Verfahren zur Begrenzung der Wandtemperatur einer Trennwand zwischen wärmetauschenden Medien und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Begrenzung der Wandtemperatur einer Trennwand zwi schen wärmeaustauschenden Medien und auf eine Vor richtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, dass zwischen der Temperatur eines Materials und dessen Festigkeitseigenschaften be stimmte Zusammenhänge bestehen. Hiedurch wird die Anwendung von Materialien für Betriebsfälle mit be stimmten Temperaturbedingungen begrenzt. So werden z. B. beim Wärmeaustausch zwischen zwei verschieden heissen, flüssigen oder gasförmigen Medien die zwischen diesen beiden Medien angeordneten Trennwände beson deren Temperaturbedingungen unterworfen. Die Mate- rialtemp:ratur solcher Trennwände ist abhängig von den Temperaturen der beiden wärmetauschenden Medien, von deren Wärmeübergangszahl an die Trennwand und von der Wärmeleitzahl der Trennwand selbst.
Die Ein- und Austrittstemperaturen der wärmetau schenden Medien sind für gewöhnlich gegeben und kön nen nicht geändert werden. Es ist aber bekannt, zur Be grenzung der Trennwandtemperatur die beiden wärme tauschenden Medien im Gleichstrom zueinander strö men zu lassen, obwohl hiedurch der Wärmeaustausch verschlechtert und die gesamte Wärmetauschfläche ver- grössert wird.
Eine derartige Lösung stellt also einen Kompromiss dar, durch welchen zu Gunsten einer nied rigeren Trennwandtemperatur bzw. zwecks Vermeidung eines teueren Trennwandmaterials eine grössere Wär- metauschfläche in Kauf genommen wird.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu grunde, einen derartigen Nachteil zu vermeiden, wobei davon ausgegangen wird, dass bei Wärmetauschern, bei welchen die wärmetauschenden Medien durch eine Trennwand getrennt sind, die Trennwandtemperaturen, über die gesamte Strömungsstrecke gesehen, zwischen einem Höchst- und einem Tiefstwert variieren.
Hohe Trennwandtemperaturen treten vor allem an Stellen auf, an welchen hohe Temperaturen des wärmeabgebenden Mediums auch hohe Temperaturen des wärmeaufneh menden Mediums entsprechen, und umgekehrt treten niedrige Trennwandtemperaturen an Stellen auf, an wel chen tiefe Temperaturen des wärmeabgebenden Mediums tiefen Temperaturen des wärmeaufnehmenden Mediums entsprechen, wie dies beispielsweise bei wirt schaftlichen Gegenstromschaltungen der Fall ist.
Ge- mäss dem Verfahren nach der Erfindung wird im Strö mungsweg des wärmeaufnehmenden Mediums und/oder des wärmeabgebenden Mediums möglichst über den ge samten Bereich der Wärmetauschfläche das Verhältnis der Wärmeübergangszahl des wärmeabgebenden Mediums zu der des wärmeaufnehmenden Mediums an keiner Stelle dieses Bereiches grösser gehalten, als das Verhältnis der Differenz zwischen der höchstzulässigen Wandtemperatur und der Temperatur des wärmeauf nehmenden Mediums an dieser Stelle zu der Differenz zwischen der Temperatur des wärmeabgebenden Mediums und der höchstzulässigen Wandtemperatur an der gleichen Stelle.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrich tung zur Durchführung des Verfahrens, die gekenn zeichnet ist durch eine derartige Ausbildung der Trenn wand zwischen den wärmeaustauschenden Medien und/ oder der übrigen für die Strömungsführung des einen Mediums vorgesehenen Begrenzungswand, dass in Rich tung steigender Temperatur des wärmeaufnehmenden Mediums bzw. in dessen Strömungsrichtung die Wärme übergangszahlen an der Trennwand auf der Seite des wärmeabgebenden Mediums abnehmen und/oder auf der Seite des wärmeaufnehmenden Mediums zunehmen.
Ferner betrifft die Erfindung die Anwendung des Verfahrens auf einen Dampfkessel, bei dem das wärme abgebende Medium Rauchgas und das wärmeaufneh mende Medium überhitzter Dampf ist.
Vorteilhaft kann bei,der Vorrichtung zur Durchfüh rung des vorliegenden Verfahrens eine derartige Ausbil dung der Trennwand und/oder der übrigen Begren zungswand vorgesehen sein, dass in Richtung steigender Temperatur des wärmeaufnehmenden Mediums die Strömungsgeschwindigkeit des wärmeabgebenden Mediums abnimmt und/oder die Strömungsgeschwindig keit des wärmeaufnehmenden Mediums zunimmt.
