DE2237241A1 - PIPE HEAT EXCHANGER - Google Patents
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Description
(H 678) H 72Λ2 (H 678) H 72-2
Eh/wiEh / wi
20.7.1972July 20, 1972
RohrwärmetauscherTube heat exchanger
Die Erfindung betrifft einen Rohrwärmetauscher in Wickelbau- · weise flir Zweiphasenströmung im Außenraum des RohrbUndels mit einer Verteilvorrichtung, die Verteilerrohre mit Öffnungen besitzt, zum Einführen einer der beiden Phasen.The invention relates to a tubular heat exchanger in a wound design for two-phase flow in the outer space of the tube bundle a distribution device which has distribution pipes with openings, to introduce one of the two phases.
Bei bekannten Verteilvorrichtungen dieser Art werden eines oder mehrere Verteilerrohre mit in das Rohrbündel eingewickelt und reichen somit in den Bereich der Wärmeübertragungsflachen hin-. ein. Dort wird, um die Wärmeaufnahme des aufzuheizenden Mediums in den Rohren zu steigern, das !wärme abgebende Fluid in ein zweites Fluid anderen Aggregatzustandes verteilt. Die Verteiler-In known distribution devices of this type, one or more distribution pipes are also wrapped in the tube bundle and thus extend into the area of the heat transfer surfaces. a. There, in order to increase the heat absorption of the medium to be heated in the pipes, the heat-emitting fluid is in a second fluid distributed in a different physical state. The distribution
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rohre weisen in bestimmten Abständen bzw. Regionen öffnungen auf, durch die das Fluid in den Außenraum des RohrbUndels eingeführt wird. Auf diese Weise wird z.B. eine Flüssigkeit durch die öffnungen der Verteilerrohre in ein den Außenraum des RohrbUndels durchströmendes Gas versprüht.pipes have openings at certain intervals or regions through which the fluid is introduced into the outer space of the tube bundle. In this way, for example, a liquid is passed through the openings of the distribution pipes into the outer space of the pipe bundle sprayed through flowing gas.
Solche Verteilvorrichtungen sind allerdings schon so weitgehend mit dem eigentlichen Wärmetauschkörper verknüpft, daß sich zwangsweise nachteilige Folgen ergeben. So ist es, abgesehen von den mit der Herstellung verbundenen Schwierigkeiten unmöglich, die Verteilvorrichtung, z.B. zum Zwecke der Reinigung oder Erneuerung auszubauen, ohne den Wärmetauscher vollständig zerlegen zu müssen. Ferner kann die EindUsgeschwlndigkeit des Mediums durch die Verteilerrohre, die ja von der Zahl der öffnungen, deren Weite und von der vom Verfahren vorgegebenen Menge abhängt, nicht reguliert werden, da die Bemessung der Eindüsrohre schon bei der Herstellung festgelegt wird und später nicht mehr verändert werden kann. Derartige Verteilvorrichtungen lassen somit eine Anpassung an die jeweilige Belastung des Wärmetauschers nicht zu. Such distribution devices are, however, already so extensive linked to the actual heat exchange body that inevitably disadvantageous consequences result. That’s the way it’s apart of the difficulties associated with manufacture, it is impossible to use the distribution device, e.g. for the purpose of cleaning or renewal without having to completely dismantle the heat exchanger. Furthermore, the penetration speed of the Medium through the distribution pipes, which depend on the number of openings, the size of which depends on the quantity specified by the process, cannot be regulated, as the size of the injection pipes is already determined during manufacture and can no longer be changed later. Let such distribution devices thus an adaptation to the respective load on the heat exchanger is not permitted.
Der Erfindung Uegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher mit einer Verteilvorrichtung zu entwickeln, die Ielchtjausbaubar ist und die insbesondere der jeweiligen Belastung des Wärmetauschers schnell angepaßt werden kann.The invention is based on the object of a heat exchanger to develop with a distribution device that Ielchtjausbaubar and which can be adapted quickly, in particular, to the respective load on the heat exchanger.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die durch den Sammelraum unter der Wicklung führenden Rohre dessen Querschnitt in Sektoren aufteilen und dadurch von innen nach außen verlaufende Gassen aussparen, in welchen eines oder mehrere der Verteilerrohre angeordnet sind.This object is achieved in that the pipes leading through the collecting space under the winding have its cross section in sectors divide and thereby cut out lanes running from the inside to the outside, in which one or more of the distribution pipes are arranged.
