DD226057A1 - HEAT EXCHANGERS FOR STRAIGHT LIQUID FLOW WITH HOT GASES - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beinhaltet einen Waermetauscher fuer die geradlinige Durchstroemung mit Heissgasen von 100 bis 500C. Es ist Ziel, eine effektive Waermeuebertragung ohne stroemungstechnische Stoerung zu erzielen. Er soll sich vorzugsweise in Blechschornsteine einfach einfuegen lassen und eine unabhaengige Einbaulage besitzen. Es wird dadurch erreicht, dass auf dem Abgasrohr 1 wendelfoermige Rippen 3 mit geringer Steigung verlaufen. Ueber den Rippen 3 verlaeuft konzentrisch ein Mantelrohr 4, welches an den Stirnseiten dicht mit dem Abgasrohr 1 verbunden ist. Zwischen dem Aussendurchmesser der Rippen 3 und dem Mantelrohr 4 ist ein geringer Spalt vorhanden. Dieser verhindert eine Abgabe der Waerme an die Aussenluft. An den Stirnseiten des Mantelrohres 4 befinden sich Eintritts bzw. Austrittsoeffnungen fuer das Waermetauscherfluid, welches vorzugsweise Wasser ist. Fig. 1The invention includes a heat exchanger for the straight-through passage with hot gases of 100 to 500C. The aim is to achieve an effective heat transfer without flow disturbance. He should preferably be easy to insert in metal chimneys and have an independent installation position. It is thereby achieved that run on the exhaust pipe 1 helical ribs 3 with a low pitch. About the ribs 3 runs concentrically a jacket tube 4, which is connected at the end faces tightly connected to the exhaust pipe 1. Between the outer diameter of the ribs 3 and the jacket tube 4, a small gap is present. This prevents a release of the heat to the outside air. At the end faces of the jacket tube 4 are inlet and outlet openings for the heat exchanger fluid, which is preferably water. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für die geradlinige Durchströmung mit Heißgasen im Temperaturbereich von 100 bis 500⁰C, wobei der natürliche Schornsteinzug nicht durch Einbauten gestört wird.The invention relates to a heat exchanger for the straight flow with hot gases in the temperature range of 100 to 500 ⁰ C, wherein the natural chimney draft is not disturbed by internals.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

In der DE 2708377 wird ein Wärmetauscher beschrieben, dessen Inneneinbauten so ausgebildet sind, daß die wendeiförmigen Rippen mehrgängige schraubenförmige Kanäle großer Steigung zwischen Innen- und Außenrohr ergeben. Diese Lösung hat den Nachteil, daß der effektive Schornsteindurchmesser durch die Rippen verringert wird. Die Mehrgängigkeit führt zur Aufteilung des Heißgasstromes und zu einer geringen Berührungszeit. Damit ist die mögliche Wärmeabgabe gering. Weiterhin erfolgt eine ungewollte Wärmeabgabe an die Außenluft. In der DE 2951 487 wird eine Lösung beschrieben, die einen geradlinigen Schornsteindurchgang für Heißgase als wärmeabgebendes Medium aufweist. Dazu zwischen Innen- und Außenrohr parallel verlaufende Rohre münden in eine vordere und eine hintere Kammer zwecks Zu- und Abführung des wärmeaufnehmenden Mediums. Diese Lösung hat den Nachteil, daß die Wärmeübertragung nur indirekt erfolgt, da die Rohre technologisch nicht mit dem Abgasrohr verschweißt werden können und somit der Wärmeaustausch nicht optimal ist. Außerdem ist der technologisch erforderliche Aufwand, besonders wenn die Rohre nacheinander durchflossen werden, sehr hoch.In DE 2708377 a heat exchanger is described, whose internal internals are formed so that the helical ribs result in multi-start helical channels large pitch between the inner and outer tube. This solution has the disadvantage that the effective chimney diameter is reduced by the ribs. The multiple passes lead to the division of the hot gas flow and a short contact time. Thus, the possible heat loss is low. Furthermore, there is an unwanted heat transfer to the outside air. In DE 2951 487 a solution is described which has a straight chimney passage for hot gases as a heat-emitting medium. For this purpose between the inner and outer tube parallel tubes open into a front and a rear chamber for the purpose of supply and discharge of the heat-absorbing medium. This solution has the disadvantage that the heat transfer takes place only indirectly, since the pipes can not be technologically welded to the exhaust pipe and thus the heat exchange is not optimal. In addition, the technologically required effort, especially if the tubes are flowed through successively, very high.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ps ist das Ziel der Erfindung, einen Wärmetauscher zu schaffen, der einen unkomplizierten Aufbau aufweist, technologisch einfach herstellbar ist, eine optimale Wärmeübertragung garantiert und ohne bauliche Änderungen in vorhandene Abgasschornsteine, insbesondere Blechschornsteine,, eingefügt werden kann.....Ps is the object of the invention to provide a heat exchanger which has a simple structure, is technologically easy to manufacture, guarantees optimum heat transfer and can be inserted without structural changes in existing flue chimneys, especially sheet metal chimneys, .....

