DD273496A1

DD273496A1 - PIPE BELT WASHER FOR PACKAGE

Info

Publication number: DD273496A1
Application number: DD31722088A
Authority: DD
Inventors: Gunter Schertz; Klaus Fieback; Juergen Lang; Peter Rehberg
Original assignee: Bauakademie Ddr
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1989-11-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rohrbuendelwaermeuebertrager zur Beheizung und/oder Kuehlung von Behaelterinhalten. Ziel ist es im wesentlichen, eine maximale und gleichmaessige Verteilung der Waermeuebertragungsflaeche in bestehenden Behaeltern und Neubaubehaeltern bei gleichzeitiger optimaler Reinigungsfaehigkeit und minimalen Fertigungs- und Materialaufwendungen zu erreichen. Erfindungsgemaess wird dazu der Waermeuebertrager mit flexiblen Waermeuebertragungsrohren ausgestattet, welche durch Druck- und/oder Torsionskraftausuebung nach dem Einfuehren in den Behaelter einen vergroesserten Huellkreisdurchmesser bzw. -querschnitt und eine gekruemmte Rohrmittelachse aufweisen.The invention relates to a Rohrbuendelwaermeuebertrager for heating and / or cooling of Behaelterinhalten. The aim is essentially to achieve a maximum and uniform distribution of the heat transfer area in existing containers and new containers while maintaining optimum cleaning capability and minimal manufacturing and material costs. According to the invention, the heat transfer medium is equipped with flexible heat transfer tubes which have an enlarged envelope circle diameter or cross section and a curved tube center axis by means of pressure and / or torsion force exercise after insertion into the container.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf oinen Rohrbündelwärmeüberträgor, welcher zur Beheizung und/oder Kühlung von Behälterinhalten mit gasförmiger, flüssiger und/oder fester Medienphase dient. Die Erfindung ermöglicht eine problemlose Nachrüstung, Insbesondere für vorhandene Speicherbehälter und Tankanlagen mit wärmeonorgetfscher Inhaltbehandlung, beispielsweise Wamwasserbsreitungs-, Dampferzeugungs- und Heizkesselsystemen.The invention relates to oinen Rohrbündelwärmeüberträgor which serves for heating and / or cooling of container contents with gaseous, liquid and / or solid media phase. The invention enables a straightforward retrofitting, in particular for existing storage tanks and tanks with heat-contaminated content treatment, for example Wamwasserbsreitungs-, steam generation and boiler systems.

Der Wärmeüberträger ist besonders in denjenigen Fällen vorteilhaft anwendbar, bei denen große Wärmeübertragungsflächen benötigt werden und mit denen relativ stark belagbildende und inkrustationsfördernde Medien in Kontakt stehen.The heat exchanger is advantageously applicable particularly in those cases where large heat transfer surfaces are needed and with which relatively strong scale-forming and incrustation-promoting media are in contact.

Characteristic of the bekannton technical solutions

Aus nahezu allen Industrieberelchen sind zahlreiche Großbehälter bekannt, in denen flüssige, gasförmige und feste Stoffe oder Stoffgemische lang- oder kurzfristig gespeichert und wärmeenergetisch behandelt werden. Zur Erwärmung oder Kühlung der Stoffe bzw. Stoffgemische finden zum großen Teil rekuperative Wärmeübertrager Anwendung, die sich ausschließlich aus starren Wärmeübertragungselementen zusammensetzen. Derartige Wärmeübertrager sind entweder stationär oder entnahmefähig im Behälter angeordnet. Eine stationäre Einbindung des Wärmeübertragers mit unlösbarem Behälterdeckel bzw. Klöpperboden, wie z. B. im DD-WP 249326 dargestellt, ist zwar durch relativ geringe Herstellungsaufwendungen und eine variable Integration der Wärmeübertragungsflächen charakterisiert, erbringt jedoch erhebliche Nachteile hinsichtlich der Ausführung von Reparatur- und Reinigungsarbeiten.From almost all Industrieelbelchen numerous large containers are known in which liquid, gaseous and solid substances or mixtures stored long or short term and treated heat energy. For heating or cooling of the substances or mixtures are used for the most part recuperative heat exchangers application, which are composed solely of rigid heat transfer elements. Such heat exchangers are arranged either stationary or removable in the container. A stationary integration of the heat exchanger with permanent container lid or dished bottom, such. As shown in DD-WP 249326, although characterized by relatively low production costs and a variable integration of the heat transfer surfaces, but provides considerable disadvantages in terms of the execution of repair and cleaning work.