Hierfür kann die Ausbildung der Trennwand und/ oder der übrigen Begrenzungswand zweckmässig so ge wählt sein, dass in Richtung steigender Temperatur des wärmeaufnehmenden Mediums der Strömungsquer schnitt des bzw. der Strömungskanäle für das wärmeab gebende Medium zunimmt und/oder der Strömungs querschnitt des bzw. der Strömungskanäle für das wär meaufnehmende Medium abnimmt.
Dabei kann die Trennwand aus Rohren bestehen, die die Strömungska näle für eines der beiden wärmeaustauschenden Medien bilden und deren Rohrdurchmesser in Strömungsrich tung dieses einen Mediums stetig oder schrittweise ab nimmt, wobei die Rohre derart angeordnet sind, dass sie von dem anderen Medium quer zur Rohrachse um strömt werden und der zwischen den Rohren verblei bende Strömungsquerschnitt in Strömungsrichtung die ses anderen Mediums abnimmt.
Weiter kann bei der Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens die Trennwand unidioder die übrige Begrenzungswand vorteilhaft derart ausge bildet sein, dass die für den Wärmeübergang wirksame Trennwandoberfläche pro Wegeinheit in Richtung stei gender Temperatur des wärmeaufnehmenden Mediums auf der Seite des wärmeabgebenden Mediums abnehmen und/oder auf der Seite des wärmeaufnehmenden Mediums zunehmen.
Hierfür können zweckmässig an der Trennwand auf der Seite des wärmeabgebenden Mediums und/oder auf der Seite des wärmeaufnehmenden Mediums Rippen angeordnet sein, deren Höhe jeweils in Strömungsrich tung des betreffenden Mediums zunimmt. Zweckmässig kann ferner dabei die Trennwand aus Rohren bestehen, die die Strömungskanäle für eines der beiden wärmeaus tauschenden Medien bilden, deren Abstand in Strö mungsrichtung des anderen Mediums abnimmt.
Im folgenden sind zunächst die für das Verfahren nach der Erfindung allgemein geltenden Grundlagen näher erläutert, und anschliessend sind anhand der Zeichnungen einige Ausführungsbeispiele der erfindungs- gemässen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung beschrieben.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird vorteil haft an Stellen hoher Temp--raturen des wärmeabgeben den und wärmeaufnehmenden Mediums durch Vermin derung der Strömungsgeschwindigkeit des wärmeabge benden Mediums dessen Wärmeübergang an die Trenn wand vermindert und andererseits durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des wärmeaufnehmenden Mediums der Wärmeübergang von der Trennwand an das wärmeaufnehmende Medium und somit dessen Kühlwirkung auf die Trennwand erhöht.
Anderseits kann an Stellen niedriger Temperaturen des wärmeab gebenden und wärmeaufnehmenden Mediums die für das Trennwandmaterial höchst zulässige Temperatur da durch besser ausgenützt werden, dass durch Er höhung der Geschwindigkeit des wärmeabgebenden Mediums dessen Wärmeübergang an die Trennwand verbessert und andererseits durch Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit des wärmeaufnehmenden Me diums der Wärmeübergang von der Trennwand an das wärmeaufnehmende Medium und somit dessen Kühl wirkung auf die Trennwand verschlechtert wird.
Die gleichen Effekte wie durch Variation der Strö mungsgeschwindigkeit können auch dadurch erzielt wer den, dass die Wärmeübergangszahlen auf der Seite eines oder beider wärmetauschenden Medien durch konstruk tive Massnahmen verändert werden. Dies kann z. B. durch die Veränderung der Teilung von Rohrbündeln in Strömungsrichtung des einen wärmetauschenden Mediums geschehen, wobei die Teilung der Rohre quer zur Strömungsrichtung, der Rohrdurchmesser und somit der Strömungsquerschnitt konstant bleiben. Aber auch die Anordnung von Rippen an der Trennwand mit veränderlicher Teilung kann den Wärmeübergang verändern, wobei Querschnitt und Geschwindigkeit für das strömende Medium im wesentlichen konstant blei ben können.