Darstellung des Wesens der ErfindungPresentation of the essence of the invention

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher zu entwickeln, der für Abgase hoher Temperaturen und ungestörter Durchströmung entsprechend den Schornsteinmaßen eine große Wärmeübertragungsfläche besitzt und unabhängig von derIt is the object of the invention to develop a heat exchanger, which has a large heat transfer surface for exhaust gases of high temperatures and undisturbed flow corresponding to the chimney dimensions and regardless of the

Einbaulage ist. .Installation position is. ,

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß ein oder mehrere hintereinanderiiegende Stücke eines Abgasrohres an den Enden Flansche besitzen, damit sie in den Schornstein gleichen Durchmessers stoßfrei eingefügt werden können. Auf dem Außendurchmesser des Abgasrohres befinden sich wendelförmig verlaufende Rippen. Diese weisen eine geringe Steigung auf, damit das Wärmetauscherfluid bei hoher Durchströmgeschwindigkeit eine große Berührungsfläche zum Abgasrohr besitzt. Über diesen Rippen ist konzentrisch ein Mantelrohr so angeordnet, daß zwischen den Rippen und dem Mantelrohr ein geringer Spalt besteht. Dieser ist technologisch bedingt und beträgt weniger als 5mm. Da das wärmeaufnehmende Fluid zwischen Abgas und Mantelrohr fließt und der Spalt die beiden Rohre trennt, wird eine Wärmeabstrahlung nach außen wesentlich reduziert. Das Mantelrohr ist an den Stirnseiten direkt mit dem Abgasrohr verbunden. Es besitzt neben jeder Stirnseite eine Ein- oder Austrittsöffnung für das Fluid.According to the invention this is achieved in that one or more successive lying pieces of an exhaust pipe at the ends have flanges so that they can be inserted smoothly into the chimney of the same diameter. On the outer diameter of the exhaust pipe are helically extending ribs. These have a low pitch, so that the heat exchange fluid has a large contact surface to the exhaust pipe at high flow velocity. Concentric with these ribs, a jacket tube is arranged so that there is a small gap between the ribs and the jacket tube. This is technologically conditioned and is less than 5mm. Since the heat-absorbing fluid flows between the exhaust gas and the jacket tube and the gap separates the two tubes, heat radiation to the outside is substantially reduced. The jacket pipe is connected directly to the exhaust pipe at the ends. It has next to each end face an inlet or outlet opening for the fluid.

Als Wärmetauscherfluid wird vorzugsweise Wasser verwendet, was eine Direkteinspeisung in Warmwasserheizungssysteme ermöglicht. Es sind auch andere Flüssigkeiten anwendbar.As the heat exchange fluid, water is preferably used, which enables direct feed in hot water heating systems. There are also other liquids applicable.

Es ist vorteilhaft, im Abgasrohr achsparallel verlaufende Stege anzuordnen. Dadurch wird die Berührungsfläche des Heißgases vergrößert, ohne das Strömungsverhalten negativ zu beeinflussen.It is advantageous to arrange axially parallel webs in the exhaust pipe. As a result, the contact area of the hot gas is increased, without negatively influencing the flow behavior.

Die Einbaulage ist horizontal und vertikal möglich, wobei mehrere Elemente hintereinander angeordnet werden können.The mounting position is horizontal and vertical possible, with several elements can be arranged one behind the other.

Das Heißgas strömt ohne Beeinflussung durch das Abgasrohr und gibt einen Teil seiner Wärme an dieses ab. Zur Erhöhung der wirksamen Fläche dienen die achsparallelen Stege.The hot gas flows without influencing the exhaust pipe and gives off some of its heat to this. To increase the effective area serve the paraxial webs.

Das Abgasrohr wird direkt vom Mantelrohr umschlossen. Das Wärmetauscherfluid wird im Gegen- oder Gleichstrom mit der Geschwindigkeit, die für die abzugebende Wärme erforderlich ist, durch den Wärmetauscher geleitet. Durch die geringe Steigung der Rippen wird eine große Fläche vom Fluid umströmt und eine hohe Wärmemenge übertragen. Die Steigung beträgt das 0,5- bis 3fache des Abstandes zwischen Mantel- und Abgasrohr. Im Spalt strömt das Fluid mit einer relativ niedrigen Temperaturdifferenz, so daß kaum Wärme nach außen übertragen wird.The exhaust pipe is enclosed directly by the jacket pipe. The heat exchange fluid is passed through the heat exchanger in countercurrent or direct current at the rate required for the heat to be delivered. Due to the small pitch of the ribs, a large area flows around the fluid and transfers a large amount of heat. The slope is 0.5 to 3 times the distance between the jacket and the exhaust pipe. In the gap, the fluid flows with a relatively low temperature difference, so that little heat is transferred to the outside.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten Fig. 1 die Seitenansicht des Wärmetauschers Fig.2 den Schnitt des Wärmetauschers.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the drawing, Fig. 1 is the side view of the heat exchanger Fig.2 the section of the heat exchanger.

