DD273496A1

DD273496A1 - Rohrbuendelwaermeuebertrager fuer behaelter

Info

Publication number: DD273496A1
Application number: DD31722088A
Authority: DD
Inventors: Gunter Schertz; Klaus Fieback; Juergen Lang; Peter Rehberg
Original assignee: Bauakademie Ddr
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1989-11-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rohrbuendelwaermeuebertrager zur Beheizung und/oder Kuehlung von Behaelterinhalten. Ziel ist es im wesentlichen, eine maximale und gleichmaessige Verteilung der Waermeuebertragungsflaeche in bestehenden Behaeltern und Neubaubehaeltern bei gleichzeitiger optimaler Reinigungsfaehigkeit und minimalen Fertigungs- und Materialaufwendungen zu erreichen. Erfindungsgemaess wird dazu der Waermeuebertrager mit flexiblen Waermeuebertragungsrohren ausgestattet, welche durch Druck- und/oder Torsionskraftausuebung nach dem Einfuehren in den Behaelter einen vergroesserten Huellkreisdurchmesser bzw. -querschnitt und eine gekruemmte Rohrmittelachse aufweisen.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf oinen Rohrbündelwärmeüberträgor, welcher zur Beheizung und/oder Kühlung von Behälterinhalten mit gasförmiger, flüssiger und/oder fester Medienphase dient. Die Erfindung ermöglicht eine problemlose Nachrüstung, Insbesondere für vorhandene Speicherbehälter und Tankanlagen mit wärmeonorgetfscher Inhaltbehandlung, beispielsweise Wamwasserbsreitungs-, Dampferzeugungs- und Heizkesselsystemen.

Der Wärmeüberträger ist besonders in denjenigen Fällen vorteilhaft anwendbar, bei denen große Wärmeübertragungsflächen benötigt werden und mit denen relativ stark belagbildende und inkrustationsfördernde Medien in Kontakt stehen.

Charakteristik der bekannton technischen Lösungen

Aus nahezu allen Industrieberelchen sind zahlreiche Großbehälter bekannt, in denen flüssige, gasförmige und feste Stoffe oder Stoffgemische lang- oder kurzfristig gespeichert und wärmeenergetisch behandelt werden. Zur Erwärmung oder Kühlung der Stoffe bzw. Stoffgemische finden zum großen Teil rekuperative Wärmeübertrager Anwendung, die sich ausschließlich aus starren Wärmeübertragungselementen zusammensetzen. Derartige Wärmeübertrager sind entweder stationär oder entnahmefähig im Behälter angeordnet. Eine stationäre Einbindung des Wärmeübertragers mit unlösbarem Behälterdeckel bzw. Klöpperboden, wie z. B. im DD-WP 249326 dargestellt, ist zwar durch relativ geringe Herstellungsaufwendungen und eine variable Integration der Wärmeübertragungsflächen charakterisiert, erbringt jedoch erhebliche Nachteile hinsichtlich der Ausführung von Reparatur- und Reinigungsarbeiten.

Eine entnehmbare Einbindung des Wärmeübertragers mit lösbarem Behälterdeckel bzw. Klöpperbodon vermeidet die vorgenannten Nachteile, schafft aber aufgrund der großflächigen Abdichtmaßnahmen und der daraus resultierenden großen Anzahl von Preßverbindungen, beispielsweise Schraubenverbindungen, außerordentlich kostenintensive Fertigungs-, Montage-, Demontage· und Materialeinsatibedingungen.

Des weiteren existieren auch Behälterkonzeptionen, die für das Ein- und Ausbringen des Wärmeübertragers geringe Öffnungsquerschnitte (z. B. <30% des inneren Behälterquerschnittes) vorsehen. Ungünstig hierbei ist, daß der Hüllkreisquerschnitt der Wärmeübertragungselemente geringer als der Öffnungsquerschnitt ausgeführt werden muß, wodurch sich nur eine begrenzte Menge von Wärmeübertragungselementen bzw. relativ geringe Wärmeübertragungsflächen im Behälter unterbringen lassen. Infolge des beträchtlichen Abstandes zwischen den äußeren Wärmeübertragungselementen dus Wärmeübertragers und der Behälterinnenwand ergeben sich auch große, negativ wirkende Temperaturspreizungen im zu erwärmenden oder auszukühlenden Behältermedium.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen Rohrbündelwärmeübertrager zu entwickeln, der sowohl in Neubaubehältern als auch in bereits bestehenden Behältern in einfachster Weise integrierbar ist, eine maximale und gleichmäßige Verteilung der Wärmeübertragungsfläche mit optimaler Reinigungsfähigkeit ermöglicht und der mit minimalen Fertigungs- sowie Materialaufwendungen herstellbar ist.

