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DE2032891A1 - Dampferzeugerrohr und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Dampferzeugerrohr und Verfahren zu seiner Herstellung

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Publication number
DE2032891A1
DE2032891A1 DE19702032891 DE2032891A DE2032891A1 DE 2032891 A1 DE2032891 A1 DE 2032891A1 DE 19702032891 DE19702032891 DE 19702032891 DE 2032891 A DE2032891 A DE 2032891A DE 2032891 A1 DE2032891 A1 DE 2032891A1
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DE
Germany
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pipe
tube
cross
islands
drawn
Prior art date
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Application number
DE19702032891
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English (en)
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DE2032891C3 (de
DE2032891B2 (de
Inventor
Hisahi Ohike Ibaragi Tanaka Masatoshi Nishinomiya Nakamura, (Japan) P
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Publication of DE2032891A1 publication Critical patent/DE2032891A1/de
Publication of DE2032891B2 publication Critical patent/DE2032891B2/de
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Publication of DE2032891C3 publication Critical patent/DE2032891C3/de
Expired legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/20Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes or tubes with decorated walls
    • B21C37/207Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes or tubes with decorated walls with helical guides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00Rigid pipes
    • F16L9/02Rigid pipes of metal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/10Water tubes; Accessories therefor
    • F22B37/101Tubes having fins or ribs
    • F22B37/103Internally ribbed tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/10Water tubes; Accessories therefor
    • F22B37/12Forms of water tubes, e.g. of varying cross-section
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element

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Description

Patentanwälte .Dipl.-Ing. F.Weickmann,
Dipl.-Ing. H. WeickmanNj D1PL.-PHYS. Dr.K-FiNCKE Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem, B. Huber
8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820 SAHA MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48.3921/22
SUHITOMQ METAL INDUSTRIES LIMITED, 15, 5-chome, Kitahama, Higashi-ku, Osaka Oity, Japan
Dampferzeugerrohr und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung "betrifft Verbesserungen an Dampferzeugerrohren, die meist !sei einem unterkritischen Druck betrieben werden und einem hohen Wärmefluß ausgesetzt sind« Sie sieht ein Dampferzeugerrohr mit sioh kreuzenden Zügen (im folgenden als kreuzgezogenes Rohr bezeichnet) vor, das durch das Anbringen der sioh kreuzenden Züge an seiner Innenwand gleichmäßig verteilt viele erhabene Inseln in der Form eines Rhombus oder Parallelogramms aufweist· Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung solcher Rohre.
Die erwähnten gleichförmigen Inseln entstehen in regulärer Verteilung durch das Anbringen von sich kreuzenden Zügen an der Innenseite* eines Rohres, das hauptsächlich als ein Wandrohr für einen bei hoher Temperatur und hohem Druck betriebenen Kessel bestimmt ist, der einen fossilen Brennstoff (etwa Kohle, Schweröl oder Erdgas) verwendet. Die Inseln haben den Zweck, den kritischen Wärmefluß wesentlich zu verbessern, so daß er höher ist als in einem glatten Rohr, und zwar indem · sie das Sieden des durch das Rohr strömenden Arbeitsmittels an Siedekernen unterstützen*
009*16/ 1461
Aber nicht nur bei einer Zweiphasenströmung sondern auch bei einer einphasigen Strömung wird der Wärmeübergang merklich gefördert« Deshalb wird auch ein beachtlicher Erfolg er-< zielt, wenn man die erfindungsgemäßen kreuzgezogenen Rohre für gewöhnliohe Wärmetauscher verwendet, die keine Siederohre oder Dampferzeugerrohre haben und bei überkritischem Druck arbeitenβ .
Die Betriebssicherheit der Dampferzeugerrohre eines Kessels hängt von der Wandtemperatur des Rohres ab« Das bedeutett Sie ist so eng mit dem Wärmeübergangskoeffizienten an der Innenfläche des Rohres, ferner mit der Temperatur des Arbeitsmittels (beispielsweise ein. Dampf-Wassergemisoh) und mit dem Wärmefluß verknüpft, daß man die Wanäfläche, die im Betrieb einer starken Flammenstrahlung ausgesetzt ist, stets aufmerksam beobachten muß« Durch die vermehrte Einführung von ölbrennanlagen und die allgemeine Verbreitung von Zwangsdurohlaufkessein hat sich heutzutage die Gefahr erhöht, daß lokal ein Zustand auftritt, der manchmal den kritischen Wärmefluß übersteigt und zu einem Ausbrennen (Bruch) des Dampferzeugerrohres führt· Als Gegenmaßnahme zur Erhöhung des kritischen Wärmeflusses ist zum Beispiel in der US-Patentsohrift 3 088 494 (Kanadische Patentschrift 684 836) ein geripptes Rohr vorgeschlagen worden, das durch Anbringen von spiralförmigen Vorsprüngen auf der Innenfläche eines Dampfer a eugerrohre β entsteht«
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dampferzeugerrohr zu schaffen, das den kritischen Wärmefluß gegenüber einem glattwandigen Rohr dadurch wesentlich erhöht, daß das Auftreten von Siedekernen in der durch das Rohr strömenden Flüssigkeit gefördert wird.
Die Ersohelnung des Auebrennens eines Dampferzeugerrohres, das einem hohen Wärmefluß ausgesetzt ist und unter dem kri-
009886/1461
tisohen Druck arbeitft, besteht aus zwei Faktoren, einmal dem raschen Ausbrennen (auch Warmefluß-Ausbrennen genannt) in einem Bereich niederer Dampfgute und zweitens einem langsamen Ausglühen (auch Enthalpie-Auebrennen genannt) in einem Bereich hoher Dampfgute. Bas erstgenannte wird durch den Übergang vom Kernsieden ium Sohichtsieden verursacht, das letztgenannt t dagegtn durch die ringfo*rmige Strömungaverteilung ■ des Dampf-Flüeeigkeitgeaieohee. So kommen also zwei Arten des Ausbrennens eines Dampferzeugerrohres durch garn untersohiedliohe Mechanismen zustande, um daher den kritischen Wärmefluß in dem Dampferzeugerrohr sicher abzugrenzen, ist θβ eine wesentliche Voraussetzung, den kritischen Wärmefluf duroh Wärmeübergangsvereuohe zu messen und das Strömungebild duroh Strömungeteets BU beobachten.
Nachfolgend werden AusfUhrungsbeisplele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Es seigern
Fig.1 eine Sohnittansioht eines Beispiels für ein erfindungsgemäfies kreusgesogenes Dampfereeugerrohrf
Pig·2 ein anderes Beispiel für ein kreuegeeogenee Rohr im Schnitt!
Fig.3 ein Diagramm, das einen Vergleich der Innenwandtemperaturen einee glatten und eines erfindungsgemäS kreusgeeogenen Rohres für einen Druck von 210 kg/om2 und eine "Maseengeeohwindigkeit»1 von 700 bis 710 kg/m2 seo
zeigtι -
Fig.4 ein Diagramm, das einen Vergleich der Maximalwerte
der Innenwandtemperaturen in Abhängigkeit von dem WIrmeflufi für ein glattes Rohr und ein erfindungsgemäB . kreuzgezogenes Rohr im Fall eines Druckes von 210 kg/om2. veranschaulichtj
Pig· 5 eine sohematisohe Ansieht einer Vorrichtung zur Per*·
009886/U61
203289!
tigung «ines erfind ungsgenäS kreuzgezogenen. Rohres ι
Fig«6 «ine Schnittansioht eines Arbeiteten* für die erste · Fertigungsstufe!
