"Wärmeübertrager" Die Erfindung betrifft einen Wärmeüberträger mit
einem aus einzelnen, ebenen, parallel nebeneinander angeordneten Rohrtafeln aufgebauten
Rohrbündeln, Wobei jede Rohrtafel aus geraden, parallel zueinander in einer Ebene
liegenden, mit quer angeordneten Rippen versehenen Rohrstücken besteht, die an ihren
beiden Enden durch rippenlose Umkehrbögen zu einer ebenen Rohrschlange verbunden
sind, Wobei ferner .die Rohrtafeln an zwei gegenüberliegenden Wänden eines einen
Wärmeträger führenden Strömungskanals derart angebracht sind, daß die Rohrtafelebenen
parallel und die Rohrachsen der geraden Rohrstücke senkrecht zur Strömungsrichtung
des Wärmeträgers verlaufen.
Bei Wärmeübertragern, die in den Strömungskanälen
heißer, zu kühlender Gase - Wie sie z.B. als Reaktorkühlmittel eines gasgekühlten
Kernreaktors Verwendung finden -angeordnet sind, ist es erwünscht, daß die Gase
mit über den Auerschnitt gleichmäßig verteilter Temperatur aus den Wärmeübertragern
austreten. Dazu ist es notwendig, 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,
versehen, 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 Gasstrom möglichst weitgehend auf die mit Rippen versehenen
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 Umkehrbögen von dem die Rohrschlangen
umströmenden Gas nicht angeströmt werden. Die gerade skizzierte Konstruktion ist
verhältnismäßig kompliziert und daher relativ kostspielig.
Weiterhin
sind eine ganze Reihe von Anordnungen bekannt, bei denen quer angeströmte, gerade,
mit Rippen ausgerüstete oder rippenlose Rohrstücke in Strömungskanälen von heißen
Gasen angeordnet sind. Bei allen diesen Anordnungen läßt sich die vorstehend geforderte
Begrenzung des Gasstromes auf das unter Umständen mit Rippen versehene Mittelstück
der Rohre überhaupt nicht oder nur mit erheblichem Aufwand erreichen, wobei bei
manchen dieser bekannten Anordnungen - durch wiederholte Übergänge der Strömung
des innerhalb der Rohre fließenden, aufzuheizenden Mediums aus den geraden Rohrstücken
in Sammler, von diesen über Krümmer in weitere Sammler und wieder in gerade Rohrstücke
von Rohrtafeln - erhebliche Druckverluste hingenommen werden müssen. Der Erfindung
liegt.die Aufgabe zugrunde, auf einfache und wirtschaftliche Weise eine Abstützung
von ebenen Rohrtafeln in einem Strömungskanal zu erreichen, die aus geraden, parallel
zueinander in einer Ebene liegenden, mit quer angeordneten Rippen versehenen Rohrstücken
bestehen, die an ihren beiden Enden durch rippenlose Umkehrbögen zu ebenen Rohrschlangen
verbunden sind. Die Abstützung soll gleichzeitig die Aufgabe erfüllen, den Strom
des heißen, wärmeabgebenden Gases auf die mit Rippen versehenen, geraden Rohrstücke
zu beschränken. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der
Rohrtafeln an den gegenüberliegenden Wänden des Strömungskanals jeweils zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Umkehrbögen der Rohrtafeln Tragborde angebracht sind,
die senkrecht zur Strömungsrichtung des Wärmeträgers und senkrecht zu den Rohrtafelebenen
verlaufen, sich durchgehend längs des ganzen Bündels erstrecken und bis nahe an
die mit Rippen versehenen geraden Rohrstücke der Rohrtafeln heranreichen.
Umeine
räumliche Behinderung der durch die Umkehr. bögen erfolgenden Verbindung der einzelnen,
geraden Rohrstücke durch die Tragborde zu vermeiden, verlaufen die Tragborde parallel
zueinander und sind auf den gegenüberliegenden Seiten des Strömungskanals versetzt
zueinander angeordnet. Zur Erhöhung der Festigkeit der Kanalwand ist es möglich,
diese aus gewellten Blechen herzustellen. Weiterhin läßt sich eine besonders dichte
Anordnung der Rippenrohre erreichen, wenn die einzelnen Rohrtafeln ebenfalls ver..
setzt zueinander angeordnet und abwechselnd entweder von oben oder von unten mittels
Briden durch die Tragborde gehalten sind. Für die Montage und die Zugänglichkeit
zu den Wärmeübertragerrohren ist es vorteilhaft, wenn der Strömungskanal eine abnehmbare
Wand besitzt, an die die beiden mit den Tragborden versehenen Wände anschließen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines
Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittlinie I-I der Fig.
