DE2416769C2

DE2416769C2 - Wärmeaustauscher länglicher Bauart

Info

Publication number: DE2416769C2
Application number: DE19742416769
Authority: DE
Inventors: Hans 6700 Ludwigshafen Ecker
Original assignee: Hochtemperatur-Reaktorbau 5000 Koeln De GmbH; Hochtemperatur Reaktorbau 5000 Koeln GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1974-04-05
Filing date: 1974-04-05
Publication date: 1984-01-05
Also published as: DE2416769A1; CH600282A5

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wäremeaustauscher länglicher Bauart mit im Bereich seiner Heizfläche kreisförmigen oder polygonalem Querschnitt und mit

jo in diesem Bereich parallel zur Längsachse angeordneten Geradrohrbündeln, bei dem der Heizflächenbereich in mehrere Räume unterteilt ist, in denen das innere und das äußere Medium im Gegenstrom geführt werden, wobei die einzelnen Räume nacheinander durchströmt

J5 werden. Derartige Wärmetauscher sind bekannt.

Bekannt ist ein Dampferzeuger für die Kernkraftwerkstechnik, der aus einer Vielzahl von Einzelelementen aus dicht nebeneinander angeordneten geraden Rohren derart zusammengesetzt Is, daß sich eine im wesentlichen ringzylindrische Gestalt für den Dampferzeuger ergibt. Alle Einzelelemente sind mit Sekundäranschlüssen ausgerüstet, besitzen aber kein eigenes Gehäuse für das Primärmedium, und die Strömungsrichtung des primären Wärmeträgers verläuft im wesentlichen senkrecht zu der des sekundären Wärmeträgers. Durch diese Bauart des Dampferzeugers wird sichergestellt, daß der Kernreaktor für den Brennelementwechsel ausreichend zugänglich ist. Ein solcher Dampferzeuger Ist in der DE-OS 15 51 037 dargestellt.

In der DE-OS 21 20 544 wird ebenfalls ein aus parallel angeordneten Einzelelementen bestehender Wärmeaustauscher beschrieben, bei dem die Einzelelemente oder Rohrkörper einen runden oder polygonalen Querschnitt besitzten und von beidseitig offenen Mantelrohren umgeben sind. Das äußere Medium, z. B. das von einer Turbine kommende Abgas, wird entlang der Austauscherrohre Innerhalb der sie umgebenden beidseitig offenen Mäntel geführt, wobei seine Strömungsrichtung derjenigen des In den Rohren befindlichen Mediums entgegengesetzt Ist. Jeder Rohrkörper ist mit eigenen Zu- und Abführungsleitungen versehen.

Ein weiterer Wäremeaustauscher mit kreisförmigem Querschnitt und parallel zu seiner Längsachse angeordneten Rohren 1st In der DE-OS 23 20 083 dargestellt. Er

b'i weist eine krelsrlngförmlge Strömungskammer auf. In der das primäre Medium zu einer perforierten Platte geleitet wird, durch die es In den Mantelraum des Wärmeaustauschers strömt. In diesem Raum wird es im

Gegenstrom zu dem in den Rohren strömenden sekundären Medium geführt.

Ein aus mehreren zylindrischen Mänteln zusammengesetzter Wärmeaustauscher ist aus der DE-OS 23 31 563 bekannt. Die Mäntel sind mit Abstand voneinander kon- -> zentrisch angeordnet. Die beiden wäremeaustauschenden Medien werden in Kanälen geführt, die von an den zylindrischen Mänteln angebrachten Segmenten mit einer Anzahl von Läncsrippen gebildet werden. Im Gegensatz zur Erfindung handelt es sich hier jedoch nicht um einen ι» Rohrbündel-Wäremeaustauscher. Er läßt sich nicht wirtschaftlich herstellen und besitzt eine schlechtere Wärme-Qbertragungsleistung.

