DE1022846B - Gaserhitzer - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Gaserhitzer, bei welchem von dem zu erhitzenden Medium durchflossene, parallel zu dessen Achse nebeneinander angeordnete Rohre einen Feuerraum umschließen und von diesem Feuerraum her bestrahlt werden, während sie auf der dem Feuerraum abgewendeten Seite durch Berühren mit den Feuerraum verlassenden Gasen beheizt werden.

Bei einem solchen Gaserhitzer sind die Rohre auf der dem Feuerraum zugekehrten Seite einer intensiven Bestrahlung ausgesetzt wegen der im Feuerraum herrschenden hohen Temperatur. Auf der dem Feuerraum abgewendeten Seite findet dagegen nur eine Wärmeübertragung durch Berührung von Seiten der den Feuerraum verlassenden Feuergase statt, die dort eine wesentlich tiefere Temperatur aufweisen als im Feuerraum. Die Wärmeübertragung an die Rohre ist daher auf der durch Berührung beheizten Seite viel geringer als auf der durch Strahlung beheizten Seite der Rohre. Dieser Umstand hat die Nachteile zur Folge, daß einerseits in den Rohren Wärmespannungen erzeugt werden und daß andererseits die Rohre sich infolge der ungleichmäßigen Temperaturverteilung auf ihrem Umfang ausbiegen können, so daß ihre regelmäßige Anordnung gestört werden kann.

Die Erfindung sucht diesen Nachteil zu vermeiden, und zwar wird dies bei der erfindungsgemäßen Ausbildung eines Gaserhitzers dadurch erreicht, daß die Rohre auf der dem Feuerraum abgewendeten Seite, und zwar nur auf dieser Seite, die Oberfläche vergrößernde Ansätze tragen, welche so dimensioniert sind, daß die Rohre auf der durch Berührung beheizten Seite mindestens annähernd gleiche Wärmezufuhr erhalten wie auf der bestrahlten Seite.

Die Maßnahme, beheizte Rohre mit die Oberfläche vergrößernden Ansätzen zu versehen, ist an sich bekannt. So wurde bereits bei Dampfkesseln eine Auskleidung des Feuerraumes mit Wasserrohren vorgenommen, auf welche Stifte zum Tragen einer keramischen Masse aufgeschweißt sind. Die Stifte, welche auf der dem Feuerraum zugekehrten Seite der Rohre angebracht sind, haben dabei nicht nur diese Aufgabe des Tragens, sondern auch die, Wärme aus der keramischen Masse an ihre Träger, nämlich die wasserdurchflossenen Rohre, abzuführen, und so die keramische Masse zu kühlen. Eine gleichmäßige Wärmeübertragung über den ganzen Rohrumfang wird dabei nicht erreicht und auch nicht bezweckt. Auch ist eine Gasturbinen-Brennkammer bekannt, bei Avelcher die Innenseite der zylindrischen Brennkammerwandung mit einer keramischen Masse ausgekleidet ist, welche durch Stifte getragen ist. Die Brennkammerwandung ist auf ihrer Außenseite von Kühlluft umspült, und die Stifte ragen auch in den

Anmelder:

Aktiengesellschaft für technische Studien, Zürich (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Albrecht, Patentanwalt,
Berlin-Frohnau, Edelhofdamm 26

*5 Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 7. November 1952

Strömungsraum der Kühlluft hinein, um die Wärmeübertragung an die Kühlluft zu erhöhen. Hier handelt es sich aber von vornherein um eine rotationssymmetrische Wärmeströmung, so daß die eingangs erwähnten Schwierigkeiten nicht auftreten können.

