DE3700443A1 - Waermetauscher fuer heizkessel, insbesondere fuer brennwertkessel - Google Patents
Waermetauscher fuer heizkessel, insbesondere fuer brennwertkesselInfo
- Publication number
- DE3700443A1 DE3700443A1 DE19873700443 DE3700443A DE3700443A1 DE 3700443 A1 DE3700443 A1 DE 3700443A1 DE 19873700443 DE19873700443 DE 19873700443 DE 3700443 A DE3700443 A DE 3700443A DE 3700443 A1 DE3700443 A1 DE 3700443A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- tubes
- heat exchanger
- exchanger according
- pipes
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 33
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 5
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 abstract 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 208000002173 dizziness Diseases 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000012945 sealing adhesive Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H9/00—Details
- F24H9/14—Arrangements for connecting different sections, e.g. in water heaters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H8/00—Fluid heaters characterised by means for extracting latent heat from flue gases by means of condensation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H9/00—Details
- F24H9/0005—Details for water heaters
- F24H9/001—Guiding means
- F24H9/0015—Guiding means in water channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H9/00—Details
- F24H9/14—Arrangements for connecting different sections, e.g. in water heaters
- F24H9/146—Connecting elements of a heat exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/26—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für Heizkes
sel, insbesondere für Brennwertkessel gemäß dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1.
Bei den bisher üblichen Heizkesseln werden die heißen
Abgase der Verbrennung an Wärmetauschern auf etwa 150°
bis 180°C abgekühlt, so daß das bei der Verbrennung
entstehende Wasser dampfförmig mit den Abgasen durch
den Schornstein ins Freie abgeführt wird. Bei neueren
gas- oder ölbefeuerten Heizkesseln, die als Brennwert
kessel bezeichnet werden, erfolgt eine weitere Abküh
lung der heißen Abgase auf Temparaturen unter 80°C.
Bei diesen Temperaturen kondensiert der in den Abgasen
enthaltene Wasserdampf und schlägt sich an den Wärme
tauschern nieder. Die Brennwertkessel ermöglichen eine
verbesserte Ausnutzung der Verbrennungswärme einerseits
durch die stärkere Abkühlung der Gase und andererseits
durch die freiwerdende Kondensationswärme des sich nie
derschlagenden Wasserdampfes. Zusätzlich ergibt sich
der Vorteil, daß zusammen mit dem Wasserdampf auch in
den Abgasen enthaltene Schadstoffe abgeschieden werden,
so daß die ins Freie tretenden Abgase weniger umwelt
schädlich sind.
Um insbesondere bei Brennwertkesseln eine ausreichend
niedrige Temperatur an den in Strömungsrichtung der
Abgase letzten Wärmetauscherflächen zu erhalten, ist es
erforderlich, eine möglichst hohe Temperaturdifferenz
zwischen Vorlauf und Rücklauf einzuhalten, beispiels
weise bei Radiatoren-Heizungen ein Temperaturverhältnis
von 80°C/40°C oder bei Warmwasserbereitung ein
Verhältnis von 80°C/30°C. Diese große Temperatur
differenz zwischen Vorlauf und Rücklauf bedeutet, daß
bei Brennwertkesseln mit verhältnismäßig geringen
durchströmenden Mengen des Wärmeträgerfluids, in der
Regel Wasser, gearbeitet werden muß. Daraus resultieren
geringe Strömungsgeschwindigkeiten des Wärmeträger
fluids in den Rohren des Wärmetauschers, so daß sich in
diesen eine laminare Strömung ausbildet. Diese lami
nare Strömung hat eine Grenzschicht minimaler Strö
mungsgeschwindigkeit an der Innenwand der Rohre zur
Folge, die eine schlechte Wärmeübertragung an den in
der Rohrmitte fließenden Strömungskern höherer Ge
schwindigkeit verursacht.
