DE835612C

DE835612C - Waermeaustauscher mit Laengsrippenrohren

Info

Publication number: DE835612C
Application number: DEM7600A
Authority: DE
Inventors: Josef Mueller; Dipl-Ing Hans-Wolfga Szubinski
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1950-11-21
Filing date: 1950-11-22
Publication date: 1952-04-03

Description

Wärmeaustauscher mit Längsrippenrohren Während man bisher für Intensivkühler im wesentlichen eine Querstromführung des Kühlmittels zu der Gasen und entsprechend Querrippen auf den Kühlrohren aus wärmetechnischen Gründen bevorzugte, wird der indirekte Wärmeaustauscher nach der Erfindung mit Längsrippen im Strangpreßverfahren hergestellt, da hierdurch Rohre mit einer größeren Anzahl dicht nebeneinanderliegender Längsrippen auf einfache und billige Weise in einem Arbeitsgang hergestellt werden können.
An Hand der Zeichnung seien der Gegenstand der Erfindung und weitere Erfindungsmerkmale des näheren beschrieben.
Abb. i zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines Wärmeaustauschers nach der Erfindung im Längsschnitt und Abb. 2 einen Querschnitt durch den Wärmeaustauscher.
Abb. 3, 4 und 5 stellen Querschnitte durch verschiedene Ausführungsformen von Kühlrohren für mittelbaren Wärmeaustausch dar.
Die in Abb. 2 bis 5 im einzelnen dargestellten Beispiele der Anordnung und Ausführung der Längsrippenrohre (i8, i9) in stehender oder auch liegender Anordnung bezwecken im wesentlichen eine symmetrische Unterteilung des von den zu kühlenden Mitteln (Gasen) beaufschlagten Querschnitts zwischen den mit Z8 bezeichneten, von einem Kühlmittel durchflossenen Rohren, wobei sich Abmessungen und Zahl der Kühlrippen in bekannter Weise nach der Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Materials und nach der Wärmeübergangszahl richten. Dabei werden die Kühlrippen ig der Kühlrohre 18 nach einem Merkmal der Erfindung so gegeneinandergestellt, daß sie einerseits zur Abstützung der Kühlrohre untereinander dienen, andererseits mit den Rippen der benachbarten Rohre zusammen nahezu geschlossene längs durchströmte Kanäle bilden, in denen nach den neuesten theoretischen Erkenntnissen ein günstigeres Verhältnis zwischen Wärmeübergang und Druckverlust erreicht wird als bei jeder anderen Form-wärmeaustauschender Oberflächen, bei der das Gas außer der reinen Längsströmung irgendwelche erzwungenen Querströmungen auszuführen hat (s. Th. E. Schmidt, Wärmeleistung von berippten Oberflächen, Karlsruhe 195o, S. 53 ff .) . Der beschriebene neue Wärmeaustauscher gestattet daher, bei Zugrundelegung eines bestimmten zulässigen Druckverlustes ein Höchstmaß an Wärme zu übertragen bzw. abzuführen, weshalb er auch als Kontaktkessel geeignet ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform stellt die Anordnung von zwölf symmetrisch zueinander stehenden Kühlrippen gemäß Abb. 2 dar, bei der die Außenkanten bzw. im Querschnitt die Enden der Kühlrippen sowohl den Ecken eines regelmäßigen Sechsecks (Prismas) als auch jeder Kante dieses Sechsecks (Prismas) zugeordnet sind, wodurch sich ein bienenwabenähnlicher wirksamer Kühlrohrquerschnitt ergibt, der die beste Querschnittsausnutzung gewährleistet. Wie aus dem Längsschnitt in Abb. i ersichtlich, sind die Kühlrohre 18 an zwei (oder mehrere) Sammelleitungen 20 und 21, die in der Höhenlage gegeneinander versetzt sein können, derart angeschlossen, daß beispielsweise die Sammelleitung 2o die geradzahligen und die Sammelleitung 21 die ungeradzahligen Reihen der Kühlrohre speist. Durch diese räumliche Aufteilung wird eine besonders vorteilhafte Zugänglichkeit der Einmündungen der Kühlrohre in die Sammelleitungen erreicht, und der Einbau bzw. Reparaturen werden erleichtert. Sie gestattet zugleich, die Rohrsysteme nacheinander auf der Kühlwasserseite mit kesselstein- oder schleimlösenden Mitteln durchzuspülen, ohne den Kühler gänzlich außer Betrieb nehmen zu müssen.