Bei der Herstellung des Wickels des Wärmetauschers kann wie bisher verfahren werden. Es ist lediglich darauf zu achten, daß die Rohre beim Durchfuhren durch den Sammelraum unter der Wicklung erfindungsgemäß angeordnet werden, um den nötigen Raum für die Verteilvorrichtung zu schaffen. Hohe Rohrzahlen des Wärmetauschers, wie etwa bei Erdgasverf1üssigern, verengen zwar die ausgesparten Gassen, doch lassen sich die Verteilerrohre noch in ausreichender Anzahl und geeigneter Veiteilung unterbringen. Unter den Verteilerrohren können die Wärmetauschrohre in bekannter Weise zusammengefaßt werden. Das durch den Außenraum des RohrbUndels strömende Fluid gelangt unterhalb der Verteilvorrichtung in den Sammelraum des Wärmetauschers, nimmt das durch die Verteilvorrichtung eingeführte Fluid auf und transportiert es in den Bereich der Wärmeubertragungsfläehen hinein, wo der Wärmetausch stattfindet.During the production of the coil of the heat exchanger, as before be proceeded. It is only necessary to ensure that the pipes are under the winding when passing through the collecting space be arranged according to the invention in order to create the necessary space for the distribution device. High number of tubes in the heat exchanger, as in natural gas liquefiers, for example, narrow the recessed lanes, but the distribution pipes can still be accommodated in sufficient numbers and suitably distributed. The heat exchanger tubes can be combined in a known manner under the distributor tubes. That through the outside space Fluid flowing in the tube bundle passes below the distributor device into the collecting space of the heat exchanger, receives the fluid introduced by the distribution device and transports it it into the area of the heat transfer surfaces, where the heat exchange takes place.
Die Verteilvorrichtung bedingt zwar eine bestimmte Anordnung der Rohre des Bündels im Sammelraum, doch geschieht die Her-Although the distribution device requires a certain arrangement of the tubes of the bundle in the collecting space, the manufacture
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stellung des Wickels wie der Zusammenbau oder die Demontageposition of the winding such as assembly or disassembly
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des Wärmetauschers völlig ohne Einschränkung oder Erschwernis durch die Verteilvorrichtung. Da kein apparativer Zusammenhang zwischen dem Wickel des Wärmetauschers und der Verteilvorrichtung besteht, kann diese ohne Schwierigkeit ausgebaut oder ausgewechselt werden. Infolge der Möglichkeit verschieden viele Verteilerrohre einzusetzen sowie einer beweglichen Gestaltung der Verteilerrohre kann die einzuführende Fluidmenge verändert und damit die Wärmeübertragung in hohem Maße den Erfordernissen angepaßt werden.of the heat exchanger completely without restriction or difficulty due to the distribution device. Since there is no device connection exists between the coil of the heat exchanger and the distributor device, it can be expanded without difficulty or replaced. As a result of the possibility of using different numbers of manifolds and a flexible design the distribution pipes can change the amount of fluid to be introduced and thus the heat transfer to a large extent to meet the requirements be adjusted.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung des Erfindungsgedankens sind die Öffnungen der Verteilerrohre in Richtung zum Wickel, vorzugsweise in Richtung zu den WindungslUcken der Wicklung, angeordnet. Damit wird erreicht, daß das eingeführte Fluid, z.B. FlUssigkelt.ungeflihr die Richtung des Hauptstromes, z.B. Gas, hat und vor allem nicht schon großenteils an den untersten Rohren des Wickels kondensiert.According to an advantageous embodiment of the inventive concept, the openings of the distributor pipes are in the direction of the coil, preferably in the direction of the winding gaps. This ensures that the introduced fluid, E.g. liquid sigma approximates the direction of the main flow, e.g. Gas has, and above all, has not largely condensed on the bottom tubes of the roll.
