fastened by screws 6 to two, one on the opposite, fixed walls of the housing 1.
The straight, par allelic sections of the tubes 3 provided with circular ribs 7 are combined with each other by rib-less return bends 8 to form flat, parallel tube panels through which the medium to be heated flows parallel from bottom to top, as indicated by the small arrows in FIG 1 is indicated.
The pipe panels, which are arranged vertically next to one another in the channel 1, are fastened to supporting rims 4 by means of clamps 5. These are in turn welded to the walls of the channel 1 abutting against the wall 2, parallel to one another and at a distance, with the support rims on the two walls. are arranged offset to one another.
As FIG. 1 shows, the individual pipe panels are also arranged offset to one another and held alternately from above and below by the clamps 5 (FIG. 3). By dividing the tube bundle into flat, parallel tube sheets, z. B. in Dia gonalrichtung through the tube bundle individual lanes, through which vibration damper rods 10 are pushed between the tubes 3.
This vibration damper rods 10 are used to dampen pipe vibrations that can arise from the gases flowing across the pipes. These rods are described in more detail in a separate patent application.
The arrangement of the support rims 4 transversely to the flow direction of the gas results in an effective throttling of the gas flow in the areas of the return bends, so that the gas flow runs essentially in the area of the straight pipe sections provided with ribs. A temperature distribution of the gases that is uniform over the cross section is thus achieved in a simple manner at the end of the heat exchanger.
The assembly of the tube bundle takes place with abgenom menen side walls 2 of the channel 1, in which one after the other of the previously manufactured pipe coils in the direction parallel to the support rims 4 is inserted into the flow channel 1 and there is attached to the support rims 4 by means of the clamps 5. Finally, the side wall 2 is fastened, which in the example shown is screwed with screws 6 to the walls provided with the supporting shelves 4. After the assembly of the pipe panels, the wall 2 can, however, also be welded to the abutting walls of the duct housing 1.