DE1800561C3 - Wärmetauscher mit konzentrisch ineinander angeordneten Wärmetauscherelementen - Google Patents
Wärmetauscher mit konzentrisch ineinander angeordneten WärmetauscherelementenInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/003—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by using permeable mass, perforated or porous materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B7/00—Steam boilers of furnace-tube type, i.e. the combustion of fuel being performed inside one or more furnace tubes built-in in the boiler body
- F22B7/12—Steam boilers of furnace-tube type, i.e. the combustion of fuel being performed inside one or more furnace tubes built-in in the boiler body with auxiliary fire tubes; Arrangement of header boxes providing for return diversion of flue gas flow
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit mehreren rohrförmigen Wärmetauscherelementen, die
konzentrisch ineinander angeordnet sind und mehrere Ringräume zur Führung der Heizgase einerseits und des
zu erhitzenden Mediums andererseits bilden, wobei die Heizgase durch einen in den Innenraum des innersten
rohrförmigen Wärmetauscherelementes feuernden Brenner erzeugt werden und im Gegenstrom zu dem zu
erhitzenden Medium geführt sind, für das etwa in der Mitte des Wärmetauschers eine Eintrittsöffnung sowie
daneben auf der dem Brenner abgewandten Seite ein Kaminanschluß für das Rauchgas angeordnet sind.
Derartige Wärmetauscher haben den Vorteil, daß sie
bei besonders einfacher Bauweise sehr gute thermodynamische und mechanische Eigenschaften haben. Dies
ist insbesondere darauf zurückzuführen, daß das Medium und das Heizgas entlang allen Wandungen, die
zum Wärmeaustausch dienen, in Gegenstrom geführt werden können. Weiterhin haben diese Wärmeaustauscher mechanisch den Vorteil, daß die konzentrisch
angeordneten Wärmetauscherelemente nur an einer Seite fest gelagert zu werden brauchen, so daQ
unterschiedliche Wärmedehnungen nicht zu unzulässigen Spannungen im Material führen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs angegebenen Gattung so
weiterzuentwickeln. daß einzelne Abschnitte gesondert
20
25
jo
40
45
Γ- Vi
als Zwischenerhitzer benutzt werden können.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß neben der Eintrittsöffnung auf der dem Brenner zugewandten
Seite mehrere Austrittsöffnungen für das erhitzte Medium vorgesehen sind.
Dadurch ist es möglich, an diesen auf die Länge des
Wärmetauschers verteilten Austrittsöffnungen Teilströme des zu erhitzenden Mediums bei verschiedenen
Temperaturen zu entnehmen. Weiterhin ist die Möglichkeit gegeben, durch diese öffnungen dem Medium an
einer oder mehreren Stellen bei unterschiedlicher Temperatur weitere Komponenten zuzumischen. Insgesamt ergibt sich eine einfache und betriebssichere
Konstruktion, weil die verschiedenen Öffnungen unmittelbar in die entsprechenden Ringräume münden, so daß
die Wandungen der Ringräume, ausgenommen an einer Stirnseite, keine weiteren Verbindungen untereinander
benötigen.
Den Austrittsöffnungen für das erhitzte Medium können Sammelkammern vorgeschaltet sein, die ein
rohrförmiges Wärmetauscherelement ringförmig umgeben. In diesen Sammelkammern kann sich das
Medium vor dem Austritt aus den Austrittsöffnungen sammeln und hinreichend gut durchmischen, so daß
etwaige über den Umfang auftretende unterschiedliche Temperaturen ausgeglichen werden.
Zweckmäßig werden in dem zur Führung des Mediums dienenden Ringraum zwischen den einzelnen
Austrittsöffnungen Absperrvorrichtungen vorgesehen, die in ihrer Schließstellung eine Weiterleitung des
Mediums verhindern. An den zur Führung des Mediums dienenden Ringraum jeweils in Strömungsrichtung
hinter den Absperrvorrichtungen können weitere Eintrittsöffnungen für das Medium angeschlossen sein.
Mit Hilfe der Absperrvorrichtung kann beispielsweise
der gesamte Strom des erhitzten Mediums an einer Austrittsöffnung entnommen werden, während die in
Strömungsrichtung dahinterliegenden Abschnitte des Wärmetauschers als separate E-hitzer oder Zwischenerhitzer verwendet werden können.
Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben, in der
F i g. 1 einen Längsschnitt durch den schematisch dargestellten Wärmetauscher,
Fig.2 einen Längsschnitt durch eine weitere
Ausführungsform des in F i g. 1 dargestellten Wärmetauschers und
F i g. 3 eine Einzelheit aus F i g. 1 in vergrößertem Maßstab zeigt
Mit den Bezugszeichen 1, 2, 3 sind rohrförmige Wärmetauscherelemente bezeichnet, die konzentrisch
in dem zylindrisch ausgebildeten Wärmetauscher angeordnet sind, dessen Wandung mit dem Bezugszeichen 4 versehen ist Die Durchmesser des Wärmetauschers und der rohrförmigen Wärmetauscherelemente
sind so gewählt daß drei enge, ringförmige Hohlräume 5,6 und 7 gebildet werden.
Wie F i g. 1 erkennen läßt, ist etwa in der Mitte des
Wärmetauschers eine Eintrittsöffnung 8 für das zu erhitzende Medium vorgesehen, die an den Ringraum 6
angeschlossen ist. Das zu erhitzende Medium strömt durch diese Eintrittsöffnung 8 in den Ringraum 6 ein und
wird darin in der Richtung X bis ans Ende des rohrförmigen Wärmetauscherelementes geleitet Hier
wird es durch einen Verschluß 13 umgelenkt und tritt in den Ringraum 7 ein, den es entgegengesetzt zur
Richtung X durchströmt An den Ringraum 7 sind drei Sammelkammern 20, 21 und 22 angeschloscen, die den
zylindrischen Wärmetauscher ringförmig umgeben und mit Austrittsöffnungen 23, 24 und 25 für das erhitzte
Medium versehen sind, Diese Sammelkammern bzw. Austrittsöffnungen sind gleichmäßig auf den Längenberiiich
des Wärmetauschers verteilt, der zwischen der Eintrittsöffnung 8 und dem Ende des Wärmetauschers
liegt, an dem der Brenner 12 angeordnet ist Die vom Brenner 12 kommenden Rauchgase durchströmen den
Innenraum la, werden durch die Wandung 4a umgelenkt und strömen durch den Ringraum 5 zum
Kaminanschluß 16, der neben der Eintrittsöffnung 8 für das zci erhitzende Medium auf der dem Brenner 12
abgewandten Seite angeordnet ist
An den Austrittsöffnungen 23, 24, 25 kann das erhitzte Medium mit verschiedenen Temperaturen
entnommen werden. Durch unterschiedliche Regelung der Entnahmemengen an den einzelnen Austrittsöffnungen
kann darüber hinaus die Temperatur des an jeder Austrittsöffnung austretenden Mediums beeinflußt
werden. Hierdurch ist es möglich, mit einem einzigen Wärmetauscher einzelne Teüströme des
Mediums auf unterschiedliche Temperature α zu bringen,
die darüber hinaus in bestimmten Grenzen für jeden Teilstrom regelbar sind. Ebenso kann auch der
gesamte Strom des zu erhitzenden Mediums an einer der drei öffnungen 23,24 oder 25 entnommen werde.i,
wobei er jeweils eine andere Endtemperatur erreicht Weiterhin können die Austrittsöffnungen 23 und 24
auch dazu benutzt werden, dem Medium weitere Komponenten zuzumischen. Ebenso kann beispielsweise
eine bestimmte Teilmenge an der Austrittsöffnung 23 entnommen werden, mit einer weiteren Komponente
vermischt oder anderweitig zwischenbehandelt werden und an der Austrittsöffnung 24 wieder in den
Wärmetauscher eingegeben werden.
Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist in Fig.2 dargestellt Und
zwar sind hier in dem Ringraum 7 jeweils in Strömungsrichtung hinter der Sammelkammcr 20 bzw.
21 Absperrvorrichtungen 26 bzw. 27 vorgesehen, die in ihrer Schließstellung die Weiterleitung des Mediums
r> verhindern. Hierdurch können einzelne Abschnitte des
Wärmetauschers bei Bedarf völlig unabhängig voneinander benutzt werden. Dabei werden zweckmäßig
jeweils in Strömungrichtung direkt hinter den Absperrvorrichtungen 26 bzw. 27 an den Ringraum 7 zusätzliche
in Eintrittsöffnungen 28 bzw. 29 für das hier neu
einzugehende Medium angeschlossen.
Weiterhin ist in Fig.2 noch ein zusätzliches
Wärmetauscherelement 30 an der dem Brenner 12 gegenüberliegenden Stirnfläche des Wärmetauschers
vorgesehen, das die Form einer runden Scheibe hat und von einem Teilstrom des Mediums durchspült wird. Der
hier erhitzte Teilstrom des Mediums wird an geeigneter Stelle dem Hauptstrom zugegeben.
