CH228865A - Verfahren zum Betrieb einer Flüssigkeitsheizung, und Wärmeaustauscher zur Durchführung des Verfahrens. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Betrieb einer Flüssigkeitsheizung, und     Wärmeaustauseher     zur     Durchführung    des     Verfahrens.       Die Erfindung bezieht sich auf     Flüssig-          keitsheizungen,    z. B.     Waeserheizungen,    mit  getrennten Kreisläufen von Heiz- und flüs  sigem     Umwä@lzheizungsmittel.     



       Bekannte,    bei diesen Heizungen verwen  dete     W'ärmeaustauseher,    welche entweder als       Oberflächenwärmeaustauscher,    .deren Heiz  flächen auf einer     Seite    von Dampf und auf  der andern vom     Heizunigswa.-er    bespült wer  den oder als     14        fischerwärmer        ausgebildet    wa  ren, hatten den Nachteil,     ;

  dass    entweder zur  Erzielung eines hohen     Wärmeübergangswer-          tes    das Wasser mit hoher Geschwindigkeit  an den Heizflächen vorbeigeführt wurde und  damit eine grosse Antriebsleistung der Um  wälzpumpen notwendig war oder bei Berüh  rung des     Umwälzwassers    mit dem Kessel  dampf im Heizungsnetz     ein        gorrosionssehutz     erforderlich war.  



  Die vorliegende Erfindung     geht    von der       Erkenntnis    aus,     dass    der Wärmeübergangs-    wert von einer Wand an eine Flüssigkeit  beim Verdampfen der     letzteren    viel höher ist  als beim     ,>blossen"        Erwärmen.    Während im  letzteren Fall     beispielsweise        dias    Wasser mit  hoher     Geschwindigkeit        und    .damit mit hohem  Druckverlust an den Heizflächen vorbeige  führt werden muss,

       um    .die den     @Tärmeaus-          ta.useh    hindernde     Wassern        enzsehicht    dünn zu  machen,     zerreisst        diese    Schicht bei     -der    Dampf  bildung von selbst.  



       Erfindungsgemäss    findet     nun    der Wärme  austausch     zwischen    Heizmittel und zu erwär  mendem     Umwälzmittel    unter Verdampfung  eines Teils des     letzteren        statt,    wobei in einem       gleichzeitig    als     Ausdehnungsraum    der Hei  zungsanlage dienenden Behälter das ver  dampfte     Umwälzmittel    wieder von flüssigem       Umwälzmittel    selbst niedergeschlagen wird.  



  Beim     Wärmeaustauscher    nach der     Erfin-          dung    ist es möglich, die     Verdampferheiz-          fläehe        ausserhalb        des    Behälters     anzuordnen         und durch Rohrleitungen mit dessen     Dampf-          und    Wasserraum in Verbindung zu bringen,  oder die     Verdampfe:rheizfläehe    als Rohr  schlangensystem     innerhalb    des Behälters an  zuordnen.  



  Einen besonderen Vorteil bietet die Er  findung dadurch,     dass    der Behälter gleichzei  tig als Ausdehnungsgefäss für das Heizsystem  dient.  



  Um einen besonders     geiten        MTärmeiib-er-          gang    zu erhalten, kann die zu     erwärmende     Flüssigkeit durch Siebbleche oder ähnliche  Einbauten auf beheizte Tellerschlangen in  Tropfenform oder als Flüssigkeitsschleier ge  leitet werden, wobei Einbauten und Schlan  gen abwechselnd mehrfach aufeinanderfolgen.  



  Diese Tellerschlangen können aus ovalem  Rohr geformt und derart im Behälter ange  ordnet sein, dass das zum Beispiel in Tropfen  form auf sie fallende     Umwälzheizungswas:ser     zuerst die dampfführenden Teile der Rohre  trifft.  



  In der Zeichnung ist der     Wärmeaustau-          scher    nach der Erfindung     beispielsweise    dar  gestellt. Dabei zeigt     Fig.    1 eine     Ausfüh-          rungSform    des erfindungsgemässen     Wärme-          austauschers,    bei dem sich die     Verdiampfer-          heizflächen    innerhalb des erwähnten Behäl  ters befinden.  



       Fig.    2 zeigt eine     abgeänderte        Ausfiih-          rungsform    der     Fig.    1, während     Fig.    3     den          Wärmeaustauseher    mit der     Verdampferhe:iz-          fläche    ausserhalb des Behälters zeigt. Die       Fig.    4, 5, 6 und 7 zeigen in einem Ausschnitt  des Grundrisses     Ausführungen    von Teller  schlangen.  



  In     .teer        Fig.    1     ist    mit 1 ein Behälter be  zeichnet, der     gleichzeitig    als Ausdehnungs  raum für die     Heizungsanlage    dient.