Bei den in Strömungsrichtung der heißen Abgase ersten
Rohren des Wärmetauschers, bei denen die Abgase noch
die hohe Flammentemperatur aufweisen, reicht die Wärme
übertragung infolge der Grenzschicht nicht aus, was zu
einer Überheizung des Wassers in der Grenzschicht mit
Bildung von Dampfblasen führen kann. An den in Strö
mungsrichtung letzten Rohren des Wärmetauschers, an
denen die Abgase weiter unter den Taupunkt abgekühlt
werden, wird nur noch eine relativ geringe Wärmemenge
an den Wärmetauscher abgegeben. Das durchströmende
Wasser wird daher infolge der schlechten Wärmeüber
tragung in der Grenzschicht zum mittigen Strömungskern
nur noch wenig erwärmt. Die letzten Rohre des Wärmetau
schers können daher im allgemeinen nur noch zum Vor
wärmen des von den Heizkörpern zurückfließenden Rück
laufwassers benutzt werden. Wird die benötigte Heiz
wassermenge z. B. in der Übergangszeit noch geringer,
so verschlechtert sich der Wirkungsgrad des Wärmetau
schers insbesondere an diesen letzten Rohren noch
weiter.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärme
tauscher der eingangs genannten Gattung so zu verbes
sern, daß das durchströmende Wärmeträgerfluid auch bei
geringen Durchflußmengen insbesondere auch an den
letzten Rohren noch wirksam erwärmt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die
Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs
1.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen angegeben.
In einem von einer Flüssigkeit durchströmten Rohr bil
det sich bei nicht zu hoher Strömungsgeschwindigkeit in
der Regel eine laminare Strömung etwa parabelförmiger
Geschwindingkeitsverteilung aus. In der Mitte des Rohr
querschnittes bildet sich eine Kernströmung höherer
Geschwindigkeit, während an den Innenwänden des Rohres
durch Reibung eine Grenzschicht geringer Strömungsge
schwindigkeit auftritt. Besteht bei einem herkömmlichen
Wärmetauscherrohr bei geringeren Durchflußmengen eine
laminare Strömung, so wird der mit höherer Ge
schwindigkeit in der Rohrmitte strömende Wasseranteil
nur unwesentlich erwärmt, und die Erwärmung betrifft
nur den geringeren Wasseranteil in der Grenzschicht
entlang der Rohrwandung. Erfindungsgemäß wird dagegen
die Turbulenz des durchströmenden Wassers stark erhöht,
so daß sich auch bei geringen Durchflußmengen keine
laminare Strömung ausbilden kann. Das gesamte durch
strömende Wasser kommt daher turbulent mit der Rohrin
nenwand in Berührung und wird erwärmt. Es ergibt sich
somit auch bei geringen Durchflußmengen und bei einer
geringen Temperaturdifferenz zwischen dem Rohr und dem
durchströmenden Wasser ein verbesserter Wärmetausch und
dadurch einerseits eine stärkere Erwärmung des durch
strömenden Wassers und andererseits eine stärkere Ab
kühlung der heißen Abgase.
Vorzugsweise wird die Erhöhung der Turbulenz durch ei
nen in das Rohr koaxial eingesetzten Körper bewirkt,
der den Innenquerschnitt des Rohres verengt und nur
einen ringförmigen Durchtrittsspalt an der Innenwand
des Rohres freiläßt. Das gesamte durchströmende Wasser
wird dadurch zwangsweise entlang der Innenwand des
Rohres geführt, wobei die Querschnittsverengung die
Ausbildung einer laminaren Strömung verhindert. Es wird
aber nicht nur erreicht, daß das durchströmende Wasser
vollständig in wärmetauschende Berührung mit der Rohr
innenwand kommt. Es kann ausserdem aufgrund der Quer
schnittsverengung auch der Wasserdurchsatz durch das
Rohr reduziert werden, ohne daß die Querschnitts
verengung zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindig
keit des Wassers führt, so daß die mittlere Berührungs
dauer des Wassers mit der Rohrinnenwand gleichbleibt
oder sogar noch vergrößert werden kann. Es kann also
erfindungsgemäß eine kleinere Wassermenge durch die
Rohre des Wärmetauschers geleitet werden, wobei diese
geringe Wassermenge vollständig turbulent mit der
Innenwand des Rohres in Berührung kommt. Die turbulente
Strömung entlang der Rohrinnenwand bewirkt eine gute
Wärmeabfuhr von dem Rohr, was zu einer guten Abkühlung
der Abgase insbesondere auch an den letzten Rohren des
Wärmetauschers und damit zu einer guten Energieausnut
zung führt. Der geringe Wasserdurchsatz hat zur Folge,
daß das Wasser trotz der verhältnismäßig geringen Tem
peratur der Abgase im Bereich der letzten Rohre des
Wärmetauschers noch ausreichend erwärmt wird, um z.B.
für eine Niedertemperaturheizung oder für eine Kaltwas
serschicht eines Warmwasser-Schichtenspeichers verwen
det werden zu können.
