DE1501616C - Wärmeübertrager - Google Patents
WärmeübertragerInfo
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Description
1 2
Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit Ferner ist ein aus Flossenrohren aufgebauter
einem aus einzelnen, ebenen, parallel nebeneinander Wärmeübertrager (deutsche Patentschrift 648 449)
angeordneten Rohrtafeln aufgebauten Rohrbündel, bekannt, bei dem je zwei gerade Rohrstücke über
wobei jede Rohrtafel aus geraden, parallel zuein- einen rippenlosen Umkehrbogen an ihrem einen Ende
ander in einer Ebene liegenden, mit quer angeord- 5 miteinander verbunden sind, während ihre anderen
neten Rippen versehenen Rohrstücken besteht, die Enden in je einen Sammler münden. Diese U-förmi-
an ihren beiden Enden durch rippenlose Umkehr- gen Rohrstücke sind mit Hilfe von am Scheitel ihres
bögen zu einer ebenen Rohrschlange verbunden sind, Bogens angeschweißten Laschen einzeln in senk-
wobei ferner die Rohrtafeln an zwei gegenüberlie- rechte Einschnitte von Stegen eingehängt. Die Stege
genden Wänden eines einen Wärmeträger führenden io sind ihrerseits Teile von waagerechten und winkel-
Strömungskanals derart angebracht sind, daß die förmigen Traggliedern, die zusammen mit geeigneten
Rohrtafelebenen parallel und die Rohrachsen der Stützen einen tragenden Stützrahmen für die Rohre
geraden Rohrstücke senkrecht zur Strömungsrichtung bilden. Auch bei dieser Konstruktion kann eine un-
des Wärmeträgers verlaufen. gehinderte Umströmung der rippenlosen Umkehr-
Bei Wärmeübertragern, die in Strömungskanälen 15 bögen erfolgen. Darüber hinaus ist die notwendige
heißer, zu kühlender Gase — wie sie z. B. als Einzelmontage der U-förmigen Rohre kostspielig und
Reaktorkühlmittel eines gasgekühlten Kernreaktors aufwendig.
Verwendung finden — angeordnet sind, ist es er- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei
wünscht, daß die Gase mit über den Querschnitt Wärmeübertragern der eingangs genannten bekanngleichmäßig
verteilter Temperatur aus den Wärme- 20 ten Art auf einfache und wirtschaftliche Weise eine
Übertragern austreten. Dazu ist es notwendig, Abstützung der Rohrtafeln in dem Strömungskanal
daß die Gaspartikel jedes Stromfadens am Ende zu erreichen, bei der eine Begrenzung des das Rohrihres
Weges durch den Wärmeübertrager etwa die bündel umströmenden Gasstromes auf die geraden,
gleiche Wärmemenge abgegeben haben. Deshalb muß mit Rippen versehenen Rohrstücke gewährleistet ist;
der Strom der abzukühlenden Gase möglichst auf 25 weiterhin soll der Aufwand für die Montage, besondie
zur Erhöhung des Strömungswiderstandes und ders für die Montage am Ort, der fabrikmäßig vorzur
Verbesserung des Wärmeüberganges mit Rippen gefertigten Rohrtafeln entscheidend reduziert werden,
versehenen geraden Stücke der von den Gasen um- Diese zweifache Aufgabe wird, ausgehend von der
strömten Rohre begrenzt werden. eingangs bezeichneten bekannten Gattung von
Abgesehen von den quer angeordneten Rippen, 3° Wärmeübertragern erfindungsgemäß dadurch gelöst,
die ihrerseits ebenfalls vielfach bekannt sind (siehe daß zur Befestigung der Rohrtafeln an den gegenz.
B. deutsche Patentschrift 465 239), zeigt die bei- überliegenden Wänden des Strömungskanals jeweils
gische Patentschrift 559 078 einen Wärmeübertrager zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umkehrbögen
der eingangs genannten Art, bei dem die Rohrtafeln der Rohrtafeln Tragborde angebracht sind, deren
einzeln auf an gegenüberliegenden Wänden ange- 35 Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung des Wärmebrachten
Konsolen abgestützt sind. Eine Beschrän- trägers steht und deren Länge sich an den die Umkung
des Gasstromes im wesentlichen auf den Be- kehrbögen aufweisenden Rohrbündelseiten durchreich
der geraden Rohrstücke wird bei dieser be- gehend entlang des ganzen Bündels erstreckt, wähkannten
Anordnung nicht erreicht. Darüber hinaus rend sie in der Breite bis nahe an die mit Rippen vererfordert
die Montage dieses bekannten Rohrbündels 40 sehenen geraden Rohrstücke der Rohrtafeln heraneinen
erheblichen Aufwand, da jede einzelne, ebene reichen, wobei die Montage jeder Rohrtafel durch
Rohrtafel individuell an den Konsolen befestigt Einschieben von einer Wandseite (Wand 2) her vorwerden
muß. gesehen ist, an welche die mit den Tragborden ver-
In der vorstehend erwähnten deutschen Patent- sehenen Wände anschließen.
