DE2153719B2 - Waermeuebertragungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungseinrichtung mit einer Kammer, die in einen ersten Strömungsruum und einen von diesem über eine Scheidewand abgeteilten /weiten, mindestens teilweise von einer Wärmetauschfläehe begrenzten Strömungsraum unterteilt ist. mit Zufluß des Wärmetauschfluids unter Druck zum ersten Sirömungsraum, von wo es durch eine, mindestens eine spaltförmige öffnung aufweisende Leitvorrichtung in mindestens einem Strahl in den zweiten Strömungsraum eintritt, der derart geschlossen ausgebildet und mit einem Auslaß versehen ist, daß eine Schraubsirömung im /weiten Strömungsraum auftritt.

Eine derartige Einrichtung ist durch die FR-PS 32 350 bekanntgeworden. Es fehlt hier jedoch eine vollständige Führung des Wärmetauschfluids in den zweiten Strömungsraum sowie im /weiten Ström jngsraum. Zwar zeigt Fig. 12 der genannten VorvcröffentH- f>5 chung einen weitgehend geschlossenen zweiten Strömungsraum, jedoch fehlt hier eine Führung des Strahles bis nahe an die Wärmetauschfläehe. F i g. 9 der gleichen Patentschrift zeigt zwar eine einseitige Führung des Strahles durch die durch eine Wärmetauschrippe gebildete Seitenwand des zweiten Strömungsraumes, jedoch fehlt hinter dem Zuleiiungsrohr ein Abschluß des zweiten Stromungsrajin.es zum Nachbarraum hin. Dadurch ergibt sich keine gerichtete Strömung, vielmehr wird der Strahl meist zerflattern.

Durch die DT-AS 11 50 696 ist ein Vielstrahl-Wärmetauscher bekanntgeworden, in dem eine Flüssigkeil gegen die Wärmeaustauschwand gespritzt wird. Angestrebt wird hier, daß die aus einer gelochten Spritzwand austretenden Flüssigkeitsstrahlen auf die Wärmetauschfläche treffen, dort zu dünnen Schichten verflachen. ineinander übergehen und dann zur Spritzwand zurückgeworfen werden, um schließlich zwischen den Strahlen abzuströmen. Der in Fig. 3 dieser Auslegeschrift angedeutete Strömungsverlauf kann sich jedoch nicht einstellen, da die Strahlen ohne mechanische oder strömungstechnische Hilfsmittel keine Veranlassung haben, sich entlang der Wärmetauschfläehe auszubreiten. Die Flüssigkeit wird vielmehr nach dem Auftreffen auf der Wärmelauschfläche auf kürzestem Wege /um Auslaß strömen und dabei die übrigen .Strahlen stören. Eine einheitliche Schraubsirömung kann sich somit nicht ausbilden.

Durch die CH-PS 1 10 357 ist ein Rauchgasvorwärmer bekanntgeworden, in dessen Vorwärmrohre Ablenkrohre eingebaut sind, die an ihrer Mantelfläche mit düsenartigen Löchern versehen sind, durch die das Wasser radial gegen die Wandung der Vorwärmrohre austritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einer Einrichtung der eingangs erläuterten Gattung mit baulich einfachen Mitteln in noch höherem Ausmaß eine saubere, einheitliche und entsprechend druckverlustarme Schraubsirömung im zweiten Strömungsraum zu erzeugen und dabei den Energieaufwand für die Erzeugung des Strahles bzw. der Strahlen zu senken.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Scheidewand über einen die Leitvorrichtung bildenden düsenartigen Einlauf in eine ebenfalls einen Spalt bildende, durch mindestens eine Leitwand dargestellte Sirahlleitvorrichtung übergeht, die nahe an die Wärmetauschfläehe heranreicht und zugleich eine Strömungsraumbegrenzung für die Schraubströmung bildet.

Durch die neue Konstruktion wird eine vollständige Führung des Wärmetauschfluids von dem ersten Strömungsraum in den zweiten Sirömungsraum und an die Wärmetauschfläehe erreicht. Da ferner der zweite Strömungsraum mit Ausnahme seines spaltförmigen Einlasses und seines Auslasses allseitig geschlossen ist. kann sich hier eine saubere, einheitliche Schraubströniung ausbilden. Durch den düsenarligcn Einlauf und die nahe an die Wärmetauschfläehe heranreichende Sirahlleitvorrichtung wird einerseits ein Zerflaitern des Strahls verhindert und andererseits auch der Energieaufwand für die Erzeugung dieses Strahles gesenkt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung sind einige als Beispiele dienende Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. la in Draufsicht eine Kammer einer Wärmeübertragungseinrichtung, wobei die Deckplatte der Kammer weggelassen wurde,

Fig. !b einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in F 1 g. 1 a,

F i g. 2a eine abgewandelte Ausführungsform in einer

Darstellung gemäß F i g. 1 a,

Fig. 2b einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI in F i g. 2a und

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine Wärmeübertragungseinrichtung mit mehreren, strömungsseitig hintereinander geschalteten Kammern.

Gemäß den Fig. la und Ib besteht die dargestellte Wärmeübertragungseinrichtung aus ei.ier Kammer 3, die in einen ersten Strömungsraum 9 und einen von diesem durch eine Scheidewand 5 abgeteilten zweiten Strömungsraum 10 unterteilt ist, der von einer Wärmetauschfläche 4 begrenzt ist. Die Scheidewand 5 geht über einen eine Leitvorrichtung bildenden düsenartigen Einlauf in eine einen Spalt 7 bildende, du ι eh eine Leitwand 6 dargestellte Strahlleitvorrichtung über, die nahe an die Wärmetauschfläche 4 heranreicht und hier eine spaltförmige öffnung 11 bildet.