Es ist bekannt, dass Veränderungen der Strömungs geschwindigkeiten von wärmetauschenden Medien oder der konstruktiven Ausbildung der Trennwand beträcht liche Veränderungen der zur Aufrechterhaltung der Strömung erforderlichen Druckunterschiede verursa chen. So hat z. B. eine Verdopplung der Strömungsge schwindigkeit den drei- bis dreieinhalbfachen Druckver lust und den sechs- bis sechseinhalbfachen Energiever lust zur Folge. Gewöhnlich ist man bestrebt, für einen Wärmetauscher die Gesamtdruck- und Energieverluste für jedes der beiden wärmetauschenden Medien mög lichst gering zu halten, oder es wird zur Bedingung ge macht, dass bestimmte, vorgegebene Gesamtdruckver1u- ste nicht überschritten werden.
Dieser Forderung kann dadurch entsprochen werden, dass über die gesamte Strömungsstrecke die Geschwindigkeitsverteilung bzw. die konstruktive Beeinflussung des Wärmeüberganges und damit die Verteilung der Druckverluste für das wär meabgebende bzw.
das wärmeaufnehmende Medium derart erfolgt, dass der quadratische Mittelwert aus der höchsten und der niedrigsten Strömungsgeschwindigkeit längs des Strömungsweges etwa gleich der Durch- schnittsströmungsgeschwindigkeit bei konventioneller Wärmeaustauschern ist, dass also Bereichen mit gegen über dieser Durchschnittsströmungsgeschwindigkeit er höhter Strömungsgeschwindigkeit, solche mit gegenüber dieser Durchschnittsströmungsgeschwindigkeit vermin derter Strömungsgeschwindigkeit gegenüberstehen.
Da in den meisten Fällen die pro Zeiteinheit strö menden Mengen der wärmetauschenden Medien gege ben sind, wird die Verminderung der Strömungsge schwindigkeit am besten dadurch verwirklicht, dass die Querschnitte der Strömungskanäle über die Strömungs strecke entsprechend variiert werden. Dies kann durch stufenlose, aber auch durch abgestufte Querschnittsver- änderungen geschehen. Bei Röhrenbündeln in reiner Gegenstromschaltung ergibt sich bei gleichbleibender Rohrteilung durch Vergrösserung bzw. Verkleinerung des Rohrdurchmessers zwangsläufig eine Verkleinerung bzw. Vergrösserung des Querschnittes für das ausser- halb der Rohre strömende Medium.
In ähnlicher Weise ergibt sich bei Röhrenbündeln, welche im Kreuzg gen- strom geschaltet sind, bei gleichbleibender Rohrteilung durch Verminderung des Rohrdurchmessers ein kleine rer Querschnitt für das in den Rohren strömende Medium, gleichzeitig an derselben Stelle aber eine Ver- grösserung des Querschnittes für das um die Rohre strö mende Medium und umgekehrt.
Eine andere Möglichkeit, den Querschnitt für die strömenden Medien und hiemit den Wärmeübergang beidseits der Trennwand und die Druckverlu,te zu be einflussen, besteht in der Anordnung von Rippen auf der einen Seite oder auf beiden Seiten der Trennwand. Solche Rippen können quer zur Rohrachse, parallel zur Rohrachse oder auch schraubenlinienförmig angeordnet sein. Durch Variation der Rippenhöhe lässt sich der Strömungsquerschnitt entsprechend den Anforderungen beeinflussen.
Normalerweise wird durch Variation der Rippenhöhe gleichzeitig auch der Rippenwirkungsgrad für die Wärmeübertragungszahl zwischen dem stömen- den Medium und der Trennwand verändert. Der Wär meübergang und die Druckverluste der strömenden Medien lassen sich zusätzlich auch noch durch Verände rung der Rippenteilung vergrössern oder verkleinern. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die be schriebenen Massnahmen in geeigneter Form zu kombi nieren.
Das vorliegende Verfahren kann mit besonderem Vorteil auf Dampfkessel angewendet werden, und zwar insbesondere auf jene Heizflächenabschnitte des Dampfkessels, in welchen die für ferritisches Rohr wandmaterial zulässigen Rohrwandtemperaturen über schritten werden.
Es sind dies vor allem die überhitzer- und Zwischenüberhitzerheizflächen. Es ist bekannt, dass infolge der laufenden Steigerung der Leistungen und Wirkungsgrade von Dampfkraftanlagen die überhit- zungstemperaturen für Frisch- und Zwischendampf in Dampfkesseln so hohe Werte erreicht haben, dass für das Rohrmaterial für Dampfüberhitzer vielfach austeni- tische Stähle verwendet werden müssen, welche den hierbei auftretenden hohen Wandtemperaturen mit Sicherheit standhalten.
Es ist auch bekannt, dass die Preise für Rohre aus austenitischem Material wesentlich höher sind als für Rohre aus den üblichen ferritischen Stählen. Hierdurch ergibt sich eine wesentliche Verteue rung solcher Dampfüberhitzer für hohe überhitzungs- temperaturen, und man hat im Dampfkesselbau ver schiedene Massnahmen getroffen, um bei hohen Dampf temperaturen mit ferritischem Rohrmaterial auszukom men. Bekannt ist z.
B. die bereits erwähnte Möglichkeit, temperaturmässig besonders hochbeanspruchte überhit- zerrohre von den Heizgasen bzw. vom Dampf im Gleichstrom beaufschlagen zu lassen. Das vorliegende Verfahren bietet nun auch hier die Möglichkeit, die wirtschaftliche Gegenstromschaltung beizubehalten und trotzdem bei Einhaltung eines vorbestimmten Gesamt druckverlustes auf der Gas- oder Dampfseite, die im Be trieb auftretenden Rohrwandtemperaturen so zu begren zen, dass die für ferritisches Rohrmaterial höchst zuläs sige Wandtemperatur nicht überschritten wird.
Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsge- mässen Verfahrens sind beispielsweise in den Fig. 1 bis 6 dargestellt. Fig. 1 zeigt prinzipiell die Anordnung eines Wärmetauschkanales mit unterschiedlichen Querschnit ten, so dass die Geschwindigkeiten und Druckverluste der wärmeaustauschenden Medien über der gesamten Strömungsstrecke ändern,
Fig. 2 und 3 zeigen Quer schnitte durch ein von den Wärmeaustauschmedien im Gegenstrom durchströmendes Wärmetauscherrohrbün- del. In Fig.4 ist ein von den Wärmetauschmedien durchströmtes Rohrbündel dargestellt.
Schliesslich zeigt Fig. 5 ein Wärmetauscherrohr, dessen Trennwände bei derseits mit verschieden hohen Rippen versehen sind und Fig. 6 einen aus Rohrschlangen bestehenden Wär metauscher, mit in der Strömungsrichtung des wärmeab- g-benden Mediums veränderlicher Rohrteilung, im Querschnitt.
In Fig. 1 ist ein Strömung-kanal mit der Trennwand 3 dargestellt, durch welche das wärmeaufnehmende Medium 1 in Richtung der Pfeile strömt. Ausserhalb der Trennwand 3 fliesst im Gegenstrom :das wärmeabge bende Medium 2 ebenfalls in Richtung der Pfeile.
Das wärmeaufnehmende Medium 1 hat im Eintritt in den Strömungskanal die niedrige Temperatur t1 und am Austritt die hohe Temperatur T, Das wärmeabgebende Medium 2 hat an seinem Eintritt in den äusseren Strö mungskanal die hohe Temperatur T2 und an seinem Austritt die niedrige Temperatur t2. Im Bereich der hohen Temperaturen des wärmeabgebenden und wär meaufnehmenden Mediums, beispielsweise an der strichpunktierten eingezeichneten Stelle 4-4, hat das wärmeabgebende Medium 2 einen grossen Strömungs querschnitt q2,
4 und somit eine kleine Strömungsge schwindigkeit v",. Infolge derselben ist der Wärme übergang vom Medium 2 an die Trennwand 3 an dieser Stelle relativ schlecht. Anderseits hat das wärmeaufneh mende Medium 1 an der Stelle 4-4 einen kleinen Strö mungsquerschnitt q1,4 und somit eine hohe Strö mungsgeschwindigkeit v1,4. Hierdurch ist der Wärme übergang von der Trennwand 3 an das wärmeaufneh mende Medium 1 an dieser Stelle relativ gut. Durch diese Massnahmen ist es möglich, die Temperatur der Trennwand 3 an dieser Stelle auf ein zulässiges Mass zu begrenzen.
Umgekehrt hat an der strichpunktiert einge tragenen Stelle 5-5 im Bereich der niedrigen Tempera turen der wärmetauschenden Medien das wärmeabge bende Medium 2 einen kleinen Strömungquerschnitt q2,, und somit eine hohe Strömungsgeschwindigkeit v2,5. Das wärmeaufnehmende Medium hingegen hat an dieser Stelle einen grossen Strömungsquerschnitt q1,5. An der Stelle 5-5 ist daher der Wärmeübergang vom Medium 2 auf die Trennwand 3 relativ gut und der Wärmeübergang von der Trennwand 3 auf das Medium 1 relativ schlecht. Durch diese Massnahme wird daher die an und für sich niedrige Temperatur der Trennwand 3 erhöht.
