DE9204430U1 - Rohrbündelwärmeaustauscher mit zweiwegigem Durchfluß - Google Patents

Rohrbündelwärmeaustauscher mit zweiwegigem Durchfluß

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DE9204430U1
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
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    • F28F9/0241—Header boxes; End plates floating elements floating end plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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
    • F28D7/16—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
    • 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
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    • F28D7/1646—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 with particular pattern of flow or the heat exchange medium flowing inside the conduits assemblies, e.g. change of flow direction from one conduit assembly to another one with particular pattern of flow of the heat exchange medium flowing outside the conduit assemblies, e.g. change of flow direction
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Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrbündelwärmeaustauscher mit zweiwegigem Durchfluß gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei herkömmlichen Rohrbündelwärmeaustauschern fließt bei einem zweiwegigem Durchfluß durch die Rohre das die Rohre durchströmende Medium durch eine Hälfte des Rohrbündels, wird dann umgelenkt und fließt durch die andere Hälfte des Rohrbündels zurück. Bei hohen Temperaturdifferenzen und großer Temperaturspreizung des Mediums sind die Wandtemperatüren der Wärmeaustauscherrohre in den zwei Durchflußwegen sehr unterschiedlich. Hierdurch treten stark unterschiedliche Wärmeausdehnungen der Rohre auf, was zu Zug- bzw. Druckspannungen in den Rohren führt und Rohrbrüche verursachen kann. Wenn solche Wärmeaustauscher noch laufend an- und abgefahren werden, so daß die Temperaturen und damit die Wärmeausdehnungen laufend wechseln, so entstehen vor allem in den Rohren, die an der Schnittstelle der Temperaturunterschiede liegen, starke Wechselbelastungen, die ebenfalls zu Dauerbrüchen der Rohre führen können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Rohrbündelwärmeaustauscher der eingangs genannten Art
so auszubilden, daß auch bei großen Temperaturunterschieden und/oder sich laufend ändernden Temperaturen die Gefahr von Brüchen der Rohre aufgrund der auftretenden Zug- und Druckspannungen und Temperaturwechselbelastungen weitestgehend vermieden ist.
Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.
Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung ist im Anspruch 2 angegeben.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird anstelle der im Stand der Technik üblichen, zentralen ebenen Temperaturschnittfläche eine zylindrische Temperaturschnittfläche geschaffen, in die ein Dehnungsausgleicher (Kompensator) eingebaut wird, so daß sich die Wärmeaustauscherrohre in den beiden Strömungswegen unterschiedlich ausdehnen können, ohne daß Zug- oder Druckspannungen in den Rohren und Temperaturwechselbelastungen der Rohre auftreten, die zu einer Zerstörung der Rohre führen könnten.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Rohrbündelwärmeaustauscher mit zweiwegigem Durch
fluß und
Fig. 2 eine Ansicht A des Rohrbündelwärmeaustauschers nach Fig. 1.
Gleiche Bauteile in den Figuren der Zeichnung sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Rohrbündelwärmeaustauschers 2 mit zweiwegigem Durchfluß, der ein Rohrbündel 4 aufweist, dessen Rohre 6 beidendig in Rohrboden 8 und 10 angeordnet sind, die an einem das
Rohrbündel umgebenden Rohrmantel 12 befestigt sind.
Die Rohre 6 münden mit einem Ende in einem ersten zylindrischen Raum 14, der von dem einen Rohrboden 10, einer Zylinderwand 20 und einer Abschlußwand 22 begrenzt wird. Der Raum 14 ist durch eine zylindrische Trennwand 15 in eine zentrale zylindrische Kammer 16 und eine die zylindrische Kammer 16 umgebende ringförmige Kammer 18 aufgeteilt. Die zentrale zylindrische Kammer 16 ist als Einlaßkammer mit einem Einlaßstutzen 30 ausgebildet. Die ringförmige Kammer 18 ist als Auslaßkammer mit einem Auslaß stutzen 32 ausgebildet.
Die Rohre 6 münden mit dem anderen Ende in einer zylindrischen Umlenkkammer 24, die von dem anderen Rohrboden 8, einer Zylinderwand 26 und einer Abschlußwand 28 begrenzt wird.
Der umlenkkammerseitige Rohrboden 8 ist aufgeteilt in einen zentralen kreisförmigen Rohrboden 8' für die in die zylindrische Einlaßkammer 16 mündenden Rohre 6' und in einen ringförmigen äußeren, ortsfest angeordneten Rohrboden 8" für die in die ringförmige Auslaßkammer 18 mündenden Rohre 6".
Der zentrale kreisförmige Rohrboden 8' ist axial versetzt zu dem ringförmigen Rohrboden 8" angeordnet und mit diesem ringförmigen Rohrboden über eine zylindrische Verbindungswand 34 verbunden, in der ein Dehnungsausgleicher 36, beispielsweise in Form eines Faltenrohres, eingebaut ist, wodurch der Rohrboden 8' relativ zum Rohrboden 8" axial verschieblich ist.
Die Rohre 6 des Rohrbündels werden zweiwegig von einem ersten Medium durchflossen, wobei der eine Weg durch die Pfeile 38 angedeutet durch die zentralen Rohre 6 von der Einlaßkammer zur Umlenkkammer führt und der zweite Weg durch die Pfeile 40 angedeutet durch die äußeren ringförmig angeordneten Rohre 6" von der Umlenkkammer zur Auslaßkammer führt.
Die relative Verschiebbarkeit der umlenkkammerseiti-
gen Rohrboden 8' und 8" zueinander ermöglicht, daß sich die Rohre 6' und 6" unterschiedlich ausdehnen können infolge Temperaturunterschiede, wodurch das Entstehen von Spannungen, die zu einer Zerstörung der Rohre führen können, vermieden ist.
Anstelle des Rohrbodens 8 kann natürlich auch der einlaß- und auslaßkammerseitige Rohrboden 10 entsprechend aufgeteilt sein in einen zentralen kreisförmigen, axial verschieblich angeordneten Rohrboden und einen äußeren ringförmigen ortsfest angeordneten Rohrboden. Darüber hinaus ist es natürlich auch möglich, beide Rohrboden 8 und 10 entsprechend auszubilden.
Der Rohrmantel 12 weist einen Einlaß stutzen 42 und einen Auslaß stutzen 44 für ein zweites Medium auf.
Die gedachte zylindrische Verbindungsfläche zwischen der zylindrischen Trennwand 15 und der zylindrischen Verbindungswand 34 stellt die durch die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Strömungswegen 38 und 40 im Rohrbündel gebildete Temperaturschnittfläche dar.