Fig«7 einen Schnitt durch ein Rohr nach der ersten Fertigung· et uf β j
Fig«8 «ine Sohnittansioht durch die Lagerung eine« Dorne} Fig.9 eine Sohnittansioht, die'das Rohr und das Werkzeug
in der «weiten Fertigungsstufe für ein kreuzgezogenee . Rohr gemäß Fig.1 zeigtf
Fig·10 eine Sohnittansioht, die das Rohr und das Werkzeug in der zweiten Fertigungsstufe bei der Herstellung eines kreuzgezogenen Rohres gemttß Fig.2 zeigt·
Das erfindungsgeaäte kreuzgesogene Rohr weist zahlreiche erhabene Inseln 18 oder 20 an der Rohrinnenwand auf, wie in den fig*1 und 2 zu sehen ist·*
In den nachstehenden Tabellen 1 und 2 sind Zahlenbeispiele für dl« chemische Zusammensetzung, die mechanischen Eigensehaften und die Abmessungen der Versucherohre aufgeführt·
Tabelle 1
Chemische Zusammensetzung und meohanisohe Eigenschaften der kreusgesogfttten Rohre nach der Erfindung
Testrohre
A B
Chemische Bestandteile in Gewiohte^
C Si Hn 0 P 0, S Vi Or 50
O, 06 0,57 1,74 0 ,024 o, 006 13,40 16, 50
o, 07 0,54 1,68 ,026 006 9,60 18,
MO 2,20 0,07
009886/Uei
- 5 Mechanische Eigenschaften
Test
rohre
Zugfestigkeit Fließgrenze
kg/mm^
Tabelle 2 Dehnung
A
B
56,3
51,4
28,8
27,2
60,0
68,0
Abmessungen der kreuzgezogenen Testrohre
Testrohre A-1 A-2 B-1 B~2
Außendurohmesser D- in
mm
20, 27 20, 16 20, 09 20, 06
Kleinster Innendurch
messer d. in mm
9, 66 9, 54 13, 27 13, 18
Höhe h der Inseln in mm o, 55 0, 64 0, 47 0, 52
Anzahl der Gänge der Züge
(Spiralen)
(Zahl pro Querschnitt) 12 12 12 12
Breite b der Inseln
in mm
h/d1 re
Ii
3,16 3,16 3,75 3,75
Anschnittwinkel </ Vp re 22°20· 22°20· 21°48» 21°48·
Ansohnittwinkel P Ii 18°45V 18°45» 18°37· 18Q37»
Anschnittwinkel JL 41°05· 41°05V 40^S1 40°25»
Steigung.ρ in mm
(Ganghöhe in mm
χ Gangzahl)
re 7,32
6,88
7,32
6,88
11,20
8,65
11,20
8,65
Verhältnis- p/h Ii 13,30 11,42 23,80 21,60
zahlen 12,50 10,78 18,40 16,65
0,057 0,067 0,036 0,040
0,432 0,432 0,335 0,335
0,459 0,459 .-' 0,433 0,433
009886/USI
In Fig·3 sind die Innenwandtemperaturen des glatten Rohres und des erfindungsgemäß kreuzgezogenen Rohres für einen Uruok von 210 kg/om und eine "Mas«engesöhwindigkeit" (Durohfluömenge pro Zeiteinheit durch die Einheit des Rohrquerschnitts) von 700 bis 710 kg/m see als Kurven für eine mittlere spezifische Enthalpie mit dem Wärmefluß als Parameter dargestellt. In dem gleichen Diagramm ist der Wärmefluß q. in dem Bereich von 10 χ 104 bis 50 χ 1Q* kcal/m2»h gewählt; die Testwerte für die Innenwand des glatten Rohres sind mit ausgezogenen Linien gezeichnet) diejenigen des erfindungsgemäß kreuzgezogenen Rohres zum Vergleich der Wirksamkeit mit gestrichelten Linienj außerdem ist an der Abszisse auoh noch ein Qualitätsmaßstab der Dampfgute angegeben. Aus dem Diagramm geht eindeutig hervor, daß sowohl-im Einphasenbereich wie auoh im Zweiphasenbereich die Innenwandtemperatur des kreuzgezogenen Rohres viel niedriger ist als diejenige des glatten Rohres und daß die Wärmeübertragung günstig beeinflußt wird. Das heißt: Sogar in dem Bereich, wo bei dem glatten Rohr die Wandtemperatur steil ansteigt, wird bei dem kreuzgezogenen Rohr das Kernsieden bis in den Hochqualitätsbereich beibehalten· Daher ist die Wandtemperatur des kreuzgezogenen Rohres viel niedriger als diejenige des glatten Rohres·
Wie weiter aus dem Diagramm der Pig·3 hervorgeht, beginnt der rasohe Anstieg der Wandtemperatur bei dem glatten Rohr unter einer Dampf gute von 50Ji, Aus diesen Resultaten kann ■an schließen, daß das Ausbrennen hauptsächlich im Stadium der Blasenströmung stattfindet und ein sogenanntes rasches Ausbrennen ist, verursacht durch den übergang vom Kernsieden zum Sohiohtsieden·
Der Maximalwert (5?w max) der Wandtemperatur ist in Pig·4 gegen den gleichzeitig herrschenden Wärmefluß aufgetragen
009886/ UB1
der "Maaeengeeohwindlgkeit" als Parameter. In diesen Diagramm werden das glatte Rohr und das srflndungsgemäi kreusgezogene Rohr miteinander bei drei Zuständen der "Massengeschwindigkeit", nämlioh bei 900, 700 und 400 kg/«2 see, verglichen. Bei dem kreusgeiogenen Rohr 1st der obige Maximalwert (Tw max) der Wandtemperatur viel niedriger als bei dem glatten Rohr. Also let auoh in dieser Hineioht die Wirksam- \ keit des kreuzgezogenen Rohres beachtlich. .
Ee iet gegeigt worden, dafl das erfindungsgemä0 kreuügeeogene Rohr ein Ausbrennen bei einem Wärmeflufi von 60 χ 10* koal/m2 h selbst unter so strengen Bedingungen wie einer "MaeBengesohwindigkelt" τοη 400 kg/m2 see gut auehalten . kann. Da der maximale lokale Wärmeflufi eines Kessels mit Ölfeuerung 50 bis 60 χ 104 koal/m2 h beträgt, besteht bei Verwendung βineβ solchen Jkreusgesogenen Rohres in den feilen mit hohem WärmefIuß bei einem herkömmlichen mit einem fossilen Brennstoff arbeitenden Keeeel überhaupt keine Gefahr eines Ausbrennene, Das erfindungegemäfie Rohr trägt Tiel but Konstruktion eines Keeeele mit unterkritischem Druck bei·
Die Überlegenheit des kreusgesogenen Rohres kann schon aus den Resultaten des feste mit der swelphaeigen Xuft-Wasserströmung bei normaler Temperatur und normalem Druok bewiesen werden. Nach dem Strumungetest konsentrieren eich nämlich im Fall einer blasenhaltigen Strömung in dem kreuegesogenin Rohr die Blasen viel eher im mittleren Teil des Rohres als in dem glatten Rohr und in dem bisher bekannten gerippten Rohr, und -im Fall einer Ringströmung wird die Dicke der Wassersohioht gröSer. Daraus folgt, daß das erfindungsgemäS kreusgesogene Röhr den Rohren anderer Art und Form sowohl beittglloh dee raschen Ausbrennen« als auch des langsamen Ausbrennens überlegen ist und den kritischen VärmefluS heraufsetzt· ferner iet nooh besonders «u beaohten, daB 4er Druckabfall In dem fcr eingesogenen Roar in einer einphasigen Strömung und in
einer aweiphasigen Strömung gering isto Dies stellt einen beachtlichen Vorzug gegenüber dem gerippten Rohr mit einem großen Ansohnittwinkel dar·
Das erfindungsgemäß kreuzgezogene Rohr wird in einem Kalt» ziehverfahren mit Hilfe einer Form und eines Stempels hergestellt. Zunächst wird in einer ersten Fertigungsstufe ein Stempelt auf dem mehrere schraubenförmige Nuten ausgebildet sind» in ein glattes Rohr, das als Mutterrohr dient, eingeführt und durch freies Drehen des Stempels werden an der Innenwand des Mutterrohres mehrere schraubenförmige Züge und Felder geformt. In einer zweiten Fertigungsstufe wird ein zweiter Stempel, auf dem mehrere sohraubenlinienförmige Nuten mit dem umgekehrten Anschnittwinkel oder auch gerade Nuten angebracht sind, in das Rohr eingeschoben und durch Drehen bzw. gerades Ziehen dieses Stempels wird ein Teil der schraubenförmigen Felder in diesem Rohr plastisch niedergepreßt, so daß viele Inseln rhombischer oder anderer Form gleichmäßig und einzeln an der Innenwand des Rohres stehen bleiben«