In einem oder mehreren der Ringräume 5, 6 und 7 können, wie aus Fig.3 ersichtlich ;rt Stützkörper 17
angeordnet sein, die zweckmäßig als'Kugeln ausgebildet
sind und aus inaktivem Material, beispielsweise aus Stahl oder Schamott bestehen. Diese Stützkugeln sollen
die konzentrisch ineinander angeordneten Wän.netau-
>j scherelemente 1, 2 und 3 und evtL die Wandung 4
gegeneinander abstützen, so daß sie aus relativ dünnem Material ausgeführt sein können. Außerdem wird durch
diese Kugeln der hydraulische Radius der Ringräume beträchtlich vermindert so daß das in den Ringräumen
jo befindliche Medium relativ schnell ausgewechselt
werden kann. Ein solcher enger hydraulischer Radius wäre andernfalls nur dadurch zu erzielen, daß die
Ringräume äußerst eng bemessen werden. Dies bereitet fertigungstechnisch große Schwierigkeiten und führt
darüber hinaus zu der Gefahr, daß die Ringräume infolge von Temperaturdehnung während des Betriebes
zuwachsen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Wärmetauscher mit mehreren rohrförmigen Wärmetauscherelementen, die konzentrisch ineinander angeordnet sind und mehrere Ringräume zur
Führung der Heizgase einerseits und des zu erhitzenden Mediums andererseits bilden, wobei die
Heizgase durch einen in den Innenraum des innersten rohrförmigen Wärmetauscherelementes
feuernden Brenner erzeugt werden und im Gegenstrom zu dem zu erhitzenden Medium geführt sind,
für das etwa in der Mitte des Wärmetauschers eine Eintrittsöffnung sowie daneben auf der dem Brenner
abgewandten Seite ein Kaminanschluß für das Rauchgas angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Eintrittsöffnung (8) auf
der dem Brenner (12) zugewandten Seite mehrere Austrittsöffnungen (23, 24, 25) für das erhitzte
Medium vorgesehen sind.
2. Wärmetauscher nach Ansprach 1, dadurch
gekennzeichnet, daß den Austrittsöffnungen (23,24, 25) für das erhitzte Medium Sammelkammern (20,
21, 22) vorgeschaltet sind, die ein rohrförmiges Wärmetauscherelement (1) ringförmig umgeben.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß fn dem zur Führung
des Mediums dienenden Ringraum (7) zwischen den einzelnen Austrittsöffnungen (23, 24, 25) Absperrvorrichtunigen (26, 27) vorgesehen sind, die in ihrer
Schließstellung eine Weiterleitung des Mediums verhindern.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den zur Führung des
Mediums dienenden Ringrau.n (7) jeweils in Strömungsrichtung hinter den Absperrvorrichtungen (26, 27) weitere Eintrittsöffnungen (28, 29) für
das Medium angeschlossen sind.
Priority Applications (3)
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Publications (3)
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DE1800561B2 DE1800561B2 (de) | 1977-12-15 |
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Family
ID=5709333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19681800561 Expired DE1800561C3 (de) | 1967-10-14 | 1968-10-02 | Wärmetauscher mit konzentrisch ineinander angeordneten Wärmetauscherelementen |
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Country | Link |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10143458A1 (de) * | 2001-09-05 | 2003-03-27 | Webasto Thermosysteme Gmbh | Zusatzheizgerät mit einem Wärmeübertrager |
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DE1282394B (de) * | 1962-03-24 | 1968-11-07 | Marc Fresson | Vorrichtung zum Einstellen der Liefermenge bei einer Mischbatterie |
DE1195566B (de) * | 1962-03-28 | 1965-06-24 | American Radiator & Standard | Mischbatterie, insbesondere fuer Badezimmer-zwecke |
DE3136839A1 (de) * | 1981-09-16 | 1983-03-31 | Webasto-Werk W. Baier GmbH & Co, 8035 Gauting | Fahrzeugheizung |
-
1968
- 1968-10-02 DE DE19681800561 patent/DE1800561C3/de not_active Expired
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DE10143458A1 (de) * | 2001-09-05 | 2003-03-27 | Webasto Thermosysteme Gmbh | Zusatzheizgerät mit einem Wärmeübertrager |
DE10143458B4 (de) * | 2001-09-05 | 2008-09-25 | Webasto Ag | Zusatzheizgerät mit einem Wärmeübertrager |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE1800561B2 (de) | 1977-12-15 |
DE1800561A1 (de) | 1970-05-27 |
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