Der in die Rohre eingesetzte Körper ist zweckmäßiger
weise ein sich über die gesamte axiale Länge des Rohres
erstreckender Stab. Dieser Stab kann z.B. mittels radi
aler Distanzstützen koaxial oder auch exzentrisch in
dem Rohr gehalten werden. In einer zweckmäßigen Ausge
staltung kann der axial durchgehende Stab auch über die
Enden der Rohre hinausgeführt sein und als Zuganker für
Verbindungsteile dienen, die ausserhalb der Kesselwand
die nebeneinanderliegenden Rohre miteinander verbinden.
Um die Turbulenz an der Innenwand der Rohre weiter zu
verstärken, kann diese Innenwand außerdem eine rauhe
Struktur oder in Umfangsrichtung oder axial verlaufende
Rillen aufweisen.
Die in Strömungsrichtung der Abgase letzten Rohren des
Wärmetauschers, an denen der Wasserdampf der Abgase mit
den aggressiven Schadstoffen niedergeschlagen wird,
bestehen vorzugsweise aus einem korrosionsbeständigen
Material oder weisen eine korrosionsbeständige
Oberflächenbeschichtung auf. Die Rohre können bei
spielsweise aus einem keramischen Werkstoff, aus Edel
stahl oder aus emailliertem Gußeisen oder Stahl
bestehen.
Weiter können die Rohre als an ihrer Aussenfläche glat
te Rohre mit vorzugweise rundem Querschnitt ausgebildet
sein, wenn durch eine ausreichend dichte Anordnung der
Rohre mit geringem gegenseitigem Abstand gewährleistet
ist, daß die heißen Abgase in ausreichendem Maße in
turbulenter Strömung mit den Rohroberflächen in Berüh
rung kommen. Ebenso können die Rohre an ihrem Aussen
umfang radiale oder axiale Rippen und/oder Noppen auf
weisen, die die Wärmetauscheroberfläche für die vorbei
strömenden heißen Abgase vergrößern und deren Turbulenz
verstärken. Auch diese Rippen müssen aus einem korro
sionsbeständigen Material bestehen. Sie können eben
falls aus einem keramischen Werkstoff, aus Edelstahl
oder emailliertem Gußeisen oder Stahl bestehen.
Die Rohre des Wärmetauschers werden im allgemeinen in
Reihe miteinander verbunden und im Gegenstrom zu den
Abgasen von dem Wärmeträgerfluid durchströmt. Die Ver
bindung der nacheinander durchströmten Rohre erfolgt
mittels Verbindungsteilen, die ggf. durch die als Zug
anker ausgebildeten, Turbulenz erzeugenden Stäbe an die
Rohre angeschlossen werden.
Die Verbindungsteile können U-förmige Rohre sein, die
an die durch die Wand des Heizkessels hindurchgeführten
Rohre des Wärmetauschers angeschlossen und z. B. mit
tels der Zuganker an diesen gehalten werden. Bestehen
die Rohre des Wärmetauschers aus einem sprödem Mate
rial, insbesondere aus keramischem Material, so werden
die Verbindungsteile vorzugsweise ohne axialen Druck an
den Rohren des Wärmetauschers festgelegt. Die Abdich
tung der Stoßfuge zwischen den Rohren und den Verbin
dungsteilen wird vorzugsweise durch eine am Umfang
anliegende elastische Dichtung bewirkt, die von einem
Stützring umschlossen ist. Wegen der Abdichtung am
Außenumfang setzt diese Art der Verbindung einen ge
wissen Mindestabstand zwischen den Rohren des Wärme
tauschers voraus. Diese Art der Verbindung kann daher
insbesondere bei Rohren mit äußeren Rippen eingesetzt
werden.
Für die in Strömungsrichtung der Abgase letzten Rohre
des Wärmetauschers, die insbesondere korrosionsbestän
dig sein müssen, eignen sich vorzugsweise Rohre aus
keramischen Material oder aus emailliertem Guß. Die
Herstellung von Rohren mit Außenrippen aus diesen Mate
rialien bereiten technische Schwierigkeiten, so daß
glatte Rohre mit rundem Außenumfang bevorzugt werden.
