DE3215780A1

DE3215780A1 - Abgas-waermetauscher fuer feuerungsstaetten

Info

Publication number: DE3215780A1
Application number: DE19823215780
Authority: DE
Inventors: Horst 4350 Recklinghausen Brünje; Theo 4270 Dorsten Jannemann
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EOn Ruhrgas AG
Priority date: 1982-04-28
Filing date: 1982-04-28
Publication date: 1983-11-03

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgas-Wärmetauscher für Feuerungsstätten mit mindestens einem in einer umgebenden Abgasführung angeordneten Rohr, das von dem zu erwärmenden Medium durchströmt wird und Wärmeaustausch-Rippen trägt.

Derartige Wärmetauscher sind in der Regel als Rippen- bzw. Lamellen-Wärmetauscher ausgebildet, bei denen die Rippen, nämlich die Lamellen, achssenkrecht auf dem quer zur Abgasströmung angeordneten Rohr sitzen.

Diese Wärmetauscher werden auch als Kondensations-Wärmetauscher zur Brennwertnutzung betrieben. Allerdings wurde gefunden, daß ihre Wärmeaustauscheigenschaften bei einem solchen Betrieb zu wünschen übrig lassen.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Abgas-Wärmetauscher der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich insbesondere als Kondensations-Wärmetauscher zur Brennwertnutzung eignet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Abgas-Wärmetauscher nach der' Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das von unten nach oben durchströmte Rohr vertikal oder annähernd vertikal, in der von oben nach unten durchströmten Abgasführung angeordnet ist und daß die Rippen achsparallel auf dem Rohr sitzen.

Auf diese Weise läßt sich ein echter Gegenstrom-Wärmeaustausch erzielen. Zumindest im unteren Bereich des Wärmetauschers wird der Taupunkt der Abgase unterschritten. Das sich bildende Kondensat überdeckt die großflächigen Rippen und wandert dort in laminarer Strömung nach unten. Durch die gleichmäßige filmförmige Benetzung der Wärmetauscheroberfläche ergeben sich günstige Wärmeaustauschbedingungen, wie sie nicht erzielbar sind, wenn sich das Kondensat

tropfchenförmig sammelt, wie bei den konventionellen Lamellen-Wärmetauschern. Auch entfällt die sonst durch die Tröpfchenbildung hervorgerufene Querschnittsverengung und die Bildung von querschnittsverengenden korrosionsbedingten Ablagerungen.

Erfindungsgemäß kann das Rohr mit seinen Rippen ein sternförmiges Profil aufweisen. Es wurde gefunden, daß ein solches Profil ganz besonders günstige Strömungs- und Wärmeaustauschverhältnisse gewährleistet.

Dabei besteht das Rohr mit seinen Rippen vorzugsweise aus einer korrosionsbeständigen Aluminiumlegierung.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung sind mehrere Rohre nebeneinander mit ihren Achsen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Dadurch erhält der Wärme'tauscher bei entsprechender Kapazitätssteigerung einen flachen, langgestreckten Querschnitt bei guten Strömungsverhältnissen, insbesondere bei sehr gleichmäßiger Strömungsverteilung bezüglich der einzelnen Rohre.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann so betrieben werden, daß er die gesamte Wärmeausnutzung der Abgase übernimmt. Die Abgase erreichen dabei im mittleren oder unteren Bereich des Rohres bzw. der Rohre ihren Taupunkt. Alternativ besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, daß in der Abgasführung ein dem Rohr bzw. den Rohren vorgeschalteter konventioneller Lamellen-Wärmetauscher vorgesehen ist. Letzterer kühlt die Abgase bereits bis etwa auf den Taupunkt, so daß dann die gesamte Länge der Rohre und ihrer Rippen für die Nutzung der Kondensationswärme zur Verfügung steht. Diese Bauart eignet sich insbesondere für Verbrennungseinrichtungen größerer Leistung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine schematische, geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Abgas-Wärmetauschers;

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

Der Abgas-Wärmetauscher dieses Ausführungsbeispiels, der vorzugsweise für einen Gaswasserheizer vorgesehen ist, umfaßt eine senkrechte Abgasführung 1, durch die das Abgas von oben nach unten hindurchgefördert wird. Die Abgasführung 1 enthält drei senkrechte Rohre 2 mit achsparallelen Rippen 3. Gemäß Fig. 2 ist der Querschnitt jedes Rohres samt Rippen sternförmig. Die drei Rohre sind so angeordnet, daß ihre Achsen in einer gemeinsamen Ebene liegen. Insgesamt ergibt sich eine sehr gute und gleichmäßige Umströmung.

Die Rohre 2 einschließlich ihrer Rippen 3 bestehen aus einer korrosionsbeständigen Aluminiumlegierung.

Oberhalb der Rohre ist in der Abgasführung 1 ein konventioneller Lamellen-Wärmetauscher 4 vorgesehen, der die Abgase bereits bis etwa auf den Taupunkt abkühlt. Anschließend werden die Abgase entlang den Rohren 2 und den Rippen 3 unter den Taupunkt abgekühlt, und zwar im Gegenstrom, da nämlich das zu erwärmende Medium, im vorliegenden Fall Wasser, die Rohre 2 von unten nach oben durchströmt. Das Kondensat wandert ohne wesentliche Tröpfchenbildung in einer laminaren Strömung auf den Rohren 2 und den Rippen 3 nach unten, tropft dann ab und wird schließlich durch einen Kondensatauslaß 5 abgeführt.

Bei Verbrennungsanlagen niedriger Leistung kann ohne weiteres auf den Lamellen-Wärmetauscher 4 verzichtet werden. Die Rohre 2 mit ihren Rippen 3 übernehmen dann die gesamte Abkühlung der Abgase. Die Taupunktunterschreitung stellt sich dahin über der Länge der Rohre und Rippen ein.

Zu erwähnen ist noch, daß die hier verwendeten Aluminiumprofile einfach und preisgünstige als Massenerzeugnis hergestellt werden können.

Leerseite

Claims

Abgas-Wärmetauscher für Feuerungsstätten Patentansprüche

Abgas-Wärmetauscher für Feuerungsstätten mit mindestens einem in einer umgebenden Abgasführung angeordneten Rohr, das von dem zu erwärmenden Medium durchströmt wird und Wärmeaustausch-Rippen trägt, dadurch gekennzeichnet, daß das von unten nach oben durchströmte Rohr (2) vertikal oder annähernd vertikal in der von oben nach unten durchströmten Abgasführung (1) angeordnet ist und daß die Rippen (3) achsparallel auf dem Rohr (2) sitzen.

Abgas-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) mit seinen Rippen (3) ein sternförmiges Profil aufweist.

Abgas-Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) mit seinen Rippen (3) aus einer gegen Abgas und Abgaskondensat korrosionsbeständigen Aluminiumlegierung besteht.

Abgas-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rohre (2) nebeneinander mit ihren Achsen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.

Abgas-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasführung (1) ein dem Rohr (2) bzw. den Rohren (2) vorgeschalteter konventioneller Lamellen-Wärmetauscher (4) vorgesehen ist.