DE612127C

DE612127C - Forced air heater with gas or oil firing, especially for room heating

Info

Publication number: DE612127C
Application number: DEG85635D
Authority: DE
Original assignee: FRITZ FRENCKEL DR ING; GEA Luftkuehler GmbH
Current assignee: FRITZ FRENCKEL DR ING; GEA Luftkuehler GmbH
Priority date: 1933-05-30
Filing date: 1933-05-30
Publication date: 1935-04-13

Description

Gebläselufterhitzer mit Gas- oder Ölfeuerung, insbesondere für Raumbeheizung Die Erfindung betrifft Gebläselufterhitzer mit Gas- oder Ölfeuerung, bei welchen der Brenner in einem Hohlkörper angeordnet ist, insbesondere zur Erzeugung warmer oder heißer Luft für Zwecke der Raumbeheizung.Forced air heaters with gas or oil firing, in particular for room heating The invention relates to forced air heaters with gas or oil firing, in which the burner is arranged in a hollow body, in particular for generating warm or hot air for space heating purposes.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen solchen Lufterhitzer zu schaffen, der hinsichtlich seiner Leistung den bekannten Einrichtungen überlegen ist und der außerdem geringere Herstellungskosten erfordert. Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von dem Gedanken aus, den- Wärmeübergang durch Strahlung in weit höherem Maße als bei den bekannten Einrichtungen zu bewirken. Die Erfindung benutzt hierbei die Erkenntnis, daß die Wärrneübergangszahl durch Strahlung im Bereich hoher Temperaturen wesentlich größer ist als die Wärmeübergangszahl durch Konvektion und ein Mehrfaches der letzteren betragen kann. Hinzukommt noch, daß Strahlungsheizflächen billiger herzustellen sind als eine leistungsfähige Vorrichtung für den Wärmeübergang durch Konvektion (z. B. Rippenrohranordnung). Da eine Strahlungsheizfläche durch einen einfachen genügend groß bemessenen Hohlkörper gebildet werden kann, ergibt sich auch eine geringere Empfindlichkeit bezüglich der durch hohe Temperaturen auftretenden Wärmebeanspruchungen.The invention has set itself the task of such an air heater to create, which is superior to the known facilities in terms of its performance and which also requires lower manufacturing costs. To solve this problem the invention is based on the idea that heat transfer by radiation in far to a greater extent than with the known facilities. The invention uses here the knowledge that the heat transfer coefficient due to radiation is in the range of higher Temperatures is much greater than the heat transfer coefficient by convection and can be a multiple of the latter. There is also the fact that radiant heating surfaces are cheaper to manufacture than a high-performance device for heat transfer by convection (e.g. finned tube arrangement). As a radiant heating surface through a simple sufficiently large sized hollow body can be formed, results There is also a lower sensitivity to those caused by high temperatures Thermal stresses.