Ein weiterer Wärmeaustauscher mit Unterteilung des Heizflächenbereichs durch Trennwände Ist aus dem DE-GM 17 09 412 bekannt. Die Heizfläche dieses Wärmeaustauschers, der für Flüssigkeiten zum Einsatz kommt, besteht aus in Rohrbündeln eingesetzten Glattrohren, die in einer Dreleckstellung angeordnet sind. Der Wärmeaustausch erfolgt im Gegenstrom. Die Unterteilung >» erfolgt hier durch Längs-Trennbleche, die sternförmig, also radial angeordnet sind, so daß die geblldef_;:n Räume als Querschnitt einen Kreisausschnitt aufweisen. Diese Räume werden nacheinander durchströmt. Die Trennbleche weisen eine Blechummantelung auf. Der Ringraum zwischen der Blechummantelung und dem Mantel des Wärmeaustauschers bleibt frei von Rohren, gehört also nicht zum Heizflächenbereich.

Dieser Wärmeaustauscher Ist mit dem Nachteil behaftet, daß keine rotationssymmetrischen Bedingungen vor- jo liegen, was zur Folge hat, daß insbesondere für den Einsatz bei höheren Temperaturen ein großer Berechnungsaufwand, vor allem für Festigkeitsberechnungen, getrieben werden muß. Die Auswirkungen von Wärmedehnungen und Wärmespannungen lassen sich bei einem solchen Wärmeaustauscher nur schwer beherrschen, was sich ungünstig auf die Lebensdauer auswirkt. Der bekannte Wärmeaustauscher Ist daher beispielsweise für den Einbau in eine Integrierte Kernreaktoranlage nicht geeignet.

In der DE-OS 17 76 136 ist ein weiterer Geradrohr-Wärmeaustauscher mit unterteiltem Heizflächenbereich beschrieben. Die Unterteilung erfolgt hler durch eine Anzahl von quer zu den Rohren angeordneten Durchlaßplatten sowie durch eine Reihe von gekrümmten LeItwänden, die In axialer Richtung durch die Durchlaßplatten begrenzt sind. Die Durchlaßplatten sind mit ungleich positionierten Öffnungen versehen, deren Anordnung so getroffen Ist. daß das äußere Medium mehr oder weniger spiralig von der Peripher« zur Längsachse den einen Raum durchströmt, anschließend durch eine der Öffnungen abwärts strömt und dann mehr oder weniger spiralig durch den nächsten Raum von Innen nach außen strömt. Es handelt sich hier also nicht um einen Gegenstromapparat, sondern der Wärmeaustausch findet Im Kreuzstrom statt, wobei das äußere Medium In gekrümmten Durchlaßkanälen geführt wird.

Stand der Technik Ist es ferner, wie in der US-PS 16 88 183 beschrieben, das Innere Medium eines Wärmeaustauschers an dessen einer Stirnseite In einer Haube, t>o die sich an eine Lochplatte anschließt, um 180° umzulen-Ken. Haube und Lochplatte sind In Ihrer Form dem Strömungskanal für das äußere Medium angepaßt, den sie abschließen.

Von diesem Stand der Technik geht die Erfindung aus, wobei Ihr die Aufgabe zugrunde liegt, einen Wärmeaustauscher des eingangs beschriebenen Bautyps so auszugestalten, daß er bei vorgegebenem Einbaudurchmesser und kurzer Baulänge besonders für den Einsatz bei hohen Temperaturen geeignet ist und gleichzeitig einsn einfachen konstruktiven Aufbau aufweist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Unterteilung des Heizflächenbereichs d.urch parallel zum äußeren Mantel des Wärmeaustauschers angeordnete Zwischenwände vorgenommen Ist derart, daß mehrere inelnanderltegende konzentrische und sich über den ganzen Heizflächenbereich erstrekkende Räume geblldte werden, in denen nacheinander der Wärmeaustausch Im Gegenstrom erfolgt.

Der Wäremeaustauscher gemäß der Erfindung kann mit besonderem Vorteil als Kühler, Rekuperator oder Dampferzeuger im Primärkreislauf eines gasgekuhlten Hochtemperaturreaktors eingesetzt werden, da er bei guten Wärmeübertragungseigenschaften eine geringe Einbaulänge aufweist und einen einfachen konstruktiven Aufbau besitzt. Durch seine Untertelllng In mehrere Räume, die sich parallel zueinander durch den ganzen Heizflächenbereich erstrecken, wird e? rnögllch, z. B. bei Undichtigkeiten einzelne Bereiche tfes Wärmeaustauschers stillzulegen. Seine gedrungene Bauart (kurze Baulänge bei großen Querschnittsabmessungen) bringt eine Einsparung bei den Herstellungskosten des Wärmeaustauschers mit sich, und auch die Kosten des Gesamtbauwerks, z. B. eines Kernkraftwerks, verringern sich durch sein geringes Bauvolumen. Eine weitere Verbilligung ergibt sich dadurch, daß die wichtigsten Einzelteile wie Wärmeaustauscherrohre und Rohrhalteningen in Großserien angefertigt werden können.