Eine entnehmbare Einbindung des Wärmeübertragers mit lösbarem Behälterdeckel bzw. Klöpperbodon vermeidet die vorgenannten Nachteile, schafft aber aufgrund der großflächigen Abdichtmaßnahmen und der daraus resultierenden großen Anzahl von Preßverbindungen, beispielsweise Schraubenverbindungen, außerordentlich kostenintensive Fertigungs-, Montage-, Demontage· und Materialeinsatibedingungen.A removable integration of the heat exchanger with detachable container lid or Klöpperbodon avoids the aforementioned disadvantages, but creates due to the large-scale Abdichtmaßnahmen and the resulting large number of Preßverbindungen, such as screw, extremely costly manufacturing, assembly, disassembly · and Materialeinsatibedingungen.

Des weiteren existieren auch Behälterkonzeptionen, die für das Ein- und Ausbringen des Wärmeübertragers geringe Öffnungsquerschnitte (z. B. <30% des inneren Behälterquerschnittes) vorsehen. Ungünstig hierbei ist, daß der Hüllkreisquerschnitt der Wärmeübertragungselemente geringer als der Öffnungsquerschnitt ausgeführt werden muß, wodurch sich nur eine begrenzte Menge von Wärmeübertragungselementen bzw. relativ geringe Wärmeübertragungsflächen im Behälter unterbringen lassen. Infolge des beträchtlichen Abstandes zwischen den äußeren Wärmeübertragungselementen dus Wärmeübertragers und der Behälterinnenwand ergeben sich auch große, negativ wirkende Temperaturspreizungen im zu erwärmenden oder auszukühlenden Behältermedium.Furthermore, there are also container concepts which provide for the introduction and removal of the heat exchanger small opening cross-sections (eg., <30% of the inner container cross-section). Unfavorable here is that the Hüllkreisquerschnitt the heat transfer elements must be made smaller than the opening cross-section, which can accommodate only a limited amount of heat transfer elements or relatively small heat transfer surfaces in the container. Due to the considerable distance between the outer heat transfer elements dus heat exchanger and the container inner wall, there are also large, negative-acting temperature spreads in the vessel medium to be heated or cooled.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, einen Rohrbündelwärmeübertrager zu entwickeln, der sowohl in Neubaubehältern als auch in bereits bestehenden Behältern in einfachster Weise integrierbar ist, eine maximale und gleichmäßige Verteilung der Wärmeübertragungsfläche mit optimaler Reinigungsfähigkeit ermöglicht und der mit minimalen Fertigungs- sowie Materialaufwendungen herstellbar ist.The aim of the invention is to develop a shell-and-tube heat exchanger which can be integrated in new containers as well as in already existing containers in the simplest way, enables a maximum and uniform distribution of the heat transfer surface with optimum cleaning capability and can be produced with minimal manufacturing and material costs.

