DE4302296A1 - Sicherheitswärmeaustauscher - Google Patents
SicherheitswärmeaustauscherInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
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Description
Die Erfindung betrifft einen Sicherheitswärmeaustau
scher gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Für den Wärmeaustausch der verschiedensten Medien be
steht Bedarf für Sicherheitswärmeaustauscher. Bei der
Fernwärmeübertragung werden beispielsweise sehr oft gelö
tete Plattenwärmeaustauscher eingesetzt, die die Wärme aus
dem Fernwärmenetz auf die einzelnen Verbraucher übertra
gen. Die Fernwärme wird in der Regel über Heißwasser, das
unter hohem Druck steht, um Dampfentwicklung zu vermeiden,
den Verbrauchern zugeführt. Zwischen dem Fernwärmenetz und
z. B. dem Heizungsnetz des Verbrauchers wird ein gelöteter
Plattenwärmeaustauscher als Wärmeübertrager eingesetzt.
Das Verbrauchernetz arbeitet in der Regel im Gegensatz zum
Fernwärmenetz im Niederdruck- und Niedrigtemperaturbe
reich. Beim Durchbruch einer Wandung durch Korrosion oder
dergleichen kommt zwangsläufig der hohe Druck des Fernwär
menetzes in das Verbrauchernetz, wofür dieses in der Regel
nicht ausgelegt ist. Darüber hinaus können durch die Ent
spannung des heißen Wassers Dampfentwicklung und Dampf
schläge entstehen. Das Verbrauchernetz kann man durch Si
cherheitsventile vor dem Bersten schützen, aber es ist
nicht auszuschließen, daß durch die Druckentlastung im
Fernwärmenetz Dampf entsteht, der das Fernwärmenetz funk
tionsunfähig macht.
Es sind ferner bereits Wärmeaustauscher bekannt gewor
den, die mit einzelnen, sogenannten Heat-Pipes arbeiten.
Wenn einzelne Heat-Pipes durch einen Wandungsdurchbruch
ausfallen, bleibt die Wärmeübertragung mit etwas verrin
gerter Leistung, die in der Regel kaum bemerkt wird, auf
recht. Der Wandungsdurchbruch wird damit in der Regel
nicht erkannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
Sicherheitswärmeaustauscher zur Verhinderung von Schäden
bei Bruch einer Wandung anzugeben, bei dem ferner ein
Bruch automatisch und sicher angezeigt wird.
Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung gemäß Kennzei
chen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der er
findungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Durch die Erfindung wird ein Sicherheitswärmeaustau
scher geschaffen, der aus zwei fest verbundenen oder zwei
zu einer Einheit integrierten, gelöteten Platten- oder
Rohrbündel-Wärmeaustauschern besteht, bei denen der Sekun
därraum des ersten Wärmeaustauschers mit dem Primärraum
des zweiten Wärmeaustauschers fest verbunden ist und in
Wirkverbindung steht. Diese Wirkverbindung ergibt sich
daraus, daß die in Wirkverbindung stehenden Räume beider
Wärmeaustauscher unter Vakuum stehen und teilweise mit
einer Flüssigkeit gefüllt werden und sich die verbleiben
den Räume entsprechend der Dampfdruckkurve mit Dampf der
eingefüllten Flüssigkeit füllen. Die beiden in Wirkverbin
dung stehenden Räume stellen dabei den Sicherheitsraum
dar. Bei Vorhandensein eines Temperaturunterschiedes zwi
schen den wärmeaustauschenden Medien auf der Primärseite
des ersten Wärmeaustauschers und der Sekundärseite des
zweiten Wärmeaustauschers verdampft Flüssigkeit auf der
warmen Seite des Sicherheitsraumes, strömt in den kälteren
Teil des Sicherheitsraumes, kondensiert dort und fließt in
den warmen Bereich zurück. Über die Verdampfung und Kon
densation entsteht ein Kreislauf der Flüssigkeit im Si
cherheitsraum und zugleich ein Wärmetransport vom warmen
Medium zum kalten Medium.
