DE1501616C - Heat exchanger - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit Ferner ist ein aus Flossenrohren aufgebauterThe invention relates to a heat exchanger with a further one made up of fin tubes

einem aus einzelnen, ebenen, parallel nebeneinander Wärmeübertrager (deutsche Patentschrift 648 449)one of individual, flat, parallel heat exchangers (German patent specification 648 449)

angeordneten Rohrtafeln aufgebauten Rohrbündel, bekannt, bei dem je zwei gerade Rohrstücke überarranged tube sheets built-up tube bundle, known in which two straight pieces of pipe over

wobei jede Rohrtafel aus geraden, parallel zuein- einen rippenlosen Umkehrbogen an ihrem einen EndeEach tube sheet consists of straight, parallel to one another, a ribless return curve at one end

ander in einer Ebene liegenden, mit quer angeord- 5 miteinander verbunden sind, während ihre anderenother lying in one plane, with transversely arranged 5 are connected to one another, while their others

neten Rippen versehenen Rohrstücken besteht, die Enden in je einen Sammler münden. Diese U-förmi-Neten ribs provided pipe pieces, the ends open into a collector. This U-shaped

an ihren beiden Enden durch rippenlose Umkehr- gen Rohrstücke sind mit Hilfe von am Scheitel ihresat both ends by ribless inversions are pipe pieces with the help of at the apex of their

bögen zu einer ebenen Rohrschlange verbunden sind, Bogens angeschweißten Laschen einzeln in senk-elbows are connected to form a flat pipe coil, elbow welded brackets individually in vertical

wobei ferner die Rohrtafeln an zwei gegenüberlie- rechte Einschnitte von Stegen eingehängt. Die Stegefurthermore, the pipe panels are suspended from two opposite cuts in webs. The bridges

genden Wänden eines einen Wärmeträger führenden io sind ihrerseits Teile von waagerechten und winkel-the walls of an io carrying a heat transfer medium are in turn parts of the horizontal and angular

Strömungskanals derart angebracht sind, daß die förmigen Traggliedern, die zusammen mit geeignetenFlow channel are attached so that the shaped support members, together with suitable

Rohrtafelebenen parallel und die Rohrachsen der Stützen einen tragenden Stützrahmen für die RohrePipe sheet planes parallel and the pipe axes of the supports form a load-bearing support frame for the pipes

geraden Rohrstücke senkrecht zur Strömungsrichtung bilden. Auch bei dieser Konstruktion kann eine un-Form straight pipe sections perpendicular to the direction of flow. Even with this construction, an un-

des Wärmeträgers verlaufen. gehinderte Umströmung der rippenlosen Umkehr-of the heat transfer medium. hindered flow around the ribless reverse

Bei Wärmeübertragern, die in Strömungskanälen 15 bögen erfolgen. Darüber hinaus ist die notwendigeIn the case of heat exchangers that bend in flow channels 15. In addition, the necessary

heißer, zu kühlender Gase — wie sie z. B. als Einzelmontage der U-förmigen Rohre kostspielig undhot gases to be cooled - as z. B. as a single assembly of the U-shaped tubes and expensive

Reaktorkühlmittel eines gasgekühlten Kernreaktors aufwendig.The reactor coolant of a gas-cooled nuclear reactor is expensive.

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 vonFind use - are arranged, it is - The invention is based on the object of desires that the gases with the heat exchangers mentioned above over the cross-section be uniform distributed temperature from the heat in a simple and economical way Exit transformers. For this it is necessary to support the pipe panels in the flow channel that the gas particles reach each stream filament at the end, at which a limitation of the pipe Way through the heat exchanger approximately the bundle of flowing gas stream on the straight, have given off the same amount of heat. Therefore ribbed pipe sections must be guaranteed; the flow of the gases to be cooled should continue to be 25 if possible, the effort for the assembly, especial to increase the flow resistance and for on-site assembly, which is provided in the factory Improvement of the heat transfer with ribbed pipe sheets are significantly reduced, provided straight pieces of the by the gases around- This twofold task, proceeding from the flowed pipes are limited. known genus of