Erfindungsgemäß wird dadurcheinWärmeaustauscher mit günstiger Strahlungswirkung geschaffen, daß der Brenner in einem Hohlkärper mit zu dessen Achse parallelen Wänden außerhalb dieser Achse derart angeordnet ist, daß die Richtung der Flamme bzw. der -Brenngase senkrecht zur Achse des Hohlkörpers verläuft. Bekanntlich ist die Strahlungsenergie zunächst abhängig von der Richtung, in welcher die Strahlen die Wandtreffen. Am stärksten ist die Strahlungsenergie bei senkrechtem Auftreffen, während diese Energie um so kleiner wird, je größer der Winkel 99 wird, den die Strahlungsrichtung mit der Normalen auf der zu beheizenden Fläche bildet. Ferner ist die eingestrahlte Energie umgekehrt proportional dein Quadrat der Entfernung der Wand von der Flamme. Bei dem Strahlungsheizkörper nach der Erfindung nimmt die Entfernung vom Brenner zur beheizten Wand in Richtung des Gasweges allmählich ab, was an sich gleichbedeutend mit einer entsprechenden Verringerung der Strahlungswirkung wäre. Da aber gleichzeitig der in :der Nähe des Brenners eine erhebliche Größe besitzende Winkel #p in Richtung des Gasweges allmählich auf Null abnimmt, wird insgesamt an jedem Punkte des Strahlungskörpers eine mittlere Wärmeenergie durch Strahlung an die Wandung abgegeben, so daß sich eine annähernd gleichmäßige Belastung aller Teile des Strahlungskörpers ergibt. Bei Versuchen hat sich herausgestellt, daß die zu erwärmende, den Strahlungskörper auf der Außenseite umspülende Luft an allen Stellen des Umfanges fast die gleicheTemperatur hat. Eine solche gleichmäßige Belastung aller Teile der Wand des Strahlungskörpers findet dann nicht statt, wenn entsprechend der Anordnung bei bekannten Wärmeaustauschern die Heizgase in Richtung der Achse des Hohlkörpers geführt sind. Bei dieser Anordnung wird in der Nähe des unten angeordneten Brenners infolge des dort vorhandenen sehr geringen Abstandes des Brenners von der Wand und der senkrechten Richtung der Strahlen auf die Wand (Winkel #p - Null) eine sehr hohe Strahlungsenergie an dieser Stelle abgegeben, so daß.die Wand des Hohlkörpers glühend werden kann. Die Strahlungsenergie nimmt aber in Richtung des Gasweges außerordentlich schnell ab, weil sowohl der Winkel 9 als auch die Entfernung vom Brenner in Richtung des Gasweges zunehmen. Es ergibt sich also bei Zugrundelegung solcher bekannten Anordnungen eine sehr ungleichmäßige Belastung der Oberfläche, die zu entsprechend ungünstigen Baustoffbeanspruchungen führt.According to the invention, this provides a heat exchanger with a favorable radiation effect created that the burner in a hollow body with walls parallel to its axis is arranged outside this axis in such a way that the direction of the flame or the -Fuel gases runs perpendicular to the axis of the hollow body. It is well known that the radiation energy initially depending on the direction in which the rays hit the wall. At the The strongest is the radiant energy on vertical impingement, while this energy becomes smaller, the larger the angle 99 becomes, which the radiation direction with the normal forms on the surface to be heated. Furthermore, the irradiated Energy is inversely proportional to your square of the distance of the wall from the flame. In the radiant heater according to the invention, the distance from the burner decreases towards the heated wall in the direction of the gas path, which is synonymous in itself with a corresponding reduction in the radiation effect. But there at the same time the angle #p, which is of considerable size in the vicinity of the burner, in the direction of the gas path gradually decreases to zero, is a total of every point of the radiator a mean thermal energy emitted by radiation to the wall, so that results in an approximately uniform loading of all parts of the radiator. Experiments have shown that the one to be heated, the radiation body Air flowing around the outside almost the same temperature at all points on the circumference Has. Such an even load on all parts of the wall of the Radiant body does not take place if according to the arrangement in known Heat exchangers, the heating gases are guided in the direction of the axis of the hollow body. With this arrangement, in the vicinity of the burner arranged below as a result of the There is a very small distance between the burner and the wall and the vertical Direction of the rays on the wall (angle #p - zero) a very high radiation energy released at this point, so that the wall of the hollow body can become glowing. However, the radiation energy increases extremely quickly in the direction of the gas path because both the angle 9 and the distance from the burner in the direction of the Increase gas path. It is thus obtained on the basis of such known arrangements a very uneven load on the surface, which leads to correspondingly unfavorable Building material loads leads.

Da es praktisch aus verschiedenen Gründen nicht möglich ist, die Heizgase in einem Strahlungskörper bis auf gewöhnliche Schornsteintemperatur abzukühlen, soll für Fälle, in denen dies gewünscht wird, erfindungsgemäß dem Strahlungskörper ein besonderer bezüglich der Gasführung nachgeschalteter, aus Rohren oder Hohlplatten bestehender Heizkörper zugeordnet werden, in welchem die in den Gasen nach Verlassen des Hohlkörpers enthaltene Restwärmemenge durch Konvektion an die Luft übertragen wird. Auf diese Weise ergibt sich eine Unterteilung der Heizfläche in zwei Stufen, wobei in `der einen Stufe- der Wärmeübergang im wesentlichen durch Strahlung, in der andern Stufe im wesentlichen durch Konvektion erfolgt. Hierbei wird die Unterteilung in Stufen am wirtschaftlichsten so, vorgenommen, daß der Strahlungsheizkörper die größere Leistung, z. B. zwei Drittel, abgibt. Bei einer solchen Anordnung haben sich die Gase bei Eintritt in dem die zweite Stufe bildenden Heizkörper bereits wesentlich abgekühlt (z. B., auf 8oo' oder weniger), so daß die Wärmebeanspruchungen der Rohre stark verringert werden. Andererseits ist der Wärmeübergang `durch Konvektion in der zweiten Stufe günstiger als durch. Strahlung, weil bei der geringeren Temperatr der Gase die Wärmeübergangszahl durch Strahlung unter diejenige durch Konvektion gesunken ist. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Stufenunterteilung ergibt daher eine vollkommene Anpassung an die betrieblichen und wärmetechnischen Verhältnisse bei der Erwärmung von Luft durch Gas- oder Ölfeuerung.Since it is practically impossible for various reasons to use the heating gases to cool down to normal chimney temperature in a radiator, is intended for cases in which this is desired, according to the invention, the radiation body a special one downstream with regard to the gas flow, made of pipes or hollow plates existing radiator can be assigned in which the in the gases after leaving The residual heat contained in the hollow body is transferred to the air by convection will. In this way, the heating surface is divided into two levels, where in `the one stage - the heat transfer essentially through radiation, in the other stage takes place essentially by convection. This is where the subdivision most economical in stages so that the radiant heater the greater performance, e.g. B. two thirds, gives. Have in such an arrangement the gases are already in the heating element forming the second stage when they enter significantly cooled (e.g., to 800 'or less), so that the thermal stresses the pipes are greatly reduced. On the other hand, the heat transfer is `by convection cheaper in the second stage than through. Radiation, because at the lower temperature of the gases the heat transfer coefficient through radiation below that through convection has decreased. The step subdivision proposed according to the invention therefore results a perfect adaptation to the operational and thermal conditions when heating air by gas or oil firing.

Selbstverständlich sind Fälle denkbar, in denen der Strahlungskörper für sich, also ohne die Zuschaltung des aus Rohren oder Hohlplatten bestehenden Heizkörpers der zweiten Stufe Verwendung finden kann, -insbesondere dann, wenn es weniger auf eine starke Abkühlung-. der Heizgase, als auf eine möglichst einfache und billige Ausführung des Erhitzers selbst ankommt, oder wenn das den Strahlungskörper mit hoher Temperatur (z. B. 400°) verlassende Gas für einen anderen Zweck als Raumbeheizung (z. B. Trocknung) herangezogen werden soll. -Bei Verwendung beider Stufen ergibt sich ein Erhitzer von sehr hoher Leistung bei kleinen Herstellungskosten und geringem Raumbedarf.Of course, cases are conceivable in which the radiating body on its own, i.e. without the connection of the one consisting of pipes or hollow plates Radiator of the second stage can be used, -particularly if it less to a strong cooling. of the heating gases, as in the simplest possible way and cheap design of the heater itself arrives, or if that's the radiator body Gas leaving at high temperature (e.g. 400 °) for a purpose other than space heating (e.g. drying) should be used. -When using both levels, results is a very high performance heater with a small manufacturing cost and low cost Space requirements.