Im Falle eines Durchbruchs einer Wärmeaustauschwandung
durch Korrosion oder dergleichen bricht schlagartig das
Vakuum im Sicherheitsraum zusammen, und der Sicherheits
raum füllt sich mit Flüssigkeit oder Dampf, und der Wärme
transport kommt kurzfristig zum Erliegen. Der Funktions
ausfall des Wärmeaustauschers wird sofort erkannt und kann
als Alarmsignal für einen Wandungsdurchbruch im Wärmeaus
tauscher gelten.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten
Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind,
näher erläutert werden.
Es zeigt
Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsformen eines Sicherheits
plattenwärmeaustauschers und
Fig. 3 und 4 zwei Ausführungsformen von Sicherheits
rohrbündelwärmeaustauschern.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Sicherheitsplattenwärme
austauscher 1, der aus zwei Plattenwärmeaustauschern 2 und
4 besteht, die bei der Ausführungsform nach Fig. 1 fest
miteinander verbunden sind oder bei der Ausführungsform
nach Fig. 2 zu einer Einheit integriert ausgebildet sind.
Die Fig. 3 und 4 zeigen einen Sicherheitsröhrenwärme
austauscher 30, der aus zwei Rohrbündelwärmeaustauschern
32 und 34 besteht, die bei der Ausführungsform nach Fig. 3
fest miteinander verbunden sind und bei der Ausführungs
form nach Fig. 4 zu einer Einheit integriert ausgebildet
sind.
Der prinzipielle Aufbau hinsichtlich der Sicherheits
funktion ist beim Sicherheitsplattenwärmeaustauscher 1 und
beim Sicherheitsröhrenwärmeaustauscher 30 der gleiche, so
daß zur Vereinfachung der späteren Funktionsbeschreibung
die gleichen Bezugszeichen für die vergleichbaren Wärme
austauscherräume verwendet werden.
Beim Sicherheitswärmeaustauscher 1 oder 30 weisen der
erste Wärmeaustauscher 2, 32 und der zweite Wärmeaustau
scher 4, 34 jeweils einen Primärraum 6, 8 und einen Sekun
därraum 10, 12 auf. Der Primärraum 6 und der Sekundärraum
10 des Röhrenwärmeaustauschers 32 wird dabei durch das
Rohrbündel und den Mantelraum und der Primärraum 8 und der
Sekundärraum 12 des Rohrbündelwärmeaustauschers 34 durch
den Mantelraum und das Rohrbündel gebildet.
Der Sekundärraum 10 des ersten Wärmeaustauschers 2 ist
mit dem Primärraum 8 des zweiten Wärmeaustauschers 4 ver
bunden, so daß beide Wärmetauscherräume in Wirkverbindung
stehen. Beim Sicherheitsröhrenwärmeaustauscher 30 sind
also die beiden Mantelräume 10 und 8 miteinander verbun
den.
Diese in Wirkverbindung stehenden Räume 10 und 8 sind
teilweise mit einer Flüssigkeit 14 beispielsweise bis zu
dem Niveau 16 gefüllt und stehen unter Vakuum.
Die nicht mit Flüssigkeit gefüllten Teile der Räume 8
und 10 füllen sich mit Dampf der Flüssigkeit entsprechend
der Dampfdruckkurve.
Der Primärraum 6 des ersten Wärmeaustauschers 2 weist
Anschlüsse 18 und 20 für Zulauf und Ablauf für ein erstes
Medium A und der Sekundärraum 12 des zweiten Wärmeaustau
schers 4 weist Anschlüsse 22 und 24 für Zulauf und Ablauf
für ein zweites Medium B auf.
Durch die beschriebene Ausbildung wird ein Sicher
heitswärmeaustauscher geschaffen, bei dem die in Wirkver
bindung stehenden Räume 10 und 8 den Sicherheitsraum zwi
schen den Medien A und B bilden.