2 von einem Wermeüber trager, dessen Rohrbündel in einzelne, parallel liegende,
ebene Rohrschlangen aufgeteilt und in einem, den einen Wärmeträger, z.B. ein Gas,
führenden Strömungskanal angeordnet. ist. Fig. 2 stellt eine Draufsicht der Fig.
1, teilweise . im Schnitt dar, während
Fig. 3 einen Schnitt längs
der Linie III-111 der
Fig. 1 Wiedergibt.
Sei den als Ausführungebeispiel
gezeigten Wärmeüber-
trager handelt es sich um einen Wärmeübertrager,
der für den
Einbau in die Reaktoranlage eines gasgekühlten Kernreaktore
vorgesehen ist. Die von zu erhitzend am Dampf durchströmten
Rohre 3 das
Rohrbündels sind dabei in einen oben und unten
offenen Strömungskanal 1 von
rechteckigem Querschnitt ein-
gebaut. Dieser Strömungskanal 1 wird
von den die Wärme zu-
führenden Reaktorkühlmittel, z.6.
C02, in Richtung den
Pfeiles A (Fig. 1) durchsetzt, eo
daß die Rohre 3 von den
gasförmigen 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 Grüßenabaeeaungen den
Wärmeübertragere
zu geben, sei erwähnt, daß die Abmessungen
eines einzelnen derartigen
Strömungskanals z.8. 2 x 2 x 10 m3
betragen können und dieser ein Gewicht
von über 100 Tonnen
besitzt.
Dir mit 2 bezeichnete Wand des Kanalgehäuses
1 ist
abnehmbar und wird durch Schrauben 6 an zwei einander gegen-
überliegenden
festen Wänden des Gehäuses 1 befestigt. Die geraden, mit Zirkularrippen
7 veraehenen,.paralle-. len Abschnitte der Rohre 3 sind durch rippenlose
Umkehrbögen
8 miteinander zu ebenen, parallelen Rohrtafeln zusamnenqe#
# .faßt, die von den zu erwärmenden 3ediua parallel von unten
nach
oben durchströmt worden, wie es durch die kleinen Pfeile
in f ig.
1 angedeutet ist.
Die Rohrtafeln, die in den Kanal 1 aenkrechtstehend
nebeneinander angeordnet sind, sind mittels Briden 5 an Trag-
borden
4 befestigt. Diese sind ihrerseits an die beiden, an
die Wand 2 anstoßenden
Wände des Kanals 1 parallel zueinander
in Abstand angeschweißt,
wobei die Tragborde an den beiden
Bänden versetzt zueinander angeordnet
sind.
Wie feg. 1 zeigt, sind die einzelnen Rohrtafeln
ebenfalls versetzt
zueinander angeordnet und durch die
Briden 5 abwechselnd von oben und von
unten gehalten
(f ig. 3). Durch die Aufteilung den Rohrbündeln
in ebenso
parallele Rohrtafeln ergeben sich z.B. in Diegonalrichtung
durch das Rphrbündel einzelne Gasen, durch welche Scheingungadäapferstäbe
10 zischen die Rohre 3 geschoben sind.
Diese Schwingungedäapferetäbe
10 dienen zur .Dämpfung von Rohrschwingungen, die durch die die
Röhre quer anströ-
menden Gase entstehen können.
Die Anordnung der Tragborde
4 quer zur Strömungs-
richtung den Gases ergibt eine wirksame
Drosselung der
Gasströmung in den Bereichen der Umkehrbögen, so daß die
Casstrüaung
In wesentlichen im Bereich der mit Rippen
versehenen, geraden Rohrabschnitt
verläuft. Somit wird
auf einfache Weise an Ende den Wärmeübertragers
eine über den Querschnitt gleichmäßige Temperaturverteilung der Gase erreicht.
Die
Montage des Rohrbündels erfolgt bei abgenommenen
Seitenwänden 2 des
Kanals 1, indem eine nach der anderen der
vorher gefertigten Rohrschlangen
in Richtung parallel zu den
Tragborden 4 in den Strömungskanal 1 eingesdhoben
und dort
mittels der griden 5 an den Tragborden 4 befestigt wird.
Schließlich
wird dis Seitenwand 2 befestigt, die in dem
gezeigten Beispiel mit Schrauben
6 an die mit den Trag-
borden 4 versehenen Wände angeschraubt wird. Nach der
Mon-
tage der Rohrtafeln kann die Wand 2 jedoch auch mit den
anstoßenden
Wänden des Kanalgehäuses 1 verschweißt werden.