Diese müssen jedoch in einem geringen gegenseitigen
Abstand angeordnet sein, um eine ausreichende Turbulenz
und Berührung der durchströmenden Gase zu erreichen. In
diesem Fall ist das Verbindungsteil vorzugsweise als
ein auf der Außenseite der Wand des Heizkessels ange
ordneter Block ausgebildet, der Bohrungen aufweist, in
welche die Rohre des Wärmetauschers eingesetzt werden.
Auf der von den Rohren abgewandten Rückseite des Blok
kes sind Ausnehmungen vorgesehen, die die Bohrungen je
weils in der gewünschten Weise miteinander verbinden
und durch einen Deckel abgeschlossen werden. Die Ab
dichtung der Rohre kann auch hier ausschließlich radial
zwischen den Rohren und den Bohrungen des Blockes be
wirkt werden, so daß keine axialen Druckkräfte auf das
Rohr ausgeübt werden. Es können mit diesem Verbindungs
teil Abstände der Rohre von 2-10 mm erreicht werden.
Die besten Strömungsverhältnisse für die Abgase ergeben
sich nach Versuchen bei einem Abstand der Rohre von ca.
4 mm.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Axialschnitt der Enden zweier Rohre
eines Wärmetauschers mit einem Verbin
dungsteil,
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Rohr eines
Wärmetauschers,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Rohr eines
Wärmetauschers,
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine weitere Aus
führungsform des Rohres,
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Ausführungs
form mit rechteckigem Rohr,
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines Ver
bindungsteils von der Rückseite und
Fig. 7 einen Schnitt durch das Verbindungsteil
der Fig. 6 gemäß der Linie B-B.
Der Heizkessel weist eine Gas- oder Ölfeuerung auf. Die
heißen Abgase dieser Feuerung werden durch einen Wärme
tauscher geleitet, der aus einem Register von Rohren
besteht, die den Innenraum des Heizkessels durchsetzen.
Zumindest die in Strömungsrichtung der Abgase letzten
Rohre des Wärmetauschers weisen eine Vorrichtung zur
Erhöhung der Turbulenz des durch die Rohre strömenden
Wassers auf, wie sie nachfolgend beschrieben wird.
Die Rohre 10 sind in den Heizkessel eingesetzt und füh
ren von einer Wand 12 des Heizkessels quer durch dessen
Innenraum zur gegenüberliegenden Wand. Die Rohre 10 ha
ben einen kreisförmigen Querschnitt (Fig. 1-4 und 6-7).
Es sind ebenso aber auch andere Querschnittsformen mög
lich, z. B. der in Fig. 5 gezeigte rechteckige Quer
schnitt. Die Rohre 10 bestehen aus einem keramischen
Werkstoff, emailliertem Gußeisen, Edelstahl oder email
liertem Stahl. Die Rohre können eine glatte äussere Man
telfläche aufweisen, wie dies in Fig. 1 bei dem unte
ren Rohr und in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Ebenso
können die Rohre an ihrem Aussenumfang Rippen 14 auf
weisen, die die Wärmetauschfläche für die vorbeiströ
menden heißen Abgases vergrößern. Diese Rippen 14 können
in Umfangsrichtung verlaufen (Fig. 1, 2, 3 und 5) oder
in axialer Richtung (Fig. 4). Die Rippen 14 können ein
stückig mit dem Rohr 10 ausgebildet sein (Fig. 3, 4
und 5) oder auf das Rohr 10 aufgeschoben sein. Das Auf
schieben der Rippen 14, wie dies in Fig. 1 bei dem
oberen Rohr 10 und in Fig. 2 dargestellt ist, hat ins
besondere bei Verwendung eines keramischen Werkstoffes
für das Rohr 10 und die Rippen 14 herstellungstechni
sche Vorteile. Sind die Rippen 14 auf das Rohr 10 auf
geschoben, so kann ein axial verlaufender Steg 16 auf
der Aussenseite des Rohres 10 dazu dienen, die Rippen
14 verdrehfest zu halten. Ebenso ist ein von der Kreis
form abweichender Querschnitt des Rohres 10 geeignet,
eine Verdrehung der aufgeschobenen Rippen 14 zu verhin
dern. Eine weitere Vergrößerung der Oberfläche kann
durch auf den Rippen 14 oder auf der Oberfläche des
Rohres 10 ausgebildete Noppen 46 erzielt werden, wie
dies in Fig. 3 angedeutet ist. Diese bewirken außerdem
eine zusätzliche vorteilhafte Verwirbelung der
durchströmenden Abgase.