Wenn beispielsweise durch den Primärraum 6 des ersten
Wärmeaustauschers Heißwasser (Medium A) mit hohem Tempera
turniveau und durch den Sekundärraum 12 des zweiten Wärme
austauschers 4 Heiß- oder Brauchwasser mit niedrigem Tem
peraturniveau (Medium B) geleitet wird, also zwischen bei
den Räumen ein Temperaturgefälle besteht, kommt die Flüs
sigkeit im Sekundärraum 10 des ersten Wärmeaustauschers 2
zur Verdampfung. Der Dampf strömt über eine obere Verbin
dungsstelle 26 in den Primärraum des zweiten Wärmeaustau
schers 4 und kondensiert dort. Das Kondensat fließt über
eine zweite untere Verbindungsstelle 28 vom Primärraum des
zweiten Wärmeaustauschers in den Sekundärraum des ersten
Wärmeaustauschers 2 zurück. Dadurch entsteht im Sicher
heitsraum 10, 8 ein Kreislauf und zugleich ein Wärmetrans
port vom Heißwasser, also vom Primärraum 6 des ersten Wär
meaustauschers 2 zum Brauchwasser, also zum Sekundärraum 8
des zweiten Wärmeaustauschers 4.
Durch die Ausbildung des vorliegenden Sicherheitswär
meaustauschers werden beim betrachteten Beispiel das Heiß
wasser (Medium A) und das Brauchwasser (Medium B) durch
zwei Wärmeaustauschwandungen und den Sicherheitsraum 10, 8
getrennt. Im Falle eines Durchbruches einer Wärmeaustau
schwandung durch Korrosion oder dergleichen bricht schlag
artig das Vakuum im Sicherheitsraum zusammen, der Sicher
heitsraum füllt sich dann mit Wasser oder Dampf, und der
Wärmetransport kommt kurzfristig zum Erliegen. Der Funk
tionsausfall des Wärmeaustauschers kann damit als Alarmsi
gnal für einen Wandungsdurchbruch im Wärmeaustauscher ge
nommen werden.
Da es unwahrscheinlich ist, daß zur gleichen Zeit bei
de Wandungen durchbrechen, bleiben die beiden Medien A und
B (Heißwasser und Brauchwasser) weiterhin getrennt und
können sich nicht mischen. Durch Verwendung dieses Sicher
heitswärmeaustauschers ist beispielsweise bei der Fernwär
meübertragung, bei der das Fernwärmenetz in der Regel un
ter hohem Druck und das Verbrauchernetz unter niedrigem
Druck steht, die Gefahr, daß der hohe Druck in den Nieder
druckbereich kommt, weitestgehend ausgeschlossen.
Auch für alle anderen Bedarfsfälle, z. B. für die Öl
kühlung mittels Wasser oder für die Wärmeentnahme mittels
Wärmepumpe aus Grund- oder Oberflächenwasser, also überall
dort, wo das Mischen der wärmeaustauschenden Medien oder
die Verunreinigung und damit die Verschmutzung des Wassers
vermieden werden soll, kann der beschriebene Sicherheits
wärmeaustauscher vorteilhaft eingesetzt werden.
Der besondere Vorteil des vorliegenden Sicherheitswär
meaustauschers besteht darin, daß keine Sicherheitsorgane
installiert, beobachtet und kontrolliert werden müssen,
sondern daß der Funktionsausfall des Sicherheitswärmeaus
tauschers automatisch dem Betreiber als Alarmsignal gilt.
Claims (4)
1. Sicherheitswärmeaustauscher mit einem einen Primär- und
einen Sekundärraum aufweisenden Wärmeaustauscher zum Küh
len, Erwärmen, Verdampfen und Kondensieren von Medien al
ler Art, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärraum (10)
eines ersten Wärmeaustauschers (3, 32) mit dem Primärraum
(8) eines zweiten Wärmeaustauschers (4, 34) fest verbunden
ist zur Bildung eines Sicherheitsraumes (10, 8), der unter
Vakuum steht, teilweise mit einer Flüssigkeit (14) und im
Raum oberhalb der Flüssigkeit entsprechend der Dampfdruck
kurve der eingefüllten Flüssigkeit mit Dampf gefüllt ist,
wobei sowohl die Dampfräume des Sekundärraumes (10) des
ersten Wärmeaustauschers und des Primärraumes (8) des
zweiten Wärmeaustauschers als auch die Flüssigkeitsräume
des Sekundärraumes (10) und des Primärraumes (8) mitein
ander verbunden sind, und daß der Primärraum (6) des er
sten Wärmeaustauschers (2) von einem ersten Wärmetauscher
medium (A) und der Sekundärraum (12) des zweiten Wärmeaus
tauschers (4) von einem zweiten Wärmetauschermedium (B)
durchflossen werden, wobei der Wärmetransport über den
Sicherheitsraum (10, 8) erfolgt.
2. Sicherheitswärmeaustauscher nach Anspruch 1, gekenn
zeichnet durch zwei gelötete Plattenwärmeaustauscher (2,
4), die fest miteinander verbunden sind oder zu einer Ein
heit integriert ausgebildet sind.
3. Sicherheitswärmeaustauscher nach Anspruch 1, gekenn
zeichnet durch zwei Rohrbündelwärmeaustauscher (32, 34),
die fest miteinander verbunden sind oder zu einer Einheit
integriert ausgebildet sind.
4. Sicherheitswärmeaustauscher nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Mantelräume (10, 8) der
Rohrbündelwärmeaustauscher (32, 34) zur Bildung des Si
cherheitsraumes miteinander verbunden sind und die beiden
getrennten Rohrbündel der Rohrbündelwärmeaustauscher von
den Wärmetauschermedien (A) und (B) durchflossen werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934302296 DE4302296A1 (de) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | Sicherheitswärmeaustauscher |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934302296 DE4302296A1 (de) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | Sicherheitswärmeaustauscher |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4302296A1 true DE4302296A1 (de) | 1994-08-04 |
Family
ID=6479079
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934302296 Withdrawn DE4302296A1 (de) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | Sicherheitswärmeaustauscher |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4302296A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1637825A2 (de) * | 2004-09-17 | 2006-03-22 | Karl Mittermayr | Zwischenwärmetauscher und Wärmepumpen und Kälteanlagen |
FR2875857A1 (fr) * | 2004-09-27 | 2006-03-31 | Renault Sas | Echangeur de chaleur et procede de refroidissement des gaz d'echappement recycles dans un moteur a combustion interne |
FR2875856A1 (fr) * | 2004-09-27 | 2006-03-31 | Renault Sas | Echangeur de chaleur et procede de refroidissement des gaz d'echappement recycles dans un moteur a combustion interne |
-
1993
- 1993-01-28 DE DE19934302296 patent/DE4302296A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1637825A2 (de) * | 2004-09-17 | 2006-03-22 | Karl Mittermayr | Zwischenwärmetauscher und Wärmepumpen und Kälteanlagen |
EP1637825A3 (de) * | 2004-09-17 | 2007-10-10 | Karl Mittermayr | Zwischenwärmetauscher und Wärmepumpen und Kälteanlagen |
FR2875857A1 (fr) * | 2004-09-27 | 2006-03-31 | Renault Sas | Echangeur de chaleur et procede de refroidissement des gaz d'echappement recycles dans un moteur a combustion interne |
FR2875856A1 (fr) * | 2004-09-27 | 2006-03-31 | Renault Sas | Echangeur de chaleur et procede de refroidissement des gaz d'echappement recycles dans un moteur a combustion interne |
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Legal Events
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |