DE2054641A1

DE2054641A1 - Wärmeaustauscher

Info

Publication number: DE2054641A1
Application number: DE19702054641
Authority: DE
Inventors: Horst 2070 Ahrensburg. MP Parussel
Original assignee: Cass International GmbH
Current assignee: Cass International GmbH
Priority date: 1970-11-06
Filing date: 1970-11-06
Publication date: 1972-05-18
Also published as: BE774987A; FR2112495A1; AT313935B; US3814178A; ZA717450B; CA938281A; FR2112495B1

Description

Sie Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher zum Aufheizen von Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, mit Dampf oder heißen Gaae^ bestehend aus einem in mindestens einer Rohrplatte verankerten und dort mit einer Vielzahl einzelner Rohre einmündenden Rohrbündel, einem mit Dampfau- und-ableitungen versehenen, langgeetreckten Dampfkammermantel, der mindesten« an e<ner SeHe mit einer Rohrplatt» abgeschlossen ist, deren Rohre die vom Dampfkammermentel begrenzte Dampfkammer durchsetzen und mit ihren In der Rohrplatte vorgesehenen Mündungen mit einer auf der voa der Dampfkammer abgelegenen Seite der Rohrplatte angeordneten, mit Wasserzu- und-ableitungen versehenen und von einem Wasserkammermantel umschlossenen Wasserkammer in Verbindung stehen.

In WSrmekraftanlagen, insbesondere In der Kerntechnik,

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OfUGlNAL .HSPECTED

werden Wärmeaustauscher alt ständig größer werdenden Wärmeaustausohflachen benötigt, die eine erhebliche Baulänge aufweisen· Ua den notwendigen Platabedarf klein su halten, besteht ein erbebliober Bedarf an Wärmeaustauschern, die bei relativ kleiner Baulänge eine große Wärmeauetausohfläehe aufweisen.

Bei herkömmlichen Rohrbündel-¥ärmeaustausohera treten in der den Primärteil voll Sekundärteil trennenden Rohrplatte erhebliohe Wurmespannungen auf, da. sich die unberobrten Randzonen der Platte auf TemperaturSchwankungen des duroh die Robre fliesäenden Mediums langsamer einstellen als der berobrte Mittelteil. Diese insbesondere an der Oberfläche der Rohrplatte auftretenden Spannungen wirken sich nachteilig auf die Verbindung der Robre alt der Platte und auf die Verbindung der Platte ait dea umgebenden Gehäuae aus.

Ziel der Erfindung let es, einen Wärmeaustauscher su sohaffen, der trots großer Wärmeauetausohfläche eine mögliohet kleine Baulänge aufweist und bei dea gleiobeeitig die la Rohrboden entstehenden Wärmeepannungen möglichst klein gebalten werden.

Diese Aufgabe wird erfindungagem&ß dadurch gelöst, daß

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der Wasserkammermantel das mit der Rohrplatte versehene Ende des Dampfkammermantels glockenförmig mit Abstand übergreift und die Wassersu- und-ableitungen an dem übergreifenden Teil des Wasserkammermantels angeordnet sind.

Gemäß einer be voraugten AuefUhrungsform der Erfindung

weisen sowohl die Dampfkammer und Wasserkammer einen im " wesentlichen «ylindrisehen Querschnitt auf. '

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungeform der Erfindung beispielsweise veranschaulichen und einen herkömmlichen Wärmeaustauscher gegenüberstellen.

In den Zeichnungen seIgenι VIg. 1 einen Lttngssohnitt durch ein Ende eines her-

köumllohen Wärmeaustauscherρ» 71g. 2 einen Längsschnitt durch ein Ende eines er-

findungsgemäßen Wärmeaustauschers und Flg. 3 eine andere Art der Schweißverbindung an einem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher.

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In den Zeichnungen sind gleiche oder einander entsprechende Teile mit gleichen Besugeselchen versehen.

Die Wärmeaustauscher bestehen im wesentlichen aus einer mit einem Zylindrischen Mantel 2 umgebenen Dampfkammer 1 nnd einer sich an deren Ende anschließende Wasserkammer 3» die von einem Hantel 4 begrenzt wird. Zwischen der Dampfkammer 1 und der Wasserkammer 3 befindet sich eine Rohrplatte 5 in der das aus vielen Rohren 6 gebildete Rohrbündel so verankert ist, daß die Rohre 6 in die Wasserkammer 3 münden.

