DE1952840U - Waermetauscher, insbesondere fuer luftkondensationsanlagen von dampfkraftmaschinen. - Google Patents

Description

Wärmetauscher, insbesondere für Luftkondensationsanlagen von Dampfkraftmaschinen

Die leuerung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit Rippenrohren, der insbesondere für Kondensatoren von Dampfkraftanlagen von Bedeutung ist. In diesen Rohren wird vorwiegend Dampf niederen Druckes kondensiert, wobei die Kondensationswärme durch Kühlgase, insbesondere atmosphärische Luft, abgeführt wird.

Hierbei besteht vielfach die Aufgabe, große Dampfmengen mit entsprechend großen Kühlluftmengen in Wärmeaustausch zu bringen. Für die Dimensionierung der Rohre spielt der dampfseitige Druckverlust, insbesondere bei Kondensation des Abdampfes von Turbinen zur Erreichung eines niedrigen Kondensationsdruckes eine wesentliche Rolle. Auch der Druckverlust auf der Außenseite der Rippenrohre ist von großem Einfluß auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage, da entsprechende Antriebsleistungen der Gebläse für das Kühlgas oder bauliche Aufwendungen zur Herstellung eines Uaturzuges aufgebracht werden müssen. Schließlich ist der Aufwand für die Wärmetauscherflächen selbst von großer Bedeutung, da die Wärmeübergangszahlen insbesondere bei Verwendung atmosphärischer Luft niedrig sind und einen dementsprechend großen Aufwand

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bedingen.

Die !Teuerung macht zunächst von Wärme t aus ehe rr ohr en Gebrauch, die mit Rücksicht auf die in ihnen kondensierenden Dampfmengen ausgelegt sind. Optimale Bedingungen bezüglich des Innenquerschnittes sind an eine kreisrunde oder nahezu kreisförmige Querschnittsgestaltung gebunden, da diese Querschnittsform den größtmöglichen Innenraum erlaubt. Darüber hinaus hat die kreisrunde Jorm für die Dampfströmung den Vorteil niedrigsten Strömungswiderstande s. Schließlich sind zylindrische Rohre auch fertigungsmäßig einfach und billig zu erstellen.

An sich ist es bekannt, bei Wärmeaustauschern kreisrunde Rohre zu verwenden, da sie, wie gesagt, bei einem bestimmten Materialaufwand den größtmöglichen Querschnitt für den einströmenden zu kondensierenden Dampf besitzen, sodaß die dampfseitigen Druckverluste den geringstmöglichen Wert besitzen. Mit der Beschränkung des Materialaufwandes auf das Mindestmaß geht dabei aber auch die Wärmeaustauschfläche auf den Mindestwert zurück. Es ist daher im Interesse der Verbesserung des Wärmeaustausches wünschenswert, die Oberfläche des Rohres zu vergrößern. Da man aus den geschilderten Gründen von der kreisrunden Querschnitt sform nicht abgehen will, pflegt man sich anderer Möglichkeiten der Oberflächenvergrößerung zu bedienen und das Rohr mit geeigneten Rippen zu versehen. Bei bekannten Wärmeaustauschrohren sind dabei Rippen als parallele Scheiben auf die Rohre aufgesetzt, gegebenenfalls auch als Y/endelband um die Rohre geschlungen. Die Rippen bilden dabei im allgemeinen einen Winkel

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von 90° zur Rohrwandung und weichen bei einem Wendelband nur wenig vom rechten Winkel ab.

Demgegenüber löst die leuerung die geschilderte Aufgabe in verbesserter Weise. Die Neuerung besteht einerseits darin, daß bei einem Wärmetauscher mit Rippenrohren der geschilderten Art die Rippen zu den' Rohren unter einem Winkel angeordnet sind, der von einem rechten Winkel erheblich abweicht, insbesondere kleiner als 90 beträgt, sodaß durch die Neigung der Sippen oder lamellen das Kühlgas ellipsenförmige Kernrohrabschnitte in Richtung der langen Hauptachse der Ellipse umströmt, wobei umso günstigere Strömungsverhältnisse und demgemäß niedrigere Druckverluste für das Kühlgas eintreten, je kleiner der Winkel zwischen den Rippen oder Lamellen und dem Rohr gewählt ist.

Andererseits besteht die Neuerung aber auch noch in einer weiteren Maßnahme, die erst in Zusammenhang mit der vorstehend geschilderten Maßnahme bedeutsam ist. Unter Verwendung von in an sich bekannter Weise aus den Kühlrippen herausgebogenen rechteckigen Wirbelfähnchen besteht die Neuerung noch darin, daß für die parallel zu den Rippenflächen verlaufende Luftströmung die Wirbelfähnchen nunmehr gegeneinander versetzt sind. Dies wird durch die Schräglage der Rippen oder Lamellen bewirkt. Infolge der relativen seitlichen Verschiebung der geneigten Rippen oder Lamellen wird es möglich, die Wirbelfähnchen an allen Lamellen gleichartig auszuführen und sie überdies zur Distanzierung der Lamellen gegeneinander heranzuziehen. Dies

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wäre "bei der bisher gebräuchlichen rechtwinkeligen Lamellenanordnung nicht möglich, weil sonst die Wirbelfähnchen einer Lamelle in die Stanzlöeher der nächstfolgenden eindringen wurden, sodaß eine verschiedenartige Anordnung der Wirbelfähnchen vorgesehen werden müßte, die einen höheren Fertigungsaufwand erfordert.