Der Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung arbeitet nach dem Gegenstromprinzip; d. h. an der Austrittsstelle des in den Rohren strömenden Mediums aus dem Wärmeaustauscher tritt das außerhalb der Rohre strömende Medium in den Wärmeaustauscher ein und umgekehrt. Die Größe der Drücke, Druckdifferenzen, Temperaturen und Temperaturdifferenzen des äußeren und inneren Mediums können dabei beliebig sein. Die Durchströmungsrichtung des Inneren Mediums kann von außen nach innen oder umgekehrt sein; entsprechend wird das äuße¹; Medium geführt. Als wärmeaustauschende Medien kommen sowohl gasförmige als auch flüssige Medien in Betracht. Die Querschnittsform der Rohre Ist ebenfalls beliebig; sie kann z. B. rund, quadratisch oder rechteckig sein. Es können glatte, künstlich aufgerauhte oder auch längsgerippte Rohre verwendet werden.

Auch die Einbau- und Betriebslage des Wärmeaustauschers - z. B. horizontal, vertikal oder schräg - sowie die Art der Werkstoffe kann beliebig gewählt werden.
• Um den gegenläufigen Effekt der Wärmeübertragung des um die Rohre geführten Mediums direkt durch die Zwischenwände abzuschwächen oder ganz auszuschalten, körnen die Zwischenwände je nach Größe der Temperaturdifferenzen ganz oder teilweise doppelwandig oder Isoliert ausgeführt sein.

Die geometrischen Verhältnisse zwischen den Durchmessern, Wanddicken und Längen der Austauscherrohre können frei gewählt werden. Ebenso kann die Zahl der Räume, In die der Wärmeaustauscher unterteilt 1st, beliebig festgelegt werden; sie kann ge rad- oder ungeradzahlig sein, und die geometrischen Verhältnisse zwischen den Abmessungen der Zwischenwände sind tbenfalls frei wählbar.

Bei einem ersten Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers weist der Wärmeaustauscher einen kreisförmigen Querschnitt auf, und alle Zwischenwände sind als zylindrische Schalen ausgebildet, die mehrere konzentrische Rlngräume begrenzen. Diese sind

vollberohrt und werden der Reihe nach Im reinen Gegenstrom durchströmt. Die Anzahl der Ringräume Ist In Abhängigkeit von der Anordnung entweder ge rad- oder ungeradzahlig. Die Durchströmungsrichtung kann von Innen nach außen oder umgekehrt sein.

Besitzt der Wärmeaustauscher Im Bereich seiner Heizfläche einen polygonalen Querschnitt, so können alle Zwischenwände ebenfalls parallel zu seinem äußeren Mantel angeordnet sein, wobei sie mehrere konzentrische Räume einschließen. Diese haben einen Querschnitt In Form eines Vieleckrings. Der Wärmeaustauscher kann beispielsweise eine sechsseitige Säule darstellen, so daß die konzentrischen Räume Querschnitte in Form von sechseckigen »Ringen« aufweisen.

Die Umlenkungen des äußeren Mediums an den Stirnseiten des Wärmeaustauschers mit kreisförmigem Querschnitt werden zweckmäßig mit Hilfe von halbierten Tc'uschaicn bs'.virk!, die unrsiiuelbsr ari die als zylindrische Schalen ausgebildeten Zwischenwände angeschlossen sind. Je nach den Anforderungen hinsichtlich des Druckes, der Temperatur und der Strömungsführung können jedoch auch andere Geometrien angewandt werden.