Darlegung des Weient der ErfindungPresentation of the Weient of the invention

Aufgab·) der Erfindung Ist es, den Rohrbündelwärmeübertrager für Behälter so auszugestalten, daß er problemlos durch einen Behälterquerschnitt, welcher erheblich kleiner Ist als der innere Behälterquerschnitt, einführbar ist und dessen Wörmeübortragungsilächen im gesamten Behaltervolumen annähernd gleichmäßig vorteilt werden. Außerdem soll der Wärmeübertrager einerseits im Einbauzustand gereinigt und nndererseitszur Intensivreinigung sowie zu Roparaturzwocken aus dem Behälter entnommen werden können.It is the object of the invention to design the shell-and-tube heat exchanger for containers in such a way that it can be inserted without problems through a container cross-section which is considerably smaller than the inner container cross-section and its heat transfer surfaces are approximately uniformly advantageous throughout the entire container volume. In addition, the heat exchanger should be cleaned on the one hand in the installed state and on the other hand can be removed for intensive cleaning and Roparaturzwocken from the container.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem der Rohrbündelwärmeübertrager aus flexiblen Wärmeübertragungsrohren gebildet wird, welche durch Druck- und/oder Torsionskraftbeanspruchut g auf den Rohrboden oder auf ein nit dom Rohrboden gekoppeltes Teil nach dem Einführen des Rohrbündelwärmeübertragers durch die Öffnung des Behälterstutzens in den Behälter einen vergrößerten Hüllkreisdurchmesser oder -querschnitt und eine gekrümmte Rohrmittelachse aufweisen. Die flexiblen Wärmeübertragungsrohre sind entweder zwischen zwei Rohrböden, vorzugsweise parallel gegenüberliegenden Rohrböden, mit daran angeordneten Strömungsverteilern befestigt oder sind an einem Rohrboden mit daran angeordnetem Strömungsverteiior angeschlossen und durch ein freies Rohrende gekennzeichnet. Die zuletzt genannte Wärmeübertragungsrohrvariante beinhJ'ot nicht nur eine gestreckte bzw. geradlinige Rohranordnung im Ausgangszustand, d.h. vor der Installation des Wärmeübertragers im Behälter, sondern auch eine haarnadelförmigo Rohranordnung. Der Abstand zwischen den Rohrböden bzw. dem Rohrboden und den freien Enden der flexiblen Wärmeübertragungsrohre ist nach der Fixierung des Wärmeübertragers im Behälter kleiner als vor dem Einführen des Wärmeübertragers in die Öffnung eines Behälterstutzens. Die flexiblen Wärmeübertragungsrohre sind entweder durch mindestens ein am Rohrboden bzw. Strömungsverteller befestigtes Führungselement, welches in einem Behälterteil fixiert oder in einem mit dem Behälter verbundenen Halteelement gekoppelt ist, oder direkt in einem Behälterteil oder einem mit dem Behälter verbundenen Halteelement zentriert.According to the invention this object is achieved by the tube bundle heat exchanger is formed of flexible heat transfer tubes, which by pressure and / or Torsionskraftbeanspruchut g on the tube sheet or on a nit dom tube bottom coupled part after insertion of the tube bundle heat exchanger through the opening of the container neck into the container Have enlarged outer circle diameter or cross-section and a curved pipe center axis. The flexible heat transfer tubes are either mounted between two tubesheets, preferably parallel tube sheets, with flow distributors disposed thereon, or are connected to a tube plate having a flow distributor disposed thereon and are characterized by a free tube end. The last-mentioned heat transfer tube variant not only includes an elongated tube arrangement in the initial state, i. before installing the heat exchanger in the container, but also a hairpin-shaped pipe arrangement. The distance between the tubesheets or the tubesheet and the free ends of the flexible heat transfer tubes is smaller after fixing the heat exchanger in the container than before insertion of the heat exchanger in the opening of a container neck. The flexible heat transfer tubes are centered either by at least one guide element fastened to the tube plate or flow distributor, which is fixed in a container part or coupled in a holding element connected to the container, or directly in a container part or a holding element connected to the container.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines vertikal angeordneten Warmwasserbereitungssystems näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to a vertically arranged water heating system. In the drawings show:

Fig. 1: Schnittansicht des Einbauzustandes eines Rohrbündelwärmeübertragers in einem Behälter, mit an beidenFig. 1: sectional view of the installation state of a shell and tube heat exchanger in a container, with at both

Wärmeübertragungsrohrenden befestigten Rohrböden und Strömungsverteilern. Fig. 2: Schnittansicht des Einbauzustandes eines Rohrbündelwärmeübertragers in einem Behälter, mit einseitg >reiei> WärmeübertragungsrohrendenHeat transfer tube ends attached tube sheets and flow distributors. Fig. 2: sectional view of the installation state of a shell and tube heat exchanger in a container, with one side> reiei> heat transfer tube ends