In die Rohre 10 ist ein axial durchgehender Stab 18
eingesetzt. Zwischen dem Stab 18 und der Innenwand des
Rohres 10 bleibt ein ringförmiger Durchtrittsspalt für
das durchströmende Wasser frei. Der Durchmesser des
Stabes 18 und damit der freie Durchtrittsquerschnitt
des Durchtrittsspaltes 20 werden im wesentlichen nach
der durchschnittlichen Temperaturdifferenz zwischen den
das Rohr umströmenden Abgasen und dem durch das Rohr
strömenden Wasser sowie der gewünschten Durchflußmenge
und Temperatur des Wassers bestimmt.
Der Stab 18 ist im allgemeinen koaxial in das Rohr 10
eingesetzt. Ggf. kann der Stab 18 aber auch exzentrisch
eingesetzt sein, wie dies in Fig. 3 im mittleren Be
reich dargestellt ist. Dadurch ergibt sich eine stärke
re Verengung des Durchtrittsspaltes 20 und damit eine
stärkere Turbulenz des durchströmenden Wassers in dem
zuerst mit den heißen Abgasen in Berührung kommenden
Bereich der Rohre 10.
Weicht der Querschnitt der Rohre 10 von der Kreisform
ab, wie z. B. bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungs
beispiel, so weist der Stab 18 im allgemeinen ebenfalls
diese abweichende Querschnittsform auf, so daß der
Durchtrittsspalt 20 eine etwa gleiche Breite längs des
gesamten Umfangs hat.
Eine zusätzliche Verstärkung der Turbulenz des durch
strömenden Wassers kann dadurch erzielt werden, daß die
Innenwand der Rohre 10 Unebenheiten aufweist. Diese
können in einer rauhen Oberfläche bestehen. Es können
auch Rillen 42 vorgesehen sein, die wie in Fig. 3 ge
zeigt, in Umfangsrichtung verlaufen. Diese Rillen 42
können sich über die gesamte axiale Länge des Rohres 10
verteilen, so daß sich eine gewellte Innenoberfläche
ergibt. Die Rillen 42 können aber auch nur an der In
nenseite der Rippen 14 vorgesehen sein, was sich bei
Gußrohren wegen der geringeren Unterschiede der Wand
stärke im Bereich der Rippen 14 vorteilhaft auswirkt.
Es können auch in axialer Richtung verlaufende Rillen
44 vorgesehen sein, wie dies in Fig. 4 oben gezeigt
ist. Diese Form der Rillen 44 eignet sich insbesondere
für stranggepreßte Rohre 10, wobei den Rillen 44 in der
Innenwand axial verlaufende Stege 48 an der Außenober
fläche des Rohres 10 entsprechen können.
Die Stäbe 18 können in den Rohren 10 durch radiale Di
stanzstützen 50 gehalten sein, wie dies in Fig. 4
dargestellt ist. In einer anderen Ausführung sind die
Stäbe 18 axial über die Enden der Rohre 10 hinausge
führt und dort in ihrer radialen Lage befestigt.
In Fig. 1 ist gezeigt, wie die Stäbe 18 zusätzlich als
Zuganker für Verbindungsteile 22 benachbarter Rohre 10
verwendet werden können. Die Rohre 10 sind mit einem
kurzen Ansatz durch die Wand 12 des Heizkessels heraus
geführt. Zwei benachbarte Rohre 10 werden durch ein
U-förmiges Verbindungsteil 22 miteinander verbunden,
das mit seinen beiden Enden stumpf fluchtend auf die
herausragenden Ansätze der Rohre 10 aufgesetzt wird.
Die Stäbe 11 sind durch das Verbindungsteil 22 hin
durchgeführt und stossen mit einem Gewindeansatz 56 aus
diesem Verbindungsteil 22 heraus. Mittels auf diese
Gewindeansätze 56 aufgeschraubter Muttern kann das
Verbindungsteil 22 an den Rohren 10 festgelegt werden.