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-Apart from the transversely arranged ribs, 3 ° heat exchangers according to the invention are achieved by which in turn are also widely known (see that for fastening the pipe panels to the Gegenz. B. German patent specification 465 239), shows the two overlying walls of the flow channel gische patent 559 078 a heat exchanger between two consecutive return bends of the type mentioned above, in which the pipe panels of the pipe panels supporting rims are attached, their individually on planes on opposite walls perpendicular to the direction of flow of the heat Consoles are supported. A restriction carrier is available and its length is based on the conversion of the gas flow essentially on the tube bundle sides having the turnaround bends the straight pipe section is extended walking along the entire bundle Arrangement not achieved. In addition, their width is close to that required with ribs the assembly of this known tube bundle 40 see straight pipe sections of the pipe panels heraneinen Considerable effort, since each individual level is sufficient, with the assembly of each pipe panel through Pipe sheet attached individually to the consoles. Push in from one side of the wall (wall 2) got to. is seen to which those with the carrying flaps

In der vorstehend erwähnten deutschen Patent- sehenen Wände anschließen.In the above-mentioned German patent see walls connect.

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.font, the transversely arranged ribs are also 45 bean straight, parallel pipe sections arranged; this stands in the fact that the individual pipe panels in the are connected at their ends by collectors offset from each other in the flow direction of the heat transfer medium, that come close to the ribs. arranged differently and alternating either of The collectors, for their part, are attached to the carrying shelves in a height above or from below Widening of the flow channel for the heat transfer medium 50 are, as this results in a particularly tight packing of the lying, rib-less return bends one below the other in tubes in the tube bundle and thus in the flow channel Connection. Apart from considerable printing accomplishments.

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;Lusten for 'flowing within the pipes' media The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment - through the repeated transitions of the flow,
from the straight pipe pieces into the collector and 55 Fig. 1 shows a cross section along the section from these back into the straight pipe pieces or line II of Fig. With this construction, a limitation of the flat pipe coils can be divided and in one, the gases to be cooled on the finned one heat transfer medium, ζ. B. a gas-leading Strö pipe sections cannot be achieved, although the flat 60 flow channel is arranged;

Rohrtafeln mit ihren Sammlern auf parallel zu den Fig. 2 stellt eine Draufsicht der Fig. 1, teilweisePipe panels with their collectors on parallel to Fig. 2 is a plan view of Fig. 1, partially

Rohrachsen verlaufenden, durchgehenden Tragbor- im Schnitt, dar, währendTube axes extending, continuous Tragbor- in section, represent, while

den montiert sind. Da jede Rohrtafel dieser Kon- Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie TII-TII derwhich are mounted. Since each tube sheet of this con- Fig. 3 is a section along the line TII-TII of the

struktion darüber hinaus auf zwei an gegenüber- Fig. 1 wiedergibt.Structure also on two at opposite- Fig. 1 reproduces.

liegenden Wänden angeordneten, nur ihr zugehörigen 65 Bei dem als Ausführungsbeispiel gezeigten Wärme-located walls, only their associated 65 In the case of the heat-

Tragbordcn ruht, erfordert die Lagerung des ganzen übertragerhandelt es sich um einen Wärmeübertrager,The supporting board rests, requires the storage of the entire exchanger. If it is a heat exchanger,

Rohrbündels einen hohen Aufwand an Material und der für den Einbau in die Reaktoranlage eines gas-·Tube bundle a high expenditure of material and the installation in the reactor system of a gas

Montagearbeit. gekühlten Kernreaktors vorgesehen ist. Die von zuAssembly work. cooled nuclear reactor is provided. The from to

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.The tubes 3 of the tube bundle through which heating steam flows are installed in a flow channel 1 of rectangular cross-section which is open at the top and bottom. This flow channel 1 is of the heat supplying reactor coolant, z. B. CO ₂ , traversed in the direction of arrow A (Fig. 1), so that the tubes 3 are flowed across from the gaseous heat carrier. A plurality of such flow channels are set up next to one another in a pressure vessel in a reactor system of this type that is already being implemented.