Das in den Behälter 1 eintretende kalte Nutzwasser KN wird mittels eines durch den Wärmequelleneintritt WE, die flexiblen Wärmeübertragungsrohre 4 des Rohrbündelwärmeübertragers und den Wärmequellenaustritt WA strömenden Mediums erwärmt und als heißes Nutzwasser HN boi Bedarf aus dem Behälter 1 abgeleitet. Der in Fig. 1 dargestellte Rohrbündelwärmeübertrager ist in einem Behälter 1 mit Behälterstutzen 2 und Halteelement 3 montiert und setzt sich aus flexiblen Wärmeübertragungsrohren 4, deren Enden an Rohrböden 5 befestigt sind, Strömungsverteilern 6, einer Führungsstange 7 und einem Führungsrohr 8 zusammen. Die Rohrböden δ bilden gemeinsam mit den daran befestigten Anschlußteilen 9 den unteren und oberen Strömungsverteiler 6.The cold working water KN entering the container 1 is heated by means of a medium flowing through the heat source inlet WE, the flexible heat transfer tubes 4 of the tube bundle heat exchanger and the heat source outlet WA and discharged from the container 1 as hot working water HN boi. The tube bundle heat exchanger shown in Fig. 1 is mounted in a container 1 with container neck 2 and retaining element 3 and is composed of flexible heat transfer tubes 4, whose ends are fixed to tube plates 5, flow distributors 6, a guide rod 7 and a guide tube 8 together. The tube plates δ together with the connection parts 9 attached thereto form the lower and upper flow distributor 6.

Zur definierten Form- und Lagefixierung der flexiblen Wärmeübertragungsrohre 4 dienen ein am oberen Rohrende 5 angebrachtes Führungsrohr 8, eine mit dem unteren Rohrboden 5 verbundene und in das Führungsrohr 8 hineinragende Führungsstange 7 sowie ein am Boden des Behälters 1 befestigtes Halteelement 3, in welchem die durch den unteren Rohrboden 5 und Strömungsverteiler 6 geführte Führungsstange 7 zentriert wird.For defined shape and position fixation of the flexible heat transfer tubes 4 are attached to the upper tube end 5 guide tube 8, connected to the lower tube plate 5 and projecting into the guide tube 8 guide rod 7 and attached to the bottom of the container 1 holding element 3, in which the the lower tube plate 5 and flow distributor 6 guided guide rod 7 is centered.

Die in Fig. 2 gezeigten flexiblen Wärmeübenragungsrohre 4 des Rohrbündelwärmeübertragers sind einerseits an einem Rohrboden δ sowie mit einem Strömungsverteiler 6 verbunden und besitzen andererseits ein freies Rohrende, in dessen Bereich sich die Strömungsumlenkung des Wärmequellenmediums vollzieht. Hierboi erfolgt die Form- und Lagefixierung der flexiblen Wärmeübertragungsrohre 4 lediglich mittels eines entsprechend gestalteten Halteelements 3 am Boden des Behälters 1.The flexible heat transfer tubes 4 of the shell and tube heat exchanger shown in FIG. 2 are connected on the one hand to a tube bottom δ and to a flow distributor 6 and on the other hand have a free tube end in whose area the flow deflection of the heat source medium takes place. Hierboi takes place the shape and position fixation of the flexible heat transfer tubes 4 only by means of a correspondingly shaped retaining element 3 at the bottom of the container. 1

Die flexiblen Wärmeübertragungsrohre 4 bestehen beispielsweise aus dünnwandigen wendelförmig oder parallel gewellten Metallschläuchen, bevorzugt aus hochlegierten Stahlmarken oder Buntmetallen.The flexible heat transfer tubes 4 consist for example of thin-walled helically or parallel corrugated metal tubes, preferably made of high-alloy steel grades or non-ferrous metals.

Bei der Montage des Rohrbündelwärmeübertragers im Behälter 1 werden die zunächst im gestreckten Zustand vorliegendenWhen assembling the tube bundle heat exchanger in the container 1, the first present in the stretched state

Wärmeübertragungsrohre 4 durch die Öffnung des Behälterstutzens 2 bewegt. Die zum Einführen der Wärmeübertragungsrohre 4 benötigten, annähernd geradlinigen Rohrachsen entstehen entweder aufgrund des Eigengewichtes der Wärmeübertragungsrohre 4 (Fig. 2) oder der Teile 4, δ, β, 7 und 9 (Fig. 1).Heat transfer tubes 4 moves through the opening of the container neck 2. The approximately rectilinear tube axes required for insertion of the heat transfer tubes 4 arise either due to the inherent weight of the heat transfer tubes 4 (FIG. 2) or the parts 4, 6, 7, and 9 (FIG. 1).