Wenn man die Kühlgasströmung in üblicher Weise waagerecht oder senkrecht führt, so wird durch die schräge Lage der Rippenrohre erreicht, daß sich das im Innern des Rohres anfallende Kondensat nicht wahllos auf die Rohrwandung verteilt, sondern durch die Schräglage an der tiefsten Stelle sammelt und dort gleichsam wie in einer Rinne abläuft. Dabei wird im Gegensatz zu der bisher im allgemeinen gebräuchlichen senkrechten Rohranordnung, bei denen rechtwinkelig zur Rohrachse Rippenlamellen angeordnet sind, vermieden, daß das Kondensat ständig die gesamte Innenfläche des Rohres in nach unten zunehmender Menge benetzt und dadurch den Wärmedurchgang beeinträchtigt. Eine Anordnung von Rippenrohren mit rechtwinkelig zur Rohrachse angeordneten Lamellen wäre bei senkrechter Luftströmung wegen der Schwierigkeit der Kondensatableitung nachteilig.

Bei Anordnung mehrerer Rohrreihen hintereinander läßt sich bei geeignetem Winkel der Lamellen zur Rohrachse bei optimaler Lamellengröße und bei Anordnung der einzelnen Rohrreihen in versetzter Anordnung eine optimale Bauform bezüglich Wärmedurchgang und Minimum an Druckverlust für die jeweiligen Be-

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triebsbedingungen erreichen, wobei durch die mögliche Wahl der lamellenneigung eine bessere Annäherung an optimale Gesamtbedingungen als bei den bekannten Konstruktionen möglich ist.

An Hand der Zeichnung soll die Neuerung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Neuerung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter schematischer Darstellung.

Figur 1 zeigt dabei einen Ausschnitt aus einem Rippenrohr, während Figur 2 eine Schnittdarstellung aus einem Teil einer mehrreihigen Rippenrohranordnung versinnbildlicht. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Das Kernrohr 1, in welches der zu kondensierende Dampf in Richtung des Pfeiles 6 einströmt, weist eine kreisrunde Querschnittsform auf, um die eingangs geschilderten Vorteile für das einströmende, zu kondensierende Medium sicherzustellen. Die Verwendung kreisrunder Kernrohre ist bezüglich des Auf?\/andes für die Herstellung und auch für die Befestigung in Rohrboden oder anderen Anschlußelementen wesentlich weniger aufwendig, als dies bei Verwendung elliptischer Rohre der Fall wäre, welche möglicherweise die gleichen Vorteile geringeren Strömungswiderstandes auf der Außenseite bieten könnten.

Auf dem Kernrohr 1 sind Rippen 2 in einem Winkeioc, der stark

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vom rechten Winkel abweicht, parallel und versetzt zueinander angeordnet. Der Abstand der die Rippen bildenden Lamellen wird durch Wirbelfähnchen 4 gegeben, die durch Ausstanzen und Abbiegen aus den lamellenblechen gebildet sind. Das Kühlgas, insbesondere luft, strömt waagerecht in Richtung der Pfeile 5 zwischen den Rippen 2 hindurch. Durch die Kühlwirkung des Gases kondensiert der in das Rohr einströmende Dampf, wobei das Kondensat sich überwiegend längs der Mantellinie 3 des Rohres sammelt und an dieser entlang in Richtung des Pfeiles 7 abläuft. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die von der Gasströmung in Richtung der Pfeile 5 angeblasene Rohrwandung nicht von Kondensat benetzt ist und somit dort ein guter Wärmeübergang gewährleistet ist.

Der in Figur 2 dargestellte leilschnitt in der Ebene der Pfeile 5 läßt die versetzte Kernrohranordnung erkennen und zeigt überdies die Anordnung der Wirbelfähnchen 4, mit denen Abstützelemente zwischen den einzelnen Rippen geschaffen sind.

Bei Vorhandensein einer senkrecht gerichteten Luftströmung kann die Anordnung nach Figur 1 um einen Winkel von 90° gedreht werden» Auch in diesem Pail ergeben sich günstige Bedingungen für die Strömung des Kühlmittels des ablaufenden Kondensates und des zu kondensierenden Dampfes.

1 Schutzanspruch

2 Figuren

Claims (1)

1. ΡΛ617 61*7*25.11.66

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   Schutzanspruch

   Wärmetauscher für luftkondensationsanlagen von Dampfkraftmaschinen mit Rippenrohren, bei dem Rohre von kreisförmigem oder nahezu kreisförmigem Querschnitt mit parallel zueinander verlaufenden Rippen versehen sind, aus denen in an sich bekannter Yifeise an der gleichen Stelle rechteckige Wirbelfähnchen herausgebogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß für die parallel zu den Rippenflächen verlaufende Luftströmung die Wirbelfähnchen gegeneinander versetzt sind, indem die Rippen in an sich bekannter Weise unter einem Winkel zur Rohrachse angeordnet sind, der von einem rechten Winkel erheblich abweicht, insbesondere kleiner als 60° ist.

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