Wie bereits erwähnt, ändern sich mit den ver schiedenen Strömungsgeschwindigkeiten die Druckver luste /\p. Es werden daher für das wärmeabgebende Medium die Druckverluste Ap2,4 an der Stelle 4-4 verhältnismässig niedrig sein, während die Druckverlu ste /\p2,5 an der Stelle 5-5 relativ hoch sein werden. Durch diesen Unterschied in den Druckverlusten ist es möglich, den Gesamtdruckverlust über die ganze Strö mungslänge als Summe der Einzeldruckverluste in den vorgegebenen Grenzen zu halten.
Das gleiche ergibt sich auch für das wärmeaufnehmende Medium 1, bei wel chem die Druckverluste Ap1,4 an der Stelle 4-4 rela tiv hoch sein werden, während .die Verluste Apl,s an der Stelle 5-5 relativ niedrig sind.
In den Fig. 2 und 3 ist ein Wärmetauscherrohrbün- del entsprechend dem Prinzip von Fig. 1 im Querschnitt dargestellt, und zwar entspricht der Schnitt in Fig. 2 etwa der Stelle 4-4 von Fig. 1 und der Schnitt in Fig. 3 etwa der Stelle 5-5. Die Strömungskanäle für das wär meaufnehmende Medium 1 werden hier durch kreiszy lindrische Rohre mit einer gleichbleibenden Teilung t gebildet. Das wärmeabgebende Medium 2 strömt aus- serhalb der Rohre, jedoch innerhalb des Wärmetau schermantels 6.
Die Rohrwände 3 bilden die Trenn wand, deren höchstzulässige Temperatur an keiner Stelle überschritten werden soll. Im Bereich der hohen Temperaturen der wärmetauschenden Medien werden die Rohrdurchmesser d klein gewählt, so dass bei gege bener Teilung t die Zwischenräume S zwischen den ein zelnen Rohren und hiemit die Strömungsquerschnitte für das wärmeabgebende Medium 2 zwangsläufig gross aus fallen (siehe Fig. 2).
Umgekehrt verhält es sich, wie in Fig. 3 gezeigt, im Bereich der niedrigen Temperaturen der wärmetauschenden Medien, wo durch grosse Rohr- durchmesser D bei gleicher Teilung t die Zwischen räume s zwischen den Rohren und mit ihnen die Quer schnitte für das wärmeabgebende Medium 2 relativ klein sind.
Fig.4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei welchem das wärmeabgebende Medium 2 zwischen den Wänden 7 und 8 eines Strömungskanales fliesst. In die sem befinden sich Rohrbündel, in welchen das wärme aufnehmende Medium 1 im Kreuz-Gegenstrom zum wärmeabgebenden Medium 2 strömt. Die einzelnen, vertikal übereinander dargestellten Rohrreihen sind mit einander in Serie geschaltet. In horizontaler Richtung haben die Rohre 1 die gleichbleibende Rohrteilung t.
Auch hier sind im Bereich der hohen Temperaturen T1 und T. der wärmeaustauschenden Medien ;die Rohr durchmesser d klein und die Zwischenräume S zwischen den Rohren gross. Hingegen sind im Bereich der niedri gen Temperaturen t1 und t2 der wärmeaustauschenden Medien die Rohrdurchmesser D gross uriKl hiermit die Zwischenräume s zwischen den Rohren klein. Für die strichpunktiert eingetragenen Stellen 4-4 und 5-5 gilt bezüglich der Rohrwandtemperaturen und der Druck verluste das Gleiche wie das, was für Fig. 1 gesagt wurde.
Fig. 5 zeigt beispielsweise eine andere Möglichkeit, die Strömungsgeschwindigkeiten .der wärmetauschenden Medien und deren Druckverluste zu variieren. Zu die sem Zweck trägt die Trennwand 3 sowohl auf der Strö mungsseite des wärmeaufnehmenden Mediums 1 als auch auf der Strömungsseite des wärmeabgebenden Mediums 2 Rippen 10 bzw. 9 quer zur Strömungsrich tung. Durch Veränderung der Rippenhöhe kann der Strömungsquerschnitt und hiermit der Wärmeübergang und der Druckverlust variiert werden. Daher werden bei der in Fig. 5 gezeigten Gegenstromschaltung die an der Innenseite befindlichen Rippen 10 an den Stellen hoher Temperaturen der wärmeaustauschenden Medien höher ausgeführt als an den Stellen niedriger Temperaturen.