schrift sind die quer angeordneten Rippen ebenfalls 45 Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bean
geraden, parallelen Rohrstücken angeordnet; diese steht darin, daß die einzelnen Rohrtafeln in der
sind an ihren Enden durch Sammler untereinander Strömungsrichtung des Wärmeträgers versetzt zueinverbunden,
die an die Rippen nahe heranreichen. ander angeordnet und abwechselnd entweder von
Die Sammler ihrerseits stehen durch in einer Er- oben oder von unten an den Tragborden befestigt
Weiterung des Strömungskanals für den Wärmeträger 50 sind, da dadurch eine besonders dichte Packung der
liegende, rippenlose Umkehrbögen untereinander in Rohre im Rohrbündel und damit im Strömungskanal
Verbindung. Abgesehen von erheblichen Druckver- erreicht wird.
lusten, die für innerhalb der Rohre fließende' Medien Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines
— durch die wiederholten Übergänge der Strömung Ausführungsbeispiels näher erläutert,
aus den geraden Rohrstücken in die Sammler und 55 Fig. 1 zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittaus diesen wieder in die geraden Rohrstücke oder linie I-I der Fig. 2 durch einen Wärmeübertrager, die Umkehrbögen — hingenommen werden müssen, dessen Rohrbündel in einzelne, parallel liegende, kann mit dieser Konstruktion eine Begrenzung der ebene Rohrschlangen aufgeteilt und in einem, den abzukühlenden Gase auf die mit Rippen versehenen einen Wärmeträger, ζ. B. ein Gas führenden Strö-Rohrstücke nicht erreicht werden, obwohl die ebenen 60 mungskanal angeordnet ist;
aus den geraden Rohrstücken in die Sammler und 55 Fig. 1 zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittaus diesen wieder in die geraden Rohrstücke oder linie I-I der Fig. 2 durch einen Wärmeübertrager, die Umkehrbögen — hingenommen werden müssen, dessen Rohrbündel in einzelne, parallel liegende, kann mit dieser Konstruktion eine Begrenzung der ebene Rohrschlangen aufgeteilt und in einem, den abzukühlenden Gase auf die mit Rippen versehenen einen Wärmeträger, ζ. B. ein Gas führenden Strö-Rohrstücke nicht erreicht werden, obwohl die ebenen 60 mungskanal angeordnet ist;
Rohrtafeln mit ihren Sammlern auf parallel zu den Fig. 2 stellt eine Draufsicht der Fig. 1, teilweise
Rohrachsen verlaufenden, durchgehenden Tragbor- im Schnitt, dar, während
den montiert sind. Da jede Rohrtafel dieser Kon- Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie TII-TII der
struktion darüber hinaus auf zwei an gegenüber- Fig. 1 wiedergibt.
liegenden Wänden angeordneten, nur ihr zugehörigen 65 Bei dem als Ausführungsbeispiel gezeigten Wärme-
Tragbordcn ruht, erfordert die Lagerung des ganzen übertragerhandelt es sich um einen Wärmeübertrager,
Rohrbündels einen hohen Aufwand an Material und der für den Einbau in die Reaktoranlage eines gas-·
Montagearbeit. gekühlten Kernreaktors vorgesehen ist. Die von zu
erhitzendem Dampf durchströmten Rohre 3 des Rohrbündels sind dabei in einen oben und unten
offenen Strömungskanal 1 von rechteckigem Querschnitt eingebaut. Dieser Strömungskanal 1 wird von
dem die Wärme zuführenden Reaktorkühlmittel, z. B. CO2, in Richtung des Pfeiles A (Fig. 1) durchsetzt,
so daß die Rohre 3 von dem gasförmigen Wärmeträger quer angeströmt werden. Mehrere
solcher Strömungskanäle werden bei einer bereits in Ausführung 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 derartigen Strömungskanals z. B. 2 X 2 X 10 m3 betragen können,
und dieser ein Gewicht von über 100 Tonnen besitzt.
