DE1751586A1

DE1751586A1 - Mit Zapfen versehene Waermeaustauscherrohre

Info

Publication number: DE1751586A1
Application number: DE19681751586
Authority: DE
Inventors: Kivlen John A; Straight Jun Harry F
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1967-06-30
Filing date: 1968-06-25
Publication date: 1971-08-05
Also published as: FR1572752A; NL6808871A; US3476180A; GB1176451A

Description

ESSO RESEARCH AM) EhGIIslEERIMJ CORiPAKY, Elizabeth U.J./TJSA

. Wirb Zapfen versehene ViTärmeaustauscherrohre

Die Erfindung betrifft einen Abzug für Heizgase im Konvektionsabnehnifct eines Ofens und eine Vielzahl quer zur Zugrichtung der Heizgase angeordneter ¥/ärmeaustauscherrohre, an welche aur Vergrößerung ihrer Oberflächen eine Vielzahl von Mebfillzapfen angeschweißt ist»

In KonvektioriöKonön konventioneller öfen wie Dampfkesse Jn oder in ύ&ν petro<;hemischen und chemischen Industrie verwendet en Pypan Cproo-ifiju -furnace) wurden Ln der konvanbionellen Praxia der Obori'läoherLbereich der die Ufen durchlau fanden V/änaeauatauiieherrohre durch Anbringung von mög-

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liehst vielen Zapfen an der äußeren Oberfläche vergrößert. Das Anbringen von Zapfen an Rohren in konventioneller V/eise erhöht - wenn auch unter erheblicher Steigerung ihrer effektiven Oberfläche und damit der Wärmeübertragungsleistung - doch auch die Kosten und den effektiven Au(3endurehmesser wesentlich. Mit dem effektiven Rohrdurchmesser wächst auch der Abstand zwischen den Rohrmittelpunkten und damit der gesamte Wärmeaustauscherbereich.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung zu schaffen, die diese Nachteile nicht hat. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Metallzapfen in versetzten Reihen um ungefähr 190° der Rohrperipherie angebracht sind, wobei die übrige Peripherie frei von Zapfen bleibt, und -daß Befestigungsmittel vorgesehen sind, die. die ,benachbarten Rohre in dem Abzug in so dichter Anordnung halten, daß die Spitzen der Zapfen eines Rohres sich in der zapfenfreien Zone eines benachbarten Rohres befinden.

Die enge und sich überschneidende Anordnung der Zapfen benachbarter Rohre erzeugt einen Zwischenwirbel oder ein Bestreichen durch die darüberzieheruien heißen Gase und verstärkt die Wäruieübertragungsleiritung der Zapfen im Vergleich sau Zapfenanurrinungen ohne Überschneidungen.

Eine vorteilhafte Aus führung a f orm der [Erfindung besteht darin, ein Wärmeauatauscherrohr mit vergrößerter Oberflä-

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ORJOJNAL

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ehe zu schaffen, bei welchem sozusagen an der Rückseite des Rohres fast 50 % der Zapfen weggelassen sind, wodurch im wesentlichen 90 bis 95 ^a/° der Leistung der mit Zapfen voll besetzten Rohre nach dem Stand der Technik mit nur ungefähr 50 $ der früher benötigten Zapfen bei kleinerem Wärmeaustauscherraum zu erzielen ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, die Zapfen an den Rohren so anzuordnen, daß ein Versetzen und äußerst enges Anordnen der Rohre möglich ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein leistungsstarker Konvektionsabschnitt eines Ofens zu niedrigen Kosten. Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist. ·

Fig. 1 ist eine schematisehe Darstellung eines Ofens mit Warmeaustauscherrohren.

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch mehrere erfindungsgemäße Wärmeaustauscherröhre,

Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines einzelnen Eohres.

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ORIGINAL

In den Zeichnungen ist eine konventionelle Vorwärmvorrichtung 10 mit einer Vielzahl von auf dem Boden derselben befindlichen Brennern 24 mit steigenden Flammen schematisch dargestellt. Die Brenner 24 entladen Verbrennungsprodukte nach oben und heizen eine Vielzahl von Vorwärme-iibertragungsrohren 16 in der unteren Strahlungswärmezone 12 des Ofens. Danach setzen die warmen Verbrennungsprodukte ihren Weg nach oben in einen darüber befind liehen konventionellen Konvektions- oder Ekonomizer-Abschnitt 14, der eine Vielzahl von sich quer erstreckenden Nachheizrohren 18 enthält, und nach außen durch einen zuoberst angebrachten Kamin 26 fort. An jedem der Rohre 18 befindet sich eine Vielzahl spitz zulaufender Zapfen 20, die in versetzten Reihen durch Anschweißen ihrer Böden direkt an die äußere Oberfläche des Rohres 28 befestigt sind. Die Zapfen 20 haben vergrößerte untere Bereiche und sind vorzugsweise über annähernd 190° der Rohrperipherie relativ nahe beieinander angeordnet. Die Rohrmitten sind mittels einer nicht gezeigten geeigneten iiinbaukonstruktion in den Seitenwänden des Konvektionsabschnittes 14 in der Weise angeordnet, daß die Zapfenspitzen eines Rohres eich in der zapfenfreien Zone eine» benachbarten Rohres befinden. Dieses Anordnungeverhältnie benachbarter Rohre einer horizontalen Schicht aur aapfenfreien Zone der darunter befindlichen Rohre dtr nächsten horizontalen Schicht gestattet ein engeres horizontale«

