DE575365C - Regenerativwaermeaustauscher, insbesondere zur Vorwaermung der Verbrennungsluft - Google Patents

Regenerativwaermeaustauscher, insbesondere zur Vorwaermung der Verbrennungsluft

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DE575365C
DE575365C DE1930575365D DE575365DD DE575365C DE 575365 C DE575365 C DE 575365C DE 1930575365 D DE1930575365 D DE 1930575365D DE 575365D D DE575365D D DE 575365DD DE 575365 C DE575365 C DE 575365C
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DE
Germany
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heat exchanger
regenerative heat
waves
channel
broad side
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Expired
Application number
DE1930575365D
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English (en)
Inventor
Alf Lysholm
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LJUNGSTROEMS ANGTURBIN AB
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LJUNGSTROEMS ANGTURBIN AB
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/02Arrangements of regenerators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  • Regenerativwärmeaustauscher, insbesondere zur Vorwärmung der Verbrennungsluft Regenerativwärmeaustauscher, wie solche, die beispielsweise zur Vorwärmung von Verbrennungsluft dienen, sind in zahlreichen Ausführungsformenbekannt. ManhatzurVermehrung der regenerativen Füllmasse derartiger Wärmeaustauscher die Wärmeaustauschkörper mitFüllblechen versehen und für diese die verschiedenartigsten Formen und Anordnungen vorgeschlagen. Zickzackförmige und gewellte Bleche werden für solche Einbauten bevorzugt. Dabei haben sich für die durchströmenden Mittel Kanäle der verschiedenartigsten Querschnitte ergeben, darunter auch solche, die in der Breite größer als in der Höhe sind. Bei diesen Einbauten haben sich auch Kanäle ergeben, deren eine Seite im wesentlichen eben verläuft, während die gegenüberliegende Seite uneben, z. B. gewellt ist. Zweck der Erfindung ist nun, im Gegensatz zu bekannten Bauarten, bei denen es mehr oder weniger auf eine möglichst große Füllmasse ankam, in dem Wärmeaustauscher folgende Bedingungen gleichzeitig zu verwirklichen: r. DerWärmeaustauscher soll inderHauptströmungsrichtung der wärmeaustauschenden Mittel liegende Kanäle aufweisen.
  • 2. Diese Kanäle sollen im Querschnitt wesentlich breiter als hoch sein und vorzugsweise rechteckige Gestalt haben.
  • 3. An einer Begrenzungsfläche der Breitseiten sollen Leit- oder Führungsflächen für das durchströmende Mittel angeordnet sein.
  • Diese Bedingungen sind in einem Wärmeaustauscher erfüllt, der in der Hauptströmungsrichtung der wärmeaustauschenden Mittel liegende Kanäle von langem Querschnitt aufweist, deren eine Breitseite aus einem im wesentlichen ebenen und deren andere Breitseite aus einem quer zur Hauptströmungsrichtung gewölbten Plattenteil besteht, und bei welchem gemäß der Erfindung die längs den Wellenbergen verlaufenden Kanten in einem spitzen oder stumpfen Winkel zur Hauptbewegungsrichtung des den Kanal durchströmenden Mittels liegen. Wesentlich ist hierbei die Richtung der zwischen den Wellenbergen verlaufenden Kanten, die nicht etwa im rechten Winkel zur Hauptbewegungsrichtung des strömenden Mittels liegen dürfen, wie dies bei bekannten Bauarten bereits vorgeschlagen war; denn derartige Kanten würden Druckschwankungen in dein Kanal erzeugen und einen Strömungsverlust zur Folge haben, während die Leit- und Führungswirkung der in einem spitzen oder stumpfen Winkel verlaufenden Wellenkanten in der Hauptbewegungsrichtung des durchströmenden Mittels erfolgt, wodurch der Strömungsverlust naturgemäß verringert wird.
