DE3133385C2 - Wärmeabschirmplattenanordnung für einen Wärmetauscher - Google Patents
Wärmeabschirmplattenanordnung für einen WärmetauscherInfo
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- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
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- F28D7/163—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing
- F28D7/1669—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing the conduit assemblies having an annular shape; the conduits being assembled around a central distribution tube
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- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0229—Double end plates; Single end plates with hollow spaces
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Wärmeabschirmplattenkonstruktion für einen Wärmetauscher, der zum Kühlen eines Hochtemperaturfluids in einem gekühlten schnellen Brüter verwendet wird. Die Wärmeabschirmplattenkonstruktion bildet einen Wärmeschutz für die zwischen den Heizrohren (9) und den Rohrwänden (4, 8) gebildeten Schweißnähte und umfaßt Wärmeabschirmplatten (11), von denen jede wenigstens radial in eine Vielzahl von Teilen unterteilt ist. Die Endteile benachbarter Teile sind jeweils mit abgestuften Teilen (21) versehen, die übereinander gelegt dieselbe Dicke wie die Wärmeabschirmplatten (11) haben. Dieses Konstruktionsmerkmal vermeidet die Nachteile des Standes der Technik, bei dem die durch die Abschirmung der Teile gegenüber der Wärme erzielten Wirkungen durch das Hochtemperaturfluid verringert werden, das durch die Spalte zwischen den Wärmeabschirmplatten sickert und bei dem übermäßig hohe Belastungen in den Schweißnähten zwischen den Heizrohren und den Rohrwänden erzeugt werden.
Description
dadurch gekennzeichnet.
— daß jede Wärmeabschirmplatte (11) radial und
in Umfangsrichtung in eine Vielzahl von Stükken unterteilt ist, und die EndteiJe benachbarter
Stücke jeweils mit abgestuften Teilen (21) ineinandergreifen und
— daß die einzelnen Stücke der Wärmeabschirmplatten (11) durch Schrauben (19) miteinander
verschraubt sind und korrespondierende öffnungen (H', 11") für den Durchgang der Wärmeübergangsrohre
(9) aufweisen.
2. Wärmeabschirmplattenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der
Nähe der Mitte befindlichen Wärmeabschirmplatten (11) als Einze'-ing ausgebildet sind.
3. Wärmeabschirmplattenanordnung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die
abgestuften Teile (21) der benachbarten Stücke der Wärmeabschirmplatten (11) aufeinandergelegt dieselbe
Dicke haben wie die Abschirmplatten (ti).
4. Wärmeabschirmplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stücke der Wärmeabschirmplatten (11) aneinanderstoßende
Enden haben, die radial nicht zusammenfallen.
Die Erfindung betrifft eine Wärmeibschirmplattenanordnung
für einen Wärmetauscher mit einer Vielzahl von Wärmeübergangsrohren und die Wärmeübergangsrohre
tragenden Rohrwänden, wobei die Wärmeabschirmpiatten in Höhe der Rohrwände angeordnet
sind und der Wärmeaustausch mit einem Wärmetauschmittel
durch die Wärme'jbergangsrohre erfolgt.
Eine derartige Anordnung zeigt die JP-PS 907 122.
An den Rohrwänden des Wärmetauschers sind dabei Wärmeübergangsrohre für den Durchtritt eines Wärmeaufnahmefluids
befestigt. Zwischen einer Konrwana und den Wärmeübergangsrohren ist eine Zone für das
Einströmen eines Heizfluids mit sehr hoher Temperatur gebildet. Dieser Wärmetauscher hat eine Vielzahl von
derart aufgeteilten und angeordneten Wärmeabscbirmplatten,
wobei die Wärmeübergangsrohre zwischen den benachbarten Stücken der Wärmeabschirmplatten angeordnet
sind. Die bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß das Heizfluid zwischen die Wärmeabschirmplatten
sickern kann.
Die DE-OS 22 23 085 betrifft einen Wärmetauscher mit in einem Mantel befestigten Rohrplatten. Die dabei
verwendete Wärmeabschirmplatte ist am oberen Ende der Wärmeübergangsrohre mit diesen verschweißt und
schließt mit der Rohrplatte einen Raum ein, der zur Durchleitung eines Kühlmediums dient
Die DE-OS 22 59 584 betrifft eine Vorrichtung zum
Die DE-OS 22 59 584 betrifft eine Vorrichtung zum
Durchführen eines Rohrbündels durch eine Behälterwand.
