DE1022846B

DE1022846B - Gas heater

Info

Publication number: DE1022846B
Application number: DEA19011A
Authority: DE
Original assignee: Aktiengesellschaft fuer Technische Studien
Current assignee: Aktiengesellschaft fuer Technische Studien
Priority date: 1952-11-07
Filing date: 1953-10-20
Publication date: 1958-01-16
Also published as: GB736759A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft einen Gaserhitzer, bei welchem von dem zu erhitzenden Medium durchflossene, parallel zu dessen Achse nebeneinander angeordnete Rohre einen Feuerraum umschließen und von diesem Feuerraum her bestrahlt werden, während sie auf der dem Feuerraum abgewendeten Seite durch Berühren mit den Feuerraum verlassenden Gasen beheizt werden.The invention relates to a gas heater in which the medium to be heated flows through, Pipes arranged next to one another parallel to its axis enclose a combustion chamber and are irradiated from this firebox, while on the side facing away from the firebox through Contact with gases leaving the combustion chamber can be heated.

Bei einem solchen Gaserhitzer sind die Rohre auf der dem Feuerraum zugekehrten Seite einer intensiven Bestrahlung ausgesetzt wegen der im Feuerraum herrschenden hohen Temperatur. Auf der dem Feuerraum abgewendeten Seite findet dagegen nur eine Wärmeübertragung durch Berührung von Seiten der den Feuerraum verlassenden Feuergase statt, die dort eine wesentlich tiefere Temperatur aufweisen als im Feuerraum. Die Wärmeübertragung an die Rohre ist daher auf der durch Berührung beheizten Seite viel geringer als auf der durch Strahlung beheizten Seite der Rohre. Dieser Umstand hat die Nachteile zur Folge, daß einerseits in den Rohren Wärmespannungen erzeugt werden und daß andererseits die Rohre sich infolge der ungleichmäßigen Temperaturverteilung auf ihrem Umfang ausbiegen können, so daß ihre regelmäßige Anordnung gestört werden kann.In such a gas heater, the pipes on the side facing the combustion chamber are intensive Exposure to radiation due to the high temperature in the furnace. On the firebox on the other hand, there is only heat transfer through contact with the side facing away The fire gases leaving the combustion chamber take place, which have a significantly lower temperature there than in the Firebox. The heat transfer to the tubes is therefore much on the touch heated side lower than on the side of the tubes heated by radiation. This fact has the disadvantages to The result is that, on the one hand, thermal stresses are generated in the pipes and that, on the other hand, the pipes can bend due to the uneven temperature distribution on their circumference, so that their regular arrangement can be disturbed.

Die Erfindung sucht diesen Nachteil zu vermeiden, und zwar wird dies bei der erfindungsgemäßen Ausbildung eines Gaserhitzers dadurch erreicht, daß die Rohre auf der dem Feuerraum abgewendeten Seite, und zwar nur auf dieser Seite, die Oberfläche vergrößernde Ansätze tragen, welche so dimensioniert sind, daß die Rohre auf der durch Berührung beheizten Seite mindestens annähernd gleiche Wärmezufuhr erhalten wie auf der bestrahlten Seite.The invention seeks to avoid this disadvantage, and indeed this is the case with the training according to the invention of a gas heater achieved by placing the tubes on the side facing away from the furnace, and only on this side, the surface-enlarging approaches, which are dimensioned in such a way, that the tubes receive at least approximately the same heat input on the side heated by contact as on the irradiated side.

Die Maßnahme, beheizte Rohre mit die Oberfläche vergrößernden Ansätzen zu versehen, ist an sich bekannt. So wurde bereits bei Dampfkesseln eine Auskleidung des Feuerraumes mit Wasserrohren vorgenommen, auf welche Stifte zum Tragen einer keramischen Masse aufgeschweißt sind. Die Stifte, welche auf der dem Feuerraum zugekehrten Seite der Rohre angebracht sind, haben dabei nicht nur diese Aufgabe des Tragens, sondern auch die, Wärme aus der keramischen Masse an ihre Träger, nämlich die wasserdurchflossenen Rohre, abzuführen, und so die keramische Masse zu kühlen. Eine gleichmäßige Wärmeübertragung über den ganzen Rohrumfang wird dabei nicht erreicht und auch nicht bezweckt. Auch ist eine Gasturbinen-Brennkammer bekannt, bei Avelcher die Innenseite der zylindrischen Brennkammerwandung mit einer keramischen Masse ausgekleidet ist, welche durch Stifte getragen ist. Die Brennkammerwandung ist auf ihrer Außenseite von Kühlluft umspült, und die Stifte ragen auch in denThe measure of providing heated pipes with approaches increasing the surface area is known per se. In the case of steam boilers, for example, the combustion chamber has been lined with water pipes, on which pins for carrying a ceramic mass are welded. The pencils, which are attached to the side of the pipes facing the combustion chamber do not only have these Task of carrying, but also the, heat from the ceramic mass to its carrier, namely the pipes through which water flows, and thus to cool the ceramic mass. A steady one Heat transfer over the entire circumference of the pipe is neither achieved nor intended. A gas turbine combustion chamber is also known, at Avelcher the inside of the cylindrical combustion chamber wall is lined with a ceramic mass which is carried by pins. the The outside of the combustion chamber wall is surrounded by cooling air, and the pins also protrude into the