Bei einem Wärmeaustauscher mit polygonalem Querschnitt können die Umlenkräume an den Stirnseiten des Wärmeaustauschers aus jeweils zu Vieleckringen zusammengefügten halbierten Zylinderschalen bestehen.

Die Ein- und Austrittsstellen beider Medien können beliebig an der äußerst oder Innerst gelegenen Zwischenwand oder den Stirnseiten des Wärmeaustauschers angeordnet sein; die ein- und austretenden Bünuelrohre werden dabei in einzelnen Sammlern, z. B. Rundsammlern oder Lochplatten, zusammengefaßt, die direkt am Wärmeaustauscher oder auch außerhalb vorgesehen sein können. Lm gegebenenfalls die Reparatur des Wärmeaustauschers zu erleichtern, ist es jedoch zweckmäßig, die Ein- und Austrittsslellen des äußeren und des inneren Mediums an einer Strinseite des Wärmeaustauschers vorzusehen und die Wärmeaustauscherrohre an dieser Stelle in Ein- und Austrittslochplatten zusammenzufassen So kann für eine gute Zugänglichkeit des Wärmeaustauschers für den Fall einer Reparatur gesorgt werden, die sich nur von einer Seite ausführen läßt. Der Durchmesser der Grundrißfläche der Ein- und Austritte darf nicht größer sein als der Einbaudurchmesser, um den schnellen Einbau und Ausbau des kompletten Wärmeaustauschers zu ermöglichen.

Für manche Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, einen Teil d:r Räume oder alle Räume in zwei oder mehrere Gruppen aufzuteilen und diese Gruppen untereinander parallelzuschalten. Innerhalb der Gruppen wird dann die Hintereinanderschaltung der Räume beibehalten. Dabei kann auch ein Medium reine Hintereinanderschaltung und das andere Gruppenuntertellung haben, wobei das Gegensiromprinzip allerdings immer gewahn wird.

Besonders vorteilhaft ist es. den erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher aus segmentartigen Einzelboxen zusammenzusetzen, da sich hierdurch einmal die Herstellungskosten verringern und zum anderen auch der Transport des Wärmeaustauschers billiger wird, denn der endgültige Zusammenbau der Einzelboxen kann auf der Baustelle stattfinden. Am zweckmäßigsten wird der Wärmeaustauscher aus so vielen Einzelboxen hergestellt, wie er Räume aufweist. Es ist bei dem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher auch möglich, ihn als eine komplette Einheit herzustellen.

Der zentrale Innenraum kann bei beiden Ausführungsbeispielen von jeder Unterteilung frelblelben.

Liegt ein solcher nicht unterteilter freier Innenraum vor. so kann auch dieser Raum für die Wärmeübertragung ausgenutzt werden. Zweckmäßigerwelse aber werden In diesem zentralen Innenraum die Zu- und Rückführungen für das Innere oder äußere Medium verlegt.

Die Anordnung der Rohre Im Grundriß (Rohrteilung) in den einzelnen Räumen kann beliebig vorgenommen sein; die Rohre können z. B. fluchtend oder versetzt, also

ίο auf Lücke stehend, angebracht sein. Vorteilhaft sind sie Innerhalb jedes für die Wärmeübertragung benutzten Raumes auf konzentrischen Teilkreisen bzw. Tellvlelekken oder auf Teilstücken von solchen Teilkreisen bzw. Tellvlelecken angeordnet. Auch hler können sie fUich-

i; tend jeweils auf einem Radienstrahl oder von Teilkreis zu Teilkreis versetzt angebracht sein.

Zweckmäßig sind die Abstände α (d. h. die Querteilung) ^fJ?r Rohre, auf den konzentrischen Teilkreisen bzw. Tellvlelecken so festgelegt, daß sie sich in Richtung größer werdender Abstände der Teilkreise bzw. Teilvielecke von der Mittelachse des Wärmeaustauschers vergrößern, und zwar In einem solchen MaUe. daß die Anzahl der Rohre auf den verschiedenen Teilkreisen oder Teilvielekken konstant bleibt.