Claims (2)

Ansprüche
1. Rohrbündelwärmeaustauscher mit zweiwegigem Durchfluß, bei dem die Rohre von einem Mantelrohr umgeben sind und beidendig in Rohrboden angeordnet sind, von denen der eine eine Einlaßkammer und eine von der Einlaßkammer getrennte Auslaßkammer und der andere eine Umlenkkammer begrenzt, wobei der Mantelrohrraum und die Rohre des Rohrbündels von verschiedenen Medien durchflossen werden, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einlaßkammer (16) durch eine mittige zylindrische Kammer gebildet wird, die von einer als Auslaßkammer (18) vorgesehenen ringförmigen Kammer umgeben ist und daß der die Umlenkkammer (24) begrenzende Rohrboden (8) und/oder der die Einlaßkammer (16) und Auslaßkammer (18) begrenzende Rohrboden (10) in einen zentralen kreisförmigen, axial verschieblich angeordneten Rohrboden (8') für die in die Einlaßkammer (16) mündenden Rohre (6') und in einen ringförmigen äußeren Rohrboden (8") für die in die ringförmige Auslaßkammer (18) mündenden Rohre (6") aufgeteilt ist.
2. Rohrbündelwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der umlenkkammerseitige kreisförmige, axial verschieblich angeordnete Rohrboden (8f) und/oder der einlaßkammerseitige kreisförmige, axial verschieblich ange-
ordnete Rohrboden axial versetzt zum umlenkkammerseitigen ringförmigen Rohrboden (8") bzw. zum auslaßkammerseitigen ringförmigen Rohrboden angeordnet ist, und daß der umlenkkammerseitige kreisförmige Rohrboden (8') mit dem umlenkkammerseitigen ringförmigen Rohrboden (8") und/oder der einlaßkammerseitige kreisförmige Rohrboden mit dem auslafSkammerseitigen ringförmigen Rohrboden durch eine zylindrische Verbindungswand (34) miteinander verbunden sind, in der ein Dehnungsausgleicher (36) angeordnet ist. 10
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DE102006016622B4 (de) * 2006-04-06 2009-10-01 Coperion Gmbh Vorrichtung zum Temperieren von Schüttgut

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