Anmelder:Applicant:

Aktiengesellschaft für technische Studien, Zürich (Schweiz)Joint stock company for technical studies, Zurich (Switzerland)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Albrecht, Patentanwalt,
Berlin-Frohnau, Edelhofdamm 26Representative: Dipl.-Ing. H. Albrecht, patent attorney,
Berlin-Frohnau, Edelhofdamm 26

*5 Beanspruchte Priorität:* 5 Claimed priority:

Schweiz vom 7. November 1952Switzerland from November 7, 1952

Strömungsraum der Kühlluft hinein, um die Wärmeübertragung an die Kühlluft zu erhöhen. Hier handelt es sich aber von vornherein um eine rotationssymmetrische Wärmeströmung, so daß die eingangs erwähnten Schwierigkeiten nicht auftreten können.Flow space of the cooling air in to increase the heat transfer to the cooling air. Here acts But from the outset it is a rotationally symmetrical heat flow, so that the aforementioned Difficulties cannot arise.

Ferner ist ein mit Kohlenstaub befeuerter Röhrenlufterhitzer mit nebeneinander verlaufenden, das Heizmittel einseitig begrenzenden Rohren bekanntgeworden, bei welchem eine ausgleichende Wirkung auf die Wärmeübertragung längs des Rohrumfanges dadurch erzielt wird, daß die Rohre mit Abstand voneinander und mit Abstand von der als wärmespiegelnde Fläche ausgebildeten Feuerraumwand angeordnet und auf ihrer dem Feuerraum zugewandten Seite mit einer wärmediämmenden Verkleidung versehen sind. Diese Verkleidung ist so bemessen, daß die durch die Wärmeleitung auf der Vorderseite auf das Rohr übertragene Wärmemenge etwa ebenso groß ist wie die durch Rückstrahlung von der Wand auf das Rohr übertragene Wärmemenge. Um eine Wärmeübertragung von der Rückseite der Rohre her zu erreichen, wird also hier zuerst ein Teil der Strahlung auf die Rück-Furthermore, a tubular air heater fired with coal dust and running next to one another is the heating means unilaterally limiting pipes become known, in which a balancing effect on the Heat transfer along the pipe circumference is achieved in that the pipes are spaced apart from one another and arranged at a distance from the furnace wall designed as a heat-reflecting surface and on their side facing the combustion chamber are provided with a heat-insulating cladding. These Cladding is dimensioned so that the heat transferred to the pipe through the heat conduction on the front side The amount of heat is about the same as that transferred from the wall to the pipe through reflection Amount of heat. In order to achieve heat transfer from the rear of the tubes so here first some of the radiation on the rear

5c wand geleitet, von welcher sie an die hintere Rohrseite zurückgeworfen wird. Diese Wärme kann aber stets nur einen geringen Bruchteil der gesamten Strahlungswärme betragen. Daher wird das Anbringen einer wärmedämmenden Verkleidung auf der Vorderseite5c wall, from which it is led to the rear side of the pipe is thrown back. However, this heat can only be a small fraction of the total radiant heat be. Therefore, the installation of a thermal insulation cladding on the front

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der Rohre erforderlich. Diese Maßnahme ist somit mit einer starken Verminderung der gesamten Wärmeübertragung verbunden.of the pipes required. This measure is thus associated with a strong reduction in the total heat transfer tied together.

Die Maßnahme, bei Heizrohren die Oberfläche vergrößernde Ansätze in Form von Rippen auf der dem Feuerraum abgewendeten Seite, und zwar nur auf dieser Seite, anzuordnen, ist an sich bekannt. Sie ist schon für Wasserrohre, insbesondere für Strahlungskessel, die längs den Wandungen einer Feuerung im sind solche Rippen nur auf dieser Seite, jedoch nicht auf der vom Feuerraum her bestrahlten Seite der Rohre vorhanden. Die Rippen sind nach Zahl und Größe so dimensioniert, daß die Rohre auf der durch Berührung beheizten Seite im wesentlichen gleiche Wärmebelastung wie auf der bestrahlten Seite aufweisen. The measure, in the case of heating pipes, the surface enlarging approaches in the form of ribs on the To arrange the side facing away from the combustion chamber, and only on this side, is known per se. she is already for water pipes, especially for radiation boilers, which are installed along the walls of a furnace in the such ribs are only on this side, but not on the side irradiated from the furnace Pipes available. The ribs are dimensioned according to number and size so that the tubes on the through Touch heated side have essentially the same heat load as on the irradiated side.