Baulich kann der Erfindungsgedanke in verschiedener Weise verwirklicht werden. Der Strahlungshohlkörper wird am zweckmäßigsten in an sich bekannter Weise zwecks Bildung eines ringartigen Luftkanals. mit einer Ummantelung versehen und dann an den Stirnseiten durch kegelartige Deckel verschlossen, während der die Ummantelung bildende äußere Hohlkörper mit diesen Dekkeln angepaßten Stutzen für den Ein- und Auslaß der Luft versehen wird.Structurally, the concept of the invention can be implemented in various ways will. The radiation hollow body is most expedient in a manner known per se to form a ring-like air channel. provided with a jacket and then closed at the end faces by cone-like covers, during which the casing forming outer hollow body with these covers adapted nozzles for the one and Outlet of the air is provided.

Weiter soll der Umfang des Strahlungshohlkörpers mit parallel zur Achse verlaufenden Rippen versehen werden, die etwa bis an die Innenwandung der äußeren Ummantelung heranreichen. Auf diese Weise wird eine-bequeme und schnelle Abführung der durch die Strahlung auf den Hohlkörper übertragenen großen Wärmemenge durch die zu erwärmende Luft gewährleistet. Die zweite Heizflächenstufe, in welcher der Wärmeübergang durch Konvektion erfolgt, wird am vorteilhaftesten durch einen aus waagerecht liegenden Rippenrohren bestehenden Heizkörper gebildet, welcher oben auf dem doppelmanteligen Strahlungsheizkörper angeordnet wird, so daß die Gase in einem einzigen von unten nach oben gerichteten Zuge durch den Erhitzer hindurchtreten. Die Gesamtbauhöhe des Erhitzers wird hierdurch nicht nennenswert vergrößert, und die waagerechte Anordriung der Rohre ergibt eine gute Anpassung an die Form des Strahlungsheizkörpiers. Durch die von unten nach oben gerichtete, UmIenkungen vermeidende Heizgasführung wird der Zugwiderstand weitmöglichst verringert.Next, the circumference of the hollow radiation body should be parallel to Axis extending ribs are provided, which approximately up to the inner wall of the reach the outer sheath. This way it becomes a convenient and quick one Dissipation of the large amount of heat transferred to the hollow body by the radiation guaranteed by the air to be heated. The second heating surface level in which the heat transfer takes place by convection, is most advantageous by a formed from horizontally lying finned tubes existing radiator, which above is placed on the jacketed radiant heater so that the gases in pass through the heater in a single upward draft. The overall height of the heater is not significantly increased as a result, and the horizontal arrangement of the tubes results in a good adaptation to the shape of the Radiant heater By moving from bottom to top, avoiding deflections The draft resistance is reduced as much as possible.

Die beiden Heizflächenstufen können bezüglich der Luftführung sowohl parallel, also auch hintereinandergeschaltet werden. Bei Hintereinanderschaltung würde selbstverständlich zur Erzielung der günstigen Gegenstromwirkung die Luft zunächst den Rohr heizkörper und dann den Strahlungsheizkörper beaufschlagen müssen. Diese Hintereinanderschaltung ist dann besonders zweckmäßig, wenn hohe Austrittstemperaturen der Luft gewünscht werden. .The two heating surface levels can both with regard to the air flow parallel, i.e. also connected in series. When connected in series The air would of course be used to achieve the favorable countercurrent effect first have to act on the tubular radiator and then the radiant heater. This series connection is particularly useful, if high air outlet temperatures are desired. .

Die Parallelschaltung hat den Vorteil einer einfachen Gesamtbauart des Erhitzers. Eine besonders zweckmäßige Bauart ergibt sich hierbei dadurch, daß von den vorzugsweise konaxial zu dem Strahlungsheizkörper angeordneten Lufteinlaß- und -auslaßstutzen zu den Enden des Rohrheizkörpers führende Kanäle abzweigen, welche einen Teil der von dem Ventilator gelieferten Luft dem Rohrheizkörper zuleiten und nach Durchströmen desselben dem den Strahlungsheizkörper verlassenden Luftstrom wieder beimischen.The parallel connection has the advantage of a simple overall design of the heater. A particularly useful design results from the fact that of the air inlet, which is preferably arranged conaxially to the radiant heater and -auslaßstutzen to the ends of the tubular heater leading channels branch off which direct some of the air supplied by the fan to the tubular heater and after flowing through it, the air flow leaving the radiant heater mix in again.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.