Dabei liegen die Schweißverbindungen zwischen den Rohren in einem Raum, sind also hoch hitzebeansprucht
Sieiiegen ganz offenbar nicht in dem Raum, der
durch ein Meinbranblech abgedeckt ist Die im Durchführungsbereich
verdickter. Rohre weisen eine Rippe auf. an die eine Hülse anschließt Diese Hülse ist dann
ihrerseits mit dem Rohrboden verschweißt Des weiteren ist das Membranblech an seinem Umfang mit dem
Rohrboden und mit jedem einzelnen Wärmerohr verschweißt
Offensichtlich handelt es sich um eine sehr komplexe konstruktive Gestaltung und um schwierige
Schweißarbeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeabschirmplattenanordnung
der im Oberbegriff des
to Hauptanspruchs angeführten Art dahingehend zu verbessern,
daß ein Sickern des heißen Fluids zwischen die Wärmeabschirmplatten durch Beseitigung der Spalte
zwischen den aneinander angrenzenden Wärmeabschirmplatten verhindert wird, daß weiter die wirksame
Länge der Wärmeaustauschrohre nicht wesentlich vermindert wird und daß insbesondere hohe thermische
Belastungen von Schweißnähten der Wärmetauschrohre sowie das Auftreten hoher Wärmespannungen vermieden
werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiei der Erfi-v
dung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeig!
F i g. 1 einen Gesamtschnitt eines Wärmetauschers, bei dem die Erfindung Anwendung finden kann;
Fig.2 und 3 Detailschnitte einer Wärmeabschirmplattenkonstruktion
nach dem Stand der Technik, wobei
Fig.2 einen Schnitt H-II in Fig. 3 jnd Fig. 3 ein
Schnitt I-I in F i g. 2 sind;
F i g. 4 und 5 Detailschnitte der Wärmeabschirmplattenkonstruktion
nach einer Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig.4 ein Schnitt IV-IV in Fig. 5 und
F i g. 5 ein Schnitt V-V in F i g. 4 sind;
F i g. 6 eine auseinandergezogene Ansicht zur Erläuterung der Wärmeabschirmplatte im Hinblick auf eine
in F i g. 5 gezeigte Einzelheit A.
F i g. 1 zeigt die Konstruktion eines Wärmetauschers, bei dem die Erfindung Anwendung finden kann. Der Wärmetauscher enthält einen äußeren Mantel 1 mit einf Primärnatriumeinlaßdüse 2 und einer Primärnatriumauslaßdüse 6. Eine sekundärseitige obere Endplatte 3 ist einstückig mit einer oberen Rohrwand 4 ausgebildet und begrenzt darin einen sekundärseitigen oberen Sammeiraum χ der an seinem UDerteii mit einer seKunaarnatriumauslaßdüse 7 versehen ist Wärmeübergangsrohre 9 sind am oberen Ende mit einer oberen Rohrwand 4 und am unteren Ende mit einer unteren Rohrwand 8 verbunden. Jn Nähe jeder Rohrwand sind Wärmeabschirmplatten 11 befestigt.
F i g. 1 zeigt die Konstruktion eines Wärmetauschers, bei dem die Erfindung Anwendung finden kann. Der Wärmetauscher enthält einen äußeren Mantel 1 mit einf Primärnatriumeinlaßdüse 2 und einer Primärnatriumauslaßdüse 6. Eine sekundärseitige obere Endplatte 3 ist einstückig mit einer oberen Rohrwand 4 ausgebildet und begrenzt darin einen sekundärseitigen oberen Sammeiraum χ der an seinem UDerteii mit einer seKunaarnatriumauslaßdüse 7 versehen ist Wärmeübergangsrohre 9 sind am oberen Ende mit einer oberen Rohrwand 4 und am unteren Ende mit einer unteren Rohrwand 8 verbunden. Jn Nähe jeder Rohrwand sind Wärmeabschirmplatten 11 befestigt.