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.To give an idea of the size dimensions of the heat exchanger, it should be mentioned that the dimensions of a single such flow channel z. B. 2 X 2 X 10 m ³ , and this has a weight of over 100 tons.

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.The designated 2 wall of the duct housing 1 is removable and is attached to two by screws 6 Fixed opposite solid walls of the flow channel 1. The walls of the channel 1 can be made of corrugated sheet metal to increase their mechanical strength.

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.The straight, parallel pieces of the tubes 3 provided with circular ribs 7, the axes of which are perpendicular run to the direction of flow of the heat transfer medium, are connected to one another by means of reverse bends 8 without ribs to flat, parallel side by side arranged pipe panels and are summarized by the The medium to be heated flows through parallel from bottom to top, as indicated by the small arrows in Fig. 1 is indicated.

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.The pipe panels, the planes of which run parallel to the direction of flow of the heat transfer medium, are by means of Clamps 5 on carrying flanges 4 lying between two consecutive reverse bends 8 attached. These are in turn parallel to the two walls of the channel 1 that abut against the wall 2 welded to each other at a distance and arranged offset to each other on the two walls. the The plane of the support rims 4 is perpendicular to the direction of flow of the heat transfer medium; extends their length to the tube bundle sides having the reverse bend 8 continuously along the whole Bundle, while they reach in their width up to close to the ribs 7 of the straight pipe sections 3.

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).As FIG. 1 shows, the individual tube sheets are offset from one another in the direction of flow of the heat carrier arranged and by the clamps 5 alternately from above and from below on the carrying rims 4 held (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.By dividing the tube bundle into flat, parallel tube sheets, z. B. in the diagonal direction through the tube bundle individual lanes through which vibration damper rods 10 between the tubes 3 are pushed.

Diese Schwingungsdämpferstäbe 10 dienen zur Dämpfung von Rohrschwingungen, die durch die die Rohre quer anströmenden Gase entstehen können.This vibration damper rods 10 are used to dampen pipe vibrations caused by the Gases flowing across pipes can arise.

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.The arrangement of the support rims 4 transversely to the direction of flow of the gas results in an effective throttling the gas flow in the areas of the return bends, so that the gas flow is essentially runs in the region of the straight pipe sections 3 provided with ribs 7. Thus, in a simple way at the end of the heat exchanger a uniform temperature distribution of the gases over the cross-section achieved.

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.The assembly of the tube bundle takes place with the side wall 2 of the channel 1 removed, by a after the other of the previously manufactured pipe panels in the direction parallel to the support shelves 4 in the The flow channel 1 is pushed in and fastened there to the supporting shelves 4 by means of the clamps 5.

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.Finally, the side wall 2 is attached, which in the example shown with screws 6 to the with the supporting shelves 4 provided walls is screwed. After the pipe panels have been assembled, the However, wall 2 can also be welded to the abutting walls of the duct housing 1.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 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.1. Heat exchanger with a single, flat, parallel side by side Tube sheets constructed tube bundles, with each tube sheet made of straight, parallel to each other in lying on a plane, provided with transversely arranged ribs pipe pieces, which at at both ends connected by rib-less return bends to form a flat pipe coil are, furthermore, the pipe panels on two opposite walls of a heat carrier leading flow channel are attached so that the pipe panel planes parallel and the The pipe axes of the straight pipe sections run perpendicular to the direction of flow of the heat transfer medium, characterized in that for fastening the pipe panels to the opposite one Walls of the flow channel between two consecutive return bends (8) of the pipe panels supporting rims (4) are attached, the plane of which is perpendicular to the direction of flow of the heat transfer medium and the length of which extends continuously along the tube bundle sides having the return bends of the whole bundle, while in width it extends close to the ribbed (7) straight pipe sections (3) of the pipe panels, with the assembly of each pipe panel by pushing in from one wall side (wall 2) is provided, to which the with the supporting shelves connected walls. 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.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the individual tube sheets in the direction of flow of the heat transfer medium offset from one another and alternately either are fastened from above or below to the carrying rims (4). Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings