DE2541400C3 - Rohrbündel-Wärmeaustauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrbündel-Wärmeaustauscher mit einem Mantel, in welchem ein Rohrbündel angeordnet ist, und zwei Hauben, wobei der Mantel im Bereich eines Eintrittsstutzens und eines Austrittsstutzens für das zu kühlende Medium unterbrochen ist.

Aus der FR-OS 2231931 ist ein Rohrbündel-Wärmeaustauscher bekannt, dessen Mantel auf beiden Seiten nahe den Enden der Rohre unterbrochen ist. Die beiden Unterbrechungen im Mantel werden durch je eine kapselartige Erweiterung überbrückt, wobei jede Erweiterung von einem Rohr durchdrungen ist, durch welches eines der Fluide in den Mantelraum eingeleitet bzw, aus ihm abgeführt wird. Im Bereich beider Erweiterungen ist konzentrisch zum Rohrbündel je ein zylindrisches Führungsblech angeordnet, welches an je einem Ende mit dem Mantel dichtschließend verbunden ist. Durch die Führungsbleche wird das durch den Mantelraum strömende Fluid umgelenkt.

Der Rohrbündel-Wärmeaustauschcr nach der DE-OS 2309775, welcher dem aus der genannten französischen Offenlegungsschrift ähnlich ist, weist kammerartige Erweiterungen auf, welche den Mantel an zwei Stellen unterbrechen und welche von je einem Zuführungs- und einem Ableitungsrohr für ein Fluid durchdrungen sind. Die kammerartigen Erweiterungen sind jeweils auf der einen Seite starr durch eine Schweißverbindung mit dem Mantel verbunden, während sie auf der anderen, den Rohrenden zugnwandten Seite durch eine Halbschale eines Linsenkompensators biegeweich mit dem Mantel verbunden sind.

Der Röhrenvorwärmer gemäß der DE-OS 2318030 besteht aus einem zylindrischen Kessel mit vertikaler Achse, in dessen oberen Bereich ein zylindrischer Mantel mit vertikaler Achse exzentrisch zur Achse des Kessels angeordnet ist. Innerhalb des Mantels und konzentrisch zu ihm befindet sich das Rohrbündel. Der Kessel ist in seinem oberen Bereich von einem Zuführungsrohr für das eine Fluid durchdrungen, wobei die Durchdringung an der Stelle des größtmöglichen Abstandes von dem Mantel erfolgt.

Schließlich ist bekannt, zur Verminderung der Geschwindigkeit des in einen Rohrbündel-Wärmeaustauscher eintretenden Mediums, insbesondere wenn beispielsweise bei Kondensatoren sehr große Mengen Gas in den Mantelraum eintreten, entweder den Eintrittsstutzen diffusorartig zu erweiten-.· und dadurch die Strömung im Verhältnis zum öffnungswinkel zu verlangsamen oder konzentrisch zu einem Teil des Mantelzylinders eine Ringkammer anzuordnen, welche von dem Einixlttsstutzen durchdrungen wird und in deren Bereich der Mantel mit Längsschlitzen versehen ist (vgl. DE-PS 2160372; »VDI-Wärmeatlas«, Düsseldorf 1953, Seite Pa 2, Absatz 4 und Seite Pa 3, Bild 6).

Nachteilig ist bei der diffusorartigen Erweiterung des Eintrittsstutzens, daß dabei eine gleichmäßige Anströmung des Rohrbündels nicht gewährleistet ist. Darüber hinaus bereitet in diesem Fall die Wandstärkenberechnung bei der drucktechnischen Auslegung Schwierigkeiten. Bei der Anordnung einer konzentrischen Ringkammer um einen Teil des Mantelzylinders und der Anbringung von Längsschlitzen in diesem Teil des Mantels ist von Nachteil, daß durch die scharfe Umlenkung der Strömung des Mediums an den Schlitzrändern Spitzenwerte der Geschwindigkeit auftreten und eine extrem ungleichförmige Beaufschlagung der einzelnen Rohre des Rohrbündels erfolgt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rohrbündel-Wärmeaustauscher zu schaffen, bei welchem die Eintrittsgeschwindigkeit des Medi-UTis unter gleichmäßiger Anströmung des Rohrbündels durch das Medium vermindert wird. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß beidseitig mit dem Mantel verbundene Stäbe den unterbrochenen Bereich des Mantels überbrücken, daß die Stäbe mit Abstand voneinander angeordnete ringförmige Stabhalter durchdringen und mit ihnen verbunden sind, und daß um die Stäbe ein in bezug auf das Rohrbündel exzentrisch verschobener, von dem Eintrittsstutzen und dem Austrittsstutzen durchdrungener Zylinder angeordnet ist, welcher mittels senkrecht an ihm befestigter Ringscheiben dichtschließend mit dem Mantel verbunden ist, wobei der Eintrittsstutzen im am weitesten vom Rohrbündel entfernten Bereich des Zylinders angeordnet ist.

Der Rohrbündel-Wärmeaustauscher gemäß der

Erfindung kann wahlweise noch dadurch gekennzeichnet sein., daß

a) die Stäbe aus Vollmaterial bestehen;

b) die Stäbe aus Rundmaterial bestehen;

c) die Stäbe gleichmäßig am Umfang des Mantels verteilt sind;

d) die Stäbe und die Stabhalter miteinander verschweißt sind;

e) der Durchmesser der Stäbe und der Außendurchrneüjer der Rohre des Rohrbündels gleich sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Rohibündel-Wärmeaustauscher ist der Mantel einmal unterbrochen, wobei die Unterbrechung des Mantels durch mehrere Stäbe, welche mit beiden Mantelhälften verbunden sind, überbrückt ist. Dabei ist der überbrückte Bereich dadurch versteift, daß die Stäbe ringförmige Stabhalter durchdringen und Stäbe und Stabhalter starr miteinander verbunden sind.

Durch die Anordnung des Eintritisstutzens in dem das Rohrbündel exzentrisch verschoben umgebenden Zylinder im Bereich seiner weitesten Entfernung von der Mittellinie des Rohrbündels strömt das Medium in den Rohrbündel-Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung unter geringem Druckverlust ein. Durch diese Anordnung des Eintrittsstutzens wird gleichzeitig eine gleichmäßige Beaufschlagung der einzelnen Rohre des Rohrbündels erreicht.

Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Rohrbündel-Wärmeaustauschers als Kondensator ist wegen der beim Phasenwechsel erfolgenden Volumendepression der Durchmesser des Eintrittsstutzens vorteilhaft wesentlich größer als der Durchmesser des Austrittsstutzens zu wählen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch und teilweise im Schnitt dargestellt. Dabei zeigt

Fi g. 1 eine Seitenansicht auf einen als Kondensator ausgebildeten Rohrbündel-Wärmeaustauscher, bei welchem im Bereich des Ein- und Austrittsstutzens ein Teil de.., äußeren Zylinders weggelassen ist,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Rohrbündel-Wärmeaustauscher im Schnitt nach der Linie H-II der Fig. 1,

Fig. 3 und 4 Einzelheiten von Verschweißungen innerhalb des Rohrbündel-Wärmeauslauschers.

Eine der Hauben 11 des Rohrbündel-Wärmeaustauschers wird von einem Einlaßstutzen 2 und einem Auslaßstutzen 3 für das Kühlmedium durchdrungen, während der Mantel 1 einen Ablaßstutzen 4 für nichtkondensierbare Gase aufweist. Im Bereich eines Eintrittsstutzens 6 für das zu kühlende Medium ist der Mantel 1 unterbrochen und Stäbe 8, welche beidseitig mit dem Mantel 1 verschweißt sind, dienen zur Übertragung der in der Mantelwand herrschenden Kräfte. Dabei durchdringen die Stäbe 8 senkrecht zu ihnen und mit Abstand voneinander angeordnete kreisringförmige Stabhalter 9, mit weichen sie verschweißt sind. Innerhalb des aus den Stäben & und den Stabhaltern 9 gebildeten weitmaschigen Käfigs befindet sich das nicht eingezeichnete Rohrbündel. Um den aus den Stäben 8 und den Stabhaltern 9 g^':ildeten Käfig ist ein in bezug auf das Rohrbünde! exzentrisch verschobener Zylinder 10 angeordnet, dessen Durchmesser beträchtlich größer als der des Mantels 1 ist und weleher mittels senkrecht an ihm befestigten Ringscheiben 5 d'chtschließend mit dem Mantel 1 verbunden ist. Der Zylinder 10 weist in seinem am weitesten vom Rohrbündel entfernten Bereich den Eintrittsstutzen 6 auf, während die dem Eintrittsstutzen 6 entgegengesetzte Seite des Zylinders 10 von einem Austrittsstutzei 7 durchdrungen ist.

Bei dem gezeichneten Rohrbündel-Wärmeaustauscher gelangt das Medium durch den Eintrittsstutzen 6 in den von dem Zylinder 10 und den Ringscheiben 5 gebildeten Raum. Von dort strömt das Medium, gleichmäßig über den Umfang verteilt, durch den weitmaschigen Käfig in das Rohrbündel. Dabei richtet sich die Anzahl der den Käfig bildenden Stäbe nach den zu erwartenden bzw. errechneten Spannungen in Abhängigkeit von der Temperatur- und Druckbeanspruchung im Betriebszustand.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Rohrbündel-Wärmeaustauscher mit einem Mantel, in welchem ein Rohrbündel angeordnet ist, und zwei Hauben, wobei der Mantel im Bereich eines Eintrittsstutzens und eines Austrittsstutzens für das zu kühlende Medium unterbrochen ist, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig mit dem Mantel (1) verbundene Stäbe (8) den unterbrochenen Bereich des Mantels (1) überbrücken, daß die Stäbe (8) mit Abstand voneinander angeordnete ringförmige Stabhalter (9) durchdringen und mit ihnen verbunden sind, und daß um die Stäbe (8) ein in bezug auf das Rohrbündel exzentrisch verschobener, von dem Eintrittsstutzen (6) und dem Austrittsstutzen (7) durchdrungener Zylinder (10) angeordnet ist, welcher mittels senkrecht an ihm befestigter Ringscheiben (5) dichtschließend mit dem Mantel (1) verbunden ist, wobei der Eintrittsstutzen (6) im am weitesten vom Rohrbündel entfernten Bereich des Zylinders (10) angeordnet ist.

2. Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (8) aus Vollmaterial besiehen.

3. Rohrbündel-Wärmeau?tauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (8) aus Rundmaterial bestehen.

4. Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die StL e (8) gleichmäßig am Umfang des Mantels (1) verteilt sind.

5. Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (8) und die Stabhalter (9) miteinander verschweißt sind.

6. Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Stäbe (8) und der Außendurchmesser der Rohre des Rohrbündels gleich sind.