Fig.5 ist eine Seitenansicht des Hauptteile einer Kaltziehbank vom Kettentyp, die zur Ausübung der Erfindung dient. Bin Mutterrohr 3 wird von einem im Bett 1 der Bank verankerten Arbeitsteil 2 und einem von einer endlosen Kette 6 gesohleppten Einspannsohlitten A kontinuierlich gezogen· Das Kopfende des Muterrohres 3 wird vor dem Ziehen gepreßt und in den Einspannschlitten eingespannt. Eine Klinke 5 des Schlittens wird in die endlos umlaufende Kette 6 eingehängt, so* daß der Schlitten 4 mitgezogen wird·
Wie in Fig.6 dargestellt, gehört zum Arbeitsteil 2 ein Formhalter 7, der am Bett 1 der Bank befestigt ist und eine Form 8 enthält. Er hat eine Öffnung 9, deren Durchmesser etwas größer ist als der Innendurchmesser der form in der
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Mitte des Formhalters. Bin an einem Born 10 sitzender Stempel 11 wird, in das Mutterrohr 3 eingeschoben und in dies·» Zustand wird das Rohr gezogen. Der Stempel 11 1st mit mehre«-· ren eohraubengangartigenVoraprüngen versehen, die feste Ab*- messungen und einen festen Ansohnlttwinkel haben« Während das Rohr 3 zwischen dem Stempel 11 und der Form 8 gesogen wird, werden von den an der Stempelaußenseite angebrachten gohraubengangförmigen Voreprüngen an der Rohrinnenwand schraubenförmige Züge 13 mit einem Ansohnittwinkelok plastisch gepreßt und geformt. So entsteht beispielsweise in * dieser ersten Fertigungsstufe das in ?ig*7 gezeigte Rohr V Ί mit schraubenförmigen Zügen. Hierau ist an der Lagerstalle des Borns 10, der den erwähnten Stempel 11 trägt, eine Dreh«· Vorrichtung, etwa ein Axialdruoklager 14, vorgesehen, wie ifi Pig.8 dargestellt, so daß aioh der Steaper11 ungehindert " und gleichförmig drehen kann· Am Hinterende des Bettes 1 auf der Seite der Dornhalterung ist eine Juatiervorriohtung 15" für den Stempel bekannter Art angebracht, die in Jig»5 angedeutet ist*
Im nächsten Schritt, der in Fig. 9 veransohaulioht ist» dient das Rohr 31 der Mg.7 mit den an »einer Innenwand ausgeformten schraubenförmigen Zügen ale Mutterrohr für die zweit· Fertigungsstufe· Ein hierzu verwendbarer Stempel 17 ist mit * sohraubenlinienförmigen Nuten versahen, die einen Anschnittwinkel P in der entgegengesetzten Richtung haben, al· der für die erste Fertigungsstufe verwindete Stempel. Dieser «weite Stempel wird'nun auf den Dorn 10 aufgesteckt und das Rohr 3* wird wieder unter Rotieren gesogen· Auf diese Weis· wer-· •den die bei der ersten Fertigungsstufe geformten-Züge 13 teilweise plastisch niedergepreßt durch die an der Außensei-· te des Stempels 17 angebrachten schraubenförmigen Vorsprung« 16 und es entstehen viele spiralig angeordnete erhabene In-« · sein 18 an der"Rohrinnenwand, die irgendeine rhombisohe oder parallelogrammartige Form mit den beiden Ansohnittwinkeln JL und ßhaben. Auoh für dies· aweite Feytigungsetuf· 1st dtr
0&9886/H6T
- to - "
den Stempel 17 tragende Dorn genau so glatt drehbar gelagert wie für den ersten Arbeitsgang· '
Wie sohon erwähnt, werden an der Rohrinnenwand durch dia beiden Fertigungsstufen viele erhabene Inseln ausgeformt«. Sie Form dieser -Inseln hängt von der-Ιο» des verwendeten . Stempels oder der Kombination von Abmessungen, wie ."der■■■prozentualen Oberfläohenverringerung ab« Pig«10 geigt ein© abgewandelte Ausführung, bei der viele parallelogrammförmige Inseln 20 dadurch entstanden sind, üeM mit einem Stempel 19, der Nuten unter einem Anschnittwinkel β &Q hat« d»i« gerade, stur Rohraohse parallele Muten, in der-zweiten-Fertigungsstufe ein gerader Ziehvorgang vorgenommen wurdev
Die Ergebnisse breiter Yersuohe haben ■ erwiesen, β aß die form und Anordnung der erhabenen Inseln el es ©rfindiingiigemäi icreuz" gezogenen Rohres sehr vorteilhaft für den. WBxmettb.evgang~ sindβ Als ein Ergebnis hat sich herausgestellt, daß ein erfindungsgemäß kreuzgezogenes Rohr, um das Kernsieden von Bereich geringer Dampfgute bis zu dem hoher Dampfgüte unter den vorgegebenen Bedingungen des Druckes, des Wärmeflusses und der "Massengesohwindigkeit" erhabene Inseln haben muß, die folgenden Bedingungen genügen*
p/h « 5 bis 40, h/d1 « 0,005 bis 0,08 b/p « 0,2 bis 0,8 und X +ß ZO bis 80°,
worin ρ eine Ganghöhe der Inseln darstellt, die duroh die Anzahl der achraubenlinienförmigen Zügg bestiiamt ietf sowie duroh die AnBchnittwinkel «6 und ß und den Quereohnitt» h stellt die Höhe der Insel dar, dj ist der kleinste Innen·* durchmesser dee Rohres und b ist die Breite der Insel projiziert in die radiale Richtung des Rohres· Ferner~ mftaeeh -form' und Anordnung der Inseln, um das KerneJMsät en - möglichst-'gut aufrechtzuerhalten, folgende Bedingungen
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p/h β 8 bis 25
h/d^ 0,01 bis 0,07
b/p = 0,3 bis 0,6 und
Z + 0* 30 bis 75°.
Für obige Grenzwerte der verschiedenen Größen ist die Zahl der Schraubenlinien auf einem Querschnitt, die bequem zu , fertigen ist: 6, 12, 18 oder 24 Züge« Für das erfindungsgemäße Rohr sind jedoch 12 und 18 Züge die richtigen Werte· In obiger Tabelle 2 sind die entsprechenden Verhältniezahlen für vier verschiedene Testrohre aufgeschrieben· Wie diese Tabelle zeigt, sind "die Testrohre im Bereich aller Verhältniswerte und Anordnungen zufriedenstellend. Man stellt in den Prüfungsergebnissen dieser Rohre überhaupt keinen großen Unterschied fest· Unter den obigen Bedingungen ist nur die zuletzt erwähnte Anordnung von <>C + ß = 20 bis 80° eine Bedingung* die durch das Kaltssie!-en bei freier Rotation des Stempels festgelegt ist, das ist ein«-- ,arch die Herstellung gezogene Grenze. Das Anbringen der sohraabunförmigen Züge an der Rohrinnenwand durch freie Rotation des Stempels wird durch die Reibung zwischen dem Stempel und der Form und dem Rohr begrenzt und der maximale Grenzwert sowohl für eC als auch für ß beträgt A30·
Form und Anordnung der Inseln in dem kreuzgezogenen Rohr, die den maximalen kritischen Wärmefluß hervorbringen, sind je nach dem verwendeten Druck unterschiedlich· Es hat sich jedoch bestätigt, daß in der oben erwähnten Ausführung für einen unterkritischen Druck von 210 kg/cm gemäß der Hauptaufgabe der Erfindung für den Fall einer "Massengesehwindigkeitw von 700 kg/m see und eines Wärmeflusses von 60 χ 10 koal/m h das Kernsieden bis zu einer Dampfgüte von 70ji erhalten blieb. Bei einer BMassengeschwindigkeit" von 400 kg/m see ist es selbst bei einer so schweren Voraussetzung, wie einem Wärmefluß von 60 χ 1.0 koal/m h möglich, die erlaubte Tem-
• -
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peratur eines üblichen Kesselrohres unter 5000O zu halten* Durch die Verwendung eines erfindungsgemäß kreüzgezogenen Rohres werden fast alle Probleme bei der Konatruktion des Kesselrohres gelöst·

Claims (1)

  1. - 13 - ; .■■';■■ -.Λ ■■■ "■ - vv-
    A η a ρ r Il ο h e , "
    Kreuzgezogenes Dampferaeugerrohr, das meist bei eines Druok unter dem kritischen Druck arbeiten und einem hohen Wärmefluß ausgesetzt werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß es an seiner Innenwand mit vielen erhabenen, gleichen" Inseln (18, 20) einer rhombischen oder parallelogrammartigen ?orm in regelmäßiger Verteilung versehen ist, deren Abmessungen und Anordnung so gewählt sind, daß der Wärmeübergang zwisohen dem durch das Rohr i strömenden Arbeitsmittel und der Bohrwand gefördert wird, daß die Beibehaltung des Kernsiedens des Arbeitsmittels unterstützt wird und so der kritische Wämefluß wesentlich heraufgesetzt wird· -
    2» Kreuzgezogenea Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Rohrinnenwand ausgebildeten Inseln folgende Abmessungsverhaltnisse habens ρA - 5 bis 40} h/d1 « 0,005 bis 0,08) b/p - 0,2 bis 0,8 im Schnitt duroh das Rohr, wobei d* der kleinste Innen·* durchmesser des Rohres, h die lohe der erhabenen Insel, ρ eine Ganghöhe der Insel und b die Breite der Insel be- j deutet« ;
    3· Kreuzgezogenes Rohr nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansohnittwinkel JL und ß , die zwischen den die Inseln formenden Zügen und der Rohrachse in gegenläu·» figer Richtung eingeschlossen sind, folgender Beziehung genügenj X + ß * 20 bis 80°. -
    4· Kreuzgezogenes Rohr nach Anspruoh 2 oder 3» dadurch ge*» kennzeichnet, daß der größere der beiden Ansohnittwinkel cC oder ß> , die zwischen den die Inseln bildenden Zügen und der Rohrachse eingeschlossen sind, ein spitzer Win·»
    0&9886/H61
    kel von weniger ale 43° und der andere Aneohnittwinkel 0° let.
    5. Verfahren zur Herstellung eines kreuzgezogenen Dampfer-· zeugerrohrea nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Kaltziehvorgang mit Hilfe einer form und eines Stempele» bei dem in einer ersten Fertigungsstufe ein Stempel,, der an seiner Außenfläche mit mehreren sohraubenlinlenförmigen Nuten versehen ist, in ein glattes Bohr, das als Mutterrohr dient 9 eingeschoben wird und durch freie Drehung des Stempels an der Bohrinnenwand mehrere schraubenlinienförmig© Felder ausgeformt werden, von denen in einer zweiten Fertigungsstufe durch Verwendung eines zweiten Stempels Teile nie ti er« gepreßt werden, so daß eine Vielzahl von auf Schraubenlinien regelmäßig verteilten, erhabenen Inseln stehen bleibt.
    6· Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die zweite Fertigungsstufe ein Stempel verwendet wird, der an seiner Außenfläche mit mehreren Schraubenlinienförmigen Nuten mit zu den Nuten des ersten Stempels ent» gegengesetatem Aftsohnittwinksl versehen ist, und der beim Ziehvorgangf frei rotiert·
    7· Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die zweite Fertigungsstufe ein Stempel verwendet wird, der an seiner Außenfläche mit mehreren geraden Nuten mit einem Anechnittwinkel Null verwendet wird, der in das Bohr eingeführt und gerade gezogen wird*
    009886/U61
    45 Leerseite
DE19702032891 1969-07-02 1970-07-02 Dampferzeugerrohr mit schraubenförmigen Innenzügen Expired DE2032891C3 (de)

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