   In ihm  sind abwechselnd Siebteller 2 und dampfbe  heizte,     sipiralig        gewundene    Sehlangen 3     an, e-          ordnet.    Der Heizdampf tritt durch die Lei  tung 4 in die Schlangen, während das Kon  densat durch die Stutzen 5 über die Kondens  töpfe 6     wegfliesst.    Das zu     erwärmend    e     Rücl-          laufwasser    der     Heizung    tritt durch .den Stut  zen 7 in den     Behälter    1 ein und fällt über  die Siebteller 2 in Tropfenform auf die Ver-         dampferfläche    der Heizschlangen 3.

   Dort       wird    es durch intensive     l#eriihrung    mit dar  beheizten     Rchraberfläche    schnell     erwärmt.     Dadurch,     dass    :ich in den Schlangen im     obern     Teil der Dampf befindet, während     da.s    Kon  densat im untern Teil der Rohre fliesst, er  fahren die Tropfen durch das     Aufprallen    auf  die heisse Rohroberfläche eine starke Erwär  mung mit einem sehr guten     Übertragungs-          wert.     



       Durcb.    den Aufprall der Wassertropfen,  die damit     zu.sammenhängend.e    grosse Geschwin  digkeit der Wasserteilchen und ihre wieder  holte     Aufteilung    und     Sammlun-,    erfolgt die  Wärmeübertragung zum grössten Teil durch       direht:e        Berührun-    kleiner Teilchen mit der  Heizfläche, wobei für einen     ;

  -rossen    Teil der  selben der     @Värnmeii.be.rtragungswert    für     sie-          den-des        Wa,ser    in     Frage    kommt.     während     zum Beispiel bei     CTegen3tromapparaten    stet  ein     Flüaiglieitskeru,    der mit der Heizfläche  nicht direkt in Berührung kommt, aufge  wärmt werden     russ.    Es kommt weiter hinzu,       d:ass    ein     gewisser        kleiner    Teil des aufzuwär  menden     @Va,sers    verdampft.

   Dieser Dampf       wird    von den herabfallenden     ZVassertropfen     auf ihrem     Fallwege    bei einem relativ guten       Wä.rm,eübertragungsI#vert    kondensiert, so     dass     der     ZVärm@eübertragu:ngswert    des Apparates,  bezogen auf die Heizfläche, eine Steigerung       erfährt.        Der    übrige Teil .der Schlangen wird  von dem herabfliessenden Wasser in dünner       Schicht    benetzt, so dass das     Nasser    auch an  diesem Teil sehr     intensiv    erwärmt wird.  



  Da nun ein Teil des     -#Va=sers    beim eben  angegebenen     -Vorgang    verdampft, :wird sich  in dem     Behälter    ein     Dampfpol,ter        entwil,--          k:eJn,    dessen Druck dem Dampfdruck des er  wärmten     Wassers    entspricht.

   Es kann nun  der Behälter 1     weitgehend    als     @usdehnung,-          raum    für das     Heiz:svstem    benutzt     -,verden,     da auch beim     EinfKauelien    der Heizschlangen 3  in das     Heizun--.was,er    keine     Störun,    des       gesamten    Betriebes erfolgt, sondern     ledi:;

  lich     eine relativ kleine     Temperaturherabsetzung     infolge     vermindertem        Wärmeübergangswert          eintritt.    Auch die     Parallelschaltung    mehrerer       solcher    Behälter ist ohne weiteres möglich,      indem man     Ausgleichsleitungen    zwischen den  Dampf- und Wasserräumen verlegt.

   Um     eine     gegenseitige     Beeinträchtigung        deT        Konden-          satabführun;g    aus den einzelnen     Schlangen    zu       verhindtern,    sind     ,getrennte    Kondenstöpfe für  jede Schlange     vorgesehen,    die in einen     ge-          meinsamen        Sammelbehälter    ausblasen.

   Das       Heisswasser    wird dem Behälter 1 beim Stut  zen 8     entnommen.    Der gesamte Wärmeüber  gang von Heizdampf zu     Umwälzmittel    kann  noch dadurch verbessert werden,     @dass    das in  den     Heizsichlangen    entstehende     Kondenslat     zur weiteren Abkühlung durch einen in den  Rücklauf     geschalteten    Gegenstromapparat  geleitet wird.  



  Die     Erfindung    kann auch dazu benutzt  werden, um     mittels        Heisswasiser    das     Heizungs:-          umwä.lzwas@sver    anzuwärmen. Ebenso können  auch andere     Heizmittel    und     Umwälzheizungs-          mittel,        wie    0.1 oder     Dipheny        logyd,    benutzt       werden,    da     eine    vollständige Trennung der  Kreisläufe besteht und :die Konstruktion     Un-          dichtigkeiten    leicht vermeiden lässt.  