Eine äußere Abschirmung 10 mit einem Einlaßfenster 12 in einem Oberteil und einem Auslaßfenster 13 in
einem Unterteil umgibt die Außenseite der Wärme-Übergangsrohre 9. Ein Sekundärnatriumeinlaßrohr 15
erstreckt sich durch die sekundärseitige obere Endplatte 3, die obere Rohrwand 4 und die untere Rohrwand 8
und hat einen unteren Endteil, der in einen sekundärsei-
tigen unteren Sammelraum 14 mündet
Primärseitiges Natrium mit hoher Temperatur wird durch die Primäreinlaßdüse 2 in den äußeren Mantel 1
eingeführt und durch das Einlaßfenster 12 in der äußeren Abschirmung 10 in diese entleert, wo es sich nach
unten bewegt bei gleichzeitigem Austausch von Wärme mit dem in den Wärmeübergangsrohren 9 sich nach
oben bewegenden sekundärseitigen Natrium, bevor es durch das Auslaßfenster {3 im Unterteil der äußeren
Abschirmung 10 hindurchtritt und durch die Primärnatriumauslaßdüse 6 aus dem Wärmetauscher ström».
lnzw ischen wird sekundärseitiges Natrium mit niedriger
Temperatur durch das Sekundärnatriurneinlaßrohr 15 in den Wärmetauscher eingeführt and strömt zum
sekundärseitigen unteren Sammelraum 54, ···» -·«; seine
Strömungsrichtung umkehrt und 'r. '"ie ""rmeübergangsrohre
9 in der unteren RohrwanJ 8 spornt, bevor
es ansteigt, währenddessen es Wärm^ mit dem Primärnatrium
sustauseht wonach es ... .., sekundärseitigen oberen Sammeiraum 5 str^vu, ai-s dem es durch die
Sekundärnatriumauslaßdüse, " ch außen entleert wird.
Beim Wärmetauscher dieser Konstruktion sind Wärmeabschirmplatten 11 angebracht, um der Verwendung
von flüssigem metallischen Natrium mit hohem »Värmeübergang als Kühlmittel gewachsen zu sein und um
Wärmebelastungen herabzusetzen, die in den Rohren und Rohrwänden in Nähe der Schweißnähte und der
Ober- und Unterseiten der Rohrwände erzeugt werden können auf Grund von plötzlichen Temperaturänderungen
im primärseitigen Natrium und im sekundärseitigen Natrium.
Vor der Detailbeschreibung der Wärmeabschirmplattenkonstruktion
nach der Erfindung sol! diejenige nach dein Stand der Technik gemäß F i g. 2 und 3 erläutert
werden, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Die Wärmeabschirmplatten 11 sind mit
Öffnungen zur Aufnahme einer Vielzahl von Wärmeübergangsrohren
9 versehen. Spalte zwischen den Öffnungen und den Wärmeübergangsrohren 9 sind beinahe
beseitigt, wenn sich der Wärmetauscher in Betrieb befindet. Die oberen und unteren Rohrwände 4 bzw. 8
tragen die Wärmeabschirmplatten 11 mittels Tragbolzen 18 zur Bildung einer stillstehenden Natriumschicht
zwischen den oberen und unteren Rohrwändpn 4 bzw. 8 und den Wärmeabschimplatten 11. Hierdurch wird ein
Wärmestoß vermieden, der sonst auf die oberen und
unteren Rohrwände 4 bzw. 8 und Schweißnähte zwischen den Rohren und Rohrwänden und auch den oberen
und unteren Seiten der Rohrwände durch plötzliche Temperaturänderungen ausgeübt werden könnte. Die
oberen und unteren Rohrwände 4 bzw. 8 sind mit Rohrträgern X7 zum Daranschweißen der Wärrneübergangsrohre
9 versehen. Die Wärmeabschirmplatten 11 sind in Umfangsricntung in regelmäßigen Abständen in konzentrische
und kreisförmige Wärmeabschirmplattenstücke unterteilt, die gemäß F i g. 3 angeordnet sind. Die
radial aneinandergrenzenaen warmeaDschirmpiatienstücke
sind jeweils mit halbkreisförmigen Ausschnitten 20 versehen, die unter Bildung von vollen Kreisen zusammenwirken