Bestehen die Rohre 10 aus einem spröden keramischen
Material, so wird durch diese Zuganker keine starke
axiale Spannung erzeugt, um ein Brechen der spröden
Rohre 10 zu verhindern. Die Abdichtung zwischen den
Rohren 10 und dem Verbindungsteil 22 erfolgt in diesem
Falle durch ringförmige elastische Dichtungen 24, die
jeweils durch einen sie umschließenden Stützring 26
abdichtend auf der Stoßfuge gehalten werden.
In den Fig. 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungs
beispiel eines Verbindungsteils gezeigt, das sich
besonders eignet für Rohre 10 des Wärmetauschers mit
glatter Außenoberfläche, die in geringem gegenseitigem
Abstand von 2-8 mm angeordnet sind. Die durch die
Wand 12 des Heizkessels herausragenden Ansätze der
Rohre 10 sind in Bohrungen 28 eines Blockes 30 einge
setzt, der außen an der Wand 12 des Heizkessels ange
ordnet ist. Die Bohrungen 28 sind durch den Block 30
hindurchgeführt und auf der den Rohren 10 abgewandten
Seite durch Ausnehmungen 32 in der Weise miteinander
verbunden, wie dies für die Rohre 10 gewünscht ist. Auf
die von den Rohren 10 abgewandte Rückseite des Blockes
30 ist ein Deckel 34 aufgesetzt, der sämtliche Ausneh
mungen 32 gemeinsam überdeckt und durch einen alle
Ausnehmungen 32 gemeinsam umschließenden Rundschnur-
Dichtungsring 36 gegen den Block 30 abgedichtet ist.
Die Zulauf- und Ablauf-Anschlüsse 58 des Wärmetauschers
sind durch den Deckel 34 hindurchgeführt. Der Deckel 34
kann, wie dies für das mittlere Rohr 10 in Fig. 7 ge
zeigt ist, konzentrisch zu den Bohrungen 28 und damit
zu den eingesetzten Rohren 10 Bohrungen 38 aufweisen,
durch welche die Stäbe 18 als Zuganker mit Gewinde
ansätzen 56 hindurchstoßen, auf welche Muttern aufge
schraubt werden. Auf diese Weise können die Blöcke 30
mit den Deckeln 34 auf beiden Seiten des Heizkessels
mittels der als Zuganker dienenden Stäbe 18 miteinander
verspannt und an der Wand 12 des Heizkessels festgelegt
werden. Falls die Stäbe 18 nicht als Zuganker dienen,
sondern durch Distanzstützen 50 gehalten werden, wie
dies für die beiden äußeren Rohre 10 in Fig. 7 gezeigt
ist, wird der Block 30 mittels Schrauben 52 an der Wand
12 des Heizkessels festgelegt.
Auch bei dieser Ausführungsform des Verbindungsteils
wird auf die Rohre 10 kein axialer Druck ausgeübt, der
zu einer Bruchbelastung des spröden keramischen Mate
rials führen könnte. Die Rohre 10 sind in axialer
Richtung druckfrei in die Bohrungen 28 eingesetzt und
nur radial durch Manschetten-Dichtungen 40 oder O-
Ring-Dichtungen 54 gegen den Block 30 und die Wand 12
des Heizkessels abgedichtet. Die Dichtungen 40 bzw. 54
werden beim Anpressen des Blockes 30 gegen die Wand 12
axial gestaucht und dichten das Rohr 10 und die Durch
trittsöffnung der Wand 12 sowohl abgasseitig als auch
wasserseitig ab. Die Dichtungen 40 bzw. 54 sind von dem
wassergekühlten Block 30 umschlossen und dadurch ther
misch nicht stark beansprucht. Anstelle der Dichtungen
40 bzw. 54 kann auch ein elastischer dichtender Kleb
stoff verwendet werden.
