DE1021113B - Tube gas heater - Google Patents

Description

Röhren-Gaserhitzer Die vo,rllie@gen,de Erfindung bezieht sich auf Röhren-Wärmeausta,uscher, insbesondere auf soggenannte Gaserhitzer der Art, bei welchen das zu erhitzende, verhältnismäßig kalte Fluidum, in diesem besonderen Falle in der Form eines Gases, oder Dampfes, durch das Innere der gewöhnlich im wesentlichen: senkrecht angeordneten Rohre geleitet wird, während das, Heizfluidum in Form einer Strömung um die Rohre herumgeleitet wird. Insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, bezieht sich, die vorliegende Erfindung auf Strahlungsgaserhitzer der angegebenen Art.Tubular gas heater The present invention relates to Tubular heat exchangers, especially so-called gas heaters of the kind which the relatively cold fluid to be heated, in this particular case in the form of a gas, or vapor, through the interior of which usually consists essentially of: vertically arranged pipes is conducted, while the, Heizfluidum in the form of a Flow is diverted around the pipes. In particular, though not exclusively, relates, the present invention to radiant gas heaters of the specified Art.

Bei modernen Gaserhitzern der angegebenen Art sind während des Betriebes die Rohrwandungen mechanischen Beanspruchungen und, Temperaturen von solcher Höhe un:terwoirfen, daß der Werkstoff der Rohre leicht weich wird, wodurch die Rohre zum Verbiegen oder sonstigen, Verziehen neigen. Man mußte daher bei dem Zusammenbau derartiger Wärrneaustauscher den höchstmöglichen Grad von Genauigkeit walten: lassen, insbesondere bei der Verankerung der Rohre in der entsprechenden Auslaßsammelkammer und dem Einlaßsammelrühr sowie bei dem Einbau des Rohrsatzes in der Heizkammer. Nichtsdestoweniger kommt es oft genug vor, daß bei den hohen in Frage kommenden Temperaturen nach einiger Betriebszeit die Rohre einem Verbiegen oder Verdrehen ausgesetzt sind, wodurch die einzelnen Rohre: in, asymmetrische Lagen,, welche für die gleichmäßige Verteilung der Strahlung schädlich sind, verzogen werden. Auch durch die asymmetrische Beanspruchung des Apparates infolge Wärmeausdehnung und- Zusammenziehung kann es zu Schäden an den Rohren und deren Verankerungen kommen.With modern gas heaters of the type specified are during operation the pipe walls are subjected to mechanical stresses and temperatures of such a height under: the material of the pipes is slightly soft, whereby the pipes tend to bend or otherwise warp. You therefore had to do the assembly such heat exchangers exercise the highest possible degree of accuracy: let, especially when anchoring the pipes in the corresponding outlet plenum and the inlet manifold as well as when installing the tubing set in the heating chamber. Nonetheless, it happens often enough that the high ones qualify Temperatures after a period of operation, the pipes will bend or twist are exposed, causing the individual tubes: in, asymmetrical layers, which for the even distribution of harmful radiation are warped. Even due to the asymmetrical loading of the apparatus due to thermal expansion and Contraction can damage the pipes and their anchors.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, die in, dem vorhergehenden Abschnitt erwähnten. Nachteile zu beseitigen, und es wird deshalb vorgeschlagen, Röhren-Gaserhitzer mit innerhalb der Rohre angeordneten Versteifungselementen, die die Rohrwand an min, destens. zwei Punkten, der inneren Umfangslinie des Rohrquerschnittes berühren oder nahezu berühren, erfindungsgemäß so, anzuordnen, d'aß das zu erhitzende Gas durch das Innere der außen beheizten Rohre strömt, um die Temperatur der Versteifungselemente geringer als, die der Rohrwand zu halten. Das Versteifungs.element kann sich längs des größeren Teiles des Rohres erstrecken, mindestens aber auf die Länge des Rohres, welche den mechanischen und Wärmebeanspruchungen ausgesetzt ist, und sollte so, am Rohr befestigt sein., d'aß sich das. Rohr infolge seiner Wärmedehnung und Zusammenziehung frei gegenüber dem Versteifungselement bewegen kann.The aim of the present invention is that described in, the foregoing Section mentioned. To eliminate disadvantages, and it is therefore suggested that Tubular gas heater with stiffening elements arranged inside the tubes, the the pipe wall at least. two points, the inner circumference of the pipe cross-section touch or almost touch, according to the invention so as to arrange, d'ass that to be heated Gas flows through the inside of the externally heated tubes to raise the temperature of the stiffening elements less than that of keeping the pipe wall. The stiffening element can extend lengthways of the larger part of the pipe, but at least the length of the pipe, which is exposed to mechanical and thermal stresses, and should be attached to the pipe., d'ass the. Pipe as a result of its thermal expansion and contraction can move freely with respect to the stiffening element.