Um die Wärmeübertragungsflächen des Wärmetauschers und damit seine Kapazität voll auszunutzen, ist es auch vorteilhaft, wenn die öffnungen der Verteilerrohre für außen liegende Windungen der Wicklung mit einem größeren Durchmesser als für innen liegende Windungen ausgestattet sind, da äußere Rohrlagen einen größeren Anteil des einzuführenden Fluids brauchen.In order to fully utilize the heat transfer surfaces of the heat exchanger and thus its capacity, it is also advantageous to if the openings of the distribution pipes for external windings of the winding are equipped with a larger diameter than for internal windings, since outer pipe layers need a larger proportion of the fluid to be introduced.
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Zudem empfiehlt es sich hierbei, daß die Öffnungen der Verteilerrohre für außen liegende Windungen zweiseitig und schräg zur Längsachse des Wärmetauschers angeordnet sind.In addition, it is recommended that the openings of the distribution pipes for outer turns are arranged on two sides and at an angle to the longitudinal axis of the heat exchanger.
Von Vorteil ist es auch, um eine gleichmäßige Verteilung über den ganzen Wickelquerschnitt, d.h. eine nahezu gleiche Menge des einzuführenden Fluids pro Flächeneinheit zu gewährleisten, daß in wechselnder Reihenfolge sowohl längere als auch kürzere Verteilerrohre vorgesehen sind.It is also an advantage to have an even distribution over it to ensure the entire winding cross-section, i.e. an almost equal amount of the fluid to be introduced per unit area, that both longer and shorter distribution pipes are provided in alternating order.
Dies erreicht man vorteilhafterweise bei einer Ausführung, bei der die Verteilerrohre durch den Mantel des Wärmetauschers in den Saramelraum eingeführt sind, dadurch, daß mindestens ein Teil der Verteilerrohre im Mantel verschiebbar gelagert ist.This is advantageously achieved in an embodiment in which the manifold pipes are introduced through the jacket of the heat exchanger in the Saramel, in that at least one Part of the manifold is slidably mounted in the jacket.
Außerdem bietet sich die besonders vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an, bei der mindestens ein Teil der durch den Mantel hindurchfühlenden Verteilerrohre drehbarIn addition, there is the particularly advantageous design of the The device according to the invention, in which at least a part of the distributor pipes which feel through the jacket are rotatable
von außen gelagert ist. Damit kann der einzuführenden Fluidmenge/jede beliebige bzw. jede erforderliche Richtung gegeben werden.is stored from the outside. This allows the amount of fluid to be introduced / each any or any required direction can be given.
Um die jeweilige Richtung der Öffnungen der Verteilerrohr erkennen und gegebenenfalls verändern zu können, ist es vorteil-. haft, daß außerhalb des Mantels eine Richtungsmarke an denTo recognize the respective direction of the openings of the manifold and to be able to change it if necessary, it is advantageous. stick that outside of the jacket a direction mark on the
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Verteilerrohren angebracht ist.Manifolds attached.
Während des Einführens des Fluids durch die Verteilerrohre soll dieses möglichst fein in das Transportfluid verstäubt werden. Dies erreicht tnan dadurch, daß die Verteilerrohre je eine oder mehrere SprilhdUsen tragen.During the introduction of the fluid through the manifolds this should be atomized as finely as possible into the transport fluid will. This is achieved in that the distribution pipes each carry one or more spray nozzles.
Die Verteilvorrichtung kann mittels Sammelrohren entweder .' innerhalb oder außerhalb des Mantels des Wärmetauschers mit dem zuzuführenden Fluid versorgt werden. Als vor-The distribution device can either by means of manifolds. inside or outside the shell of the heat exchanger with be supplied to the fluid to be supplied. As a pre-
u,U.u, u.
teilhaft ist/eine Ausführung anzusehen, bei der die Verteilerrohre vom Kernrohr des Wärmetauschers gespeist werden.part is / is to be regarded as a design in which the manifold pipes are fed from the core tube of the heat exchanger.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand dea in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten AusfUhrungsbeispieles näher erläutert.Further details of the invention are based on dea in Figures 1 and 2 schematically illustrated embodiment explained in more detail.
