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Rohrförmiger Wärmetauscher
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Die Erfindung betrifft einen rohrförmigen Wärmetauscher rrit einem
als Wärrne austauschfläche zwischen den wänrieabgebenaen und dem wärmeaufnehmenden
Medium dienenden Kernrohr und einem auf der Außenfläche des Kernrohres angeordneten
Weil band,welches zur Bildung eines Strönlungskanals außen durch ein Mantelrohr
abgedeckt ist.
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Rohrförmige Wärmetauscher der voranstehend beschriebenen Art sind
bekannt. Das auf der Außenfläche des Kernrohres angeordnete Wellband ist wendelförmig
oder in nebeneinander angeordneten Ringen unter Bildung von Schlaufen auf das Kernrohr
aufgewickelt und mit diesem,beispielsweise durch Löten oder Schweißen, verbunden.
Die in Strömungsrichtung hintereinander liegenden Schlaufen des Wellbandes können
zueinander versetzt oder fluchtend angeordnet sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen rohrförmigen Wärmetauscher
der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der bei geringem Druckverlust einen
hohen Wirkungsgrad für den Wärmeübergang besitzt und bei einfacher Konstruktion
und damit einfacher Fertigung und Montage aus preiswertem Material mit geringem
Bauvolumen hergestellt werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet,daß innerhalb des Kernrohres konzentrisch ein glattwandiges Innenrohr
mit geringerem Durchmesser zur Bildung eines Strömungskanals mit kreisringförmigem
Kanalquerschnitt
für das eine Medium angeordnet ist und daß auf der Innenseite dieses glattwandigen
Innenrohres ein weiteres Wellband angeordnet ist,welches zur Bildung eines zweiten,
in Strömungsrichtung parallel zu dem durch Kernrohr und Mantelrohr gebildeten Kanal
angeordneten Kanals mit ebenfalls kreisringförmigem Querschnitt an einem zylindrischen
Strömungskörper anliegt, uer koaxial zu den Rohren angeordnet ist.
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Mit diesem Vorschlag der Erfindung wird ein rohrförmiger Wärmetauscher
geschaffen, bei welchem der Wärmeaustausch nicht nur an einer zylindrischen Austauschfläche,
nämlich dem Kernder rohe stattfindet, sondern / eine zusätzliche Wärmeaustauschfläche
besitzt, unc zwar zwischen einem zweiten glattwandigen Rohr und einem ì Querschnitt
kreisringförmigen sowie mit eineln Wellband ausgefüllten Kanal, der auf einem kleineren
Durchmeser innerhalb des Kernrohres ausgebildet ist.Hierdurch ergeben ich zwei parallel
zueinander liegende,jeweils im querschnitt Kreisringförmige Strömungskanäle für
des vorzugsweise gasförmige Medium,welches den ebenfalls kreisringförmigen Kanal
für das vorzugsweise flüssige Medium auf beiden Seiten umgeben und auf diese Weise
die Wärmeaustauschfläche etwa verdoppeln.
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Hierbei wird eine einfache Konstruktion beibehalten,so daß der erfindungsgemäße
rohrförmige Wärmetauscher aus preiswertem Material una in einfacher Weise gefertigt
und montiert werden kann. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist sowohl stehend
als auch liegend einsetzbar und besitzt den Vorteil, daß er auf einfache Weise gelagert
cz. aufgehängt werden kann, da sich seine einzelteile bei Te;nperaturänderungen
nach allen Richtungen ausdehnen können.
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Gemäß einem weiteren Merkmel der Erfindung ist das Mantelrohr mindestens
einmal axial unterteilt und die beiden Teilstücke sind mittels Flanschen demontierbar
miteinander verbunden.
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Hierdurch kann der erfindungsgemäße Wärmetauscher auf einfache
Weise
zu Zwecken der Reinigung auseinandergenommen werden.Wegen der geringen Anzahl der
im übrigen leicht zugänglichen Schweiß-bzw.Lötverbindungen ist die Gefahr von Undichtigkeiten
äußerst gering, so daßder rohrförmige Wärmetauscher der Erfindung insgesamt hohe
Standzeiten bei billigen Wartungs-und Reparaturkosten erzielt.Weiterhin besteht
die Möglichkeit,durch Einbau weiterer konzentrischer Rohre sowohl den Gasstrom als
auch den Flüssigkeitsstron in mehrere Teilströme aufzugliedern,wodurch der Innenraum
des Wärmetauschers besser genutzt wird.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindung gemäßen
Wärmetauschers dargestellt,und zwar zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein
erstes Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers, Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der
Schnittlinie II-II in Fig.1, Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein zweites AusfUhrungsbeispiel
des Wärmetauschers und Fig. 4 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie II-II in
Fig.
