DD291826A5 - Waermeuebertrager der ringstrombauart mit schwimmkopf - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Waermeuebertrager der Ringstrombauart mit Schwimmkopf fuer den Waermetausch von groszen Gasvolumina mit geringen Fluidmengen, bei dem hohe Temperaturdifferenzen bzw. Lastwechsel in der Fahrweise vorgesehen sind. Derartige Apparate finden in Anlagen der chemischen Industrie, sowie der Energie- und Kaeltetechnik Anwendung. Erfindungsgemaesz ist bei dem Ringstromwaermeuebertrager das zentrale Gasein- und Gasaustrittsgehaeuse einseitig verschlossen, die axiale Gaszu- und Gasableitung zum zentralen Gasein- und Gasaustrittsgehaeuse sind gemeinsam an der zentralen Durchtrittsoeffnung des ringfoermigen Schwimmkopfrohrbodens angeordnet und am Apparategehaeuse sind stirnseitig gegenueberliegend der Gasstromein- und Gasstromaustritt an einer Mantelstromvorkammer und der Fluidstromein- und Fluidstromaustritt an einer Rohrraumvorkammer vorgesehen. Fig. 1{Ringstromwaermeuebertrager; Schwimmkopf; zentrales Gasein- und Gasaustrittsgehaeuse; Mantelstromvorkammer; Fluidstromvorkammer; Waermeuebertrager; grosze Gasvolumina}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager für Wärmetauschprozesse, bei denen große Gasvolumina mit geringen Fluidvolumina im indirekten Wärmetausch zueinander geführt werden und hohe Temperaturdifferenzen bzw. Lastwechsel in der Fahrweise eintreten. Derartige Apparate finden in Anlagen der chemischen Industrie sowie in Anlagen der Energie- und Kältetechnik Anwendung.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Nach der DD-PS 213044 ist ein Rohrbündelwärmeübertrager für große Gasvolumina und geringe Fluidmengen bekannt, bei dem zur Zuführung des Gasstromes ein zentrales, durch eine axiale Trennwand in eine Verteiler- und eine Sammelkammer unterteiltes. Gasein- und Gasaustrittsgehäuse mit stirnseitig gegenüberliegenden Gassin- und Gasaustrittsstutzen eingesetzt ist, die von ringförmigen festen Rohrböden umgeben sind und bei dem vom zentralen Gasein- und Gasaustrittsgehäuse und den Rohrböden ein mit dem Rohrbündel durchsetzter Ringraum gebildet ist, wobei das Gasein- und Gasaustrittsgehäuse Offnungen über die Verteiler- bzw. Sammelkammer zum Ringraum besitzt.

Diese Ausführung ist aufgrund der starren Ausführung nur für geringe Temperaturdifferenzen sowie für geringe Lastwechseldehnungen zwischen Rohrbündel und Gehäusemantel geeignet. Bei höherer Beanspruchung kommt es bei dieser Ausführung zwangsläufig zum Überlasten bzw. bis zum Bruch der Apparatebauteile besonders der Rohrböden bzw. der Einbindung der Rohre in die Rohrböden.

Eine weitere Ausführung ist nach der DD-PS 243752 in einem Rohrbündelwärmeübertrager der Ringstrombauart mit Schwimmkopf mit schraubenförmiger Medienführung im berührten Mantelraum um einen zentralen Kernkörper und mit zentrischei gegenüberliegender Zu- bzw. Abführung des Mantelraummediums sowohl durch den Rohrboden der Vorkammer als auch durch den Rohrboden des Schwimmkopfes bekannt.

Diese Ausführung stellt eine komplizierte und sowohl materiell wie technologisch aufwendige Ausführung an der Vorkammerseite dar.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Wärmeübertrager der Ringstrombauart mit Schwimmkopf zu entwickeln, der die hohen Wärmeaustauscheffekte und geringen Druckverluste der Ringstrombauform erreicht, für höhere Temperaturdifferenzen und Lastwechseldehnungen einsetzbar ist und einen geringen materiellen und technologischen Aufwand erfordert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, einen Wärmeübertrager der Ringstrombauart mit Schwimmkopf zu schaffen, der die hohen Wärmeaustauscheffekte des Kreuzgegenstroms und die geringen Druckverluste der Ringstrombauform mit dem zentralen Gasein- und Gasaustrittsgehäuse erreicht, dabei eine freie Längenausdehnung zwischen Rohrbündel und Gehäusemantel bei höheren Temperaturdifferenzen und Lastwechseldehnungen gewährleistet. Weiterhin soll der materielle und technologische Aufwand durch eine einfache Ausbildung gegenüber vergleichbaren Lösungen gesenkt werden. Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

- das zentrale Gasein- und Gasaustrittsgehäuse einseitig verschlossen ist,

- die axiale Gaszuleitung und die axiale Gasableitung des zentralen Gasein- und Gasaustrittsgehäuses gemeinsam an der zentralen Durchtrittsöffnung des ringförmigen Schwimmkopfrohrbodens angeordnet sind und

- am Apparategehäuse stirnseitig gegenüberliegend einerseits für den Gasstrom eine Mantelstrom vorkammer mit Gasein- und Gasaustrittsstutzen und andererseits für den Fluidstrom eine Rohrraumvorkammer mit Fluidein- und Fluidaustrittsstutzen angeordnet sind.

Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß der Wärmeübertrager der Ringstrombauart mit Schwimmkopf die Vorzüge des hohen Wärmeaustauscheffektes und der geringen Druckverluste der Bauform mit zentralem Gasein-und Gasaustrittsgehäuse in vollem Umfang nutzt und dabei durch die freie Beweglichkeit des Schwimmkopfes jegliche Temperaturdifferenzen und Lastwechseldehnungen zwischen Gehäusemantel und Rohrbündel problemlos ausgeglichen werden. Darüber hinaus wird durch die Ausführung der Gaszu- und Gasableitung durch den Schwimmkopf und die separate Mantelstromvorkammer der materielle und techn ,logische Aufwand gegenüber anderen Lösungen erheblich gesenkt.

Ausführungsbeisplel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dabei zeigen

Fig. 1: einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager der Ringsirornbauart mit Schwimmkopf im Schnitt Fig.2: Schnitt A-A nach Fig. 1.

Der erfindungsgemäße Rohrbündelwärmeübertrager der Ringstrombauart besteht aus einem App&rategehäuse 1 in dem ein Ringstromrohrbündel 2, vorrangig bestückt mit quer- bzw. spiralberippten Austauschrohren 3 angeordnet ist. Das Ringstromrohrbündel 2 bildet eine Ringbahn 17 für den Gasstrom. Die Austauschrohre 3 sind einerseits in einem geschlossenen rohrseitigen Vorkammerrohrboden 4 und andererseits in einem mit einer zentralen Duichtrittsöffnung 5 versehenen Schwimmkopfrohrboden 6 eingebunden. Der Vorkammerrohrboden 4 ist als fester Rohrboden zwischen der Mantelflanschverbindung von Apparategehäuse 1 und Rohrraumvorkammer 7 geklemmt. Im Ringstromrohrbündel 2 ist ein zentrales Gasein- und Gasaustrittsgehäuse 8 mit einer Verteilerkammer 9 und einer Sammlerkammer 10 angeordnet. Die axiale Gaszuleitung 11 und die axiale Gasableitung 12 des zentralen Gasein- und Gasaustrittsgehäuses 8 sind gemeinsam an der zentralen Durchtrittsöffnung 5 am Schwimmkopf 13 angeordnet. Am Apparategehäuse 1 ist stirnseitig auf der Seite des Schwimmkopfes 13 eine Mantelstromvorkammer 14 mi* Gasein- und Gasaustrittsstutzen 15 angeordnet. Dabei sind in der Mantelstromvorkammer 14 Leitbleche 18 so eingebracht, daß eine exakte Trennung des ein- bzw. ausströmenden Gasstromes in die Verteilerkammer 9 bzw. aus der Sammlerkammer 10 des zentralen Gasein- und Gasaustrittsgshäuses 8 gewährleistet ist. Gegenüberliegend am anderen Ende des Apparategehäuses 1 ist stirnseitig auf der Seite des festen Vorkammerrohrbodens eine Rohrraumvorkammer 7 mit Fluidein- und Fluidaustrittsstutzen 16 vorgesehen. Die Ringbahn 17 ist als parallelströmige Ringsegmentbahn ausgebildet. Einströmige Ringbahnen sind ebenfalls möglich durch Einsatz einer bekannten Ringbahntrennwand.

Die Arbeitsweise des Wärmeübertragers der Ringstrombauart ist folgende: Der großvolumige Gasstrom wird über den Gaseintrittsstutzen 15 der Mantelstromvorkammer 14 an die zentrale Durchtrittsöffnung 5 des Schwimmkopfes 13 geleitet, von wo über die axiale Gaszuleitung 11 der Eintritt in die Verteilerkammer 3 des zentralen Gasein- und Gasaustrittsgehäuses 8 erfolgt. Von der Verteilerkammer 9 strömt das Gas in die Ringbahn 17 und passiert die Austauschrohre 3 im Querstrom. Die Fluidseite ist dabei über die Rohrraumvorkammer 7 im Gegenstrom zum Gasstrom geschaltet, so daß ein echter Kreuzgegenstrom zu verzeichnen ist. Nach Passierung der Ringbahn 17 tritt der Gasstrom in die Sammlerkammer 10 ein und verläßt das zentrale Gasein- und Gasaustrittsgehäuse 8 in umgekehrter Richtung über die axiale Gasableitung 12 durch die gemeinsame zentrale Durchtrittsöffnung 5 im Schwimmkopf 13. Nach Passierung der Mantelstromvorkammer 14 verläßt der Gasstrom über den Gasaustrittsstutzen 15 den Apparat.

Claims (1)

1. Wärmeübertrager der Ringstrombauart mit Schwimmkopf sowie Gegenstromprinzip zwischen Gasstrom und Fluidstrom und zentralem Gasein- und Gasaustrittsgehäuse für die Ringbahn bzw. Ringsegmentbahn und ringförmigem Schwimmkopfrohrboden mit zentralem Gasdurchtritt, dadurch gekennzeichnet, daß

   - das zentrale Gasein- und Gasaustrittsgehäuse (8) einseitig verschlossen ist,

   - die axiale Gaszuleitung (11) und die axiale Gasableitung (12) des zentralen Gasein-und Gasaustritt~gehäuses (8) gemeinsam an der zentralen Durchtrittsöffnung (5) des ringförmigen Schwimmkopfrohrbodens (6^ angeordnet sind und

   - am Apparategehäuse (1) stirnseitig gegenüberliegend einerseits für den Gasstrom eine Mantelstromvorkammer (14) mit Gasein-und Gasaustrittsstutzen (15) und andererseits für den Fluidstrom eine Rohrraumvorkammer (7) mit Ruidein- und Fluidaustrittsstutzen (16) angeordnet sind.