und als Öffnungen fur den Durchtritt der Wärmeübergangsrohre 9 dienen. Eingebaute Ab
slandsstiicke 16 dienen zum Tragen der Wärmeabschirmplatten 11 der oberen und unteren Schichten mit
einem ständigen Abstand dazwischen. Die Wärmeabschirmplatten 11 werden durch die oberen und unteren
Rohrwände 4 bzw. 8 durch die Tragbolzen 18 getragen. Die Wärmeabschirmplattenkonstruktion nach dem
Stand der Technik hat den Nachteil, daß die Möglichkeit für ein Durchsickern des Fluids mit hoher Temperatur
durch den Spalt in den aneinandergrenzenden Wärmeabschirmplatten besieht, so daß eine Abschirmung der
Rohre und Rohrwände gegenüber Wärme nicht erzielt werden kann und übermäßige Spannungen in den oberen
und unteren Rohrwänden und den Schweißnähten naheliegenden Teilen der Rohre und Rohrwände erzeugt
werden können.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun in
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun in
ίο Verbindung mit F i g. 4 bis 6 beschrieben. Mit F i g. 2 und
3 ähnliche Teile sind weggelassen. Die Wärmeabschirmplatten
11 sind jeweils in Umtangsrichtung und radial in
eine Vielzahl von Wärmeabschirmplattenstücken gemäß F i g. 5 unterteilt die mit einer Vielzahl von öffnungen
zum Einsetzen der Wärmeübergangsrohre 9 versehen sind. Die Tragbolzen 18 sind jeweils in gestufte
Teile 21 an den aneinandergrenzenden Wärmeabschirmplattenstücken eingesetzt Gemäß F i g. 6 sind die
abgestuften Teile 21 so ausgebildet daß beim Überemanderlegen
der abgestuften Teiie 2i der aneu.iiidergrenzenden
Wärmeabschirmpiattenstücke die sich
überdeckenden Teile 21 dieselbe Dicke wie die Abschirmplattenstücke haben. Es ist w.. ientlich, daß die
sich überdeckenden Teile 21 dieselbe Dicke wie die Abschirmplattenstücke
haben, da beim Vorliegen eines Dickenunterschieds ein mühsames individuelles Bearbeiten
der Wärmeabschirmplatten 11 erforderlich wäre und der längs der Abschirmplatten verlaufende Fluidstrom
nachteilig beeinflußt werden würde. Ferner ist wichtig, daß hohe Wärmespannungen in Abhängigkeit
von der Dicke der sich überdeckenden Endteile erzeugt werden. Die Abstandsstücke 16 halten einen gegebenen
Abstand zwischen den Wärmeabschirmplatten 11 und zwischen diesen und den oberen und unteren Rohrwänden
4 bzw. 8 ein. Gegenüber jeder Rohrwand 4 und 8 sind mehrere Wärmeabschirmplatten 11 vorgesehen,
die in der Nähe der Mitte aus Ringen mit kleinem Außendurchmesser bestehen. Da die Wärmeabschirmpia τ
ten 11 durch die Schweißverbindung der Wärmeübe:
gangsrohre 9 mit den oberen und unteren Rohrwänden
4 bzw. 8 zusammengebaut werden, und zwar ausgehend ν η der Seite des Sekundärnatriumeinlaßrohres 15 bis
zur äußeren Abschirmung 10 in F i g. 1 bei gleichzeitiger Ausführung von Prüfungen an den gebildeten Schweißnähten,
haben die Wärmeabschirmplatten 1 i in der Nähe der Mitte einen kleinen Durchmesser und können
leicht gehandhabt werden, was ihre Unterteilung h Umfangsrichtung
unnötig macht.
Die abgestuften Teile 21 der Wärmeabschirmplattenstücke
sind durch Schrauben 19 miteinander verbunden. Dies hat den Vorteil, daß die Wärmeabschirmplatten 11
jeweils als einziger Riüg ausgebildet und die Anzahl der Tragbolzen 18 verringert werden können.
I"! Hinblick auf die radiale Breite jeder Wärmeab
schirmolatte 1 ί sind die abgestuften Teile 21 übereinandergelegt.
wodurch die Gefahr beseitigt wird, daß die
den können.