Claims (15)
1. Wärmetauscher für Heizkessel, insbesondere für
Brennwertkessel, mit von den heißen Abgasen um
strömten und von Wasser oder einem anderen Wärme
trägerfluid durchströmten Rohren, dadurch gekenn
zeichnet, daß in den Rohren (10) Einrichtungen zur
Erhöhung der Turbulenz des durchströmenden Wassers
vorgesehen sind.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Einrichtungen zur Erhöhung der Turbu
lenz in die Rohre (10) eingesetzte Körper sind, die
den Innenquerschnitt der Rohre (10) zu einem im
wesentlichen ringförmigen Durchtrittsspalt (20)
verengen.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Körper sich axial über die gesamte den
heißen Abgasen ausgesetzte Länge der Rohre (10)
erstrecken.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Körper in die Rohre (10) im wesentli
chen koaxial eingesetzte Stäbe (18) sind.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Rohre (10) durch außerhalb der Heizkes
selwand (12) angeordnete Verbindungsteile, die ohne
axialen Druck an die Rohre (10) anschließen, mitein
ander verbunden sind.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Verbindungsteile (22) mit Rohrstutzen
stumpf an die Rohre (10) anschließen und die Stoß
fuge von einer am Außenumfang anliegenden elasti
schen Dichtung (24) überdeckt ist, die an ihrem
Außenumfang von einem Stützring (26) umschlossen
ist.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß das Verbindungsteil einen Block (30) mit
Bohrungen (28) aufweist, in welche die Rohre (10)
eingesetzt sind, daß die Bohrungen (28) auf der den
Rohren (10) abgewandten Seite durch Ausnehmungen
(32) miteinander verbunden sind und daß die Ausneh
mungen (32) durch einen Deckel (34) verschlossen
sind.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, daß die Rohre (10) an ihrem Umfang gegen die
Bohrungen (28) abgedichtet sind.
9. Wärmetauscher nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Deckel (34) durch eine alle
Ausnehmungen (32) umschließende Dichtung (36) gegen
den Block (30) abgedichtet ist.
10. Wärmetauscher nach Anspruch 4 und einem der Ansprü
che 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe
(18) über die Enden der Rohre (10) axial hinausragen
und als Zuganker für die Verbindungsteile dienen,
die die verschiedenen Rohre (10) des Wärmetauschers
miteinander verbinden.
11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß die Rohre aus einem korro
sionsbeständigen Material bestehen oder eine korro
sionsbeständige Oberflächenbeschichtung aufweisen.
12. Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich
net, daß die Rohre (10) aus einem keramischen Werk
stoff bestehen.
13. Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich
net, daß die Rohre aus Edelstahl oder emailliertem
Gußeisen oder Stahl bestehen.
14. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (10) an
ihrem Aussenumfang die Oberfläche vergrößernde
Rippen (14) und/oder Noppen aufweisen.
15. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der
Rohre (10) in Umfangsrichtung verlaufende Rillen
(42) oder axial verlaufende Rillen (44) aufweist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19873700443 DE3700443A1 (de) | 1986-01-11 | 1987-01-09 | Waermetauscher fuer heizkessel, insbesondere fuer brennwertkessel |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3600632 | 1986-01-11 | ||
| DE19873700443 DE3700443A1 (de) | 1986-01-11 | 1987-01-09 | Waermetauscher fuer heizkessel, insbesondere fuer brennwertkessel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3700443A1 true DE3700443A1 (de) | 1987-07-16 |
| DE3700443C2 DE3700443C2 (de) | 1989-06-01 |
Family
ID=25840064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19873700443 Granted DE3700443A1 (de) | 1986-01-11 | 1987-01-09 | Waermetauscher fuer heizkessel, insbesondere fuer brennwertkessel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3700443A1 (de) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19755225A1 (de) * | 1997-12-12 | 1999-06-24 | Vom Bovert & Co Schweistechnik | Kühlmittelleitung für Elektrolichtbogenöfen |
| EP1591729A3 (de) * | 2004-04-27 | 2006-06-07 | Robert Bosch Gmbh | Wärmetauscher |
