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Rohrbündelwärmeaustauscher für gasförmige und flüssige Mittel Die
Erfindung bezieht sich auf Rohrbündelw.ärmeaustauscher für gasförmige und flüssige
Mittel, bei dem der Gas- und Flüssigkeitsstrom in ,einem spiralförmigen, von Leitblechen
eingeschlossenen Rauar quer zu den in diesem angeordneten Rohren ,geführt wird.
Derartige Wärmeaustauscher haben bekanntlich den Vorzug, daß der Temperaturwechsel
rasch erlangt werden kann. Ein weiterer Vorteil :ergibt sich saus der Vermeädung
von quer zu den Rohren angeordneten Lenkwänden, durch die das zu behandelnde Mittel
in einem Zickzackstro:m bzw. Kreuzs rom an dien Wärmeausstau:schrohren vorbeigeführt
wird. Derartige Umlenkwändeerhöhen den Widerstand des Kühlers bedeutend.
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Bei bekannten Ausführungen solcher Wärmeaustauscher wurden bisher
allgemein nur glatte Rohre verwendet, die in Zuführungskammern bzw. Umlenkkarnmern
für-das Kühlmittel einmünden. Diese Kammern werden teils von einem besonderen Deckel
und den Tragblechen der Wärmeaustauschrohre begrenzt, teils von dem Gehäuse zur
Aufnahme des Rohrbündels selbst um"s,Ghlossen. Bei einer anderen Bauart sind besondere
Umkehrstücke vorgesehen, welche -die einzelnen Wärmeaustauschrohre miteinander verbinden.
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Es sind .auch aus Rippenrohren bestehende Kühlelemente bekannt, bei
denen,das. zu kühlende Mittel ebenfalls im Querstrom zu den Wärmeaustauschrohren,
und zwar zwischen Versteifungswänden geführt wird, die gleichzeitig zur Umlenkung
dienen, also den Kühlerwi.ders-tand erhöhen. Bei einer besonderen Bauart, die die
Führung ohne Umlenkung ermöglicht, isst ein günstiger Wärmeaustausch nichterreichbar,
da das zu behandelnde Mittel infolge der spiralförmig gebogenen Wärmeau:staus.chrohre
ungleichmäßigen Temperaturen ausgesetzt ist. Durch die eigenartig geformten Rohre
werden aber auch :die Herstellungskosten wesentlich gesteigert.
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Der Wärmeaustauscher gemäß der vorliegenden Erfindung kennzeichnet
sich demgegenüber dadurch, daß Leitbleche und diese umsscliließende Mantelbleche
zwischen Tragringen angeordnet sind, die in. bekannter Weise gerade Rippenrohre
aufnehmen und mit einem ringförmigen und einem scheibenfösrmig.en Vers,chlußstück,
in die Nuten zur Überbrückung der Eintritts- und AustrIttsöffnungen von je zwei
awfeinanderfolgenden Rohren eingearbeitet sind, zu einem ausSz@ehbsaren Körper vereinigt
sind. Durch diese Anordnung wird der Aufbau des Wärme:austauschers wesentlich vereinfacht,
die Raumbeanspruchung geringer und die üb.erwachung und Reinigung der Kühlflächen
.erleichtert. Ferner wird durch die Verwendung von Rippenrohren und die Vermeidung
verhältnismäßig großer Umlenkräume die Bauhöhe und damit das. Gewicht des Wärmeaust;aus,chers
verringert. Der Wärmeaustausch ist
aber auch günstiger, da mit Rippenrohren
:eine etwa acht- bis zehnmal so große Kühlwirkung gegenüber glatten Rohren gleicher.,
Baulänge erzielbar ist und durch die Ai-@ ordnung der Mantelbleche der Warmeül3
t gang zwischen dem bereits gekühlten dem noch ungekühlten Mittel verhin:dertwi
In den Abb. 1, 2, 3 und 4. sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
angegeben, und zwar zeigt Abb. i einen zylindrischen Gaskühler im Längsschnitt nach
Linie i-i (s. Abb. 2), Abb. z und 3 Querschnitte nach Linie 2-2 und 3-3 (s. Abb,
i ) und Abb. 4 einen Wärmeaustausch-er in einer eckigen Spiralförm, schematisch
im Querschnitt dargestellt. Beide Wärmeausitauischer haben mit Rippen versehene
Rohre.