Es zeigtIt shows
Figur 1 einen Rohrwärmetauscher In Wickelbauweise In einem Längsschnitt,Figure 1 shows a tubular heat exchanger in a wound design in one Longitudinal section,
Figur 2 den Rohrwärmetauscher gemäß Figur 1 in einem Querschnitt.FIG. 2 shows the tubular heat exchanger according to FIG. 1 in a cross section.
In den Figuren 1 und 2 ist ein Zylinder 1 dargestellt, in demIn Figures 1 and 2, a cylinder 1 is shown in which
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Λ ■ . -ι-.Λ ■. -ι-.
konzentrisch ein Kernrohr 2 angeordnet ist. Um dieses Kernrohr ist ein aus mehreren Lagen wendelförmig verlaufender Rohre 3 bestehendes Rohrbündel gewickelt. Der Wickel 4 ist in der Zeichnung symbolisch durch eine Schraffierung angedeutet. Unterhalb des Wickels 4 schließt sich ein Sammelraum 5* der durch den Boden 6 abgeschlossen ist, an. Die Rohre 3 des Wickels sind im Sammelraum 5 zu mehreren ebenen Lagen oder auch mehreren keilförmigen Blindein zusammengefaßt, die den Querschnitt des Sammelraumes in mehrere Sektoren aufteilen und dadurch von innen nach außen verlaufende Gassen bilden. In den Gassen sind Verteilerrohre 8 der Verteilvorrichtung in horizontaler Lage angeordnet, die mit mehreren SprühdUsen 9 versehen sind und die mit Hilfe einer Lagerunga core tube 2 is arranged concentrically. Around this core tube is a tube 3 which extends in a helical manner from several layers existing tube bundle wound. The winding 4 is indicated symbolically in the drawing by hatching. Below of the roll 4 closes a collecting space 5 * through the floor 6 is complete. The tubes 3 of the coil are in the collecting space 5 combined into several flat layers or several wedge-shaped blinds, which form the cross-section of the collecting space in divide several sectors and thereby run from the inside out Form alleys. In the alleys distribution pipes 8 of the distribution device are arranged in a horizontal position, with several Spray nozzles 9 are provided and with the help of a storage
10 Im Mantel des Zylinders 1 in ihrer Längsrichtung verschiebbar und um ihre Längsachse drehbar sind.10 In the jacket of the cylinder 1 displaceable in its longitudinal direction and are rotatable about their longitudinal axis.
Unterhalb des Bodens 6 werden die Rohre 3 in bekannter und ger eigneter Weise zusammengefaßt. In den Sammelraum 5 fUhrt außerdem noch unterhalb der Verteilerrohre 8 ein Rohrstutzen 11.Below the bottom 6, the pipes 3 are known and ger suitably summarized. In the collecting space 5 also leads a pipe socket 11 still below the distributor pipes 8.
Das aufzuheizende Fluid strömt durch die den Wickel k bildenden Rohre 3, während das wärmeabgebende Fluid durch den RohrstutzenThe fluid to be heated flows through the tubes 3 forming the coil k , while the heat-emitting fluid flows through the pipe socket
11 in den Sammelraum 5 gelangt, dort das mit Hilfe der Verteilerrohre 8 eingebrachte und mittels der SprUhdUsen 9 feinverteilte zweite Fluid anderen Aggregatzustandes aufnimmt und dann zusammen mit diesem in den Aussenraum des Wickels strömt.11 reaches the collecting chamber 5, there with the help of the manifold pipes 8 introduced and finely distributed by means of the spray nozzles 9 second fluid takes up another physical state and then flows together with this into the outer space of the roll.
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-g --g -
WIe aus Figur 2 ersichtlich, sind die zu mehreren Lagen 7 zusammengefaßten Rohre 5 dermaßen angeordnet, daß sie den Querschnitt bzw. den Sammelraum 5 in acht Sektoren bzw. Gassen aufteilen, in welche jeweils ein Verteilerrohr 8 hineinführt.As can be seen from Figure 2, the combined to form several layers 7 tubes 5 are arranged so that they Divide the cross section or the collecting space 5 into eight sectors or lanes, into each of which a distributor pipe 8 leads.
10 Patentansprüche
1 Blatt Zeichnungen 10 claims
1 sheet of drawings
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