Der Wärmetauscher besitzt ein zentrales Abgasrohr 1. Auf dessen Außendurchmesser 2 sind wendelförmig verlaufende Rippen 3 angeordnet. Zur Erhöhung der Berührungsfläche haben die Rippen 3 eine geringe Steigung.The heat exchanger has a central exhaust pipe 1. On the outer diameter 2 helically extending ribs 3 are arranged. To increase the contact surface, the ribs 3 have a low pitch.

Über dem Abgasrohr 1 ist konzentrisch das Mantelrohr 4 so angeordnet, daß zwischen dem Innendurchmesser 5 des Mantelrohres 4 und dem Außendurchmesser 7 der Rippen 3 ein geringer Spalt 8 entsteht. Dieser ist <5mm. Das Mantelrohr 4 ist an den Stirnseiten dicht mit dem Abgasrohr 1 verbunden und besitzt Öffnungen 6 zur Ein- und Ableitung des Wärmetauscherfluids. Die Rippen 3 enden vor den Öffnungen 6.Over the exhaust pipe 1, the jacket tube 4 is concentrically arranged so that between the inner diameter 5 of the jacket tube 4 and the outer diameter 7 of the ribs 3, a small gap 8 is formed. This one is <5mm. The jacket tube 4 is connected at the end faces tightly with the exhaust pipe 1 and has openings 6 for the inlet and outlet of the heat exchange fluid. The ribs 3 terminate in front of the openings 6.

Die Steigung der Rippen liegt im Bereich des 0,5- bis 3fachen des Abstandes 9 zwischen Mantelrohr 4 und Abgasrohr 1. Im Inneren des Abgasrohres 1 sind Stege 10 so angeordnet, daß sie achsparallel verlaufeh und den Heißgasstrom nicht stören. Der Heißgasstrom wird richtungsunabhängig durch den Wärmetauscher geführt. Das Wärmetauscherfluid kann im Gleichoder Gegenstrom wirksam werden.The slope of the ribs is in the range of 0.5 to 3 times the distance 9 between the jacket tube 4 and the exhaust pipe 1. In the interior of the exhaust pipe 1 webs 10 are arranged so that they are axially parallel and not disturb the hot gas flow. The hot gas flow is guided independently of direction through the heat exchanger. The heat exchange fluid can be effective in the same or countercurrent.

Claims (5)

Patentansprüche:claims: 1. Wärmetauscher für geradlinige Durchströmung von Heißgasen mit konzentrisch zueinander angeordnetem Abgas- und Mantelrohr, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Außendurchmesser (2) des Abgasrohres (1) wendelförmig verlaufende Rippen (3) geringer Steigung so angeordnet sind, daß an den Enden des Mantelrohres (4) die Öffnungen (6) zum Ein- und Austritt des Wärmetauscherfluids frei bleiben und zwischen dem Innendurchmesser (5) des Mantelrohres (4) und dem Außendurchmesser (7) der Rippen (3) ein geringer Spalt (8) verbleibt.1. Heat exchanger for rectilinear flow of hot gases with concentrically arranged exhaust and casing tube, characterized in that on the outer diameter (2) of the exhaust pipe (1) helically extending ribs (3) of low pitch are arranged so that at the ends of the jacket tube (4) the openings (6) for the inlet and outlet of the heat exchanger fluid remain free and between the inner diameter (5) of the jacket tube (4) and the outer diameter (7) of the ribs (3) a small gap (8) remains. 2. Wärmetauscher nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Rippen (3) das 0,5- bis 3fache des Abstandes2. Heat exchanger according to item 1, characterized in that the pitch of the ribs (3) 0.5 to 3 times the distance (9) zwischen Mantelrohr (4) und Abgasrohr (1) beträgt.(9) between casing pipe (4) and exhaust pipe (1). 3. Wärmetauscher nach den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesserdifferenz zwischen dem Mantelrohr (4) und dem Außendurchmesser (7) der Rippen 3 < 5mm beträgt.3. Heat exchanger according to points 1 and 2, characterized in that the diameter difference between the jacket tube (4) and the outer diameter (7) of the ribs 3 <5 mm. 4. Wärmetauscher nach den Punkten 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmetauscherfluid Wasser oder Öl verwendet wird.4. Heat exchanger according to points 1 to 3, characterized in that water or oil is used as the heat exchange fluid. 5. Wärmetauscher nach den Punkten 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Abgasrohr (1) achsparallel verlaufende Stege5. Heat exchanger according to the points 1 to 4, characterized in that in the exhaust pipe (1) axially parallel webs (10) angeordnet sind.(10) are arranged. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing