DE895459C - Laengsrohr-Waermeaustauscher - Google Patents

Description

• Längsrohr -Wärmeaustauscher Zur Übertragung der Wärme von einer Flüssigkeit an eine andere Flüssigkeit wird wegen der einfachen Bauweise vielfach der Längsrohr-Wärmeaustauscher verwendet. Dieser Wärmeaustauscher besteht aus einem Bündel paralleler Rohre, die an ihren Enden in je einen Rohrboden eingewalzt oder eingeschweißt und in einen Mantel eingeschoben sind. Die eine der beiden Flüssigkeiten strömt durch die Rohre; die andere wird bevorzugt im Gegenstrom an den Enden des Mantels ein- und wieder abgeführt (vgl. Abb. i). Die zu kühlende Flüssigkeit tritt z. B. durch den Stutzen i ein, durchströmt die Kühlrohre, die in die Böden 2 und 3 eingewalzt sind, von oben nach unten und wird durch den Stutzen q. wieder herausgeführt. Die andere, sich erwärmende Kühlflüssigkeit tritt durch den Stutzen 5 am Mantel ein, strömt von unten nach oben außen um die Kühlrohre herum und wird am Stutzen 6 wieder herausgeführt.
• Diese Wärmeaustauscher haben den Nachteil, daß die Strömung beider Flüssigkeiten im wesentlichen parallel zu den Wärme übertragenden Flächen, in diesem Fall den Rohrwandungen, erfolgt. Bei dieser Strömungsart bilden sich an den Wandungen verhältnismäßig starke laminare Grenzschichten aus. Die Wärmeübergangszahl ist dementsprechend gering, und es wird eine große Austauschfläche erforderlich. Der Wärmeübergang läßt sich durch Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit zwar erhöhen; eine hohe Geschwindigkeit kann aber wiederum nur erreicht werden, wenn man die Wärmeaustauscher sehr schlank ausbildet, was vom Standpunkt der Herstellung und Festigkeit des Rohrbündels ungünstig ist. Ein anderes, häufig benutztes Mittel zur Steigerung des Wärmeübergangs ist der Einbau von Lenkblechen, die die um die Kühlrohre strömende Flüssigkeit auf einem Zickzackweg durch den Wärmeaustauscher leiten, wodurch die Rohre vorwiegend quer angeströmt werden; hierbei werden wesentlich höhere Wärmeübergangszahlen erzielt als bei der Längsströmung, aber auch nur auf der Außenseite der Rohre, dagegen nicht auf ihrer Innenseite.
• Nach der Erfindung sind zur Erhöhung des Wärmeübergangs die Kühlrohre sowohl im Innern als auch außen herum mit Füllkörpern, z. B. Steinzeugkugeln, Raschigringen, gefüllt. Diese vollständige Ausfüllung aller Strömungswege mit Füllkörpern zwingt beide Flüssigkeiten zu ständigem Richtungswechsel und verhindert in einem bisher nicht erreichten Ausmaß die Ausbildung laminarer Grenzschichten an den beiderseitigen Rohrwandungen. Hierdurch werden, auch bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit, sehr viel höhere Wärmeübergangszahlen erzielt als bei der ungestörten Parallelströmung, und der Wärmeaustauscher kann dementsprechend überraschend klein gebaut werden.
• Bei Wärmeaustauschern, in denen infolge ihrer Konstruktion bereits ein Querstrom oder Zickzackstrom für die um die Rohre strömende Flüssigkeit besteht, kann die Füllung des Raumes außen um die Rohre unterbleiben, und es genügt, die Rohre selbst mit Füllkörpern zu füllen.
• Die Abb. 2 zeigt schematisch in einem Ausführungsbeispiel, wie ein gewöhnlicher Längsrohraus.tauscher mit normalen, kreisförmigen Rohren mit Kugeln gemäß der -Erfindung gefüllt sein kann. Bei diesem Wärmeaustauscher ist der freie Querschnitt um die Rohre herum wesentlich größer als der Querschnitt innerhalb der ,Rohre, was unter Umständen nachteilig ist, wenn die innen und außen strömenden Flüssigkeitsmengen annähernd gleich sind. Dieser Nachteil wird bei der nach einem weiteren Merkmal der Erfindung rautenähnlichen Rohrform nach Abb. 3 vermieden, indem jeder Strömungsweg den gleichen Querschnitt und die gleiche Fläche besitzt. Außerdem ist bei dieser Rohrform der (Querschnitt um die Rohre herum gleichmäßiger und in besser kontrollierbarer Art mit Kugeln ausgefüllt, deren Radius im Vergleich zum ;Querschnitt der Rohre so gewählt ist, daß immer nur eine einzige Kugel mit ihrem Mittelpunkt eine bestimmte Höhenlage im oder um das Kühlrohr einnehmen @ kann, also niemals zwei Kugeln in gleicher Höhenlage nebeneinanderliegen können, wodurch die Mittelpunkte sämtlicher Kugeln auf einer Zickzacklinie zu liegen kommen (also eine in der Vertikalen versetzte Anordnung der Kugeln gegeneinander). Die Abmessungen in Abb. 2 und 3 sind maßstäblich gehalten; wenn also der Durchmesser der Kugeln mit D bezeichnet wird, so beträgt das lichte Maß des Kühlrohrdurchmessers etwa I,33 D und .der Abstand der Kühlrohre untereinander von Mitte zu Mitte 3 D.
• Die rautenförmigen Rohre gemäß Abb. 2 werden bei der Herstellung beispielsweise von Säurekühlern aus Blei im bekannten Strangpreßverfahren hergestellt.
• Die Kugelfüllung trägt außer zur Verbesserung des Wärmeaustausches. auch dazu bei, die Festigkeit des Rohrbündels zu erhöhen, indem sie jede Durchbiegung verhindert. Bei dieser Rohrform ist es daher möglich, liegende Wärmeaustauscher mit großer Rohrlänge herzustellen.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Längsrohr-Wärmeaustauscher mit stehenden oder liegenden, zwischen Rohrböden angeordneten Rohrbündeln für Flüssigkeiten, insbesondere als Säurekühler aus Blei, keramischen Massen od. -dgl., dadurch gekennzeichnet, daß außer der bekannten Ausfüllung des Inneren der Kühlrohre mit Füllkörpern auch solche außen um die Kühlrohre herum angeordnet sind, so daß .die Strömungswege für beide, ihre Wärme austauschenden Flüssigkeiten mit Füllkörpern angefüllt sind.
2. 2. Wärmeaus.tauscher nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfüllung der Strömungswege .der beiden .Flüssigkeiten mit Kugeln von solchem Durchmesser erfolgt, daß die Kugeln jeweils gegeneinander versetzt sich lagern und ihre Mittelpunkte auf einer Zickzacklinie zu liegen kommen.
3. 3. Wärmeaustauscher nach Anspruch r und 2, gekennzeichnet durch einen rautenförmigen, zweckmäßig im Strangpreßverfahren hergestellten Querschnitt der Kühlrohre, wobei vorzugsweise die ;Querschnittsflächen für beide Strömungswege gleich groß sind.
4. 4. Wärmeaustauscher nach Anspruch z bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nur zwei Kugeln in versetzter Anordnung im Querschnitt der beiden Strömungswege Platz finden.