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In diesen Abbildungen bezeichnet 5 ein Gehäuse mit einem Bordring
7, auf den der fertig zusammengebaute Kühlkörper 6 aufgesetzt und durch Druckschrauben
8 gedrückt wird. Der Kühlkörper hat einen Hohlraum i o, der durch ein. Mantelblech
12 am Umfange abgegrenzt und durch das Bodenstück 14 unten abgeschlossen ist, während
das Kopfstück 15 durch seine Bohrung dem durch den Stutzen 16 -in den Vorraum
18 eintretenden Gas den Zugang zum Hohlraum frei Mt. Um den Mantel 12 herum sind
Rippenrohre 20 in Richtung der Mittelachse des zylindrischen Mantels 12 angeordnet,
die mit ihren Enden in den Ringen 21, 22 eingewalzt sind; die Ringe haben einen
Abstand voneinander, der gleich der :Länge des Mantels 12 ist. Von außen wird das
Rohrbündel mit seinen Würmeaustauschrippen von einem zweiten ebenso längen Mantel
24-umsehlossen. Beide Mäntel haben einen Längsschlitz 26 bzw- 28, und es ist ein
Leitblech 3o von der linken Schlitzkante des Mantels 12 zur rechten Schlitzkante
des Mantels 24 angeordnet, so daß zwischen den beiden. Mänteln ein D@urchflußraum
entsteht, der den Durchfluß- auf dem Wege nach .Art einer Spirale .gestattet.
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Zwischen den Rohren sind Führungsbleche 32, 34 vorgesehen, die die
Rippenrohre teilweise umfassen und einen Kanal 3.3 bilden, der in der Lücke zwischen
je zwn. Rohren so verengt ist, daß die Gasg@eschwindigkea an den Rohrrippen und
an dieser verengten Stelle ungefähr gleich ist.
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Das Kopfstück 15 hat an -der Stelle, an welcher die Rohre 20
ausmünden, einen ausgefrästen Raum 35, der je zwei benachbarte Rohröffnungen überbrückt..
Auch das. Fußstück 14 besitzt solche Ausfräsungen 37. Die Ausfräsungen im -Kopfstück
und 'Fußstück sind zueinander versetzt (s. Abb. g), so daß der Ström des Wärmeaustauschmittels
nacheinander durch die Rohre .geführt wird. In die Aussparung 35 des Kopfstückes
sind für den Eintritt und Austritt des Wärmeaustauschmittels Stuitzen 38 und 39
:eingeführt, die den Gehäusedeckel durchdringen und gegen -das Kopfstück i 5 gepreßt
sind. Zwia@ben dem ,äußeren Mantel 24 und der Wand .:rl,s Gehäuses 5 ist ein Zwischenraum
40 und ,`:°am Gehäuse der Stützen 42 vorgesehen, der für den Austritt des Wärmeaustauschmittelsi
dient.
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Das zu kühlende Gas tritt durch. den Stutzen 16 in den Vorraum 18
und dann im den Hohlraum i o ein. Dort wird @es umgelenkt und strömt durch den Schlitz
26 in das Rohrbündel. Die Führungsbleche 32, 34 leiten -es dicht um die Wärmeäustauschflächen
und zwingen es, ,alle Rohre 2o nacheinander mit einer erheblichen Geschwindigkeit
zu bestreichen. Durch den Schlitz z8 tritt dann das Gas in en Zwischenraum 4o, von
wo es durch -den Stutzen 42 abströmt.
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Das Kühlwasser, das durch den Stutzen 38 in die Ausfräsung 35 des
Kopfstückes 15 eintritt, durchströmt das in diese Ausnehmung einmündende Rohr und
gelängt in die Ausfräsung 37 des Dieckelstückes 14; von hier- aus strömt es durch
das in die Ausnehmung 37 einmündende zweite Rohr in eine zweite Ausfräsung 35 des
Kopfstückes usf., bis es sämtliche Rohre -nacheinander durchlaufen hat und durch
den Stutzen 39 wieder austritt. Der Kühlwasserlauf kannnatürlich auch an die Stelle
des Gasweges treten.
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Ein wesentlicher Vorzug der Erfindung besteht darin, daß zwischen
den Mantelblechen 12 und 24 und den Führungsblechen 32 und 34 Isolierräume ,gebildet
werden, welche den Wärmeübergang nach dem Außenraum 4o bzw: nach dem Innenraum i
o hemmen.
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Bei der in Abb. 4 dargestellten Ausführung sind -je: zwei nebeneinander
gesetzte Kühlblöcke 5o in einem Gehäuse im Zuge einer Spirale angeordnet, indem
die Kühlblücke, welche rechteckige Kühlrippen 54 aufweisen, zwischen die Führungswände
51 gesetzt werden. Das Wärmeaustauschmittel kann entweder in den mittleren Raum
52 eintreten. und am Ende der Spirale 55 austreten, oder es kann die umgelehrte
Strömungsrichtung gewählt werden. Das Kühlwasser wird durch die Kühler entweder
in Hintereinander- oder in Parallelschaltung geführt: Im übrigen sind hier die gleichen
Einrichtungen bei entsprechender Abänderung der baulichen Gestaltung, getroffen,
die beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 1, 2 und 3,angegeben sind.