Bei dem dargestellten Erhitzer hat der Feuerraum einen quadratischen Querschnitt. Im Interesse einer Abstand von dieser verlaufen und eine Strahlungs- 10 gleichmäßigen Verteilung der Wärme auf alle Rohre wand bilden, verwendet worden. Die Rippen haben kann es aber auch zweckmäßig sein, die Rohre aufIn the heater shown, the combustion chamber has a square cross-section. In the interest of a Distance from this run and a radiation 10 uniform distribution of heat to all tubes wall form has been used. But it can also be useful to have the ribs on the tubes

einer Zylindermantelfläche, sich gegenseitig berührend, anzuordnen und einen zylindrischen Feuerraum umschließen zu lassen.a cylindrical surface, touching each other, to be arranged and enclose a cylindrical combustion chamber allow.

Wie aus der vergrößerten Darstellung eines Schnittes durch ein Rohr nach Fig. 4 hervorgeht. haben die Rippen 7 U-förmigen Querschnitt und sind durch Schweißung mit den Rohren verbunden.As can be seen from the enlarged illustration of a section through a pipe according to FIG. the ribs 7 have a U-shaped cross-section and are connected to the pipes by welding.

Die die Oberfläche vergrößernden Ansätze können aber auch auf andere Weise an den Rohren befestigt sein oder auch mit diesen aus einem Stück bestehen. Außer der Form von Rippen können sie auch irgendweiche andere Gestalt aufweisen.The approaches increasing the surface area can also be attached to the tubes in other ways be or also consist of one piece with these. In addition to the shape of ribs, they can also be any shape have a different shape.

Das in Fig. 5 dargestellte Rohr trägt auf der rechten Seite nadeiförmige Ansätze 8. Im Gaserhitzer ist dabei die linke Seite des Rohres dem Feuerraum zuzuwenden, während die mit den Ansätzen versehene Seite von diesem abzuwenden ist.The tube shown in FIG. 5 has needle-shaped extensions 8 on the right side. In the gas heater the left side of the pipe has to be turned towards the combustion chamber, while the one provided with the extensions Side of this is to be averted.

Claims

Patent claims:

1. Gas heater, in which the medium to be heated flowed through, parallel to it Axis neljen each other arranged pipes enclose a furnace and from this furnace are irradiated here, while they are touched on the side facing away from the combustion chamber are heated with the gases leaving the furnace, characterized in that the Pipes on the side facing away from the furnace, and only on this side, the surface carry enlarging approaches, which are dimensioned so that the tubes on the through Contact heated side receive at least approximately the same heat input as on the irradiated side Page.

2. Gas heater according to claim 1, characterized in that the tubes on a cylinder jacket surface, mutually touching, are arranged and enclose a cylindrical combustion chamber.

3. Gas heater according to claim 1, characterized in that that the surface enlarging approaches consist of longitudinal ribs.

4. Gas heater according to claims 1 and 3, characterized in that the ribs are U-shaped Have cross-section and are connected to the pipes by welding.

5. Gas heater according to claim 1, characterized in that that the surface enlarging approaches are needle-shaped.

on the side facing the wall and exposed to less thermal radiation Pipes in the area of the pipes have a thickened cross-section, so that the surface of the wall facing Tube side is enlarged. In order to absorb as much heat as possible from the reflective wall, the ribs are arranged so as to cantilever transversely to the direction of radiation. But this in turn brings with the disadvantage that the part of the wall lying behind the pipe through the ribs themselves Is shielded and therefore absorbs less radiant heat from the combustion chamber. Also conditioned this Arrangement a relatively large mutual distance between the heating pipes.

In the subject matter of the invention, on the other hand, the heating pipes can be arranged directly next to one another. on on the side facing away from the furnace, the pipes carrying the gas to be heated can only be touched heated with gases leaving the combustion chamber. Through the arranged on this side, the surface increasing approaches but the heat transfer can be increased and practically arbitrarily their dimensioning in such a way that the tubes on the side heated by contact at least Obtaining approximately the same heat input as on the irradiated side is a special feature of a gas heater Significance because of the poor heat transfer of the gaseous medium to be heated compared to water, there is a risk of severe temperature unevenness along the circumference of the pipe is particularly large.

In the drawing are examples of the design Execution of a gas heater illustrated in a simplified representation. It shows Fig. 1 is a longitudinal section through a gas heater. FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1. 3 shows a part of the section according to FIG. 2 through the tubes in an enlarged view,

Fig. 4 shows a section through a tube in a further enlargement and

5 shows a part of a pipe in a view with a particular embodiment of approaches.

In the gas heater shown, pipes 1 are irradiated from a furnace 2. The pipes 1 are flowed through by the medium to be heated, which is fed through a distribution line 3 and through a collecting line 4 is led away. The tubes 1 are arranged in a row next to one another and are in contact each other. The combustion gases leaving the combustion chamber reach an intermediate space 5 between the pipes and the wall of the heater and coat the side facing away from the furnace of the pipes. Afterwards they leave the heater at a point 6. The pipes carry on the combustion chamber facing away from the surface enlarging approaches 7, which consist of longitudinal ribs, namely Considered publications: German patent application H 8434 Ia / 13 a (published on July 24, 1952), K9620Ia / 13d (announced on May 29, 1952):

Swiss patent λ ^τ π 250 481.

1 sheet of drawings