  Nach der     Fig.    2 ist ebenfalls die     Ver-          dampferheizflä.cbe    in einem in den     Heizungs-          wass.erkreislauf        eingeschalteten    Gefäss unter  gebracht. Die     Heisswasserheizung    ist darge  stellt durch die Pumpe 9, die das     Vorlauf-          wa:--.-erdurch    die \Wärmeverbraucher 10 und  den Rücklauf 11 in den Behälter 12 drückt,  w o .es in verteilter Form über die Einbauten  13     durch    den Dampfraum des Behälters rie  selt.

   Ganz oder teilweise in das Wasser ein  getaucht ist das Bündel 14 mit stehenden  Heizrohren, an denen das Heizungswasser  teilweise verdampft wird. Der Heizdampf  strömt     fluTch    die     Leitung    15 zu, das     Nieder-          schlag--,va'sser    durch Leitung 16 ab und kann  erforderlichenfalls durch einen in den Rück  lauf der Heizung     geschalteten        Vorwä.rmer          zusätzlich        gekühlt    werden.

   Durch diese An  ordnung sind also einmal Heizdampf- und       Heizungsnetz    vollkommen voneinander ge  trennt; es ist von der     Heizungspumpe    keine  ,.zusätzliche Arbeit" für die Förderung des  Wassers durch die Heizflächen hindurch auf  zubringen; .der     umschliessende    Behälter er  füllt gleichseitig ,die Aufgaben eines Aus-         d,ehnungsgefässes,    und der von der Heizfläche  erzeugte Dampf gibt den notwendigen Druck  im Ausdehnungsraum.

   Ein weiterer     Vorteil          isst,        dass    durch     das        ständige    Aufkochen     des     Umlaufwassers allfällig     eingedrungene    Gase  ausgetrieben und durch eine der bekannten  Anordnungen ,aus dem Gefäss     abgeführt        wer-          .den        können.     



       Fig.    3     zeigt        -eine    Ausführung, bei wel  cher der Verdampfer an den Behälter 21 an  gebaut ist. Diese Anordnung empfiehlt sich  für den     nachträglichen    Umbau vorhandener  Anlagen mit     Misch-Wärmeaustausühern    oder  für den Fall,

       d-ass    das     Verdampfer-Heizbündel     sehr leicht zugänglich     sein        soll    oder falls dem  Ausdehnungsbehälter der zur     Unterbringung     der     Verdampfungs-Heizfläche    notwendige       Durchmesser    nicht     gegeben    werden kann. Der  Verdampfer erhält hier Heizdampf durch das       Rohr    18. das     Niedersehlagwaaser    fliesst durch  Leitung 19 ab.

   Der erzeugte Dampf strömt       ,durch        Leitung    20     in.    den Behälter 21.     _NVie    aus  dem     Betriebsverhalten    von Verdampfern be  kannt ist, findet bei solchen     Anordnungen          keine    ruhige     Dampfentwicklung        statt;    son  dern es bildet sich ein     Dampf-Wassergemisch.     Es findet also     ein    sehr starker Umlauf     zwi-          schen    den Gefässen 17 und 21 statt, der wie  derum die     Wärmeübergangsleis-tung    erhöht.

    Der Verdampfer erhält     Wasser        aus    dem Aus  dehnungsgefäss     durch    die Leitung 22. Durch       Leitung    23 wird     das        erwärmte,    für Heiz  zwecke     bestimmte    Umlaufwasser in den Vor  lauf der Heizung geführt und kehrt durch       Leitung    24 in den Behälter 21 zurück.  



  Bei     der.Erfindung        können    für den Ver  dampfer an Stelle von Dampf auch andere       Heizmittel,        wie        Heisswaeser,    01 oder Gase  usw.,     verwendet        werden,        ebenso    können auch  andere     flüssige        Umwälzheizungsmittel    als       Was,xzer        verwendet    werden.  



  In     Pig.    4     bedeuten    3' die     Schlaugenwin-          .dungen,        während    25     dazwischenliegende    ge  lochte     Bleche        darstellen.    Die schwarz gekenn  zeichneten     greisflä(chen    stellen die Durch  trittsflächen des     Wasisens,dar.     



  In     Fig.    5 sind wieder     -mit    3' die voneinan  der distanzierten     Schlangenwindungen    be-      zeichnet, während 26     .dazwischenliegende,    an       dia    Windungen angeschweisste Draht-     bezw.          Flacheisenstücke        bedeuten.     



  Nach     Fig.    6     sind    die     Schlangenwindungen     3'     eins-eitiggewellt,    während     na..ch        Fig.    7 die       Sehlangenwindunggen    beidseitig gewellt sind.  



