DE2524080A1

DE2524080A1 - Waermeuebertrager, in dem ein dampffoermiges medium unter waermeabgabe an ein anderes medium kondensiert

Info

Publication number: DE2524080A1
Application number: DE19752524080
Authority: DE
Inventors: Max Weber
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1975-05-16
Filing date: 1975-05-30
Publication date: 1976-11-25
Also published as: FR2311265A1; CH591668A5; DE2524080C3; DE2524080B2; US4047562A

Description

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P 4907/St/ir.n

Gebräder Sulzer Aktiengesellschaft, Wintorthur/Schweiz

Wärmeübertrager, in dem ein dampfförmiges Medium unter Wärmeabgabe an ein anderes Medium kondensiert

Die Erfindung betrifft einen Wririneubertrager, in dem ein dampfförmiges Medium unter Wärmeabgabe an ein anderes Medium kondensiert, mit an einer Rohrplatte angeschlossenen, mehreren in mindestens einer Ebene angeordneten U-Rohren sowie mit einer die den U-Rohren abgewendete Seite der Rohrplatte überspannenden Haube, die zusammen mit einer rechtwinklig zur Ebene der U-Rohre sich erstrekkenden Trennwand einen Zufuhr raum und einen Abfuhr raum für das v;ärmeabgebende Medium begrenzt.

Ein Wärmeübertrager dieser Art, in dem vorzugsweise Wasserdampf als kondensierendes Medium verwendet wird, dient z. B. als Dampftrans format or, als Speisewasservorwärmer oder als Zv/ischenüberhitzer für teilentspannten Dampf. Das in den U-Rohren strömende wärmeabgebende Medium bildet Kondensat, das den Durchfluss des dampfförmigen Mediums hemmen und damit zu instabiler Strömungsverteilung in den U-Rohren führen kann. Solche Instabilitätserscheinungen können dadurch vermieden werden, dass das wärmeabgebende Medium im Ueberschuss durch die U-Rohre geschickt wird, wodurch das Medium jedoch stufenweise expandiert, was mit Verlusten verbunden ist.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Bctriebsverhalten

mit

des V.^rärmeübertragers der eingangs genannten Art/möglichst geringem konstruktiven Aufwand zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgeraäss dadurch gelöst, dass innerhalb der Haube mindestens eine weitere, rechtwinklig zur Ebene der U-Rohre sich erstreckende Trennwand vorgesehen ist, durch die ein weiterer, als Umlenkkamrcer für das wärmeabgebende Kedium dienender und im Strom des wärmeabgebenden Mediums zwischen den Zufuhrraum und den Abfuhrraum geschalteter Raum gebildet wird, wobei die Zahl der an die Räume angeschlossenen U-Rohre in Strömungsrichtung des wärrceabgebenden Mediums abnimmt.

Durch das Vorsehen weiterer Trennwände und die stufenweise Verringerung der Zahl der an die einzelnen Räume angeschlossenen U-Rohre wird eine gute Anpassung des Strömungsquerschnitts für das wärmeabgebende Medium an dessen Volumenänderung erreicht, ohne dass das sich bildende Kondensat den Durchfluss des noch dampfförmigen Mediums hemmen würde. Somit ist eine gute Strömungsverteilung des wärmeabgebenden Mediums auf die U-Rohre gewährleistet, ohne dass dabei eine übermässige Verlustdampfmenge auftreten würde. Ausserdem zeichnet sich der Wärmeübertrager durch eine einfache Konstruktion aus. Die Mündungen der U-Rohre in der Rohrplatte sind gut zugänglich, so dass im Falle des Auftretens von Undichtheiten einzelne U-Rohre abgeblindet, d. h. z. B. durch Stopfen verschlossen werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

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Fig. 1 einen Horizontalschnitt durch einen Teil eines Wärmeübertragers nach der Erfindung und

Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie II - II in Fig. 1.