Fig. i ist ein Aufriß, Fig.2 zeigt eine Seitenansicht teils im Schnitt.Fig. I is an elevation, Fig. 2 shows a side view partly in section.

Der Gasbrenner i ist am Boden eines Strahlungsheizkörpers angeordnet, der aus zwei ineinandergesteckten zylindrischen Hohlkörpern 2 und 3 besteht. Die Anordnung ist so gewählt, daß die Richtung der Flamme bzw. Gase senkrecht zu der waagerecht angeordneten Achse des Strahlungsheizkörpers verläuft. Der Hohlkörper 2 ist an beiden Enden durch kegelartige Deckel d. verschlossen. Auf dem Umfang des Körpers 2 und auch auf den Deckeln 4 sind Rippen 5 und 6 zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche vorgesehen. Die Rippen 5 sind in- ihrer Höhe so bemessen, daß sie bis an den äußeren Hohlkörper ,3 heranreichen (Fig.2).The gas burner i is arranged at the bottom of a radiant heater, which consists of two nested cylindrical hollow bodies 2 and 3. the Arrangement is chosen so that the direction of the flame or gases is perpendicular to the horizontally arranged axis of the radiant heater runs. The hollow body 2 is at both ends by cone-like cover d. locked. On the scope of the Body 2 and also on the covers 4 are ribs 5 and 6 to enlarge the heat exchange surface intended. The ribs 5 are so dimensioned in their height that they up to the outer Hollow body, 3 reach (Fig. 2).

Der äußere Hohlkörper 3 besitzt Lufteinlaß- und -auslaßstutzen 7, 8, die in ihrer Form den kegelartigen Deckeln q. angepaßt sind.The outer hollow body 3 has air inlet and outlet ports 7, 8, the shape of which corresponds to the cone-like lids q. are adapted.

Die Luft wird in Richtung des Pfeiles -r durch einen nicht gezeichneten Ventilator in den zwischen den Körpern 2 und 3 befindlichen Ringraum hineingedrückt, um dann nach Erwärmung an den hocherhitzten Strahlungsflächen 2 in Richtung des Pfeiles y den Erhitzer zu verlassen.The air is in the direction of the arrow -r by a not drawn The fan is pressed into the annular space located between the bodies 2 and 3, to then after heating on the highly heated radiation surfaces 2 in the direction of the Arrow y to leave the heater.

Die Hohlkörper 2 und 3 besitzen oben einen Schlitz 9, durch welchen der Durchtritt des -Gases zu dem Rohrheizkörper io ermöglicht wird. Dieser Schlitz 9 ist durch Dichtungen i i gegen den ringförmigen Luftkanal abgedichtet. Von dem Lufteinsatzstutzen 7 ist ein Kanal 12 abgezweigt, durch welchen ein Teil der Luft den Rohren des Heizkörpers io zugeleitet wird. Diese die Rohre durchströmende Luft wird von den über den Schlitz 9 zutretenden; die Rippenrohre umspülenden Heizgasen erwärmt und wird dann durch einen Zweigkanal 13 wieder dem den Strahlungskörper verlassenden Luftstrom beigemischt, um gemeinsam mit diesem in Richtung des Pfeiles y abgeführt zu werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Heizkörper i o aus waagerecht angeordneten, gegeneinander versetzten elliptischenRippenrohren, die wegen ihrer wärme-und strömungstechnischen Vorteile die beste Leistung ergeben. Die Heizgase verlassen den Erhitzer durch den Austrittsstutzen 14. und werden dann auf. beliebige Weise abgeführt.The hollow bodies 2 and 3 have a slot 9 above through which the passage of the gas to the tubular heater io is made possible. This slot 9 is sealed against the annular air duct by seals i i. Of the Air insert nozzle 7 is branched off a channel 12 through which part of the air is fed to the pipes of the radiator io. This air flowing through the pipes is of the entering through the slot 9; the finned tubes flushing hot gases heated and is then through a branch channel 13 again the the radiation body leaving air flow mixed in to join with this in the direction of the arrow y to be discharged. In the illustrated embodiment, there is a radiator i o made of horizontally arranged, mutually offset elliptical finned tubes, which give the best performance because of their thermal and fluidic advantages. The heating gases leave the heater through the outlet nozzle 14 and are then on. discharged in any way.