Durch die Anwendung des Strangpreßverfahrens bei der Herstellung der Rippenrohre 18, ig nach der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß gegenüber der Herstellung im Gußverfabren größere Rohrlängen (6 m und mehr) in einem Stück, also ohne den Wärmeübergang behindernde Übergänge, hergestellt werden können, wodurch ferner die Längsrippen ig so versteift werden, daß auch Rohre aus weichen Werkstoffen (Blei, Kupfer) eine für die weitere Verarbeitung genügende Biegungsfestigkeit besitzen. Darüber hinaus kann man beim Zusammensetzen zu Rohrbündeln einen Teil der aneinanderstoßenden Längsrippen durch Löten oder Schweißen über die Länge aneinanderheften, und zwar ist dies bei der Ausführung nach Abb. 2 für jeweils sechs Rippen eines jeden Rohres möglich (bzw. vier oder fünf Rippen bei außenliegenden Rohren). Das miteinander verlötete oder verschweißte Rohrbündel stellt einen außerordentlich biegungssteifen Körper dar, was bei Kühlern aus Blei für den Transport oder den Einbau in waagerechter Lage von großem Vorteil ist. Der Innendurchmesser der Kühlrohre 18 richtet :ich nach der Geschwindigkeit, mit der das Kühlmittel die Rohre durchfließt und nach der erforderlichen wärmeübertragenden Oberfläche. Um insbesondere bei kleineren' Durchmessern eine laminare Strömung des Kühlmittels in den Kühlrohren zu verhindern, werden dieselben zweckmäßig mit Füllkörpern in an sich bekannter Weise ausgefüllt.
Als Werkstoff für den Wärmeaustauscher kommen außer Blei alle duktilen Metalle, wie Kupfer, Aluminium usw., in Frage, die sich im Strangpreßverfahren verpressen lassen. Ebenso sind keramische Werkstoffe, wie beispielsweise Porzellanerden, und metallkeramische Werkstoffe (Eisenpulver) mit einer anschließenden Brenn- bzw. Sinterbehandlung zur Herstellung des Wärmeaustauschers geeignet, da sie im allgemeinen in Strangpressen verarbeitet werden können. Schließlich kann der neue Wärmeaustauscher auch als gekühlter oder beheizter Kontaktkessel in der chemischen Industrie Verwendung finden, wobei die Kontaktmasse alsdann entweder auf den Kühlrippen oder zwischen denselben angeordnet werden kann. Es ist aber auch möglich, die gesamten Rohre aus Kontaktmasse im Strangpreßverfahren gegebenenfalls mit anschließender Sinterung herzustellen.
Bei vielen Kontaktverfahren, beispielsweise bei der Gewinnung von Phosgen aus Chlor und reinem Kohlenoxyd in Gegenwart von Kohlenstoff (Kohle), entstehen bekanntlich sehr große Wärmemengen, die durch Kühlung abzuführen sind. Um dies zu erreichen, hat man bisher entweder eine weitgehende Unterteilung in luftgekühlte Kontaktkessel vorgenommen, oder man hat die Reaktionsgase stark verdünnt, um örtliche Überhitzungen zu vermeiden. Durch Anordnung der Kohle bei der Phosgengewinnung in den von Längsrippen gebildeten Kanälen des Wärmeaustauschers nach der Erfindung und Durchleiten eines Kühlmittels durch die Kühlrohre kann mit hochprozentigem Kohlenoxydgas gearbeitet werden, ohne Überhitzung befürchten zu müssen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Wärmeaustauscher mit Längsrippenrohren, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippenrohre (18) aus Blei, Kupfer od. dgl. duktilen Metallen oder oxyd- oder metallkeramischen Werkstoffen im Querschnitt eine solche Rippenanordnung besitzen, daß eine gegenseitige Abstützung der Längsrippen (ig) benachbarter Rohre untereinander möglich ist, vorzugsweise durch Ausrichtung der Enden der Längsrippen auf ein regelmäßiges Vieleck, insbesondere Sechseck.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippenrohre (18, ig) zu Rohrbündeln durch Verbindung der äußeren Kanten (Enden) der Längsrippen untereinander vereinigt werden.
3. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen i und 2, gekennzeichnet durch eine bienenwabenähnliche Aufteilung der Umrisse der radialstrahlig angeordneten Längsrippen im Querschnitt, derart, daß sowohl jeder Ecke als auch jeder Kante des regelmäßigen Sechsecks eine Längsrippe zugeordnet ist, wobei also zwölf Kühlrippen (i9) symmetrisch jedes Kühlrohr (18) einschließen.
4. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei kleineren Durchmessern der Kühlrohre zusätzliche Füllkörper im Rohrinnern ausgeordnet werden. g.
Wärmeaustauscher nach Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geradzahligen und ungeradzahligen Reihen von Kühlrohren an besondere Sammelleitungen (2o, 21) angeschlossen sind, die ihrerseits untereinander versetzt angeordnet sind.
6. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippenrohre (18, i9) im Strangpreßverfahren hergestellt worden sind.