DE2539933A1

DE2539933A1 - Einsatz fuer ein rauchrohr eines heizkessels zur erhoehung der verwirbelung des rauchgases

Info

Publication number: DE2539933A1
Application number: DE19752539933
Authority: DE
Inventors: Hasso Wolfgang Ing G Oberstedt
Original assignee: Hch Tritschler & Co KG Ma GmbH
Current assignee: Hch Tritschler & Co KG Ma GmbH
Priority date: 1975-09-09
Filing date: 1975-09-09
Publication date: 1977-03-17
Also published as: DE2539933B2; FR2323959A1; DE2539933C3

Description

PATENTANWÄLTE

DiplMng. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK DipL-tng. G. DANNENBERG · Dr. RWEINHOLD · Dr. D. GUDEL

- 281134 6 FRANKFURT AM M4IN

TELEFON (0611)

287014 GH. ESCHENHEIMER STBASSE 38

1. Sept. 1975
Gu/Ar

Hch. Tritschler GmbH. & Co. KG, Maschinen- und Dfenfabrik

8750 Aschaffenburg

Bardroffstr. 22

Einsatz für ein Rauchrohr eines Heizkessels zur Erhöhung der Verwirbelung des Rauchgases

Die Erfindung betrifft einen Einsatz für ein von einem Heizmedium umgebenes Rauchrohr eines Heizkessels zur Erhöhung der Verwirbelung des das Rauchrohr durchströmenden Rauchgases.

Bekannte derartige Einsätze bestehen aus Blechen, die verdrillt oder verschränkt zentral auf einem Trägerstab in Abständen aufgereiht und befestigt in das betreffende Rauchrohr eingeschoben sind. Sie haben die Aufgabe, die Strömung der Rauchgase dahingehend zu beeinflussen, dass die Strömungsgeschwindigkeit erhöht und damit die Wärmeübergangszahl verbessert wird. Den thermodynamischen Gesetzmässigkeiten zufolge wird die Wärmeübergangszahl jedoch nicht nur von der Strömungsgeschwindigkeit der Rauchgase beeinflusst, sondern auch von der Stärke der sich an der Wandung def Heizfläche ausbildenden laminaren Grenzschicht bestimmt. Die 'Wärmeübergangszahl ist umgekehrt proportional zur

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Stärke dieser Grenzschicht. Andererseits ist zur Erzeugung der erforderlichen Strömungageschwindigkeit der Rauchgase durch die Heizfläche ein bestimmtes Druckgefälle erforderlich, das mit dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit ansteigt.

Die bekannten Einsätze haben den Nachteil, dass sie durch eine örtliche Verringerung des freien Strömungsquerschnitts und/oder gezielte Umlenkung des Rauchgasstromes eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit erreichen und-^.entsprechend den geschilderten Gesetzmässigkeiten dafür höhere Druekverluste in Kauf nehmen. Dazu treten die spezifischen Druckverluste der Einbauten selbst entsprechend ihrer spezifischen Widerstandsziffer. Es entstehen dadurch anteilig Druckverluste, die keine Erhöhung der Wärmeübergangszahl bewirken. Da die in der Praxis zur Verfügung stehenden Kamine oder Gebläse der Öl-/Gasbrenner, die zur Überwindung des -Druckverlustes herangezogen werden, in ihrer Druckhöhe begrenzt sind, ist es notwendig, die Druckverluste so gering wie möglich zu halten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Einsatz der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der sich durch eine fühlbare Erhöhung der Wärmeübergangsziffer bei gleichzeitig nur geringfügiger Erhöhung des StrömungswiderStandes auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz aus wenigstens einem Ringblech besteht, dessen Ebene in etwa senkrecht zur Achse des Rauchrohres verlauft, und das - sich mit seinem Aussenrand an die Innenwand des Rauchrohres anlegt.

Abweichend von den bisher bekannten Einsätzen wird durch diese Maßnahmen die an der Innenwand des Rauchrohres ausgebildete laminare Grenzschicht durch den oder die Einsätze zerstört, so dass durch die dadurch eintretende Verwirbelung bzw. Erzeu-

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zung von Turbulenzen die Wärmeübergangszahl fühlbar erhöht wird. Trotzdem bleibt der freie, dem durchströmenden Rauchgas zur Verfugung stehende Strömungsquerschnitt praktisch ungestört, weil zur Erzeugung der erwähnten Turbulenzen nur relativ schmale Stege des Ringbleches notwendig sind. Bei den bekannten Einsätzen -wurde der umgekehrte Weg eingeschlagen, indem der Strömungsverlauf im mittleren Bereich des freien Querschnitts des Rauchrohres gestört wurde mit den geschilderten Nachteilen des fühlbar erhöhten Druckverlustes, ohne die laminare Grenzschicht dort zu zerstören, wo sie tatsächlich vorhanden ist, nämlich an der Innenwand des Rauchrohres.

Es wird "bevorzugt, dass bei mehreren hintereinander angeordneten Einsätzen deren Abstand voneinander derart gewählt ist, dass an der Innenwand des Rauchrohres eine möglichst durchgehende Wirbelschicht ausgebildet wird. Man wird also gerade soviel Einsätze hintereinander anordnen, dass eine möglichst durchgehende Störung der Wirbelschicht erreicht wird. Der Abstand der Einsätze hängt von der Grosse des Rauchrohres und der Geschwindigkeit der das Rauchrohr durchströmenden Rauchgase ab.