Ferner ist ein mit Kohlenstaub befeuerter Röhrenlufterhitzer mit nebeneinander verlaufenden, das Heizmittel einseitig begrenzenden Rohren bekanntgeworden, bei welchem eine ausgleichende Wirkung auf die Wärmeübertragung längs des Rohrumfanges dadurch erzielt wird, daß die Rohre mit Abstand voneinander und mit Abstand von der als wärmespiegelnde Fläche ausgebildeten Feuerraumwand angeordnet und auf ihrer dem Feuerraum zugewandten Seite mit einer wärmediämmenden Verkleidung versehen sind. Diese Verkleidung ist so bemessen, daß die durch die Wärmeleitung auf der Vorderseite auf das Rohr übertragene Wärmemenge etwa ebenso groß ist wie die durch Rückstrahlung von der Wand auf das Rohr übertragene Wärmemenge. Um eine Wärmeübertragung von der Rückseite der Rohre her zu erreichen, wird also hier zuerst ein Teil der Strahlung auf die Rück-

5c wand geleitet, von welcher sie an die hintere Rohrseite zurückgeworfen wird. Diese Wärme kann aber stets nur einen geringen Bruchteil der gesamten Strahlungswärme betragen. Daher wird das Anbringen einer wärmedämmenden Verkleidung auf der Vorderseite

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der Rohre erforderlich. Diese Maßnahme ist somit mit einer starken Verminderung der gesamten Wärmeübertragung verbunden.

Die Maßnahme, bei Heizrohren die Oberfläche vergrößernde Ansätze in Form von Rippen auf der dem Feuerraum abgewendeten Seite, und zwar nur auf dieser Seite, anzuordnen, ist an sich bekannt. Sie ist schon für Wasserrohre, insbesondere für Strahlungskessel, die längs den Wandungen einer Feuerung im sind solche Rippen nur auf dieser Seite, jedoch nicht auf der vom Feuerraum her bestrahlten Seite der Rohre vorhanden. Die Rippen sind nach Zahl und Größe so dimensioniert, daß die Rohre auf der durch Berührung beheizten Seite im wesentlichen gleiche Wärmebelastung wie auf der bestrahlten Seite aufweisen.

Bei dem dargestellten Erhitzer hat der Feuerraum einen quadratischen Querschnitt. Im Interesse einer Abstand von dieser verlaufen und eine Strahlungs- 10 gleichmäßigen Verteilung der Wärme auf alle Rohre wand bilden, verwendet worden. Die Rippen haben kann es aber auch zweckmäßig sein, die Rohre auf

einer Zylindermantelfläche, sich gegenseitig berührend, anzuordnen und einen zylindrischen Feuerraum umschließen zu lassen.

Wie aus der vergrößerten Darstellung eines Schnittes durch ein Rohr nach Fig. 4 hervorgeht. haben die Rippen 7 U-förmigen Querschnitt und sind durch Schweißung mit den Rohren verbunden.

Die die Oberfläche vergrößernden Ansätze können aber auch auf andere Weise an den Rohren befestigt sein oder auch mit diesen aus einem Stück bestehen. Außer der Form von Rippen können sie auch irgendweiche andere Gestalt aufweisen.

Das in Fig. 5 dargestellte Rohr trägt auf der rechten Seite nadeiförmige Ansätze 8. Im Gaserhitzer ist dabei die linke Seite des Rohres dem Feuerraum zuzuwenden, während die mit den Ansätzen versehene Seite von diesem abzuwenden ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Gaserhitzer, bei welchem von dem zu erhitzenden Medium durchflossene, parallel zu dessen Achse neljeneinander angeordnete Rohre einen Feuerraum umschließen und von diesem Feuerraum her bestrahlt werden, während sie auf der dem Feuerraum abgewendeten Seite durch Berührung mit den Feuerraum verlassenden Gasen beheizt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre auf der dem Feuerraum abgewendeten Seite, und zwar nur auf dieser Seite, die Oberfläche vergrößernde Ansätze tragen, welche so dimensioniert sind, daß die Rohre auf der durch Berührung beheizten Seite mindestens annähernd gleiche Wärmezufuhr erhalten wie auf der bestrahlten Seite.

2. Gaserhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre auf einer Zylindermantelfläche, sich gegenseitig berührend, angeordnet sind und einen zylindrischen Feuerraum umschließen.

3. Gaserhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Oberfläche vergrößernden Ansätze aus Längsrippen bestehen.

4. Gaserhitzer nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen U-förmigen Querschnitt haben und durch Schweißung mit den Rohren verbunden sind.

5. Gaserhitzer nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die die Oberfläche vergrößernden Ansätze nadeiförmig sind.

dabei an der der Wandung zugekehrten und einer geringeren Wärmestrahlung ausgesetzten Seite der Rohre im Bereich der Rohre einen verdickten Querschnitt, so daß die Oberfläche der gegen die Wand zugekehrten Rohrseite vergrößert ist. Um möglichst viel Wärme von der rückstrahlenden Wandung aufzunehmen, sind die Rippen quer zur Strahlungsrichtung auskragend angeordnet. Dies bringt aber wiederum den Nachteil mit sich, daß der hinter dem Rohr liegende Teil der Wandung durch die Rippen selbst abgeschirmt wird und daher eine geringere Strahlungswärme vom Feuerraum aufnimmt. Auch bedingt diese Anordnung einen verhältnismäßig großen gegenseitigen Abstand der Heizrohre.

Beim Erfindungsgegenstand lassen sich dagegen die Heizrohre unmittelbar nebeneinander anordnen. Auf der dem Feuerraum abgewendeten Seite sind die das zu erhitzende Gas führenden Rohre nur durch Berührung mit den Feuerraum verlassenden Gasen beheizt. Durch die auf dieser Seite angeordneten, die Oberfläche vergrößernden Ansätze kann aber die Wärmeübertragung praktisch beliebig gesteigert werden und deren Dimensionierung in der Weise, daß die Rohre auf der durch Berührung beheizten Seite mindestens annähernd gleiche Wärmezufuhr erhalten wie auf der bestrahlten Seite, ist bei einem Gaserhitzer von besonderer Bedeutung, da wegen des schlechten Wärmeüberganges des gasförmigen, zu erhitzenden Mediums gegenüber Wasser die Gefahr einer starken Ungleichmäßigkeit der Temperatur längs des Rohrumfanges besonders groß ist.

In der Zeichnung sind Beispiele für die ernndungsgemäße Ausführung eines Gaserhitzers in vereinfachter Darstellungsweise veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Gaserhitzer. Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1. Fig. 3 einen Teil des Schnittes nach Fig. 2 durch die Rohre in vergrößerter Darstellung,

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Rohr in weiterer Vergrößerung und

Fig. 5 einen Teil eines Rohres in Ansicht mit besonderer Ausführungsform von Ansätzen.

Bei dem dargestellten Gaserhitzer werden Rohre 1 von einem Feuerraum 2 aus bestrahlt. Die Rohre 1 sind von dem zu erhitzenden Medium durchflossen, welches durch eine Verteilleitung 3 zugeführt und durch eine Sammelleitung 4 weggeführt wird. Die Rohre 1 sind in einer Reihe nebeneinander angeordnet und berühren sich gegenseitig. Die den Feuerraum verlassenden Feuergase gelangen in einen Zwischenraum 5 zwischen den Rohren und der Wandung des Erhitzers und bestreichen die dem Feuerraum abgewendete Seite der Rohre. Hernach verlassen sie den Erhitzer an einer Stelle 6. Die Rohre tragen auf der dem Feuerraum abgewendeten Seite die Oberfläche vergrößernde Ansätze 7, welche aus Längsrippen bestehen, und zwar In Betracht gezogenen Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung H 8434 Ia/13 a (bekanntgemacht am 24. 7. 1952), K9620Ia/13d (bekanntgemacht am 29. 5. 1952):

schweizerische Patentschrift λ^τπ 250 481.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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