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Der beim ersten Ausführungsbeispiel senkrecht angeordnete Wärmetauscher
besitzt ein Mantelrohr 1,welches in ein unteres Teilstück la und ein oberes Teilstück
lb axial unterteilt ist.Jedes Teilstück la und lb ist mit einem ringförmigen Flansch
2a bzw.
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2b versehen,durch welche die Teilstücke la und lb demontierbar miteinander
verbunden sind.Im Anschluß an eine konische Durchmesserverringerung im Endbereich
des Mantelrohres 1 ist Jedes Teilstück la bzw. lb mit einem Stirnflansch 3 bzw.4
versehen.
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Mittels dieser Stirnflansche 3 und 4 kann der rohrförmige Wärmetauscher
in eine Rohrleitung eingebaut werden.
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Konzentrisch innerhalb des Mantelrohres 1 ist ein Kernrohr 5 angeordnet,welches
wendelförmig oder ringförmig mit einem äußeren Wellband 6 versehen ist.Innerhalb
dieses Kernrohres 5 liegt ebenfalls konzentrisch ein Innenrohr 7'welches einen kleineren
Durchmesser aufweist und auf seiner InDZnfläche mit einem inneren Wellband 8 versehen
ist.Dieses Wellband 8 umgibt einen zylindrischen Strömungskörper 9, der konzentrisch
zu den voranstehend erwähnten drei Rohren angeordnet und an seinen Stirnseiten mit
jeweils einem Verdrängungskonus 9a bzw.9b versehen ist.
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Durch den voranstehend beschriebenen Aufbau werden im Wärnetauscher
zwei Gaskanäle KG gebildet,welche parallel von Gas G durchströmt werden, das beim
dargestellten ausführungsbeispiel dem Wärmetauscher von oben her zugeführt wird,wie
die eingezeichneten Pfeile verdeutlichen. Beide Gaskanäle KG sind mit Wellband 6
bzw. 8 ausgefüllt, wobei der äußere Gaskanal zwischen Mantelrohr 1 und Kernrohr
5 und der innere Gaskanal zwischen Innenrohr 7 und Strömungskörper 9 gebildet wird.
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Das Kernrohr 5 und das Innenrohr 7 bilden zwischen sich weiterhin
einen Flüssigkeitskanal KF' der beim dargestellten Ausführungsbeispiel von einer
Flüssigkeit F durchflossen wird. Bei der dargestellten usführung gelangt die Flüssigkeit
F durch einen Zuflußstutzen loa in den Flüssigkeitskanal KF; sie wird diesem Flüssigkeitskanal
s durch einen Abflußstutzen lob entzogen. Während beim dargestellten Ausführungsbeispiel
der Zuflußstutzen loa und der Abflußstutzen lob nebeneinander angeordnet sind,weshalb
eine Unterteilung des Flüssigkeitskanals in in Längsrichtung des Wärmetauschers
erforderlich ist,besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit,die Flüssigkeit
F wendelförmig durch entsprechende Trennbleche oder Rohre inner halb des Flüssigkeitskanals
KF zu führen.
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Der Wärmeaustausch zwischen dem beispielsweise heißen Gas G und der
wärmeaufnehmenden Flüssigkeit F erfolgt auf der gesamten zylindrischen Fläche sowohl
des Kernrohres 5 als auch des Innenrohres 7, wobei die Wärmeübertragung durch die
Wellbänder 6 und 8 verbessert wird. Um einen Wärmeübergang zwischen dem Wellband
6 und dem Mantelrohr 1 sowie zwischen dem Wellband 8 und dem Strömungskörper 9 auf
ein Minimum herabzusetzen, ist Jeweils zwischen dem Wellband 6 bzw. 8 und dem Mantelrohr
1 bzw.Strömungskörper 9 ein Spalt ausgebildet. Der durch Wärmeleitung erfolgende
Wärmeübergang wird auf diese Weise im wesentlichen auf die Wärmeleitung zwischen
dem Wellband 6 und dem Kernrohr 5 bzw. zwischen dem Wellband 8 und dem Innenrohr
7 beschränkt.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig.3 und 4 sind für Bauteile,die
denen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen,identische Bezugsziffern verwendet
worden. Diese zweite Ausfuhrung unterscheidet sich von der ersten dadurch, daß anstelle
eines Kernrohres 5 und eines Innenrohres 7 nunmehr zwei Kernrohre 5 und zwei Innenrohre
7 verwendet werden, wodurch zusätzliche Strömungskanäle ,lit wärmetauschenden Flächen
zur besseren Ausnutzung des vorhandenen Raumes gebildet werden. Es ergibt sich somit
eine Aufteilung des Flüssigkeitsstromes auf zwei Flüssigkeitskanäle KF und eine
Aufteilung des Gasstromes auf insgesant drei Gaskanäle KG.
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Selbstverständlich sind auch bei dieser Ausführungsform dem zusätzlichen
Kenrohr 5 sowie Innenrohr 7 jeweils ein Wellband 6 bzw. 8 zugeordnet.