Im oberen Teil des Strahlungsraumes kann man zweckmäßig noch eine oder mehrere beliebig geformte Strahlungsflächen aus Metall, Asbest o. dgl. anordnen, welche verhindern, daß die Flamme die Rohre unmittelbar trifft. Diese Strahlungsfläche kann beispielsweise als Zylindersegment in gewissem Abstande unterhalb des oberen Schlitzes 9 vorgesehen werden und gibt dann ihrerseits wiederum durch Strahlung die aufgenommene Wärme an die Innenwandung des Hohlkörpers 2 ab.In the upper part of the radiation room one can expediently another or arrange several radiation surfaces of any shape made of metal, asbestos or the like, which prevent the flame from hitting the tubes directly. This radiant surface can, for example, as a cylinder segment at a certain distance below the upper one Slit 9 are provided and then in turn are in turn by radiation the absorbed heat is transferred to the inner wall of the hollow body 2.

Die Körper 2 und 3 können aus Metall, z. B. Kupfer oder Eisen, hergestellt werden, doch ist auch die Benutzung anderer Baustoffe möglich.The bodies 2 and 3 can be made of metal, e.g. B. copper or iron but it is also possible to use other building materials.

Es ist selbstverständlich auch möglich, umgekehrt wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, die Rohre innen mit Heizgasen und außen mit der zu erhitzenden Luft zu beaufschlagen.It is of course also possible the other way around as in the case of the one shown Embodiment, the tubes inside with heating gases and outside with the to be heated To apply air.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Forced air heater with gas or oil fired, especially for room heating, in which the burner is arranged in a hollow body is, characterized in that to achieve .einer uniform radiation of the Burner in a hollow body (2) with walls parallel to its axis outside .this axis is arranged in such a way that the direction of the flame or the combustion gases runs perpendicular to the axis of the hollow body (2).

2. Air heater according to claim i, in which the radiation hollow body for the purpose of forming a ring-like air channel is provided with a jacket, characterized in that the end faces of the radiator (2) are closed by cone-like covers (q.), and that the outer hollow body (3.) forming the casing with these lids (q.) matched Connection (7, 8) is provided for the inlet and outlet of the air.

3. Air heater after Claim i, characterized in that the radiating body is a special one with respect to radiators made up of pipes or hollow plates that are connected downstream of the gas supply (io) is assigned in which the in the Gases after leaving of the radiant body (2) contained residual heat by convection to the to be heated Air is transmitted. q ..

Air heater according to claims i and 3, characterized in that that the radiator consisting of horizontal finned tubes (io) on top of the double-jacketed Radiant heater (2) is arranged so that the gases in a single from below upward drafts pass through the air heater.

5. Air heater according to claims i to q., characterized in that of the preferably conaxial to the radiant heater arranged air inlet and outlet nozzles (7, 8) the ends of the tubular heater (io) leading channels (1a, 13) branch off, which one Feed part of the air supplied by the fan to the pipes and after flowing through it the same mix with the air flow leaving the radiant heater.

6. Air heater according to claims i and? "characterized in that .that in the hollow body (2) below the slot (9) one or more radiation surfaces made of metal or asbestos are provided.