  • Nach der Erfindung sollen ferner die längs den Wellenbergen verlaufenden Kanten insbesondere in einem Winkel zwischen 20 und 6o° zur Hauptbewegungsrichtung des den Kanal durchströmenden Mittels liegen, außerdem soll die den Wellen gegenüberliegende Breitseite jedes Kanals durch einen glatten Teil gebildet sein, dessen Abmessung quer zur Hauptströrnungsrichtung wenigstens fünfmal, vorzugsweise achtmal so groß ist wie sein Abstand von den Wellenbergen.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
  • Fig. i zeigt schematisch den Aufbau eines Wärmeaustauschers, der in diesem besonderen Falle als umlaufender Wärineaustauscher ausgebildet ist, Fig. 2 die Aufsicht auf eine Platte der Füllmasse, Fig. 3 die Stirnansicht der gleichen Platte, Fig. 4 die Aufsicht auf eine andere Platte, Fig. 5 einen Querschnitt durch diese Platte nach Linie 6a-6a, Fig.6 ist eine schaubildliche Darstellung eines Ausschnitts aus der regenerativen Masse, Fig.7 die Darstellung eines Einzelkanals und die graphische Darstellung der darin auftretenden Strömung.
  • In Fig. i ist ein Schnitt durch ein Gehäuse i dargestellt, in dem ein drehbares Gestell 2 angeordnet ist. Dieses in Gestalt eines in Rahmen aufgeteilten Zylinders ausgebildete Gestell hat keinen Boden und ist an der senkrechten Welle 3 angebracht. Die Welle 3 wird von Axial- und Stützlagern 4 und Halslagern 5 gestützt und geführt. Das Rahmenwerk des Gestells ist mit der regenerativen Masse 6 angefüllt, die gemäß der Erfindung aus auf gewisse Weise ausgeführten Platten besteht. Das Gehäuse i ist in zwei Kanäle für die Mittel, zwischen denen Wärmeaustausch erfolgen soll, aufgeteilt. Das Gestell 2 dreht sich derart, daß die wärmeüberführende Masse abwechselnd den Kanal für das eine Mittel und den Kanal für das andere Mittel durchstreicht. Das Gehäuse ist bei 7 mit einem Einlaß und bei 8 mit einem Auslaß für das wärmeabgebende Mittel und ferner bei 9 finit einem Einlaß und bei 1o mit einem Auslaß für das wärmeaufnehmende Mittel versehen. Wenn der Wärmeaustauscher als Luftvorwärmer für Dampfkessel verwendet werden soll, treten die Verbrennungsgase durch die Einlaßöffnung 7 ein und werden durch die Auslaßöffnung 8 abgeleitet. Die vorzuwärmende Luft tritt durch die Öffnung 9 ein und wird durch die Öffnung io abgeleitet. Diese vier Öffnungen sind, wie aus der Zeichnung hervorgeht, mit Flanschen versehen, mittels denen das Vorwärmergehäuse i mit den Leitungen verbunden werden kann, die für die Leitung der Gase nach und von den verschiedenen Verwendungsstellen erforderlich sind. Um die Platten der regenerativen Masse von Verunreinigungen zu befreien, sind zwei mit Löchern versehene Dampfrohre 12 und 13 vorgesehen, durch welche die Verunreinigungen zeitweise mittels Dampfstrahlen ausgeblasen werden können, wie es in der Zeichnung schematisch angedeutet ist. Dieses Entrußen erfolgt, während das wärmetragende Gestell sich dreht. Hierdurch werden sämtliche Platten nacheinander gereinigt. Die Drehbewegung des Rotors 2 erfolgt mit Hilfe eines besonderen Motors 14 unter Vermittlung eines Ritzels und einer am Umfang des Gestells angeordneten Zahnstange mit einer Geschwindigkeit von et-%va zwei bis vier Umdrehungen je Minute. Die Fächer des sich drehenden Gestells sind dadurch- entstanden, claß radial verlaufende Wände einen äußeren Mantel von größerem Durchmesser mit einem inneren, an der Welle befestigten kleineren Mantel verbinden.- Diese Wände teilen das Gestell in eine Anzahl von Segmenten ein, die mittels gleichachsig zum Außenmantel angebrachter Wände noch weiter in kleinere Teile aufgeteilt werden können. In einem jeden derartigen Teil werden Platten in einem gewissen Abstand voneinander eingelegt, so daß zwischen den Platten Kanäle gebildet werden.
  • In Fig. 2 und 3 ist eine Platte 17 dargestellt. Die Z-förmigen Wellungen haben vorzugsweise ein solches Aussehen, daß ein Winkel a halb so groß ist als ein Winkel ß. Vorzugsweise ist der Winkel a - i5°. In gewissen Ausführungsformen ist es von Vorteil, die Höhe 3o der Wellungen auf jeder Seite der Platte 17 etwa gleich 3 bis 6 mrn zu machen, gleichzeitig wie der Abstand 21 zwischen zwei Wellungen ungefähr 8o mm gemacht wird. Je eine derart ausgeführte Platte ist mit je einer Platte 16 mit langgestreckten Wellen, sogenannten Flachwellen, vereinigt. Eine derart ausgeführte Platte 16 ist in Fig.4 und 5 dargestellt. In dieser Ausführungsform bilden die Wellungen bzw. Flachwellungen einen Winkel von 3o° mit der Hauptdurchströmungsrichtung der Gase. Dieser Winkel kann gemäß der Neuerung zwischen 20 und 6o° schwanken.
  • In Fig. 5, die einen Schnitt durch die Platte senkrecht zur Ausdehnung der Wellen darstellt, ist die Form der flachgewellten Platte gezeigt. Die Höhe der Flachwellen ist vorzugsweise r bis 3 mm und der Abstand zwischen den Köpfen der Wellungen etwa 14 mm. Die Flachwellungen der Platten 16 haben somit eine Höhe, die höchstens halb so groß wie die Höhe der Wellungen an der Platte 17 ist und vorzugsweise kleiner als ein Drittel genannter Höhe.
  • In Fig. 6 sind die in Fig. 2 bis 5 dargestellten Platten 16, 17 so aufeinandergelegt, wie sie in den Fächern des drehbaren Rahmengestells angeordnet werden sollen. Eine Z-förinig gewellte Platte 17 ist somit von zwei Platten 16 umgeben, welche flachgewellt sind. Die Hauptdurchströmungsrichtung der Gase ist durch die Pfeile 33 angedeutet. Die Wellungen 2o sind somit in der Hauptdurchströmungsrichtung der Gase verlegt, wodurch der den Gasen dargebotene Widerstand äußerst gering wird.
  • Die Wellen bzw. zickzackförmig zueinander stehenden Flächen dieses gerippten oder gewellten Bleches 16 bilden Führungs- oder Leitflächen, welche eine besonders eigenartige und neuartige Wirkung hervorrufen. Die an diesen schräg stehenden Flächen vorbeistreichenden Gase erhalten dadurch einen gewissen Antrieb quer zur Hauptdurchströmungsrichtung. Diesen Antrieb kann man als Sekundärwirbel.bezeichnen. Das Schema des eigentlichen Vorganges innerhalb eines also geformten und mitFührungsflächenausgestattetenKanals ist ausFig.7 ersichtlich, dieeine Zusammenfassung der Fig. 3 und 5 der Zeichnung darstellt. Die Luftdurchströmung ist senkrecht stehend zur Zeichnungsebene der Skizze gedacht, und zwar von unten nach oben kommend. Die schräg stehenden Wellen-oder Rippenbegrenzungen des Bleches 16 bilden Leitflächen, welche dem hindurchströmenden Medium eine Seitenbeschleunigung, etwa in Richtung der in der Zeichnung eingezeichneten Pfeile x, erteilen. Diese Seitenbeschleunigung hat zur Folge, daß sich innerhalb des durchströmten Kanals eine durch die eingezeichneten Pfeile angedeutete Kreiswirbelung Herausbildet, die, wie Versuche ergeben haben, eine bedeutende Steigerung der Wärmeaustauschfähigkeit hervorruft.
  • Mit einer regenerativen Masse, die gemäß der Erfindung hergestellt ist, erhält man somit bei im übrigen gleichen Verhältnissen einen geringeren Widerstand als bei bekannten Typen, was wiederum einen billigeren Betrieb durch verminderten Kraftverbrauch für die Pressung der Gase durch die Masse mit sich führt. Umgekehrt bedeutet dies, daß, wenn der Widerstand der gleiche ist, eine kleinere Plattenfläche erforderlich wird. Hierdurch wird der Wärmeaustauscher leichter und billiger.