Ein VV'ärmeiauschfluid 1 gelangt unter Druck zum ersten Strömungsraum 9 und von dort durch den düsenartigen Einlauf in den Spalt 7 der Strahlleitvorrichtung, aus der das Wärmetauschfluid über die spaltförmige Öffnung 11 in den zweiten .Strömungsraum 10 eintritt und hier eine Schraubströmung 2 bildet.

Die Seiienwandungen der Kammer 3 sind mit 8 bezeichnet. ²S

Die F i g. 2a und 2b zeigen eine abgewandelte Ausfühiungsform. bei der die Sirahlleitvorrichtung den durch die Scheidewand 5 vom ersten Sirömungsraum 9 abgeteilten Raum so unterteilt, daß auf jeder Seite der den Spalt 7 bildenden Strahlleiivorrichiung je ein /weiter Strömungsraum lO.i, 106 vorliegt. Hierdurch wird eine kompakte und symmetrische Bauart erzieh.

Gemäß den Fig. Ib und 2b kann die auf die Wünrietauschfläche 4 gerichtete Leitwand 6 des Spaltes 7 nach einer Umbördelung parallel zur Wärmetauschfluche 4 in eine Verlängerung 13 übergehen, die in den beiden Figuren jeweils gestrichelt dargestellt ist. Das Wiirmeiauschfluid 1 tritt dadurch parallel zur Wärmetauschfläche 4 in den zweiten Strömungsraum 10 ein. wodurch die Ausbildung einer einheitlichen, geordneten Schraubströmung weiterhin verbessert wird.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 sind mehrere Kammern 3 gemäß den F i g. la und Ib strömungsseiiig hintereinander geschaltet, so daß das aus der einen Kammer austretende Fluid direkt in die nachfolgende Kammer einströmt. Die Zeichnung läßt erkennen, daß die Scheidewand 5 schräg nach oben verläuft und an ihrem unteren Ende über ein Teil 12 an die Wärmetauschfläche 4 angeschlossen ist. Das jeweils in den ersten Strömungsraum 9 eintretende Fluid wird entlang der Scheidewand 5 zum Spalt 7 geführt (siehe F i g. la und Ib), der von der Seitenwand 8 der Kammer 3 und der Leitwand fe begrenzt wird. Das Fluid tritt strahliörmig in den zweiten Strömungsraum 10 ein. trifft hier auf die Wärmetauschfläche 4 auf und wird von dieser Fläche umgelenkt und in Rotation versetzt, die durch ständiges Nachströmen von Fluid in eine Schraubströmung übergeht, die sich gemäß F i g. 3 von rechts nach links fortbewegt. Durch den schragen Verlauf der Scheidewand 5 nimmt die Schraubströmung 2 in Achsrichtung im Durchmesser zu. Da sich der Spalt 7 über die ganze Länge der Kammer 3 erstreckt, wird entlang der Schraubströmung kontinuierlich frisches Fluid und damit neue Energie in den /weiten Strömungsraum eingeführt.

Die Scheidewand 5 kann auch parallel zur Wärmetauschfläche 4 angeordnet sein, was baulich einfacher erscheint, aber strömungsmäßig und hinsichtlich der rationellen Ausnutzung der Wärmetauschfläche etwas ungünstiger ist.

Durch die unmittelbare Hintereinanderschaltung mehrerer Kammern 3 mit direkter Einströmung des aus der einen Kammer austretenden Fluids in die nachfolgende Kammer lassen sich strömungsmäßig minimale Reibungsverluste und baulich sehr kleine Einheiten erzielen.

Durch den düsenartigen Einlauf in die Strahlleitvorrichumg erfährt das Fluid eine Beschleunigung, so daß die größte Strömungsgeschwindigkeii beim Austritt des Fluids in den zweiten Strömungsraum auftritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Wärmeübertragungseinrichtung mit einer Kammer, die in einen ersten Strömungsraum und einen von diesem über eine Scheidewand abgeteilten zweiten, mindestens teilweise von einer Wärmetauschfläche begrenzten Strömungsraum unterteilt ist, mit Zufluß des Wärmetauschfluids unter Druck zum ersten Strömungsraum, von wo es durch eine, mindestens eine spaltförmige öffnung aufweisende Leitvorrichtung in mindestens einem Strahl in den zweiten Strömungsraum eintritt, der derart geschlossen ausgebildet und mit einem Auslaß versehen ist. daß eine Schraubströmung im zweiten Strömungsraum auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheidewand (5) über einen die Leitvorrichtung bildenden düsenartigen Einlauf in eine ebenfalls einen Spalt (7) bildende, durch mindestens eine Leitwand (6) dargestellte Strahlleitvorrichtung übergeht, die nahe an die Wärmetauschfläche (4) heranreicht und zugleich eine Strömungsraumbegrenzung für die Schraubsirömung (2) bildet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlleitvorrichuing den durch die Scheidewand (5) vom ersten Strömungsraum (9) abgeteilten Raum unteneilt, so daß auf jeder Seite dereinen Späh (7)bildenden Sirahlleitvorrichtungje ein /weiter Strömungsraum (10«'/. 106) vorliegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die auf die WärniQtauschfläche (4) gerichtete Leitwand (6) des Spaltes (7) nach einer Umbördeliing parallel zur Wärmetauschfläche (4) verläuft (Verlängerung 13).

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine strömungsseitige Hintereinanderschaltung mehrerer Kammern (3). so daß das aus der einen Kammer austretende Fluid direkt in die nachfolgende Kammer einströmt.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anordnung von Kammern (3) auf beiden Seiten der Wärmetauschfläche(4).