Nach Anschlag der Führungsstange 7 (Fig. 1) bzw. der flexiblen Wärmeübertragungsro. re 4 (Fig. 2) auf dem Behälterboden tritt eine Vergrößerung des Hüllkreisdurchmessers HD und damit eine Krümmung der Rohratrsen ein. Das Zusammendrücken bzw. •stauchen des Rohrbündelwärmeübertragers erfolgt durch Druck- und/oder Torsionskrafteintraij DT am oberen Rohrboden δ oder Anschlußelement 9.After stop of the guide rod 7 (Fig. 1) or the flexible Wärmeübertragungsro. re 4 (FIG. 2) on the container bottom occurs an enlargement of the enveloping circle diameter HD and thus a curvature of the Rohratrsen a. The compressing or compressing the tube bundle heat exchanger takes place by means of pressure and / or torsional force DT at the upper tube bottom 6 or connecting element 9.

Durch die Variationsmöglichkeiten von gestreckter Ausgangslänge der Wärmeübertragungsrohre 4, des Betätigungsweges, welcher die Länge zwischen den Enden der Wärmeübertragunysrohre 4 verkürzt und somit variable Hüllkreisdurchmesser bzw. -querschnitte HD sowie Rohrkrümmungsformen gestattet, und der Flexibilität der Wärmeübertragungsrohre 4 sind unter Berücksichtigung der Behälterabmessungen optimale wärmeenergetische und strömungstechnische Bedingungen bei unterschiedlichsten Wärmequellenmedien und -senkenmedien erreichbar.By the possibility of variation of elongated output length of the heat transfer tubes 4, the actuating travel, which shortens the length between the ends of the Wärmeübertragunysrohre 4 and thus variable Hüllkreisdurchschnitte HD and pipe bend forms allowed, and the flexibility of the heat transfer tubes 4 are taking into account the vessel dimensions optimal heat energy and Fluidic conditions in a variety of heat source media and sink media achievable.

Der Rohrbündelwärmeübertrager kann zur Ausführung von Intensivreinigungs- und Reparaturarbeiten in einfacher Weise ausThe shell-and-tube heat exchanger can be designed to carry out intensive cleaning and repair work in a simple manner

dem Behälter 1 entnommen und wieder montiert werden. Infolge der FlexibiiitMt der Wärmeübertragungsrohre 4, woraus bei ausreichenden Strömungsgeschwindigkeiten bzw. bestimmten Medienqualitäten ein Selbstreinigungseffekt resultiert, wird außerdem eine Verlängerung der Intensivreinigungszyklen, insbesondere bei belagbildenden und inkrustationsfördernden Behälterinhalten, gewährleistet. Eine weitere wirksame Reinigung der Wärmeübertragungsrohre 4 im Einbandzustand des Rohrbündelwärmeübertragers ist mittels Behälterdruckspülung mit entsprechenden Strömungsturbulenzen durchführbar.taken from the container 1 and reassembled. Due to the flexibility of the heat transfer tubes 4, resulting in a self-cleaning effect with sufficient flow velocities or certain media qualities, an extension of the intensive cleaning cycles, in particular in the case of coating-forming and incrustation-promoting container contents, is also ensured. A further effective cleaning of the heat transfer tubes 4 in the binding state of the tube bundle heat exchanger can be carried out by means of container pressure flushing with corresponding flow turbulences.

Claims

A shell-and-tube heat exchanger for containers, having flexible heat transfer tubes either located between two tubesheets with flow distributors disposed thereon, or attached only to a tubesheet with flow distributors disposed thereon and each having a free end, characterized in that the flexible heat transfer tubes ( 4) by pressure and / or torsional force entry (DT) in the tube plate (5) or in a with the tube sheet (5) coupled part after insertion through the opening of the container neck (2) in the container (1) an enlarged envelope circle diameter or . Cross-section (HD) and a curved pipe center axis and that the distance between the tube sheets (5) or dom tube bottom (5) and the free ends of the flexible heat transfer tubes (4) after fixing the Rohrbündelwä rneübertragers in the container C) is smaller than before inserting the tube bundle heat transfer in the Öffnun g of the container neck (2).

2. tube bundle heat exchanger according to claim 1, characterized in that the flexible heat transfer tubes (4) either by at least one tube bottom (5) or flow distributor (6) fixed guide element, preferably a guide tube (8) and a guide rod (7) which in fixed to a container part or coupled in a holding element (3) connected to the container (1), or centered directly in a container part or a holding element (3) connected to the container (1).