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß gemaß der Erfindung die aneinandergrenzenden Wärmeabschirmplattensüjcke an ihren Enden mit abgestuften Teilen versehen sind, die übereinandergelegt werden, um den Spalt zu beseitigen, der sonst in radialer Richtung zwischen den aneinandergrenzemiei Wärmeabschirmplattenstücken bestehen würde. Hierdurch ergibt sich eine zufriedenstellende Wärmeabschirmung. Die durch Unterteilen jeder Wä.meabschirmplatte erhaltenen Wärmeabschirmplattenstücke sind jeweils mit öff-
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß gemaß der Erfindung die aneinandergrenzenden Wärmeabschirmplattensüjcke an ihren Enden mit abgestuften Teilen versehen sind, die übereinandergelegt werden, um den Spalt zu beseitigen, der sonst in radialer Richtung zwischen den aneinandergrenzemiei Wärmeabschirmplattenstücken bestehen würde. Hierdurch ergibt sich eine zufriedenstellende Wärmeabschirmung. Die durch Unterteilen jeder Wä.meabschirmplatte erhaltenen Wärmeabschirmplattenstücke sind jeweils mit öff-
nungen zum Einsetzen der Wärmeübergangsrohre versehen. Hierdurch wird der Vorgang vereinfacht, da die
Bildung einer öffnung leichter als die Bildung eines
Halbkreises und die Vereinigung der beiden Halbkreise erfolgen kann. s
Bei der Erfindung kann das Volumen des Hochtemperaturfluids, das zwischen die Wärmeabschirmplatten
und die Rohrwände sickert, stark verringert werden. Hierdurch wird das Auftreten übermäßig hoher Wärmespannungen in der betroffenen Konstruktion auf ein
Minimum gebracht
Wenn die Wärmeabschirmplatten einen kleinen Durchmesser haben, ist der Zusammebau eines Wärmetauschers selbst dann nicht mühsam, wenn die Wärmeabschirmplatten nicht in Umfangsrichtung, sondern Ie-
diglich radial unterteilt sind. In diesem Fall brauchen die
Wärmeabschirmpfatten nur radial unterteilt zu werden, ohne daß die der Ausführungsform von Fig.4 bis 6
eigenen oben angegebenen Wirkungen verringert werden.
Bei der Ausführungsform von F i g. 5 und 6 fallen die
in Umfangsrichtung aneinanderstoßenden Teile der
WärmeabschirmpIattenstGcke nicht radial miteinander zusammen. Die Anordnung bewirkt eine Entlastung der
gegenseitigen Störung def Teile, die sonst auf Grund von Wärmeverformungen z.B. dann auftreten kann,
wenn die vier Endflächen der Wärmeabschirmplattenstücke aneinander anstoßen.
35
40
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50
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Claims (1)
1. Wärmeabschirmplattenanordnung für einen
Wärmetauscher mit
— einer Vielzahl von Wärmeübergangsrohren und
— die Wärmeübergangsrohre tragenden Rohrwänden, wobei
— die Wärmeabschirmplatten in Nähe der Rohrwände angeordnet sind und
— der Wärmeaustausch mit einem Wärmetauschmittel durch die Wärmeübergangsrohre erfolgt,
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11598880A JPS5741594A (en) | 1980-08-25 | 1980-08-25 | Heat shield plate structure for heat exchanger |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3133385A1 DE3133385A1 (de) | 1982-04-22 |
DE3133385C2 true DE3133385C2 (de) | 1985-01-31 |
Family
ID=14676085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813133385 Expired DE3133385C2 (de) | 1980-08-25 | 1981-08-24 | Wärmeabschirmplattenanordnung für einen Wärmetauscher |
Country Status (3)
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---|---|
JP (1) | JPS5741594A (de) |
DE (1) | DE3133385C2 (de) |
GB (1) | GB2082750B (de) |
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ITMI990549U1 (it) * | 1999-09-08 | 2001-03-08 | Olmi Spa | Scambiatore di calore a fascio tubiero con piastra di sacrificio perfezionata |
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- 1981-08-24 GB GB8125786A patent/GB2082750B/en not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3133385A1 (de) | 1982-04-22 |
GB2082750A (en) | 1982-03-10 |
JPS642879B2 (de) | 1989-01-18 |
GB2082750B (en) | 1983-12-14 |
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