Darlegung des Weient der Erfindung

Aufgab·) der Erfindung Ist es, den Rohrbündelwärmeübertrager für Behälter so auszugestalten, daß er problemlos durch einen Behälterquerschnitt, welcher erheblich kleiner Ist als der innere Behälterquerschnitt, einführbar ist und dessen Wörmeübortragungsilächen im gesamten Behaltervolumen annähernd gleichmäßig vorteilt werden. Außerdem soll der Wärmeübertrager einerseits im Einbauzustand gereinigt und nndererseitszur Intensivreinigung sowie zu Roparaturzwocken aus dem Behälter entnommen werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem der Rohrbündelwärmeübertrager aus flexiblen Wärmeübertragungsrohren gebildet wird, welche durch Druck- und/oder Torsionskraftbeanspruchut g auf den Rohrboden oder auf ein nit dom Rohrboden gekoppeltes Teil nach dem Einführen des Rohrbündelwärmeübertragers durch die Öffnung des Behälterstutzens in den Behälter einen vergrößerten Hüllkreisdurchmesser oder -querschnitt und eine gekrümmte Rohrmittelachse aufweisen. Die flexiblen Wärmeübertragungsrohre sind entweder zwischen zwei Rohrböden, vorzugsweise parallel gegenüberliegenden Rohrböden, mit daran angeordneten Strömungsverteilern befestigt oder sind an einem Rohrboden mit daran angeordnetem Strömungsverteiior angeschlossen und durch ein freies Rohrende gekennzeichnet. Die zuletzt genannte Wärmeübertragungsrohrvariante beinhJ'ot nicht nur eine gestreckte bzw. geradlinige Rohranordnung im Ausgangszustand, d.h. vor der Installation des Wärmeübertragers im Behälter, sondern auch eine haarnadelförmigo Rohranordnung. Der Abstand zwischen den Rohrböden bzw. dem Rohrboden und den freien Enden der flexiblen Wärmeübertragungsrohre ist nach der Fixierung des Wärmeübertragers im Behälter kleiner als vor dem Einführen des Wärmeübertragers in die Öffnung eines Behälterstutzens. Die flexiblen Wärmeübertragungsrohre sind entweder durch mindestens ein am Rohrboden bzw. Strömungsverteller befestigtes Führungselement, welches in einem Behälterteil fixiert oder in einem mit dem Behälter verbundenen Halteelement gekoppelt ist, oder direkt in einem Behälterteil oder einem mit dem Behälter verbundenen Halteelement zentriert.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines vertikal angeordneten Warmwasserbereitungssystems näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Schnittansicht des Einbauzustandes eines Rohrbündelwärmeübertragers in einem Behälter, mit an beiden

Wärmeübertragungsrohrenden befestigten Rohrböden und Strömungsverteilern. Fig. 2: Schnittansicht des Einbauzustandes eines Rohrbündelwärmeübertragers in einem Behälter, mit einseitg >reiei> Wärmeübertragungsrohrenden

Das in den Behälter 1 eintretende kalte Nutzwasser KN wird mittels eines durch den Wärmequelleneintritt WE, die flexiblen Wärmeübertragungsrohre 4 des Rohrbündelwärmeübertragers und den Wärmequellenaustritt WA strömenden Mediums erwärmt und als heißes Nutzwasser HN boi Bedarf aus dem Behälter 1 abgeleitet. Der in Fig. 1 dargestellte Rohrbündelwärmeübertrager ist in einem Behälter 1 mit Behälterstutzen 2 und Halteelement 3 montiert und setzt sich aus flexiblen Wärmeübertragungsrohren 4, deren Enden an Rohrböden 5 befestigt sind, Strömungsverteilern 6, einer Führungsstange 7 und einem Führungsrohr 8 zusammen. Die Rohrböden δ bilden gemeinsam mit den daran befestigten Anschlußteilen 9 den unteren und oberen Strömungsverteiler 6.

Zur definierten Form- und Lagefixierung der flexiblen Wärmeübertragungsrohre 4 dienen ein am oberen Rohrende 5 angebrachtes Führungsrohr 8, eine mit dem unteren Rohrboden 5 verbundene und in das Führungsrohr 8 hineinragende Führungsstange 7 sowie ein am Boden des Behälters 1 befestigtes Halteelement 3, in welchem die durch den unteren Rohrboden 5 und Strömungsverteiler 6 geführte Führungsstange 7 zentriert wird.

Die in Fig. 2 gezeigten flexiblen Wärmeübenragungsrohre 4 des Rohrbündelwärmeübertragers sind einerseits an einem Rohrboden δ sowie mit einem Strömungsverteiler 6 verbunden und besitzen andererseits ein freies Rohrende, in dessen Bereich sich die Strömungsumlenkung des Wärmequellenmediums vollzieht. Hierboi erfolgt die Form- und Lagefixierung der flexiblen Wärmeübertragungsrohre 4 lediglich mittels eines entsprechend gestalteten Halteelements 3 am Boden des Behälters 1.