Umgekehrt werden die an der Aussenseite der Trenn wand 3 liegenden Rippen 9 an den Stellen hoher Tem peraturen der wärmeaustauschenden Medien niedriger ausg führt als an den Stellen niedriger Temperaturen. Hierdurch ist der Strömungsquerschnitt q2,4 für das wärmeabgebende Medium 2 an der strichpunktiert ein- gestragenen Stelle 4-4 grösser als der Querschnitt q2..; an der Stelle 5-5.
Mit den Strömungsgeschwindigkeiten und den Druckverlusten verhält es sich umgekehrt. An dererseits ist der Strömungsquerschnitt q1,4 für das wärmeaufnehmende Medium 1 an der Stelle 4-4 kleiner als der Querschnitt q1,5 an der Stelle 5-5.
Durch diese Massnahmen können die Trennwandtemperaturen an der Stelle 4-4 auf das für das Trennwandmaterial zuläs sige Mass begrenzt werden, während die Wandtempera turen an der Stelle 5-5, welche mit Rücksicht auf die niedrigen Temperaturen .der beiden Medien tief liegen, im Sinne einer wirtschaftlicheren Ausnützung des Trennwandmaterials angehoben werden. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Beispiel für den Erfindungsgedanken spielt aber nicht nur der veränderliche Querschnitt eine Rolle für den Wärmeübergang, sondern auch die ver schieden hohen Rippen.
Die Druckverluste :der strömen den Medien ergeben sich aus den Widerständen der Rippen und den Strömungsgeschwindigkeiten und daher kann auch für dieses Ausführungsbeispiel der Gesamt druckverlust der strömenden Medien so gehalten wer den, dass er einen bestimmten vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Schliesslich ist in Fig. 6 eine Ausführungsvariante dargestellt, bei welcher in einem Strömungskanal mit den Begrenzungswänden 11 das wärmeabgebende Medium 2 strömt. In .diesem Kanal sind die drei Rohr schlangen 12, 13 und 14 ineinander angeordnet.
Die Steigung derselben ändert sich in der Strömungsrichtung derart, dass im Bereich der hohen Temperaturen T2 des wärmeabgebenden Mediums 2 die Teilung S der Rohre in der Strömungsrichtung gross ist, wodurch die Wärme übergangszahl an dieser Stelle verkleinert und der Wär meübergang vermindert wird. Im Bereich der niedrigen Temperaturen t2 des wärmeabgebenden Mediums sind hingegen die Rohrteilungen s in der Strömungsrichtung klein, so dass an diesen Stellen der Wärmeübergang gut ist. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel sind die hori zontale Teilung und der Rohrdurchmesser d über die gesamte Strömungsstrecke konstant, so dass auch Strö mungsquerschnitt und Strömungsgeschwindigkeit gleich bleiben.
Die Erfindung ist auf die in den Fig. 1 bis 6 darge stellten Anwendungsbeispiele nicht beschränkt, und die Variationen der Querschnitte, der Geschwindigkeiten und der genannten konstruktiven Massnahmen können auch auf nur eines der beiden wärmetauschenden Medien angewendet werden, während das andere mit konstanter Geschwindigkeit durch Kanäle gleichbleiben den Querschnittes strömt.
Die verschiedenen erfindungsgemässen Massnahmen zur Begrenzung der Trennwandtemperaturen lassen sich auf Grund der Gesetze der Wärmeübertragung mathe matisch angenähert durch die Formel
EMI0004.0047
ausdrücken.
Es bedeutet a2 Wärmeübergangszahl des wärmeabgebenden (heissen) Mediums, a1 Wärmeüber- gangszahl des wärmeaufnehmenden (kalten) Mediums, t" zul. die höchstzulässige Trennwandtemperatur, t1 die Temperatur des wärmeaufnehmenden (kalten) Mediums, t2 Temperatur des wärmeabgebenden (heis- sen) Mediums.
Diese Formel besagt, dass das Verhältnis der beiden Wärmeübergangszahlen auf den beiden Sei ten der Trennwand an keiner Stelle der Wärmeaus- tauschfläche höher sein soll als das Verhältnis der Dif ferenz zwischen der höchstzulässigen Wandtemperatur und der Temperatur des wärmeaufnehmenden Mediums zu der Differenz zwischen der Temperatur des wärme abgebenden Mediums und der höchstzulässigen Wand temperatur.