Des weiteren wird es "bevorzugt, wenn die Einsätze an Stangen eines Bügels befestigt sind. Durch diesen Bügel wird der Innenquerschnitt des Rauchrohres nur wenig gestört,und die Einsätze werden sicher positioniert. Der Basisteil des Bügels kann gleichzeitig als Griff dienen, mit dem die Einsätze mitsamt Bügel in das Rauchrohr eingesetzt und zu Säuberungszwekken wieder aus ihm herausgezogen werden können.

Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere wichtige Merkmale ergehen. Die Figur zeigt perspektivisch eine teilweise geschnittene Ansicht eines Rauchrohres mit einem Einsatz nach der Erfindung.

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In der Figur ist perspektivisch einteilweise geschnittenes Rauchrohr 1 gezeigt, welches in Pfeilrichtung 2 von Rauchgasen durchströmt wird.' Das Rauchrohr ist von einem nicht näher dargestellten Heizmedium, vorzugsweise Wasser, umgeben. Es ist Teil eines Heizkessels, der mit festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen beheizt wird. Position 3 zeigt eine im Kessel befindliche Trennwand.

In das Rauchrohr 1 sind aus hitzebeständigem Material, vorzugsweise Edelstahl, bestehende Bleche 4 eingesetzt, deren:_Aussenränder sich an die Innenwand des Rauchrohres 1 dicht anlegen. Sie sind somit der Kontur des Rauchrohres angepasst. Die Stege der Bleche 4 sind schmal, um den durch die Bleche entstehenden Druckverlust auf ein Hindestmass zu beschränken.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel hat das Rauchrohr 1 einen ovalen Querschnitt. Die Breite *der Stege der Bleche 4 ist an den oberen und unteren Enden etwas dicker, damit dort Stangen 5» ebenfalls aus hitzebeständigem Material, hindurchgesteckt werden können. Die Bleche 4 sind mit den Stangen 5 fest verbunden, beispielsweise durch Verdickungen des Stangenmaterials, die mit einem geeigneten Y/erkzeug angebracht werden, sobald die Bleche auf die Stangen 5 aufgesteckt sind.

Die zueinander parallel verlaufenden Stangen 5 sind an der Vorderseite über eine Querstange 6 miteinander verbunden, so dass sich ein Bügel bildet. Die Querstange 6 dient als Bügelgriff. Sie ragt so weit über das vordere Ende des Rauchrohres 1 hinaus, dass die Querstange 6 von Hand erfasst werden kann, um den Einsatz in das Rauchrohr einzusetzen bzw. zu Reinigungszweeken herauszuziehen.

Die Stangen 5» 6, 5 können einstückig ausgebildet sein, oder die Querstange 6 ragt an ihrem unteren Ende über die untere Stange 5 hinaus, .so dass sich die Querstange 6 mit ihrem unteren Ende

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an die Mündung des Rauchrohres 1 anlegt. Dadurch wird eine Positionierung für den Einsatz geschaffen.

IDs soll wenigstens eines der Bleche 4 in das Rauchrohr eingesetzt werden. Bevorzugt v/erden abhängig von der Länge des Rauchrohres mehrere Bleche in einem Abstand von

Die Bleche 4 liegen ringsum an der Innenwand des Rauchrohres an. Es ist auch denkbar, einen Teil des Steges der Bleche wegzuschneiden, wodurch der Strömungswiderstand erniedrigt, aber auch die Wärmeübergangszahl erniedrigt würde.

Durch die beschriebene Anordnung mit vorzugsweise mehreren Blechen, die sich am gesäumten Umfang an die Wandung des Heizrohres anlegen,wild die Ausbildung einer laminaren Grenzschicht über die gesamte Heizfläche verhindert und dadurch der Wärmeübergang erheblich gesteigert. Im übrigen wird aber der Querschnitt des Heizrohres freigelassen, um den Druckverlust auf ein Minimum zu begrenzen. Dies wird dadurch erreicht, daß der Kern der Strömung, der entsprechend(fer parabolischen Geschwindigkeitsverteilung die höchste Rauchgasgeschwindigkeit aufweist, im wesentlichen ungestört fließen kann.

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Claims

Hch. Tritschler GmbH. & Co. KG.

1. Sept. 1975

Patentansprüche

,/Einsatz, für ein von einem Heizmedium umgebenes Rauchrohr ^-"^ eines Heizkessels zur Erhöhung der Verwirbelung des das Rauchrohr durchströmenden Rauchgases, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz aus wenigstens einem Ringblech (4) besteht, dessen Ebene in etwa senkrecht zur Achse des Rauchrohres (1) verläuft, und das sich mit seinem Aussenrand an die Innenwand des Rauchrohres (1) anlegt.

2. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren hintereinander angeordneten Ringblechen (4) deren Abstand voneinander derart gewählt ist, dass an der Innenwand des Rauchrohres (1) eine mögliehst durchgehende V/irbelschicht ausgebildet wird.

3. Einsatz nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringbleche (4) an Stangen (5) eines Bügels (5, 6) befestigt sind.

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