Die mit 2 bezeichnete Wand des Kanalgehäuses 1 ist abnehmbar und wird durch Schrauben 6 an zwei
einander gegenüberliegenden festen Wänden des Strömungskanals 1 befestigt. Die Wände des Kanals 1
können zur Erhöhung ihrer mechanischen Festigkeit aus gewellten Blechen gefertigt sein.
Die geraden, mit Zirkularrippen 7 versehenen, parallelen Stücke der Rohre 3, deren Achsen senkrecht
zur Strömungsrichtung des Wärmeträgers verlaufen, sind durch rippenlose Umkehrbogen 8 miteinander
zu ebenen, parallel nebeneinander angeordneten Rohrtafeln zusammengefaßt und werden von dem
zu erwärmenden Medium parallel von unten nach oben durchströmt, wie dies durch die kleinen Pfeile
in Fig. 1 angedeutet ist.
Die Rohrtafeln, deren Ebenen parallel zur Strömungsrichtung des Wärmeträgers verlaufen, sind mittels
Briden 5 an jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umkehrbogen 8 liegenden Tragborden 4
befestigt. Diese sind ihrerseits an die beiden, an die Wand 2 anstoßenden Wände des Kanals 1 parallel
zueinander im Abstand angeschweißt und an den beiden Wänden versetzt zueinander angeordnet. Die
Ebene der Tragborde 4 steht senkrecht zur Strömungsrichtung des Wärmeträgers; ihre Länge erstreckt
sich an den die Umkehrbogen 8 aufweisenden Rohrbündelseiten durchgehend entlang des ganzen
Bündels, während sie in ihrer Breite bis nahe an die Rippen 7 der geraden Rohrstücke 3 heranreichen.
Wie Fig. 1 zeigt, sind die einzelnen Rohrtafeln in Strömungsrichtung des Wärmeträgers versetzt zueinander
angeordnet und durch die Briden 5 abwechselnd von oben und von unten an den Tragborden
4 gehalten (Fig. 3).
Durch die Aufteilung des Rohrbündels in ebene, parallele Rohrtafeln ergeben sich z. B. in Diagonalrichtung
durch das Rohrbündel einzelne Gassen, durch welche Schwingungsdämpferstäbe 10 zwischen
die Rohre 3 geschoben sind.
Diese Schwingungsdämpferstäbe 10 dienen zur Dämpfung von Rohrschwingungen, die durch die die
Rohre quer anströmenden Gase entstehen können.
Die Anordnung der Tragborde 4 quer zur Strömungsrichtung des Gases ergibt eine wirksame Drosselung
der Gasströmung in den Bereichen der Umkehrbögen, so daß die Gasströmung im wesentlichen
im Bereich der mit Rippen 7 versehenen, geraden Rohrstücke 3 verläuft. Somit wird auf einfache Weise
am Ende des Wärmeübertragers eine über den Querschnitt gleichmäßige Temperaturverteilung der Gase
erreicht.
Die Montage der Rohrbündels erfolgt bei abgenommener Seitenwand 2 des Kanals 1, indem eine
nach der anderen der vorher gefertigten Rohrtafeln in Richtung parallel zu den Tragborden 4 in den
Strömungskanal 1 eingeschoben und dort mittels der Briden 5 an den 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 Rohrtafeln kann die
Wand 2 jedoch auch mit den anstoßenden Wänden des Kanalgehäuses 1 verschweißt werden.
Claims (2)
1. Wärmeübertrager mit einem aus einzelnen, ebenen, parallel nebeneinander angeordneten
Rohrtafeln aufgebauten Rohrbündel, 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,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der Rohrtafeln an den gegenüberliegenden
Wänden des Strömungskanals jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umkehrbögen
(8) der Rohrtafeln Tragborde (4) angebracht sind, deren Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung des Wärmeträgers steht und
deren Länge sich an den die Umkehrbögen aufweisenden Rohrbündelseiten durchgehend entlang
des ganzen Bündels erstreckt, während sie in der Breite bis nahe an die mit Rippen (7) versehenen
geraden Rohrstücke (3) der Rohrtafeln heranreichen, wobei die Montage jeder Rohrtafel
durch Einschieben von einer Wandseite (Wand 2) her vorgesehen ist, an welche die mit den Tragborden
versehenen Wände anschließen.
2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rohrtafeln in
der Strömungsrichtung des Wärmeträgers versetzt zueinander angeordnet und abwechselnd entweder
von oben oder von unten an den Tragborden (4) befestigt sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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