Die flexiblen Wärmeübertragungsrohre 4 bestehen beispielsweise aus dünnwandigen wendelförmig oder parallel gewellten Metallschläuchen, bevorzugt aus hochlegierten Stahlmarken oder Buntmetallen.

Bei der Montage des Rohrbündelwärmeübertragers im Behälter 1 werden die zunächst im gestreckten Zustand vorliegenden

Wärmeübertragungsrohre 4 durch die Öffnung des Behälterstutzens 2 bewegt. Die zum Einführen der Wärmeübertragungsrohre 4 benötigten, annähernd geradlinigen Rohrachsen entstehen entweder aufgrund des Eigengewichtes der Wärmeübertragungsrohre 4 (Fig. 2) oder der Teile 4, δ, β, 7 und 9 (Fig. 1).

Nach Anschlag der Führungsstange 7 (Fig. 1) bzw. der flexiblen Wärmeübertragungsro. re 4 (Fig. 2) auf dem Behälterboden tritt eine Vergrößerung des Hüllkreisdurchmessers HD und damit eine Krümmung der Rohratrsen ein. Das Zusammendrücken bzw. •stauchen des Rohrbündelwärmeübertragers erfolgt durch Druck- und/oder Torsionskrafteintraij DT am oberen Rohrboden δ oder Anschlußelement 9.

Durch die Variationsmöglichkeiten von gestreckter Ausgangslänge der Wärmeübertragungsrohre 4, des Betätigungsweges, welcher die Länge zwischen den Enden der Wärmeübertragunysrohre 4 verkürzt und somit variable Hüllkreisdurchmesser bzw. -querschnitte HD sowie Rohrkrümmungsformen gestattet, und der Flexibilität der Wärmeübertragungsrohre 4 sind unter Berücksichtigung der Behälterabmessungen optimale wärmeenergetische und strömungstechnische Bedingungen bei unterschiedlichsten Wärmequellenmedien und -senkenmedien erreichbar.

Der Rohrbündelwärmeübertrager kann zur Ausführung von Intensivreinigungs- und Reparaturarbeiten in einfacher Weise aus

dem Behälter 1 entnommen und wieder montiert werden. Infolge der FlexibiiitMt der Wärmeübertragungsrohre 4, woraus bei ausreichenden Strömungsgeschwindigkeiten bzw. bestimmten Medienqualitäten ein Selbstreinigungseffekt resultiert, wird außerdem eine Verlängerung der Intensivreinigungszyklen, insbesondere bei belagbildenden und inkrustationsfördernden Behälterinhalten, gewährleistet. Eine weitere wirksame Reinigung der Wärmeübertragungsrohre 4 im Einbandzustand des Rohrbündelwärmeübertragers ist mittels Behälterdruckspülung mit entsprechenden Strömungsturbulenzen durchführbar.

Claims

1. Rohrbündelwärmeübertrager für Behälter, mit flexiblen Wärmeübertragungsrohren, welche sich entweder zwischen zwei Rohrböden mit daran angeordnetem Strömungsverteiler befinden oder welche nur an einem Rohrboden mit daran angeordnetem Strömun{jsverteiler befestigt sind sowie jeweils ein freies Ende besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Wärmeübertragungsrohre (4) durch Druck- und/oder Torsionskrafteintrag (DT) in den Rohrboden (5) oder in ein mit dem Rohrboden (5) gekoppeltes Teil nach dem Einführen durch die Öffnung des Behälterstutzens (2) in den Behälter (1) einen vergrößerten Hüllkreisdurchmesser bzw. -querschnitt (HD) und eine gekrümmte Rohrmittelachse aufweisen und daß der Abstand zwischen den Rohrböden (5) oder dom Rohrboden (5) und den freien Enden der flexiblen Wärmeübertragungsrohre (4) nach der Fixierung des Rohrbündelwä rneübertragers im Behälter C) kleiner ist als vor dem Einführen des Rohrbündelwärmeübertragars in die Öffnung des Behälterstutzens (2).

2. Rohrbündelwärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Wärmeübertragungsrohre (4) entweder durch mindestens ein am Rohrboden (5) bzw. Strömungsverteiler (6) befestigtes Führungselement, vorzugsweise ein Führungsrohr (8) und eine Führungsstange (7), welches in einem Behälterteil fixiert oder in einem mit dem Behälter (1) verbundenen Halteelement (3) gekoppelt ist, oder direkt in einem Behälterteil oder einem mit dem Behälter (1) verbundenen Halteelement (3) zentriert sind.