Der Wärmeübertrager weist eine Rohrplatte 1 auf, in der die Enden von 1556 U-Rohren 2 dicht befestigt sind. Die Ü-Rohre 2 sind derart angeordnet, dass sich jeweils mehrere in einer Ebene befinden und dass sie einen mittleren Bereich 3 der Rohrplatte 1 überspannen. Die den U-Rchren abgewendete Seite der Rohrplatte 1 wird von einer halbkugelförmigen Haube 5 überspannt, die ein Mannloch 7 aufweist. Das Mannloch 7 ist in bekannter Weise mit einem Deckel 8 verschlossen. Innerhalb des von der Haube 5 und der Rohrplatte 1 begrenzten Raumes sind drei Trennwände 15, 20 und 30 vorgesehen, durch die der Raum in vier Räume 41, 42, 43 und 44 unterteilt wird. Der Raum 41 bildet einen Zufuhrraum für ein wärmeabgebendes Medium, das die U-Rohre 2 durchströmt und dabei unter Wärmeabgabe kondensiert. Das wärmeabgebende Medium tritt über einen Zufuhrstutzen 6 in den Raum 41 ein. Die Räume 42 und bildenden Umlenkkammem für das wärraeabgebende Medium, die von diesem Medium nacheinander durchströmt werden. Der Raum 44 -bildet einen Abfuhrraum für das wärmeabgebende Medium, das über einen an der tiefsten Stelle des Raumes 44 angeschlossenen Kondensatablaufstutzen die Haube 5 verlässt. Auch die Räume 41, 42 und 43 sind an ihrer tiefsten Stelle mit je einem Kondensatablaufstutzen 72, 73 bzw. 74 versehen.

Die Trennwände 15, 20 und 30 sind je mit einem Deckel 16, 21 bzw. 31 versehen. Nach Entfernen dieser Deckel sind die Räunie 42,

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und 44 von Raum 41 her zugänglich. Die Trennwand 15 ist im mittleren Bereich 3 der Rohrplatte 1 und die Trennwände 20 und 30 sind in einem nach einer Kreissehne verlaufenden Bereich 2 5 bzw. 35 mit der Rohrplatte 1 verschweisst. Auch der Uebergang der Trennwände 15, 20 und 30 zur Haube 5 ist als Schweissverbindung ausgebildet. Die Umlenkkammern 42 und 43 sind relativ gross, was die günstige Eigenschaft ergibt, dass sich dampfförmiges Medium und Kondensat leicht voneinander trennen.

Auf der mit den U-Rohren 2 versehenen -Seite der Rohrplatte 1 ist an diese ein zylindrischer Mantel 60 angeschlossen, der an seiner Unterseite (Fig. 2) einen Eintrittsstutzen 61 und an seiner Oberseite einen nichtdargestellten Austrittsstutzen für ein wärmeaufnehmendes Medium aufweist. In der durch den mittleren Bereich 3 der Rohrplatte 1 bedingten Rohrgasse ist ein Verdrängungskörper

67 angebracht (Fig. 1). Ausserden sind durch den Anschluss der Trennwände 20 und 30 an der Rohrplatte 1 in den Bereichen 2 5 und 35 Rohrgassen entstanden, in denen ebenfalls Verdrängungskörper

68 bzw. 69 angeordnet sind. Schliesslich weisen auch die Endbereiche 65 und 66 je einen Verdrängungskörper 70 bzw. 71 auf.

Durch die Bereiche 3, 25 und 35 wird die Rohrplatte 1 in vier Felder 51, 52, 53 und 54 unterteilt, in denen verschieden viele U-Rohre 2 angeschlossen sind, und zwar:

Feld Nr.	Anzahl Rohrenden
51	14 59
52	1551
53	97
' 53	5

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Somit werden drei Rohrgruppen unterschiedlicher Grosse gebildet,

Rohrgruppe A 1459 Rohre umfasst, die aus dem Feld 51 in das Feld 52, «ι β 92 " " '· " » <> 52 '· » ·' 53-and ¹¹ C 5 " " " " " " 53 " » »ι

führen.

Unter der vereinfachenden Annahme, in allen Rohren werde bei gleicher Durchstrittsraenge die gleiche Dampfmenge kondensiert, lassen sich mit den genannten Rohrzahlen bei entsprechender Auslegung von Temperaturdifferenz, Rohrdurchnesser und Rohrlänge in den Rohrgruppen .beispielsweise die folgenden Verhältnisse erzielen.

Rohrgruppe

14

A

D

B

92

D

V

C

5

D

V

Anzahl Rohre

D

59

B

0,063

D

0,0093

D

Eintretende Danpfraenge

o,

0,0591

0,0032

D

Kondensierte Dampfmenge

o,

937

V

0,0093

0,0007

Austretende Dampfmenge

V

063

V

2,7 ν

Eintrittsgeschwindigkeit

0,147

0,204

Austrittsgeschwindigkeit

063

V/ie die Tabelle zeigt, beträgt die aus der Rohrgruppe C austretende Da-npfmenge, die einen Verlust darstellt, in diesem Beispiel nur 0,7 °/oo, wobei die Austrittsgeschwindigkeit aus der Rohrgruppe A mit nur 6,3 % der Eintrittsgeschwindigkeit verhältnismässig niedrig i~t.

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Es ist auch folgende Aufteilung der 1556 Rohre auf drei Rohrgruppen möglich:

Rohrgruppe	12	A	B	D	57	C	D
Anzahl Rohre	1	33	266	D	o,		D
Eintretende Dampfmenge	o,	D	0,2155	D	o,	0464	D
Kondensierte Dampfmenge	o,	7845 D	0,1691		o,	0364
Austretende Darripf menge	V	2155 D	C,0464		V	0100
Eintrittsgeschwindigkeit			V		o,
Aus t ri 11 s g e schwindi gkeit	215 ν	0,215 ν	216 ν

Wie die Tabelle zeigt, ist die Austrittsgeschwindigkeit aus der Rohrgruppe A auf beispielsweise 20 % der Eintrittsgeschv/indigkeit erhöht, wobei allerdings die Verlustdampfrnenge auf 10 °/oo gestiegen ist.

Bei einer Aufteilung der 1556 Rohre derart, dass die Rohrgruppe A 1402, die Rohrgruppe B 140 und die Rohrgruppe C 14 Rohre umfasst, ergibt sich eine Austrittsgeschwindigkeit aus der Rohrgruppe A von 10 $ der Eintrittsgeschwindigkeit und eine Verlustdampfmenge von 1 °jfoo.

Weiter ist es möglich,' durch Unterteilung der 1556 Rohre in vier Rohrgruppen trotz erhöhter Austrittsgeschwindigkeit aus der ersten Rohrgruppe die Verlustdanpfmenge auf 2,2 °/oo zu reduzieren. Statt 1556 kann" auch eine andere Gesamtzahl von U-Rohren gewählt werden.

Abweichend von dem beschriebenen Ausfiihrungsbeispiel, bei dem

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jeweils in einer Ebene mehrere U-Rohre ineinandergeschachtelt angeordnet sind, wäre es auch möglich, jeweils in einer Ebene zwei oder mehrere Schachtelungen von U-Rohren anzubringen, so dass sich zwei oder mehrere von U-Rohren überspannte Bereiche an der Rohrplatte ergeben. Im allgemeinen ist eine solche Ausführungsform aber nicht interessant.

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Claims

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P a t e η tansprüche

.j V/ärmeübertrager, in dem ein dampfförmiges Medium unter Wärmeabgabe an ein anderes Medium kondensiert, mit an einer Rohrplatte angeschlossenen, mehreren in mindestens einer Ebene angeordneten U-Rohrcn sowie mit einer die den U-Rohren abgebendete Seite der Rohrplatte überspannenden Haube, die zusammen mit einer rechtwinklig zur Ebene der U-Rohre sich erstreckenden Trennwand einen Zufuhrraum und einen Abfuhrraum für das wärmeabgebende Medium begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Haube mindestens eine weitere, rechtwinklig zur Ebene der U-Rohre sich erstreckende Trennwand vorgesehen ist, durch die ein v/eiterer, als Umlenkkaminer für das wärmeabgebende Medium dienender und im Strom des wärmeabgebenden Mediums zwischen den Zufuhrraum und den Abfuhrraum geschalteter Raum gebildet wird, wobei die Zahl der an die Räume angeschlossenen · U-Rohre in Strömungsrichtung des wärmeabgebenden Mediums abnimmt .
2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel der U-Rohre in horizontalen Ebenen angeordnet sind.
3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ausser dem Abfuhrraum auch die Umlenkkammer an ihrer tiefsten Stelle mit einem Kondensatablass versehen ist.

A. V/ärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

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gekeimzeichnet, dass der Zufuhr raum aussei' mit eine.-n Eintrittsstutzen für das wurmeab^eberide Medium mit einein Mannloch versehen ist und dar.s die Trennwände rait Deckeln verschliossbare Oeffnungen aufweisen, wobei die Deckel vom Zufuhr raum her entfernt werden können.

609848/0547 ORIGINAL INSPECTED

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