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Zusammenrücken "benachbarter Schichten, sowie ein seitlioh dichteres Zusammenrücken der Rohre ein und derselben Schicht, da ein freier Raum zwischen den Zapfenspitzen nicht nötig ist, sondern nur zwischen dem zapfenfreien Bereich einer Rohrperipherie und den Spitzen benachbarter Zapfen. Dieses Anordnungsverhältnis ist am besten bei der Raumlucke 22 der Fig. 2 zu sehen, wobei leicht zu erkennen ist, daß eine wesentliche Raumersparnis durch das Weglassen der ^

Zapfen an dieser Stelle der Rohrperipherie der beiden unteren Rohre und das dichte Heranrücken der mittleren und darüber liegenden .Rohre möglich ist. Die Zugrichtung des heißen Gases läuft in Pig. 2 vom unteren Ende der Figur zum oberen Bereich derselben, so daß alle Zapfen im wesentlichen eher in Richtung der Wärmequelle und nicht von ihr wegweisen. In Pig. 2 gestattet das erfindungsgemäße Fortlassen der nicht wichtigen Zapfen an der Rückseite des Rohres nicht nur eine wesentliche Verringerung _Λ des vertikalen Rohrabstandes von Rohrmittelpunkt zu Rohrmittelpunkt, wie durch den Pfeil A angegeben, sondern auch eine wesentliche Verringerung des horizontalen Rohrabstandes zwischen den mit dem Pfeil B bezeichneten Mittelpunkten.

Die Erfindung kann in gleicher Weise auch bei einer großen Anzahl anderer als der genannten Heizanlagen verwendet werden, wie z. B. bei Econimizern von Dampfkesseln,

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BADOmGlNAt,

sowie anderen typischen Wärmeaustauscher-Geräten, bei denen die Erzielung einer maximalen Wärmeübertragung bei möglichst niedrigen Kosten sowohl für den Heizraum als auch für die Rohre erwünscht ist.

Pat entansprüche —7—

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Claims

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P at ent a η s ρ r ü c h e

1 Λ Vorrichtung, bestehend aus einem Abzug für Heizgase im Konvektionabschnitt eines Ofens und einer Vielzahl quer zur Zugrichtung der Heizgase angeordneter Wärmeaustauscherrohre, an welche zur Vergrößerung ihrer Oberflächen eine Vielzahl von Metallzapfen angeschweißt ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Metallzapfen (20) in versetzten Reihen um ungefähr '190° der Rohrperipherie angebracht sind» wobei die übrige Peripherie frei von Zapfen bleibt, und daß Befestigungsmittel vorgesehen sind, die die benachbarten Rohre (18) in dem Abzug (14, 26) in so dichter Anordnung halten, daß die Spitzen der Zapfen eines Rohras (18) sich in der zapfenfreien Zone eines benachbarten Rohres (18) befinden.

.2» Vorrichtung aaek Anspruch 1₃ dadurch . g e k © a n ■=■ seich η e t j daß die Rohre (18) bei Anordnung in einei? Tielsalil von Schichten sich teilweise im .'Zugschat-=· tea äer Hokrs Se? benachbarten Soliicht mit Befestigimgs~ mitteln dieirfc aaeisiaadsr angebi^aclit sind, wobei sich dl® ai ungefähr 190° ύ@τ.Bohrperipherie angebrachten Zapfen-

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BAD ORIGINAL

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das um ungefähr 190° seiner Peripherie mit Zapfen (20) besetzte und sonst zapfenfreie einzelne Rohr (18) und die Zapfen (20) aus Metall s ind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die zur Erreichung einer maximalen Wärmeübertragungsleistung mit angeschweißten Zapfen versehenen Wärmeaustauscherrohre (18) mit Befestigungsmitteln im Abzug (14, 26) der abziehenden Heizgase und gegen ihre Zugrichtung angebracht sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl horizontaler Schichten von Wärmeaustauscherrohren (18) des beschriebenen Typs vorgesehen ist, die quer zum Zug der in dem Abzug (14, 26) abziehenden erhitzten Gase angeordnet sind, und daß Befestigungsmittel vorgesehen sind, die die Rohre (18) einer Schicht teilweise im Zugschatten der Rohre (18) der nächsten Schicht dicht an diese angeordnet halten, wobei die Zapfenspitzen eines Rohres (18) in der zapfenfreien Zone eines benachbarten Rohres (18) der benachbarten Schicht liegen.

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