  • Wenn die für die regenerative Masse verwendeten gewellten oder flachgewellten Platten in der beschriebenen Weise ausgebildet sind, werden die Kanäle, durch welche die Gase strömen, in allen Querschnitten gleich groß. Die durchströmenden Gase werden daher nicht abwechselnd zusammengedrückt und entspannt, sondern nur Wirbelbildungen ausgesetzt.
  • Regenerative Masse gemäß der Erfindung ist nicht nur bei einem Vorwärmer der oben beschriebenen Art verwendbar, sondern kann auch bei Wärmeaustauschern zur Verwendung kommen, deren regenerative Masse feststeht und in denen die Mittel, zwischen denen Wärme ausgetauscht werden soll, abwechselnd denselben Kanal in der regenerativen Masse durchströmen.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Regenerativwärmeaustauscher, insbesondere zur Vorwärmung der Verbrennungsluft, mit in der Hauptströmungsrichtung der wärmeaustauschenden Mittel verlaufenden Kanälen von länglichem Querschnitt, deren eine Breitseite aus einem im wesentlichen ebenen und deren andere Breitseite aus einem quer zur Hauptströmungsrichtung gewellten Plattenteil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die längs den Wellenbergen verlaufenden Kanten in einem spitzen oder stumpfen Winkel zur Hauptbewegungsrichtung des den Kanal durchströmenden Mittels liegen. ,
  2. 2. Regenerativwärmeaustauscher nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die längs den Wellenbergen verlaufenden Kanten in einem Winkel zwischen 2o und 6o° zur Hauptbewegungsrichtung des den Kanal durchströmenden Mittels liegen.
  3. 3. Regenerativ w ärmeaustauscher nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die den Wellen gegenüberliegende Breitseite jedes Kanals durch einen Plattenteil (z7) gebildet ist, dessen Abmessung quer zur Hauptströmungsrichtung wenigstens fünfmal, vorzugsweise achtmal so groß ist wie sein Abstand von den Wellenbergen. .
  4. 4. Regenerativwärmeaustauscher nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die den Wellen gegenüberliegende Breitseite jedes Kanals durch eine Platte (z7) mit in der Hauptbewegungsrichtung des strömenden Mittels verlaufenden Wellen gebildet ist, deren Wellenteilung gleich der Höhe der Ouerschnittsfläche des Kanals ist und das Mehrfache der Wellenteilung des gegenüberliegenden Plattenteiles (z6) beträgt.
  5. 5. Regenerativwärmeaustauscher nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Wellen großer Teilung doppelt so groß ist wie die Höhe der Wellen kleiner Teilung.
DE1930575365D 1930-05-21 1930-09-09 Regenerativwaermeaustauscher, insbesondere zur Vorwaermung der Verbrennungsluft Expired DE575365C (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE861141C (de) * 1950-01-13 1953-01-05 Svenska Rotor Maskiner Ab Einsatz fuer Waermeaustauscher, insbesondere zum Vorwaermen von Luft oder Gas
DE928064C (de) * 1950-01-04 1955-05-23 Svenska Rotor Maskiner Ab Elementensatz fuer Regenerativ-Waermeaustauscher, insbesondere Lufterhitzer
DE1020657B (de) * 1953-02-16 1957-12-12 Superheater Co Ltd Rotierender Regenerativ-Waermeaustauscher
DE970033C (de) * 1951-12-27 1958-08-14 Parsons C A & Co Ltd Reinigung von rotierenden Regenerativ-Waermeaustauschern
DE1121635B (de) * 1958-04-17 1962-01-11 Daimler Benz Ag Rotierender Regenerativ-Waermetauscher mit zu- bzw. abnehmenden Durchstroemquerschnitten fuer die waermetauschenden Medien

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DE1121635B (de) * 1958-04-17 1962-01-11 Daimler Benz Ag Rotierender Regenerativ-Waermetauscher mit zu- bzw. abnehmenden Durchstroemquerschnitten fuer die waermetauschenden Medien

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