Die Wasserkammer 3 ist in der Mitte durch eine Trennwand 9 in ein Einlaß- und ein Auslaöteil unterteilt, die mit einem Speisewassereintritt 7 bew. einem Speisewasseraustritt 8 verbunden sind·

Die Stirnseite des Waseerkammermantels 4 ist als Boden 1O₁ der flaoh oder gewölbt sein kann, ausgebildet und weist Ewei Beeiohtigungeöffniingen 11, 11' auf, durch die je ein Seil der Wasserkammer 3 eugBaglich ist. Die Besichtigungsöffnungen 11 sind durch Deckel verschließbar.

Im Dampfkammermantel 2 ist eine Dampfeintrittsöffnung 12 für die Zuleitung des Heizdampfes in die Dampfkammer und

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eine Kondensataustritteöffnung 13 für den Kondensatabfluß vorgesehen.

Bei der In Pig. 1 geββigten herkömmlichen Wärmeaustauscher-Konstruktlon weist die Wasserkammer 3 denselben Außendurohmesser wie die Dampfkammer 1 auf. Der Wasserkammermantel 4 1st alt der ihm zugewandten Seite der Rohrplatte 5 λ verschwelet. Da der Speisewassereintrltt 7 .und der Speisewasseraustrltt 8 In radialer Richtung erfolgt, nüssen die entsprechenden Stutzen zwischen der Rohrplatte 5 und dem Boden 10 angebracht werden. Auf diese Weise erhält die Wasserkammer 3 eine erhebliche Längenausdehnung, wodurch der Wärmeaustauscher eine große BaulMtige ai»fvi»i.*t· Außerdem müssen die gegenseitigen Sec*lnflU8eungesonen der Schweißnähte 13¹ im Sinne einer Vergrößerung der Baulänge berücksichtigt werden.

Bei dem erfindungsgemäfien Wärmeaustauscher gemäß Pig. 2 übergreift der Waeserkamaermantel 4 glockenförmig mit Abstand das mit der Rohrplatte 5 versehene Ende der Dampfkammer 1. Diese ragt in die Wasserkammer 3 soweit hinein, daß der reibungslose Ablauf der Wasserströmung duroh Umlenkverluste nicht gestört wird. Der den Dampfkammermantel 2 übergreifende Teil des Wasserkammermantele 4 ist zweckmäßiger« ei se zylindrisch ausgebildet. Er ist so lang be-

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messen, daß die radial austretenden Speisewassereintritt und Speisewasseraustrltt 8 unter Berücksichtigung der gegenseitigen Beelnflussungeeonen der Schweißnähte genügend Plats finden. Hs diesen syllndrlsehen fell wird die Gesamtbaulänge des Wärmeaustauschers kürzer als bei herkommliehen Konstruktionen. .

Das duroh den Spelsewasserelntritt 7 eintretende Speisewasser ßtrömt an der Außenoberfläche des die Rohrplatte tragenden Endes des Dempfkammermantele 2 entlang und tritt in die Mündungen der Rohre 6 ein* Auf seinem Weg duroh das Rohrbündel wird das Speisewasser aufgeheist und tritt in den alt dem 8peisewaseeraustritt β verbundenen oberen Teil der Wasserkammer 3 wieder aus. Hler wird die Strömungsrlohtting in Richtung auf den Speisewasseraustritt 8 umgelenkt, so daß auoh am Speisewasseraustrltt 8 das la Bereioh des sylindrisohen Sells des Wasserkammermantels 4 liegende Bttde des Dampfkamaerwantele 2 und die Rohrplatte 5 vom Speisewasser umspult wird. Sie umspülten Seile nehmen die Temperatur des Speisewassere an, so dafl keine nennenswerten Temperaturunterschiede «wischen der Rohrplatte 5 und den eich an diese anschließenden Teilen des Dampfkammermantels 2 auftreten. Dadurch werden die bei herkömmlichen Wärmeaustauschern üblichen WaTmespannungen in der Rohrplatte 5 und die dadurch bewixacten

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Lockerungen der Rohrverankerungen in der Rohrplatte 5 vermieden.

Darüberhinaus werden Wärmespannungen im Dsopfkammermantel 2 dadurch vermindert, daß das mit der Rohrplatte 5 verbundene Ende des Dampfkammermantele 2 freie Dehnungslängen aufweist. Die bei der herkömmlichen Konstruktion vorhandene feste Einspannung dieses Endes Im Wasser- ™

kammermantel 4 ist durch die erfindungegemäße Anordnung der Wasserkammer 3 zugunsten einer freien Yerschieblichkeit aufgehoben.