  In allen     vier    Fällen gemäss     Fig.    4 bis 7  -wird durch die     Tellezs!ehlangen    das dieselben       aussenseitig-    durchströmende, zu erwärmende  Wasser in Strahlen aufgeteilt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zum Betrieb einer Flüssig keitsheizung mit getrennten Kreisläufen von Heiz- und flüssigem Umwälzheizungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaus- tausch zwischen Heizmittel und zu erwär mendem Umwälzmitte unter Verdampfung eines Teils des letzteren @stattfindet,

   und da.ss in einem- .gleichzeitig als Ausdehnungsraum der Heizanlage dienenden Behälter dass ver dampfte Umwä-lzmittel wieder von flüssigem Umwälzmittel selbst niede rgeschla.gen wird. PATENTANSPRUCH Il: Wä.rmeaustausehar zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patenta.nsPruch I.

   UNTERAN SPRüCHE 1. Wärmeaus;tauscher nach Patentan- spruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampferheizfläche ausserhalb des Behäl ters angeordnet ist und durch Rohrleitungen (20 und 22) mit dessen Dampf- und Wasser raum in Verbindung steht. EMI0004.0048 \'.

   <SEP> Wärmeaustau,scher <SEP> nach <SEP> Patentan spruch <SEP> II, <SEP> da-durch <SEP> gekennzeichnet, <SEP> dass <SEP> die <tb> Verdampfei-lreizfl@ielro <SEP> von <SEP> einem <SEP> innerhalb <tb> des <SEP> Behälters <SEP> angeordneten <SEP> RohrSchlangen system <SEP> gebildet <SEP> wird. <tb> 3. <SEP> ZÄTärmeausta.usIcher <SEP> nach <SEP> Patentan spruch <SEP> II, <SEP> dadurch <SEP> gehennzeiehnet., <SEP> dass <SEP> die <tb> zu <SEP> erwärmende <SEP> Fliissiglzeit <SEP> durch <SEP> Verteiler <tb> hindurch <SEP> auf <SEP> beheizte <SEP> Tellerschlangen <SEP> fällt., <tb> wobei <SEP> die <SEP> Verteiler <SEP> und <SEP> Schlangen <SEP> abwe.ch s<B>(A</B>nd <SEP> mehrfach <SEP> aufeinanderfolgen. <tb> 4. <SEP> \Wärmeaustauscher <SEP> nach <SEP> Patentan spruch <SEP> II <SEP> und <SEP> Unteranspruch <SEP> 2-, <SEP> dadurch <SEP> ge kennzeichnet.

   <SEP> dass <SEP> die <SEP> Heizschlangen <SEP> aus <SEP> ova lem <SEP> Rohr <SEP> geformt <SEP> und <SEP> derart <SEP> im <SEP> Behälter <SEP> an geordnet <SEP> sind, <SEP> dass <SEP> die <SEP> in <SEP> Tropfenform <SEP> auf <tb> sie <SEP> fallende <SEP> Uniwälzflü;ssigkeit <SEP> zuerst <SEP> die <tb> dampfführenden <SEP> Teile <SEP> der <SEP> Rohre <SEP> trifft. <tb> 5. <SEP> Wärnieaustauseher <SEP> nach <SEP> Patentan spruch <SEP> 1I <SEP> und <SEP> Unteransprueli <SEP> 3, <SEP> dadurch <SEP> ge kennzeichnet.

   <SEP> dass <SEP> zwischen <SEP> den <SEP> '\\Tindun--.en <tb> der <SEP> Tellersehla.ngen <SEP> Zwischenräume <SEP> vorgese hen <SEP> sind <SEP> und <SEP> .durch <SEP> Einbauten <SEP> in <SEP> denselben <tb> eine <SEP> Aufteilung <SEP> der <SEP> die <SEP> Tellerschlangen <SEP> au ssen <SEP> durchströmenden <SEP> F"lüssiükeit <SEP> in <SEP> Strahlen <tb> bewirkt <SEP> wird. <tb> 6. <SEP> Wärmeaustauscher <SEP> nach <SEP> Patent.an spruch <SEP> 1I <SEP> und <SEP> Unteran.sprueh <SEP> 3, <SEP> dadurch <SEP> ge kennzeichnet, <SEP> dass <SEP> zwischen <SEP> den <SEP> Windungen <tb> der <SEP> Tellerseh,langen <SEP> durch <SEP> entspreehen:

   de <SEP> Ver formunL,, <SEP> der <SEP> Rohroberfläche <SEP> Zwischenräume <tb> gebildet <SEP> sind, <SEP> die <SEP> eine <SEP> Aufteilung <SEP> der <SEP> die <SEP> Tel lerschlangen <SEP> aussen <SEP> durchströmenden <SEP> Flüssig keit <SEP> in <SEP> Strahlen <SEP> bewirken.