DE2804187C2 - Wärmeaustauscher mit in einer Platte eingelassenen hängenden U-Rohren zur Abkühlung von unter hohem Druck und hoher Temperatur stehenden Prozeßgasen - Google Patents
Wärmeaustauscher mit in einer Platte eingelassenen hängenden U-Rohren zur Abkühlung von unter hohem Druck und hoher Temperatur stehenden ProzeßgasenInfo
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- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
- B01D1/06—Evaporators with vertical tubes
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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Description
30
Die Erfindung betrifft tinen Wärmeaustauscher zur
Abkühlung von unter hchem Druck und hoher Temperatur stehenden ProzeUgasi 1, wobei die abgeführte
Wärme zur Hochdruckdampferzeugung nach dem Naturumlaufprinzip verwendet v/ird, der Wärmeaustauscher
aus in einer Platte eingelassenen hängenden U-Rohren besteht oberhalb der Platte von zwei
voneinander getrennte Kammern für den Kühlmittel-Dampfkreislauf vorgesehen sind, an die sich nach unten -to
ein das U-Rohrbündel umgebendes Gehäuse mit mindestens einem Prozeßgaseintritt und mindestens,
einem Prozeßgasaustritt anschließt.
Es sind Wärmeaustauscher bekannt, bei denen die Rohre sämtlich als Doppelrohre ausgebildet sind. Dabei
ist das eine Ende eines jeden Rohres in einer Rohrplatte eingelassen, während das andere Ende des Außenrohres
durch eine Kappe verschlossen ist. Dem Einsatz von Doppelrohren bei derartigen Wärmeaustauschern liegt
die physikalische Tatsache zugrunde, daß an das im ><> Innenrohr - Fallrohr - geführte Kühlmittel keine
Wärme übertragen werden soll, um das verwendete Natuumlaufprinzip in allen Lastfällen sicherzustellen.
Das im äußeren Ringkanal strömende Wasserdampfgemisch dient dem abwärtsströmenden Kühlmittel-Fall ^
rohr als absoluter Wärmeschutz, da bekanntlich bei fehlendem Temperaturgefälle kein Wärmefluß erfolgen
kann.
Eine andere Wärmeaustauscherkonstruktion verwen
det hängende U-Rehre, die in einer Rohrplatte befestigt &o
sind. Bei dieser Konstruktion wird das Fallrohr in gleicher Weise wie das Steigrohr mit Wärme beaufschlagt
Beheizte Fallrohre führen bekanntlich bei Naturumiaüfsystemen zumindest im Anfahrzustand desi
Systems und bei plötzlichen DrUckäridefungen zu
Umlnufstörungen,
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Wärmeaustauscher zu entwickeln, der
unter Beibehaltung der einfachen U-Rohr-Führung den Kühlmittelfluß durch konstruktive Maßnahmen so zu
beeinflussen, daß bei Anwendung des Naturumlaufprinzips Kühlmittel-Umlauf-Instabilitäten in der Anfahrphase
und bei Druckschwankungen nicht mehr auftretea
Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß ein Schenkel eines jeden U-Rohres
als Doppelrohr ausgebildet ist wobei das Innenrohr die Funktion eines Fallrohres übernimmt und der verbleibende
Ringkanal sowie der restliche Teil eines jeden U-Rohres die Funktion von Steigrohren übernehmen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, daß in der
Rohrplatte die U-Rohr-Enden quadratisch angeordnet sind, wobei zwischen jeweils zwei im Durchmesser
größeren Doppelrohranschlüssen ein im Durchmesser kleinerer Anschluß des anderen U-Rohr-Schenkels
angeordnet ist
Die Vorteile, die mit der Erfindung erreicht werden, bestehen darin, daß unter Beibehaltung der einfachen
U-Rohr-Konstruktion in Verbindung mit den konstruktiven Maßnahmen — Verwendung eines Doppelrohres
für einen U-Schenkel bei im Naturumlauf arbeitenden Wärmeaustauscher — Strömungsinstabilitäten gerade
in der Anfahrphase und bei Druckschwankungen nicht mehr auftreten. Von der physikalischen Seite her
gesehen, ist dieser Umstand der Tatsache zuzuschreiben, daß das Kühlmittel zunächst ohne Wärmeaufnahme
in unmittelbare Nähe des tiefsten Punktes des Naturumlaufsysteinir geführt wird. Damit ist sichergestellt,
daß alle vom Prozeßgas beaufschlagten Rohre eindeutig die Funktion von Steigrohren haben. Dies gilt
sowohl für den Einfachrohr-U-Schenkel als auch für den
Ringkanal des Doppelrohres.
Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Figuren ist die Erfindung nachfolgend an einem
Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 den erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher im Längsschnitt,
F i g. 2 die Einzelheit A in der F i g. 1,
F i g. 3 die Einzelheit B in der F i g. 1,
F i g. 4 ein Schnitt längs der Linie IV-IV der F i g. 1.
Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem Prozeßgaseintritt 2 und
einem Prozeßgasaustritt 3 sowie einem Bypassanschluß 4. Mit den über letzteren austretenden heißeren
Prozeßgasen kann die Prozeßgasaustrittstemperatur auf einen vorgegebenen Sollwert eingestellt werden.
Das Gehäuse 1 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel innen mit einer Ausmauerung 5 versehen, die zu den
Wärmeaustauscherrohren hin mit einer dichtanliegendtn Blechhaut 6 abgedeckt ist. In den freien Raum 7 des
Behälters 1 ist ein aus U-Rohren gebildetes Rohrbündel 8 eingesetzt. Die U-Rohre sind in die Rohrplatte 9
eingelassen und dort gehalten. Zur Verbesserung des Wärmeüberganges sind oberhalb des Bypassanschlusses
4 Schikanen 10 eingebaut. Eine zusätzliche Blechhaut 11.
die gegenüber der Rohrplatte 9 und dem Prozeßgasaustritt 3 abgedichtet ist. vermeidet Bypasstörungen.
Oberhalb der Rohrplatte 9 schließen sich zwei Kammern 12 und 13 an, Von denen die Kammer 12 als
Sammler für das erzeugte Flüssigkeitsdampfgemisch dient, während die Kammer 13 als Verteiler für das
Kühlmittel dient Die Kammer 12 ist mit Austrittsstutzen 14 und die Kammer 13 mit Eintrittsstutzen 15
Versehen. Die Stutzen 14 und IS sind als Fäll* und
Steigrohre mit einer über dem Wärmeaustauscher angeordneten Dampftrommel verbunden. Das jeweilige
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Innenrohr 16 eines Doppelrohr-U-Schenkels 17 ist
durch die Kammer 12 nach oben fortgeführt und in einer weiteren Rohrplatte 18 gehalten.
Der als Doppelrohr 17 ausgebildete eine U-Schenkel
geht kurz vor der U-förmigen Umbiegung in ein Einfachrohr 19 über, wobei der fortgeführte Rohrquerschnitt
zweckmäßigerweise geringer gehalten ist Um die an der Einschnürstelle sich einstellende Steigrohrwirkung,
sowoh! für das weitergehende Rohr 19 als auch für den Ringkanal 20 sicherzustellen, ist zusätzlich am
Ende eines jeden Innenrohres des Doppelrohres eine Prallplatte 21 vorgesehen. (Siehe insbesondere F i g. 3).
Aus der Fig.4 ist ersichtlich, wie z.B. bei einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die im Durchmesser größeren Rohre des Doppelrohr-U-Schenkel'
und die im Durchmesser kleineren Rohre des anderen U-Rohr-Schenkels zueinander angeordnet sind.
Diese Anordnung ist auch in der Rohrplatte 9 beibehalten, und zwar derart, daß zwischen jeweils zwei
im Durchmesser größeren Doppelrohranschlüssen ein im Durchmesser kleinerer Anschluß des anderen
U-Rohr-Sehenkels angeordnet ist Dadurch kann
hinsichtlich des Verschwächungsfaktors die Rohrplatte 9 optimal ausgenutzt werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Wärmeaustauscher zur Abkühlung von unter hohem Druck und hoher Temperatur stehenden
Prozeßgasen, wobei die abgeführte Wärme zur Hochdruckdampferzeugung nach dem Naturumlaufprinzip
verwendet wird, der Wärmeaustauscher aus in einer Platte eingelassenen hängenden U-Rohren
besieht, oberhalb der Platte zwei voneinander getrennte Kammern für den Kühlmittel-Dampf- ic
kreislauf vorgesehen sind, an die sich nach unten ein das U-Rohrbündel umgebendes Gehäuse mit mindestens
einem Prozeßgaseintritt und mindestens einem Prozeßgasaustritt anschließt, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Schenkel eines jeden U-Rohres als Doppelrohr (17) ausgebildet ist, wobei
das Innenrohr (16) die Funktion eines Fallrohres übernimmt, und der verbleibende Ringkanal (20)
sowie der restliche Teil (19) eines jeden U-Rohres die Funktion von Steigrohren übernehmen.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohrplatte (9) die
U-Rohrenden quadratisch angeordnet sind, wobei zwischen jeweils zwei im Durchmesser größeren
Doppelrohranschlüssen (17) ein im Durchmesser kleinerer Anschluß (19) des anderen U-Rohrschenkels
angeordnet ist
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