Handelt es sich um einen Wärmeaustauscher mil kreisförmigem Querschnitt, so vergrößern sich die Abstäi *c'e α (Querteilung) der au/ konzentrischen Teilkreisen angeordneten Rohre in Richtung größer werdender Teilkreisradien r Im Verhältnis der Radien der einzel-

jo nen Teilkreise. Die Teilungsmal.'e sind damit den Radien direkt proportional. Das bedeutet mit anderen Worten, daß die Rohre - Im Grundriß gesehen - auf beliebig vielen Radienstrahlen angeordnet sind, die zueinander um gleiche Winkelbeträge versetzt sind. Der besondere Vorteil von derartig angeordneten Rohren liegt In der Wirtschaftlichkeit der Herstellung solcher Rohrbündel.

Die Abstände ft (Längsteilung) der Rohre, d. h. die Abstände der Teilkreise, auf denen sich die Rohre befinden, sind durch die Forderung festgelegt, daß das Produkt aus Querteilung und Längsteilung oder aus Umfangsteilung und Radialteilung (u χ b) konstant bleiben soll. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß die Abstände b sich In Richtung größer werdender Teilkreisradien r kontinuierlich verkleinern. Mit Rücksicht auf die Detailgeometrie und Herstellbarkelt der Rohrbündel kann die Verkleinerung auch stufenweise vorgenommen werden; jedoch soll dabei das Produkt α χ b wenigstens annähernd konstant bleiben. Eine solche Anordnung der Rohre bewirkt, daß im Raum um die Rohre in allen Ringräumen gleiche Strömungsverhältnisse vorlügen.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 den Grundriß eines Wärmeaustauschers mit kreisförmigem Querschnitt und konzentrischen Ringräumen,

Fig. 2 den Grundriß eines Wärmeaustauschers mit polygonalem Querschnitt und konzentrischen Räumen, deren Querschnitt einen Vieleckring darstellt,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1 oder 2,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch einen weiteren Wärmeaustauscher mit konzentrischen Ringräumen,
Fig. 5 einen Ausschnitt aus einem weiteren Wärme-

*>5 austauscher mit konzentrischen Ringräumen, im Querschnitt dargestellt.

Die Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines Wärmeaustauschers von zylindrischer Bauart, der durch mehrere Zwi-

schenwände 1 in drei Räume 2 unterteilt ist. Die Zwischenwände I haben die Form von zylindrischen Schalen, die konzentrisch angeordnet sind. Die Räume 2, die mit römischen Zllfern I. II, III unterschiedlich bezeichnet sind, haben die Form von Ringräumen. Der gesamte Wärmeaustauscher kann aus Boxen zusammengesetzt sein, die in Anzahl und Form mit den Ringräumen 2 überejK itlmmen. Der zentrale Innenraum 3 des Wärmeaustauscners kann freibleiben, aber auch für die Wärmeübertragung ausgenutzt werden oder die Zu- und Rückführungen für das Innere oder äußere Medium aufnehmen. Das Innere Medium wird in Geradrohren, die zu Bündeln zusammengefaßt sind, durch den Wärmeauslauscher geführt. Die mit I, II, III bezeichneten Räume 2 sind hintereinander geschaltet.

Von diesem Wärmeauslauscher unterscheidet sich der in der Flg. 2 dargestellte lediglich dadurch, daß er nicht die Form eines Zylinders, sondern einer sechseckigen CM..l~ U~»l»-.· C~l~~ ^.,.!.».U'.ntt.Ifn'Jo 11 rtnil *4»h.»r tn Olle. JdUII. Ub^ll£l. <J*»llll» £.niJl.llblM'Ulluv et J"t« u«ilvr *w ««j

gebildet, daß sie - Im Querschnitt gesehen -je ein Sechseck umschließen. Die entstehenden Räume 12 haben dann einen Querschnitt, den man als »Sechseckring« bezeichnen könnte. Auch bei dieser Ausführung kann der Im Querschnitt sechseckige Innenraum 13 frei bleiben oder beliebig verwendet werden. Die Räume 12 sind wieder unterschiedlich mil I, II, III bezeichnet.