Es sind zwar Wärmeaustauscher bekannt, bei denen innerhalb. der Rohre Versteifungselemente angebracht sind. Bei den bekannten Wärmeaustauschern durchströmt aber das, Heizmittel das Innere der Rohre, und die Wärme wird somit von den: Rohren nach außen abgegeben. Bei der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Art von Gaserhitzern dagegen umströmt das Heizmittel die Rohren von außen. und gibt die Wärme an das, durch die Rohre geleitete, zu erhitzende Gas ab.Although there are known heat exchangers in which within. of the pipes Stiffening elements are attached. Flows through in the known heat exchangers but that, heating means the inside of the pipes, and the heat is thus from the: pipes released to the outside world. In the type on which the present invention is based in the case of gas heaters, on the other hand, the heating medium flows around the pipes from the outside. and gives the heat is transferred to the gas to be heated, which is conducted through the pipes.

Die vorliegende Erfindung geht deshalb davon aus, daß das Versteifungselement in dem kälteren Fluidum angeordnet wird, wodurch das Versteifungselement auf einer Temperatur gehalten wird, welche niedriger ist als die des eigentlichen Rohres, und daher wird es seine eigene mechanische Festigkeit im höheren. Maße beibehalten können als das Rohr selbst.The present invention therefore assumes that the stiffening element is arranged in the colder fluid, whereby the stiffening element on a Temperature is maintained, which is lower than that of the actual pipe, and therefore it becomes its own mechanical strength in the higher. Maintain dimensions can than the pipe itself.

Die vorliegende Erfindung ist von besonderer Bedeutung für Wärmeaustauscher der Art, bei welchen die Rohre gerade sind und sich. senkrecht erstrecken, insbesondere wo das, Einlaßsammelrohr oder die A,uslaßsammelkammer am unteren Ende des Wärmeaus tauschers an, den Rohren aufgehängt ist, so@ daß die Rohre noch einer zusätzlichen Belastung unterworfen sind. Werden mehr oder weniger senkrecht geneigte Rohre verwendet, dann, sollten die Versteifungselemente im oberen: Ende des, Rohres. befestigt werden, oder sie können, darin aufgehängt werden, wobei ihre Befestigungs- oder Aufhängepunkte oberhalb der Rohrenden liegen. Dadurch wird die Belastung des Rohres vermindert. Insbesondere in den. Fällen, wo das zu erhitzende Fluidum abwärts geleitet wird, braucht die Verankerung nicht an einem Punkt des Rohres zu erfolgen" welcher infolge einer dort angeschweißten oder sonstwie besonders geformten Verankerung besonders empfindlich gegenüber den Beanspruchungen ist.The present invention is of particular importance to heat exchangers the kind in which the tubes are straight and stretched. extend vertically, in particular where the inlet manifold or outlet plenum at the lower end of the heat outlet exchanger is suspended from the pipes, so that the pipes still have an additional Are subject to stress. If more or less vertically inclined pipes are used, then, the stiffeners should be in the top: end of the, pipe. be attached, or they can be hung in it, using their attachment or suspension points lie above the pipe ends. This reduces the stress on the pipe. Especially in the. Cases where the fluid to be heated is directed downwards, the anchoring does not have to take place at one point on the pipe "which as a result one welded on there or otherwise specially shaped anchoring is particularly sensitive to the stresses and strains.

Damit das Versteifungselement eine wirksame Stütze darbietet, sollte es so geformt und bemessen, sein, daß sein. Widerstandsmoment dasjenige des zugehörigen Rohres bei Betrieibstemperaturen übersteigt, d. h. wenn die Temperatur des Rohres wesentlich über der Temperatur des Versteifungselementes liegt. Dem letzteren sollte man außerdem eine solche Form geben, däß es bei kaltem Apparat die innere Fläche der Rohrwandung längs mindestens zwei, vorzugsweise an mindestens drei Linien, die sich in der Längsrichtung des Rohres erstrecken, berührt oder doch nahezu berührt. Der vorteilhafteste: Ouerschnitt des Versteifungselementes ist daher derjenige eines Sterns.So that the stiffening element presents an effective support, should it should be shaped and sized to be that. Moment of resistance that of the associated Pipe exceeds at operating temperatures, d. H. when the temperature of the pipe is significantly above the temperature of the stiffening element. The latter should one also gives such a shape that, when the apparatus is cold, the inner surface is the pipe wall along at least two, preferably at least three lines that extend in the longitudinal direction of the pipe, touched or almost touched. The most advantageous: the cross-section of the stiffening element is therefore that of one Star.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist der Umstand, daß das Versteifun!gselement aus anderem Werkstoff als demjenigen des Rohres verfertigt werden kann, wodurch es möglich wird, für das. Versteifungselement einen Werkstoff zu verwenden, der vom Standpunkt seiner Festigkeitseigenschaften bei hohen Temperaturen ausgewählt wird, ohne die Natur der Heizgase in. Rechnung zu ziehen. Dies ist von erheblicher Bedeutung, da die Heizgase in der Regel Stoffe, insbesondere Schwefel und Schwefelverbindungen, enthalten, welche auf gewisse warmfeste Stoffe schädlich einwirken könnten. Es wird daher notwendig sein, für die Rohre einen Werkstoff zu wählen, welcher bei hohen Temperaturen der chemischen Einwirkung weitgehend widersteht, aber weniger widerstandsfähig gegenüber der mechanischen Beanspruchung ist, also z. B. reiner Chromstahl ahne irgendwelchen Nickelgehalt. Dadurch wird es möglich, für das Versteifungselement eineu tnechanisch außerordentlich festen Chrom-Nickel-Stahl, wie z. B. 18-8-- oder 24-24-Stahl, zu verwenden. Das bringt den weiteren. Vorteil mit sich, daß das Rohmaterial während des Betriebes. höhere Temperaturen an nehmen kann, ohne Gefahr laufen zu müssen,, da,ß das Rohr verbogen, verdreht oder sonstwie verzogen wird, wie es der Fall wäre, wenn man, mechanisch weniger feste Versteifungselemente als die erwähnten, d. h. also z. B. aus Chrom-Nickel-Sta.hl, verwenden würde.A particular advantage of the arrangement according to the invention is the fact that the stiffening element is made of a material other than that of the pipe can be, making it possible for the stiffening element a material to use that from the standpoint of its strength properties at high temperatures is selected without taking into account the nature of the heating gases. This is from of considerable importance, since the heating gases usually contain substances, in particular sulfur and sulfur compounds, which are harmful to certain heat-resistant substances could act. It will therefore be necessary to use a material for the pipes choose which is largely resistant to chemical effects at high temperatures, but is less resistant to mechanical stress, so z. B. pure chrome steel without any nickel content. This makes it possible for the stiffening element a mechanically extremely strong chromium-nickel steel, such as B. 18-8 or 24-24 steel should be used. That brings the other. advantage with it that the raw material during operation. assume higher temperatures can, without having to run the risk, because the pipe is bent, twisted or otherwise is warped, as would be the case if one, mechanically less rigid stiffening elements than those mentioned, d. H. so z. B. made of chrome-nickel steel would use.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Röhren.-Gaserhitzer mit innerhalb der Rohre angeordneten Versteifungselementen, die die Rohrwand an mindestens zwei Punkten der inneren Umfangslinie des Rohrquerschnittes berühren oder nahezu berühren, dadurch gekennzeichnet, däß das zu erhitzende Gas durch das Innere der außen beheizten Rohre strömt, um die Temperatur der Versteifungselemente geringer als die der Rohrwand zu halten. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung B 1257 I a/ 17f (bekanntgemacht am 6. 9. 1951) ; österreichische Patentschrift Nr. 17-1067; schweizerische Patentschrift Nr. 267 196. PATENT CLAIM: Tubular gas heater with stiffening elements arranged inside the tubes, which touch or almost touch the tube wall at at least two points on the inner circumference of the tube cross-section, characterized in that the gas to be heated flows through the interior of the externally heated tubes to maintain the temperature to keep the stiffening elements lower than that of the pipe wall. Considered publications: German patent application B 1257 I a / 17f (published on September 6, 1951); Austrian Patent No. 17-1067; Swiss patent specification No. 267 196.