DE1501616C - Wärmeübertrager - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit Ferner ist ein aus Flossenrohren aufgebauter

einem aus einzelnen, ebenen, parallel nebeneinander Wärmeübertrager (deutsche Patentschrift 648 449)

angeordneten Rohrtafeln aufgebauten Rohrbündel, bekannt, bei dem je zwei gerade Rohrstücke über

wobei jede Rohrtafel aus geraden, parallel zuein- einen rippenlosen Umkehrbogen an ihrem einen Ende

ander in einer Ebene liegenden, mit quer angeord- 5 miteinander verbunden sind, während ihre anderen

neten Rippen versehenen Rohrstücken besteht, die Enden in je einen Sammler münden. Diese U-förmi-

an ihren beiden Enden durch rippenlose Umkehr- gen Rohrstücke sind mit Hilfe von am Scheitel ihres

bögen zu einer ebenen Rohrschlange verbunden sind, Bogens angeschweißten Laschen einzeln in senk-

wobei ferner die Rohrtafeln an zwei gegenüberlie- rechte Einschnitte von Stegen eingehängt. Die Stege

genden Wänden eines einen Wärmeträger führenden io sind ihrerseits Teile von waagerechten und winkel-

Strömungskanals derart angebracht sind, daß die förmigen Traggliedern, die zusammen mit geeigneten

Rohrtafelebenen parallel und die Rohrachsen der Stützen einen tragenden Stützrahmen für die Rohre

geraden Rohrstücke senkrecht zur Strömungsrichtung bilden. Auch bei dieser Konstruktion kann eine un-

des Wärmeträgers verlaufen. gehinderte Umströmung der rippenlosen Umkehr-

Bei Wärmeübertragern, die in Strömungskanälen 15 bögen erfolgen. Darüber hinaus ist die notwendige

heißer, zu kühlender Gase — wie sie z. B. als Einzelmontage der U-förmigen Rohre kostspielig und

Reaktorkühlmittel eines gasgekühlten Kernreaktors aufwendig.

Verwendung finden — angeordnet sind, ist es er- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei wünscht, daß die Gase mit über den Querschnitt Wärmeübertragern der eingangs genannten bekanngleichmäßig verteilter Temperatur aus den Wärme- 20 ten Art auf einfache und wirtschaftliche Weise eine Übertragern austreten. Dazu ist es notwendig, Abstützung der Rohrtafeln in dem Strömungskanal daß die Gaspartikel jedes Stromfadens am Ende zu erreichen, bei der eine Begrenzung des das Rohrihres Weges durch den Wärmeübertrager etwa die bündel umströmenden Gasstromes auf die geraden, gleiche Wärmemenge abgegeben haben. Deshalb muß mit Rippen versehenen Rohrstücke gewährleistet ist; der Strom der abzukühlenden Gase möglichst auf 25 weiterhin soll der Aufwand für die Montage, besondie zur Erhöhung des Strömungswiderstandes und ders für die Montage am Ort, der fabrikmäßig vorzur Verbesserung des Wärmeüberganges mit Rippen gefertigten Rohrtafeln entscheidend reduziert werden, versehenen geraden Stücke der von den Gasen um- Diese zweifache Aufgabe wird, ausgehend von der strömten Rohre begrenzt werden. eingangs bezeichneten bekannten Gattung von

Abgesehen von den quer angeordneten Rippen, 3° Wärmeübertragern erfindungsgemäß dadurch gelöst, die ihrerseits ebenfalls vielfach bekannt sind (siehe daß zur Befestigung der Rohrtafeln an den gegenz. B. deutsche Patentschrift 465 239), zeigt die bei- überliegenden Wänden des Strömungskanals jeweils gische Patentschrift 559 078 einen Wärmeübertrager zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umkehrbögen der eingangs genannten Art, bei dem die Rohrtafeln der Rohrtafeln Tragborde angebracht sind, deren einzeln auf an gegenüberliegenden Wänden ange- 35 Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung des Wärmebrachten Konsolen abgestützt sind. Eine Beschrän- trägers steht und deren Länge sich an den die Umkung des Gasstromes im wesentlichen auf den Be- kehrbögen aufweisenden Rohrbündelseiten durchreich der geraden Rohrstücke wird bei dieser be- gehend entlang des ganzen Bündels erstreckt, wähkannten Anordnung nicht erreicht. Darüber hinaus rend sie in der Breite bis nahe an die mit Rippen vererfordert die Montage dieses bekannten Rohrbündels 40 sehenen geraden Rohrstücke der Rohrtafeln heraneinen erheblichen Aufwand, da jede einzelne, ebene reichen, wobei die Montage jeder Rohrtafel durch Rohrtafel individuell an den Konsolen befestigt Einschieben von einer Wandseite (Wand 2) her vorwerden muß. gesehen ist, an welche die mit den Tragborden ver-