Die Flg. 3 stellt einen Längsschnitt durch einen Wärmeaustauscher gemäß Fig. I oder 2 dar, aus dem zu erkennen ist, wie die beiden Medien durch die Räume 2 bzw. 12 geführt werden. Das innere Medium strömt in Rohre.. 6 nacheinander durch die Räume III, U, I, während das äußere Medium durch die angedeutete Führung 7 im Gegenstrom durch die Räume I, II, III geleitet wird. Der Innenraum 3 bzw. 13 Ist bei diesem Ausführungsbeisplel ebenfalls voll berohrt.

in der Fig. 4 ist ebenfalls ein Wärmeaustauscher mit konzentrischen Ringräumen Im Längsschnitt dargestellt, wobei nur auf der linken Seite der Figur die Führungen für die beiden Medien eingezeichnet sind. Es handelt sich hierbei um einen Vorkühler für den Primärkreislauf eines gasgekohlten Hochtemperaturreaktors, dessen Komponenten in sogenannten Pods innerhalb des Spannbetondruckbehälters untergebracht sind. Es ist zu erkennen, daß der Wärmeaustauscher in einem mit einer Auskleidung 5 versehenen Hüllschacht 4 in dem Spannbetondruckbehälter 8 montiert ist. Durch fünf zylindrische Zwischenwände 1 wird er in vier konzentrische Ringräume 2 unterteilt, die mit 1 bis IV bezeichnet sind. Der zentrale Innenraum 3 wird nicht zur Wärmeübertragung benutzt und bleibt daher frei von Rohren des Wärmeaustauschers.

An den Stirnselten des Wärmeaustauschers sind halbierte Toruschalen 9 vorgesehen, die der Umlenkung des äußeren Mediums dienen und direkt an die zylindrischen Zwischenwände 1 angeschlossen sind, wobei jeweils eine Zwischenwand übersprungen wird. Das um die Rohre strömende äußere Medium ist Helium, das - vom Rekuperator kommend - durch die Führungen 7 in den Ringraum IV geleitet wird. Nachdem es die Ringräume III, II und I durchströmt hat, wird das Helium zum Verdichter weitergeleitet. Das in den Rohren 6 strömende Innere Medium, z. B. Wasser, wird im Gegenstrom nachelnander durch die Ringräume I, II, III und IV geführt. Bevor sie In die Ringräume eintreten, werden die Rohre 6 in einem Eintrliissammler zusammengefaßt, der sich an der Stirnseite des Wärmeaustauschers befindet (nicht dargestellt). An derselben Stirnseite befindet sich auch der ebenfalls nicht gezeigte - Austrittssammler. Die Rohre 6 sind durch Halterungen 10 In Ihrer Lage verankert, wobei eine der Halterungen, z. B. die Halterung 14, als Festpunkt dient.
Γ);β ρΐο_φ 5 "ibi einen Ausschnitt eines weiteren Wiirmeaustauschers mit konzentrischen Ringräumen 2 und freiem Innenraum 3 wieder, und zwar Im Querschnitt dargestellt. Durch fünf zylindrische Zwischenwände 1 Ist der Wärmeaustauscher wieder In vier konzentrische Ringräume mit den Bezeichnungen I bis IV unterteilt, die voll mit Rohren 6 für das innere Medium ausgefüllt sind. Die Rohre 6 sind dabei auf konzentrischen Teilkreisen mit den Radien r,,r_: ... ;„ angeordnet. Die Lage der zylindrischen Zwischenwände 1, d. h. ihr Abstand von der Längsachse des Wärmeaustauschers, Ist so festgelegt, daß die Slrömungsquerschnltte im Raum um die Rohre 6 und/oder die Strömungsgeschwindigkeiten in den Ringräumen I, II, III und IV gleich sind oder in einem bestimmten Zahlenverhältnis zueinander stehen. Die Abstimmung der zylindrischen Ziwschenwände 1 aufeinander kann auch im Hinblick auf konstante Wärmeübergangswerte vorgenommen werden. Um die Anzahl der Rohre auf den verschiedenen Teilkreisen konstant zu halten, werden die Abstände u,, U₁ ... (Querteilung) der Rohre in Richtung größer werdender Teilkreisradien immer größer, und zwar vergrößern sie sich im Verhältnis der Radien /■, der einzelnen Teilkreise gemäß der Bezeichnung r, : r₂: r, = a, : u<: u\ und so fort. Damit in allen Ringräumen I bis IV gleiche Strömungsverhältnisse Im Raum um die Rohre 6 vorliegen, nehmen die Abstände Λ,, h_: ... (Längsteilung) der Teilkreise ;„ auf denen die Rohre 6 angeordnet sind, in Richtung größer werdender Teilkreisradien r, kontinuierlich in dem Maße zu. daß das Produkt aus Quer- und Längsteilung konstant bleibt; d. h.. die Bedingung