Die Befestigung des Wasserkammermantele 4 am Dampfkammermantel 2 erfolgt über einen Anschlußflansch 14. Dieser kann als vorgefertigtes Schmiede- oder Walestück in der Form ausgebildet sein, daß ein in den Dampfkammermantel 2 einschweissbares Zylinderstück 15 an seiner dem M Wasserkammermantel 4 zugewandten Oberfläche in Form eines Ringnapfes ausgestaltet ist. Der freie Rand des Ringnapfes und der Rand des Wasserkammermantelß 4 stoßen aneinander und werden durch die Schweißnaht 13'miteinander verbunden.

Der Anschlußflansch 14 kann auch entsprechend der Fig* 3 ringförmig ausgebildet gain« DaVei lot die Itinentohxv.ag

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dea Ringes mit der Außenfläche dee Dampfkammermantels verschweißt. Der Außenrand des ringförmigen Anschlußflansches 14 iat In Richtung auf den Wasserkammermantel 4 gekröpft und wird alt Hilfe der Schweißnaht 13^lmit diesem verbunden.

Hit der erfindungsgemäßen Anordnung der Wasaerkammer 3 können alle bekannten Bauarten von Wärmeaustauschern auagerttetet werden. So elnd beispielsweise alle möglichen. Insbesondere die quadratiaohen und rechteckigen Quersohnittsformen denkbar« Auch hinsichtlich der Wahl dea Rohrbündele können alle gebräuchlichen Wärmeaustauscher mit der erfindungsgemäSen Anordnung der Wasserkammer 3 auagestattet werden; und zwar bei U-Rohrwärmeaustauschera nur auf einer Seite der Dampfkammer 1, bei geraden Rohrbündeln an beiden Seiten der Dampfkammer 1· Auch die Art der Dampfdurchetrömung durch das Rohrbündel beeinflußt nicht die Möglichkeit, die erflndungagemäee Anordnung der Wasserkammer 3 an einem oder beiden Enden der Dampfkammer vorzusehen. Ea kommt weder auf die Häufigkeit der Umlenkung dee Dampfströmeβ zwischen Dampfeintritt 12 und Kondensataustritt 13 noch darauf an, ob das Rohrbündel - wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt -, kreuzweise oder in anderer Richtung angeströmt wird.

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Schließlich komi&t es für die Anwendung des erfinduugsgemäßen Wärmeaustauschers auch nicht darauf an, ob das wärmeabgebende Medium durch die Rohre 6 strömt oder die Außenflächen der Rohre 6 umströmt. So kann der erfindungegeiaäße Wärmeaustauscher auch für die Herstellung bzw. Überhitzung von Dampf mit Hilfe einer heißen, durch das Rohrbündel geleiteten Flüssigkeit benutzt werden. Insbesondere in Kernenergieanlage!! findet diese Art von ä Wärmeaustauschern häufig Verwendung.

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Claims

- ίο - Patentansprüche.

1.Wärmeaustauscher zum Aufheizen von Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, mit Dampf oder heißen Gasen, bestehend aus einem in mindestens einer Rohrplatte verankerten und dort mit einer VielLahl einzelner Rohre einmündenden Rohrbündel, einem mit DampfzuundAbleitungen versehenen, langgestreckten Dampfkammermantel, der mindestens an einer Seite mit einer Rohrplatte abgeschlossen ist, deren Rohre die vom Dampfkammermantel begrenzte Dampfkammer durchsetzen und mit ihren in der Rohrplatte vorgesehenen Mündungen mit einer auf der von der Dampfkammer abgelegenen Seite der Rohrplatte angeordneten, alt Waseerzu- und -ableitungen versehenen und von einen Wasserkammermantel umschlossenen Wasserkammer in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkammermantel (4) das mit der Rohrplatte (5) versehene Ende des Dampf kammermantelβ (2) glockenförmig mit Abstand übergreift und die Wassersu- (7) und -ableitungen (8) an dem übergreifenden Teil des Wasserkammermantel· (4) angeordnet sind.

2. Wärmeaustauscher naoh Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß Dampfkammer (1) und Wasserkammer (3) einen im wesentlichen zylindrischen Querschnitt aufweisen.

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