DE2539933A1 - Einsatz fuer ein rauchrohr eines heizkessels zur erhoehung der verwirbelung des rauchgases - Google Patents
Einsatz fuer ein rauchrohr eines heizkessels zur erhoehung der verwirbelung des rauchgasesInfo
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- F24H9/0005—Details for water heaters
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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
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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_ 2 —
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.
- Ansprüche 709811/0461
Claims (3)
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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Publications (3)
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DE2539933B2 DE2539933B2 (de) | 1978-10-19 |
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Family Applications (1)
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- 1975-09-09 DE DE19752539933 patent/DE2539933C3/de not_active Expired
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1976
- 1976-09-08 FR FR7626974A patent/FR2323959A1/fr not_active Withdrawn
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