α, χ Λ, = a_: x />■ = »ι χ />i = α, χ b, = konstant

mub erfüllt sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmeaustauscher länglicher Bauart mit im Bereich seiner Heizfläche kreisförmiger oder polygonalem Querschnitt und mit In diesem Bereich parallel zur Längsachse angeordneten Geradrohrbündeln, bei dem der Heizflächenbereich In mehrere Räume unterteilt ist, in denen das innere und das äußere Medium im Gegenstrom geführt werden, wobei die einzelnen Räume nacheinander durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilung des Heizflächenbereichs durch parallel zum äußeren Mantel des Wärmeaustauschers angeordnete Zwischenwände (1 bzw. 119 vorgenommen Ist derart, daß mehrere ineinanderliegende konzentrische und sich über den ganzen Heizflächenbereich erstreckende Räume (2 bzw. 12) gebildet werden, in denen nacheinander der Wärmeaustausch im Gegenstrom erfolgt.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 mit kreisförmigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (1) als zylindrische Schalen ausgebildet sind, die mehrere konzentrische Ringräume (2) begrenzen.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 mit polygonalem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (U) mehren konzentrische Räume (12) begrenzen, deren Querschnitt einen Vieleckring darstellt.

4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umlenkung des äußeren Mediums an den Stirnseiten des Wärmeaustauschers halbierte Torusschaltn (9) vorgesehen sind, die sich direkt an die als zylindrische Schalen ausgebildeten Zwischenwände (1) anschließet"

5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umlenkung des äußeren Mediums an den Stirnseiten des Wärmeaustauschers jeweils zu Vieleckringen zusammengefügte halbierte Zylinderschalen angeordnet sind.

6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Austrit'.sstellen des äußeren und des inneren Mediums an der gleichen Stirnseite des Wärmeaustauschers vorgesehen sind.

7. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine beliebige Anzahl der Räume (2 bzw. 12) zu mindestens zwei Gruppen zusammengefaßt ist, die zueinander parallelgeschaltet sind, während innerhalb jeder Gruppe die Hintereinanderschaltung.beibehalten ist.

8. Wärmeausiauscher nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher aus beliebig vielen segmentartigen Einzelboxen hergestellt Ist.

9. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sein zentral gelegener Innenraum (3 bzw. 13) für die Zu- und Rückführung des inneren oder äußeren Mediums benutzt wird.

10. Wärmeaustauscher nach Anspruc^k 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sein zentral gelegener Raum (3 bzw. 13) zur Wärmeübertragung ausgenutzt wird.

11. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (6) der einzelnen Geradrohrbündel innerhalb jedes für die Wärmeübertragung benutzten Raumes (2 bzw. 12) auf konzentrischen Teilkreisen bzw. Teilvielecken angeordnet sind.

12. Wärmeaustauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände α (Querverteilung) der auf den Teilkreisen bzw. Teilvielecken angeordneten Rohre (6) sich In Richtung größer werdender Abstände von der Mittelachse des Wärmeaustauschers derart vergrößern, daß die Anzahl der Rohre (6) auf den verschiedenen Teilkreisen bzw. Teilvielekken konstant bleibt.

13. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 2 und ίο 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände a (Querverteilung) der auf den konzentrischen Teilkreisen angeordneten Rohre (6) sich In Richtung größer werdender Teilkreisradien (r) im Verhältnis der Radien der einzelnen Teilkreise vergrößern.

14. Wärmeaustauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände b (Längsteilung) der Teilkreise, auf denen die Rohre (6) angeordnet sind, sich in Richtung größer werdender Teilkreisradien (r) kontinuierlich oder In Abstufungen derart verkleinem, daß das Produkt aus Quer- und Längsteilung (axb) jeweils konstant oder annähernd konstant bleibt.