In der vorstehend erwähnten deutschen Patent- sehenen Wände anschließen.

schrift sind die quer angeordneten Rippen ebenfalls 45 Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bean geraden, parallelen Rohrstücken angeordnet; diese steht darin, daß die einzelnen Rohrtafeln in der sind an ihren Enden durch Sammler untereinander Strömungsrichtung des Wärmeträgers versetzt zueinverbunden, die an die Rippen nahe heranreichen. ander angeordnet und abwechselnd entweder von Die Sammler ihrerseits stehen durch in einer Er- oben oder von unten an den Tragborden befestigt Weiterung des Strömungskanals für den Wärmeträger 50 sind, da dadurch eine besonders dichte Packung der liegende, rippenlose Umkehrbögen untereinander in Rohre im Rohrbündel und damit im Strömungskanal Verbindung. Abgesehen von erheblichen Druckver- erreicht wird.

lusten, die für innerhalb der Rohre fließende' Medien Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines — durch die wiederholten Übergänge der Strömung Ausführungsbeispiels näher erläutert,
aus den geraden Rohrstücken in die Sammler und 55 Fig. 1 zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittaus diesen wieder in die geraden Rohrstücke oder linie I-I der Fig. 2 durch einen Wärmeübertrager, die Umkehrbögen — hingenommen werden müssen, dessen Rohrbündel in einzelne, parallel liegende, kann mit dieser Konstruktion eine Begrenzung der ebene Rohrschlangen aufgeteilt und in einem, den abzukühlenden Gase auf die mit Rippen versehenen einen Wärmeträger, ζ. B. ein Gas führenden Strö-Rohrstücke nicht erreicht werden, obwohl die ebenen 60 mungskanal angeordnet ist;

Rohrtafeln mit ihren Sammlern auf parallel zu den Fig. 2 stellt eine Draufsicht der Fig. 1, teilweise

Rohrachsen verlaufenden, durchgehenden Tragbor- im Schnitt, dar, während

den montiert sind. Da jede Rohrtafel dieser Kon- Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie TII-TII der

struktion darüber hinaus auf zwei an gegenüber- Fig. 1 wiedergibt.

liegenden Wänden angeordneten, nur ihr zugehörigen 65 Bei dem als Ausführungsbeispiel gezeigten Wärme-

Tragbordcn ruht, erfordert die Lagerung des ganzen übertragerhandelt es sich um einen Wärmeübertrager,

Rohrbündels einen hohen Aufwand an Material und der für den Einbau in die Reaktoranlage eines gas-·

Montagearbeit. gekühlten Kernreaktors vorgesehen ist. Die von zu

erhitzendem Dampf durchströmten Rohre 3 des Rohrbündels sind dabei in einen oben und unten offenen Strömungskanal 1 von rechteckigem Querschnitt eingebaut. Dieser Strömungskanal 1 wird von dem die Wärme zuführenden Reaktorkühlmittel, z. B. CO₂, in Richtung des Pfeiles A (Fig. 1) durchsetzt, so daß die Rohre 3 von dem gasförmigen Wärmeträger quer angeströmt werden. Mehrere solcher Strömungskanäle werden bei einer bereits in Ausführung befindlichen derartigen Reaktoranlage in einem Druckgefäß nebeneinander aufgestellt.

Um eine Vorstellung von den Größenabmessungen des Wärmeübertragers zu geben, sei erwähnt, daß die Abmessungen eines einzelnen derartigen Strömungskanals z. B. 2 X 2 X 10 m³ betragen können, und dieser ein Gewicht von über 100 Tonnen besitzt.

Die mit 2 bezeichnete Wand des Kanalgehäuses 1 ist abnehmbar und wird durch Schrauben 6 an zwei einander gegenüberliegenden festen Wänden des Strömungskanals 1 befestigt. Die Wände des Kanals 1 können zur Erhöhung ihrer mechanischen Festigkeit aus gewellten Blechen gefertigt sein.

Die geraden, mit Zirkularrippen 7 versehenen, parallelen Stücke der Rohre 3, deren Achsen senkrecht zur Strömungsrichtung des Wärmeträgers verlaufen, sind durch rippenlose Umkehrbogen 8 miteinander zu ebenen, parallel nebeneinander angeordneten Rohrtafeln zusammengefaßt und werden von dem zu erwärmenden Medium parallel von unten nach oben durchströmt, wie dies durch die kleinen Pfeile in Fig. 1 angedeutet ist.

Die Rohrtafeln, deren Ebenen parallel zur Strömungsrichtung des Wärmeträgers verlaufen, sind mittels Briden 5 an jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umkehrbogen 8 liegenden Tragborden 4 befestigt. Diese sind ihrerseits an die beiden, an die Wand 2 anstoßenden Wände des Kanals 1 parallel zueinander im Abstand angeschweißt und an den beiden Wänden versetzt zueinander angeordnet. Die Ebene der Tragborde 4 steht senkrecht zur Strömungsrichtung des Wärmeträgers; ihre Länge erstreckt sich an den die Umkehrbogen 8 aufweisenden Rohrbündelseiten durchgehend entlang des ganzen Bündels, während sie in ihrer Breite bis nahe an die Rippen 7 der geraden Rohrstücke 3 heranreichen.

Wie Fig. 1 zeigt, sind die einzelnen Rohrtafeln in Strömungsrichtung des Wärmeträgers versetzt zueinander angeordnet und durch die Briden 5 abwechselnd von oben und von unten an den Tragborden 4 gehalten (Fig. 3).

Durch die Aufteilung des Rohrbündels in ebene, parallele Rohrtafeln ergeben sich z. B. in Diagonalrichtung durch das Rohrbündel einzelne Gassen, durch welche Schwingungsdämpferstäbe 10 zwischen die Rohre 3 geschoben sind.

Diese Schwingungsdämpferstäbe 10 dienen zur Dämpfung von Rohrschwingungen, die durch die die Rohre quer anströmenden Gase entstehen können.

Die Anordnung der Tragborde 4 quer zur Strömungsrichtung des Gases ergibt eine wirksame Drosselung der Gasströmung in den Bereichen der Umkehrbögen, so daß die Gasströmung im wesentlichen im Bereich der mit Rippen 7 versehenen, geraden Rohrstücke 3 verläuft. Somit wird auf einfache Weise am Ende des Wärmeübertragers eine über den Querschnitt gleichmäßige Temperaturverteilung der Gase erreicht.

Die Montage der Rohrbündels erfolgt bei abgenommener Seitenwand 2 des Kanals 1, indem eine nach der anderen der vorher gefertigten Rohrtafeln in Richtung parallel zu den Tragborden 4 in den Strömungskanal 1 eingeschoben und dort mittels der Briden 5 an den Tragborden 4 befestigt wird.

Schließlich wird die Seitenwand 2 befestigt, die in dem gezeigten Beispiel mit Schrauben 6 an die mit den Tragborden 4 versehenen Wände angeschraubt wird. Nach der Montage der Rohrtafeln kann die Wand 2 jedoch auch mit den anstoßenden Wänden des Kanalgehäuses 1 verschweißt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Wärmeübertrager mit einem aus einzelnen, ebenen, parallel nebeneinander angeordneten Rohrtafeln aufgebauten Rohrbündel, wobei jede Rohrtafel aus geraden, parallel zueinander in einer Ebene liegenden, mit quer angeordneten Rippen versehenen Rohrstücken besteht, die an ihren beiden Enden durch rippenlose Umkehrbögen zu einer ebenen Rohrschlange verbunden sind, wobei ferner die Rohrtafeln an zwei gegenüberliegenden Wänden eines einen Wärmeträger führenden Strömungskanals derart angebracht sind, daß die Rohrtafelebenen parallel und die Rohrachsen der geraden Rohrstücke senkrecht zur Strömungsrichtung des Wärmeträgers verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der Rohrtafeln an den gegenüberliegenden Wänden des Strömungskanals jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umkehrbögen (8) der Rohrtafeln Tragborde (4) angebracht sind, deren Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung des Wärmeträgers steht und deren Länge sich an den die Umkehrbögen aufweisenden Rohrbündelseiten durchgehend entlang des ganzen Bündels erstreckt, während sie in der Breite bis nahe an die mit Rippen (7) versehenen geraden Rohrstücke (3) der Rohrtafeln heranreichen, wobei die Montage jeder Rohrtafel durch Einschieben von einer Wandseite (Wand 2) her vorgesehen ist, an welche die mit den Tragborden versehenen Wände anschließen.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rohrtafeln in der Strömungsrichtung des Wärmeträgers versetzt zueinander angeordnet und abwechselnd entweder von oben oder von unten an den Tragborden (4) befestigt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen