DE2410292A1

DE2410292A1 - Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE2410292A1
Application number: DE2410292A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Loewe
Original assignee: Cass International GmbH
Current assignee: Cass International GmbH
Priority date: 1974-03-04
Filing date: 1974-03-04
Publication date: 1975-09-18
Also published as: AT337219B; ATA133775A

Description

Wärmeaustauscher Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher mit einem zylindrischen Gehäuse, in welchem eine Mehrzahl von ein erstes Medium führenden sich in axialer Richtung des Gehäuses erstreckenden Rohren angeordnet ist, die entlang ihrer Länge durch in gleichen Abständen quer angeordnete und mittels Zuganker befestigte StUtz- und Lenkbleche abgestützt sind, deren jedes nur einen Teil der Querschnittsfläche des Gehäuses ausfüllt und demgemäß mit der Gehäuse innenwand eine Durchtrittsöffnung fUr ein die Rohre umströmendes zweites Medium bildet, wobei durch bei aufeinanderfolgenden StUtz- und Lenkblechen unterschiedlich gebildete Durchtrittsöffnungen ein nicht geradliniger Strömungsweg fUr das zweite Medium gebildet ist, und mit Ein - und Austrittsöffnungen am Gehäuse fUr das zweite Medium.
Solche Wärmeaustauscher können fUr sich getrennt angeordnet oder in Mäntel, Gehäuse oder dergleichen anderer größerer Wärmaustauscher eingebaut sein.
Die Abmessungen solcher Wärmeaustauscher werden durch die wärmetechnischen Forderungen bestimmt, beispielsweise durch die pro Zeiteinheit durchzusetzenden Volumina des ersten und/oder.des zweiten Mediums.
Ein Problem besteht bei solchen Wärmeaustauschern darin, daß, um Erosionen an den Rohren im Gehäuse zu vermeiden, eine bestimmte Geschwindigkeit des um die Rohre herumströmenden zweiten Mediums nicht Uberschritten werden darf. Diese Geschwindigkeit des um die Rohre herumströmenden zweiten Mediums ist besonders kritisch, da sie oftmals nicht in Ubereinstimmung mit den wärmetechnischen Anforderungen optimal verwirklicht werden kann, sondern vielmehr von konstruktiven Einzelheiten abhängt. Um einen guten Wärmedbergang zu erhalten, ist Turbulenz erforderlich, die andererseits erhöhten Druckverlust verursacht. Je größer die Turbulenz ist, um so geringer ist die zulässige Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Mediums, wodurch wiederum der Wärmeaustauscher größer gebaut werden muß.
Bei Wärmeaustauschern der einleitend genannte Art sind verschiedene AusfUhrungen von StUtz- und Lenkblechen bekannt. In- vielen Fällen ist eine Verringerung der Längsgeschwindigkeit des zweiten Mediums, d.h. der Geschwindigkeit in axialer Richtung des Wärmeaustauschergehäuses, und auch der Quergeschwindigkeit, d.h. der zur Längsgeschwin digkeit rechtwinkligen Geschwindigkeit wUnschenswert. Jedoch reichen die mit den bekannten AusfUhrungen erzielten Geschwindigkeitsverringerungen fUr viele Fälle nicht aus. Außerdem sind bei den bekannten Ausführungen und Anordnungen von StUtz- und Lenkblechen in den nicht geradlinigen Strömungsv wegen vergleichsweise große tote Räume vorhanden, wodurch notwendigerweise der Wirkungsgrad des Wärmeaustauschers herabgesetzt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmeaustauscher der einleitend genannten Art derart zu gestalten, daß der Wirkungsgrad weiter verbessert wird. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Stütz- und Lenkbleche gleiche Kreissektorgestalt haben, und daß aufeinanderfolgende StUtz- und Lenkbleche mit jeweils gleicher Winkelverdrehung angeordnet sind.
Bei einer solchen Ausführung kann durch entsprechende Auswahl der Größe der Kreissektorgestält der Stütz- und Lenkbleche der Durchschnittsquerschnitt an einem solchen Blech beliebig, d.h. der gewünschten Längsgeschwindigkeit entsprechend gewählt werden. Dadurch, daß die aufeinanderfolgenden kreissektorförmigen Stütz- und Lenkbleche mit jeweils gleicher Winkelverdrehung angeordnet sind, wird zunächst auch eine vergleichsweise niedrige Quergeschwin digkeit erzielt, wobei zusätzlich in die Strömung ein gewisser Drall eingefUhrt wird, wodurch die bei bekannten Ausführungen vorhandenen toten Räume in den Strömungswegen beseitigt oder zumindestens in großem Ausmaß verkleinert werden. Insbesondere auch hierdurch wird der Wirkungsgrad des Wärmuberganges weiter verbessert. Außerdem ergibt sich eine Verminderung der Druckverluste durch besseren Anströmwinkel an die im Gehäuse angeordneten das erste Medium führendr Rohre , sowie weniger jedoch ausreichende Turbulenz, da keine reine Querströmung vorhanden ist. Die erzielten Geschwindigkeiten sind derart, daß die Gefahr der Erosion der das erste Medium führenden Rohre weitgehend beseitigt ist.
Eine besondere Aus fUhrungs form der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stützt und Lenkbleche gleiche achssymmetrische Doppelkreissektorgestalt haben. Bei einer solchen Gestaltung der StUtz- und Lenkbleche zusammen mit der Anordnung aufeinanderfolgender StUtz- und Lenkbleche mit jeweils gleicher Winkelverdrehung wird ein außerordentlich gUnstiges Strömungsbild für das zweite Medium in dem Wärmeaustauscher geschaffen.
GegenUber der bekannten AusfUhrung kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Stütz- und Lenkbleche bei verbessertem Wirkungsgrad des Wärmeaustauschers eine kUrzere StUtzweite realisiert werden, was hinsichtlich der Vermeidung - von Vibrationen vorteilhaft ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert: Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht eines Wärmeaustauschers, an welchem die Erfindung verkörpert ist.
Fig. 2 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene schaubildliche Teilschnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 3 ist eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht einer anderen bevorzugten Aus fUhrungs form der Erfindung.
Gemäß Fig. 1 ist ein Wärmeaustauscher vorgesehen, der ein Gehäuse 1 mit Endkappen 2 und 3 fUr Eintritt und Austritt eines ersten Mediums aufweist, welches durch eine Vielzahl von Rohren 4 strömt, von denen nur einige -dargestellt sind. Die Rohre 4 sind an beiden Enden in je einem Rohrboden 5 festgelegt.
Im mittleren Teil des Gehäuses 1 sind zwei Offnungen 6 und 7 für Eintritt und Austritt eines zweiten Mediums vorgesehen, welches die Rohre 4 im Inneren des Wärmeaustauschergehäuses 1 umströmt.
Weiterhin sind in dem mittleren Teil des Gehäuses 1 StUtz- und Lenkbleche 8 dargestellt, die später anhand der Fig. 2 und 3 näher beschrieben werden.
Es ist zu verstehen, daß die Fig. 1 einen Wärmeaustauscher nur schematisch zeigt, und daß die Anzahl der dargestellten Rohre 4 und der StUtz- und Lenkbleche 8 in der Praxis meist viel größer als die in Fig. 1 dargestellte Anzahl ist.
Solche Stütz- und Lenkbleche 8 werden Ublicherweise mittels nicht dargestellter Zuganker in der gewUnschten Stellung festgelegt,-und sie weisen Öffnungen fUr den Durchgang der das erste Medium fUhrenden Rohre 4 auf. Die Zuganker sind auch in den Fig. 2 und 3 nicht gezeigt, um die Darstellung nicht kompliziert zu machen. Die Zuganker sind jedoch bekannt.
In Fig. 2 ist eine erste Aus fUhrungs form von StUtz-und Lenkblechen 8a wiedergegeben. Bei dieser AusfUhrungsform haben die StUtz- und Lenkbleche 8a Kreissektorgestalt, und aufeinanderfolgende StUtz- -und Lenkbleche 8a sind mit jeweils gleicher Winkelverdrehung angeordnet, wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist, wobei der Verdrehungswinkel vorzugsweise gleich dem Sektorwinkel der Bleche 8a ist.
Die StUtz- und Lenkbleche 8a gemäß Fig. 2 haben eine Gestalt entsprechend einem Kreissektorwinkel von 1200, so daß, wenn aufeinanderfolgende StUtz- und Lenkbleche 8a mit jeweils gleicher Winkelverdrehung von ebenfalls 120° angeordnet sind, jedes vierte Stütz- und Lenkblech 8a sich in der gleichen relativen Lage befindet, wie dieses aus Fig. 3 bequem ersichtlich ist.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß mit der dort getroffenen Gestaltung und Anordnung der StUtz- und Lenkbleche 8a nicht nur eine Strömungskomponente in Querrichtung und demgemäß eine Quergeschwindigkeit erhalten wird, sondern auch - zufolge der mit jeweils gleicher Winkelverdrehung angeordneten aufeinanderfolgenden StUtz- und Lenkbleche 8a - zusätzlich in die Strömung ein gewisser Drall eingefUhrt wird.
In Fig. 3 ist eine andere bevorzugte Aus fUhrungs form der Erfindung dargestellt, die insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn die Quergeschwindigkeit weiter verringert werden soll.
Die StUtz- und Lenkbleche 8b gemäß dieser AusfUhrungsform haben achssymmetrische Doppelkreissektorgestait, die aus Fig. 3 klar ersichtlich ist. Bei der dargestellten Ausftlhrungsform beträgt jeder einfache Kreissektorwinkel jedes StUtz- und Lenkbleches 8b 60°, ßo daß, da jedes StUtz- und Lenkblech 8b Doppelkreissektorgestalt hat, jedes Stütz- und Lenkblech 8b insgesamt einen Kreissektorwinkel von 2 x 60° - 1200 einnimmt. Da auch hier aufeinanderfolgende StUtz- und Lenkbleche 8b mit jeweils gleicher Winkelverdrehung mit einem Verdrehungswinkel gleich dem Sektorwinkel angeordnet sind, ergibt es sich auch bei dieser Ausführungsform, daß jedes vierte StUtz-' und Lenkblech 8b in gleicher Relativlage angeordnet ist.
Außer der gegenUber der AusfUhrung gemäß Fig 2 noch verringerten Quergeschwindigkeit bei der AusfUhrungsform gemäß Fig. 3 wird auch hier zusätzlich in die Strömung ein gewisser Drall eingefUhrt, wodurch tote Räume beseitigt oder zumindestens in großem Ausmaß verkleinert werden.
Bei beiden AusfUhrungsformen gemäß den Fig. 2 und 3 ist der Abstand der StUtz- und Lenkbleche 8a, 8b derart gewählt, daß jeweils zwei aufeinanderfolgende, sich in gleicher Relativlage befindende StUtz- und Lenkbleche einen Abstand voneinander haben, der der-maximalen StUtzweite der das erste Medium fUhrenden Rohre 4 entspricht, Auf diese Weise ist gewährleistet, daß jedes Rohr 4 zumindestens an StelleÄ'ntsprechend der maximalen Stützweite abgestützt ist.

Claims

Patentanst,rUche

rciärmeaustauscher mit einem zylindrischen Gehäuse, in welchem eine Mehrzahl von ein erstes Medium fUhrenden sich in axialer Richtung des Gehäuses erstreckenden Rohren angeordnet ist, die entlang ihrer Länge durch in gleichen Abständen durch Zuganker befestigte quer angeordnete StUtz- und Lenkbleche abgestützt sind, deren jedes nur einen Teil der Querschnittsfläche des Gehäuses ausfüllt und demgemäß mit der Gehäuseinnenwand eine Durchtrittsöffnung für ein die Rohre umströmendes zweites Medium bildet, wobei durch bei aufeinanderfolgenden Stütz- und Lenkblechen unterschiedlich gebildete Durchtrittsöffnungen ein nicht geradliniger Strömungsweg für das zweite Medium gebildet ist, und ein mit Ein- und Austrittsöffnungen am Gehäuse für das zweite Medium dadurch gekennzeichnet, daß die Stütz-und Lenkbleche (8) gleiche Kreissektorgestalt haben und daß aufeinanderfolgende StUtz- und Lenkbleche mit jeweils -gleicher Winkelverdrehung angeordnet sind.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die StUtz- und Lenkbleche (8b) gleiche achssymmetrische Doppelkreissektorgestalt haben.
3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sektorwinkel jedes Stütz- und Lenkbleches und der Verdrehungswinkel zwischen aufeinanderfolgenden Sttz- und Lenkblechen jeweils 600 betragen.
4. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Verdrehung aufeinanderfolgenderStütz- und Lenkbleche (8) gleich dem Sektorwinkel der Bleche ist.