| WO2016026560A1 (de) * | 2014-08-22 | 2016-02-25 | Gea Tds Gmbh | Krümmer für einen rohrbündel-wärmeaustauscher für grosse produktdrücke, herstellverfahren für einen und rohrbündel-wärmeaustauscher mit einem solchen krümmer und verwendung eines rohrbündel-wärmeaustauschers für grosse produktdrücke mit einem solchen krümmer in einer zerstäubungstrocknungsanlage |
| DE102015103268A1 (de) | 2015-03-06 | 2016-09-08 | Bomat Heiztechnik Gmbh | Endkappe für ein Wärmetauscherrohr |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007048441A1 (de) | 2007-10-10 | 2009-04-16 | Bomat Heiztechnik Gmbh | Wärmetauscher |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1037080A (fr) * | 1951-05-15 | 1953-09-14 | Vaillant Joh Kg | Chauffe-eau à gaz |
| DE1993176U (de) * | 1968-04-18 | 1968-09-05 | Hans Viessmann | Gasheizkessel mit atmosphaerischem brenner. |
| DE2912011A1 (de) * | 1979-03-27 | 1980-10-02 | Hans Viessmann | Heizungskessel |
| US4332295A (en) * | 1980-05-19 | 1982-06-01 | Hague International | Composite ceramic heat exchange tube |
-
1987
- 1987-01-09 DE DE19873700443 patent/DE3700443A1/de active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1037080A (fr) * | 1951-05-15 | 1953-09-14 | Vaillant Joh Kg | Chauffe-eau à gaz |
| DE1993176U (de) * | 1968-04-18 | 1968-09-05 | Hans Viessmann | Gasheizkessel mit atmosphaerischem brenner. |
| DE2912011A1 (de) * | 1979-03-27 | 1980-10-02 | Hans Viessmann | Heizungskessel |
| US4332295A (en) * | 1980-05-19 | 1982-06-01 | Hague International | Composite ceramic heat exchange tube |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| DE-B.: RECKNAGEL/SPENGLER: Taschenbuch für Heizung Klimatechnik, 83/84, S.579, Bild 234-3 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19755225A1 (de) * | 1997-12-12 | 1999-06-24 | Vom Bovert & Co Schweistechnik | Kühlmittelleitung für Elektrolichtbogenöfen |
| EP1591729A3 (de) * | 2004-04-27 | 2006-06-07 | Robert Bosch Gmbh | Wärmetauscher |
| WO2016026560A1 (de) * | 2014-08-22 | 2016-02-25 | Gea Tds Gmbh | Krümmer für einen rohrbündel-wärmeaustauscher für grosse produktdrücke, herstellverfahren für einen und rohrbündel-wärmeaustauscher mit einem solchen krümmer und verwendung eines rohrbündel-wärmeaustauschers für grosse produktdrücke mit einem solchen krümmer in einer zerstäubungstrocknungsanlage |
| DE102015103268A1 (de) | 2015-03-06 | 2016-09-08 | Bomat Heiztechnik Gmbh | Endkappe für ein Wärmetauscherrohr |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3700443C2 (de) | 1989-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2706043C2 (de) | Strahlungsbrenner | |
| DE3317162A1 (de) | Gasbeheizter oder oelbeheizter kessel zur warmwasser-, heisswasser- oder dampferzeugung | |
| DE2404630C2 (de) | Wärmeaustauscher | |
| EP0499883A1 (de) | Wärmetauscher | |
| DE212013000202U1 (de) | Heißluftofen | |
| DE3700443A1 (de) | Waermetauscher fuer heizkessel, insbesondere fuer brennwertkessel | |
| DE3714671C2 (de) | ||
| DE3153101C2 (de) | Kraftstoffkühler | |
| EP0994322B1 (de) | Wärmetauscher mit einem Verbindungsstück | |
| DE10222974B4 (de) | Wärmeübertrager | |
| DE102005001662A1 (de) | Wärmetauscherkörper und Fahrzeugheizgerät mit einem Wärmetauscherkörper | |
| EP0166437A2 (de) | Heizkessel, insbesondere Kondensationsheizkessel, und Verfahren zu dessen Herstellung | |
| DE4015830C2 (de) | Wärmetauscher, insbesondere Wasser/Luft-Kühler | |
| DE2245357A1 (de) | Waermeaustauscher | |
| DE1802729C3 (de) | Vorrichtung zum Erhitzen von Flüssigkeiten beziehungsweise Gasen | |
| DE3205121C2 (de) | Heizungskessel | |
| DE60200919T2 (de) | Wassererhitzer | |
| AT392840B (de) | Waermetauscher, insbesondere eines wasserheizers | |
| DE3249924C2 (en) | Heating element with cylindrical wall | |
| DE29511826U1 (de) | Wärmeaustauschvorrichtung für einen Niedertemperaturkessel | |
| DE3730566A1 (de) | Heizkessel | |
| AT5653U1 (de) | Wärmetauscher | |
| AT403517B (de) | Lamellenwärmetauscher für einen brennerbeheizten wasserheizer | |
| DE19624933A1 (de) | Brennwertheizkessel | |
| EP0658736A1 (de) | Rippenrohrwärmeaustauscher |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition |