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DE2814155A1 - Heat exchanger for boiler - has stair cross-section flue gas tube enclosed by water jacket - Google Patents

Heat exchanger for boiler - has stair cross-section flue gas tube enclosed by water jacket

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Publication number
DE2814155A1
DE2814155A1 DE19782814155 DE2814155A DE2814155A1 DE 2814155 A1 DE2814155 A1 DE 2814155A1 DE 19782814155 DE19782814155 DE 19782814155 DE 2814155 A DE2814155 A DE 2814155A DE 2814155 A1 DE2814155 A1 DE 2814155A1
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DE
Germany
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heat exchanger
inner tube
boiler
flue gas
annular gap
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19782814155
Other languages
German (de)
Inventor
Franz Huber
Wilhelm Meissner
Wilhelm Tibes
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MTH APPARATEBAU MEISSNER GmbH
Original Assignee
MTH APPARATEBAU MEISSNER GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of DE2814155A1 publication Critical patent/DE2814155A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • F28D21/0005Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases for domestic or space-heating systems
    • F28D21/0007Water heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24BDOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B9/00Stoves, ranges or flue-gas ducts, with additional provisions for heating water 
    • F24B9/006Stoves, ranges or flue-gas ducts, with additional provisions for heating water  flue-gas ducts

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
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Abstract

The heat exchanger is used for a boiler with an inner flue gas tube enclosed by a jacket forming an annular gap for water flow. The arrangement ensures efficient heat exchange. The inner tube (2) is provided with raised or depressed parts formed as longitudinal grooves to form a star-shaped cross-section. This profile cross section is in contact with the flue gases for heat transfer.

Description

Wärmetauscher für Verbrennungsanlagen Heat exchangers for incinerators

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für Verbrennungsanlagen mit einem als Abgasrohr ausgebildeten Innenrohr, einem das Innenrohr im Abstand umgebenen Außenrohr, welches mivt dem Innenrohr einen zur Wasserführung bestimmten Ringspalt bildet, einem den Ringspalt an seinen-Enden verschließenden Boden und Deckel sowie einem Eingangs- und Ausgangsstutzen für den Ringspalt.The invention relates to a heat exchanger for incineration plants with an inner pipe designed as an exhaust pipe, one the inner pipe at a distance surrounded outer pipe, which mivt the inner pipe a certain for water flow Forms an annular gap, a bottom that closes the annular gap at its ends and Lid and an inlet and outlet nozzle for the annular gap.

Es sind bereits verschiedene Krmetauscher bekannt, mit denen der Energie- und Heizkostenverlust bei Verbrennungsanlagen, z. B. Zentralheizungsanlagen, vermindert werden soll. Diesen ärmetauschern ist gemeinsam, daß sie als Teilstück in die Abgas- oder Rauchgasleitung einzubauen sind und einen Mantel zur Führung und Erwärmung von Wasser besitzen, welches wieder in den Heizkreislauf gelangt.Various oil exchangers are already known with which the energy and loss of heating costs in incineration plants, e.g. B. central heating systems decreased shall be. What these heat exchangers have in common is that they are part of the exhaust gas or a flue gas pipe and a jacket for guidance and heating of water, which gets back into the heating circuit.

Bei einem bekannten Wärmetauscher der eingangs genannten Art weist das in der Regel konzentrisch zum Außenrohr angeordnete Innenrohr eine glatte Oberfläche auf. Um bei dieser Ausführungsform zu einem befriedigendem rCärmeaustausch zu gelangen, muß der ärmetauscher verhältnismäßig lang ausgebildet werden.In a known heat exchanger of the type mentioned has the inner tube, which is usually arranged concentrically to the outer tube, has a smooth surface on. In order to achieve a satisfactory exchange of heat in this embodiment, the heat exchanger must be made relatively long.

In der Praxis weisen jedoch oftmals die Abgas- oder Rauchgasleitungen von Verbrennungsanlagen keine entsprechenden Abschnitte auf, in die ein solcher Warmetauscher als Teilstück derselben eingebaut werden könnte. Oder es können nur verkürzte Ausführungsformen zur Anwendung kommen, welche jedoch noch keinen voll befriedigenden Wärmeaustausch ermöglichen und deshalb im Hinblick auf ihre Herstellungs- und Montagekosten nicht besonders wirtschaftlich sind.In practice, however, the exhaust or flue gas lines often have incineration plants do not have any corresponding sections in which such a Heat exchanger could be installed as a part of the same. Or just can Shortened embodiments are used, which, however, are not yet fully enable satisfactory heat exchange and therefore with regard to their manufacturing and assembly costs are not particularly economical.

Es ist auch schon der Versuch unternommen worden, den Wärme austausch durch Einbau weiterer Abgasrohre von verhältnismäßig kleinem Durchmesser in den wasserführenden Mantel zu verbessern, wobei diese Abgasrohre endseitig mit dem Innenrohr in Verbindung stehen und einen zusätzlichen Weg für das Abgas bilden Nachteilig an dieser Ausführungsform ist, daß sie zu verhältnismäßig starken Außendurchmessern führt, außerdem insgesamt recht aufwendig und dementsprechend teuer ist.An attempt has also been made to exchange heat by installing further exhaust pipes of relatively small diameter in the to improve water-bearing jacket, these exhaust pipes end with the inner pipe are in connection and form an additional path for the exhaust gas disadvantageous The thing about this embodiment is that it has relatively large outer diameters leads, is also quite complex and accordingly expensive overall.

Hier setzt nun die Erfindung an. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß dieser.bei kompakter Bauweise, vor allem was seine Bauhöhe, aber auch was seinen Außendurchmesser betrifft, noch einen befriedigenden Wärmeaustausch gestattet. Gleichzeitig soll der Wärmetauscher verhältnismäßig einfach und übersichtlich aufgebaut und preiswert herzustellen sein.This is where the invention comes in. It is based on the task of one Further develop heat exchangers of the type mentioned at the beginning so that this is more compact Construction method, especially in terms of its overall height, but also in terms of its outer diameter, a satisfactory heat exchange is still permitted. At the same time, the heat exchanger should be relatively simple and clear and inexpensive to manufacture.

Diesen vielfältigen Anforderungen genügt überraschenderweise ein Wärmetauscher dadurch, daß erfindungsgemäß das Innenrohr mit Erhöhungen bzw. Vertiefungen versehen ist.Surprisingly, a heat exchanger satisfies these diverse requirements in that, according to the invention, the inner tube is provided with elevations or depressions is.

Die Erhöhungen oder Vertiefungen können entweder an dem fertig gebogenen und verschweißten Innenrohr in einem nachträglichen PrägeoraanC angebracht werden oder aber bereits bei dem tafelförmigen Ausgangsmaterial verwirklicht sein.The elevations or depressions can either be on the finished bent and welded inner tube can be attached in a subsequent embossing surface or can already be realized with the tabular starting material.

Durch diese einfache Maßnahme wird nachhaltig der Wärmeaustausch zwischen Abgas und Heizwasser verbessert. Zum einen wird nämlich die wirksame Oberfläche des Innenrohres vergrößert, zum andern eine für den Wärmeübergang günstigere Strömungsführung erreicht.This simple measure sustains the heat exchange between Flue gas and heating water improved. On the one hand there is namely the effective surface of the inner tube enlarged, on the other hand a flow guidance that is more favorable for the heat transfer achieved.

Im Ergebnis lassen sich jetzt mit einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher die gewünschten Wirkungsgrade vor allem bei geringerer Bauhöhe erreichen. Wurde beispielsweise sonst ein Wärmetauscher von etwa 100 cm Bauhöhe bei einem vorne8ebenAn Außendruchmesser benötigt, genügt jetzt ein Wärmetauscher von nur 60 - 70 cm Bauhöhe.The result can now be achieved with a heat exchanger according to the invention achieve the desired efficiencies, especially with a lower overall height. Became For example, otherwise a heat exchanger with a height of around 100 cm with a front-level one If an external diameter is required, a heat exchanger with a height of only 60 - 70 cm is sufficient.

Vorteilhaft sind die Vertiefungen als Längsrillen ausgebildet.The depressions are advantageously designed as longitudinal grooves.

Zweckmäßigerweise verjüngen sich die Vertiefungen zur Längsachse des Innenrohres hin.Appropriately, the recesses taper towards the longitudinal axis of the Inner tube.

Nach einem weiteren Vorschlag verleihen die Vertiefungen insgesamt dem Innenrohr einen in etwa sternförmigen Querschnitt.According to a further suggestion, the deepenings lend as a whole the inner tube has an approximately star-shaped cross section.

Weitere Einzelheiten werden nachfolgend an Hand der Zeichnung für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben. Darin zeigen: Figur 1 einen Wärmetauscher im eingebauten Zustand in schematischer Seitenansicht und Figur 2 den Gegenstand nach Figur 1 in vergrößerter schnittbildlicher Darstellung entlang der Linie 11-11.Further details are given below with reference to the drawing for a preferred embodiment described. These show: FIG. 1 a heat exchanger in the installed state in a schematic side view and FIG. 2 the object according to Figure 1 in an enlarged sectional view along the line 11-11.

Nach Figur 1 weist ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher 1 ein Innenrohr 2 sowie ein das Innenrohr 2 im Abstand umgebendes Außenrohr 3 auf. Das Innenrohr 2 und das Außenrohr 3 sind dabei konzentrisch zueinander angeordnet und bilden einen Ringspalt 4.According to FIG. 1, a heat exchanger 1 according to the invention has an inner tube 2 and an outer tube 3 surrounding the inner tube 2 at a distance. The inner tube 2 and the outer tube 3 are arranged concentrically to one another and form one Annular gap 4.

Der Ringspalt 4 ist an seinen Enden mit einem Boden 5 bzw. einem Deckel 6 verschlossen. Nahe dem Boden 5 sind ein Eingangsstutzen 7 und nahe dem Deckel 6 ein Ausgangsstutzen 8 für den Ringspalt 4 am Außenrohr 3 angebracht.The annular gap 4 is at its ends with a base 5 or a cover 6 locked. Near the bottom 5 are an inlet connection 7 and near the cover 6, an outlet connection 8 for the annular gap 4 is attached to the outer tube 3.

Der Wärmetauscher 1 bildet wie ersichtlich ein Teilstück einer Abgas- oder Rauchgasleitung 9 zwischen einer Verbrennungsanlage, nämlich einem Heizkessel 10 einer Zentralheizungsanlage, und einem Schornstein 11. Dazu ist das Innenrohr 2 als Abgasrohr mit einem der übrigen Abgasleitung 9 angepaßten Innendurchmesser ausgebildet.As can be seen, the heat exchanger 1 forms a section of an exhaust gas or flue gas line 9 between an incinerator, namely a boiler 10 of a central heating system, and a chimney 11. In addition the inner pipe 2 is adapted as an exhaust pipe with one of the remaining exhaust pipe 9 Inner diameter formed.

Das Innenrohr 2 besitzt in Gestalt des Ringspaltes 4 einen wasserführenden Mantel, in welchem Wasser unter weitgehender Ausnutzung der fühlbaren Restwärme des Abgases bei einer Abkühlung desselben unter 2000 C aufgeheizt wird. Von dort wird das aufgeheizte Wasser dem Heizkreislauf des Heizkessels 10 bzw. der Zentralheizungsanlage wieder zugeführt.The inner tube 2 has a water-bearing in the form of the annular gap 4 Mantle, in which water with extensive utilization of the sensible residual heat the exhaust gas is heated when it cools below 2000 C. From there the heated water is the heating circuit of the boiler 10 or the central heating system fed back.

Dazu ist der Ausgangsstutzen 8 über eine Rücklaufleitung 12 an den Heizkreislauf des Heizkessels 10 angeschlossen. Im übrigen besitzt der Heizkessel 10 eine Rücklaufleitung 13, welche über ein Ventil 14 mit dem Eingangsstutzen 7 des Wärmetauschers 1 verbunden bzw. verbindbar ist. Dadurch läßt sich der Wärmetauscher 1 bedarfsweise in den Heizkreislauf des Heizkessels 10 einschalten. Den Heizkessel 10 verläßt das aufgeheizte Wasser über eine Vorlaufleitung 15.For this purpose, the outlet port 8 is connected to the via a return line 12 The heating circuit of the boiler 10 is connected. In addition, the boiler owns 10 a return line 13, which via a valve 14 to the inlet connection 7 of the heat exchanger 1 is connected or connectable. This allows the heat exchanger 1, if necessary, switch on the heating circuit of the boiler 10. The boiler 10 leaves the heated water via a flow line 15.

Erfindungsgemäß ist das Innenrohr 2 mit Erhöhungen bzw. Vertiefungen 16 versehen, welche eine Vergrößerung der wirksamen Oberfläche und Verbesserung der Strömungsverhältnisse im Sinne eines besseren Wärmeübergangs zur Folge haben.According to the invention, the inner tube 2 is provided with elevations or depressions 16 provided, which increases the effective surface area and improves the flow conditions in the sense of a better heat transfer result.

Wie insbesondere Figur 2 erkennen läßt, sind die Vertiäfungen 16 als Läagsrillen ausgebildet, die sich zur Längsachse des Innenrohres 2 hin verjüngen und dem Innenrohr 2 insgesamt einen in etwa sternförmigen Querschnitt verleihen. Ein derartiges Innenrohr ist verhältnismäßig einfach herzustellen und erlaubt einen guten Wärmeaustausch zwischen Abgas und Wasser bei kompakter Bauweise, insbesondere verhältnismäßig geringer Bauhöhe. Der gezeigte Wärmetauscher 1 eignet sich gleichermaßen für einen vertikalen wie horizontalen oder auch beliebig geneigten Einbau.As can be seen in particular in Figure 2, the wells 16 are as Läagsrillen formed which taper towards the longitudinal axis of the inner tube 2 and the inner tube 2 as a whole has an approximately star-shaped cross section to lend. Such an inner tube is relatively easy to manufacture and allows one good heat exchange between exhaust gas and water with a compact design, in particular relatively low overall height. The heat exchanger 1 shown is equally suitable for vertical, horizontal or any inclined installation.

Claims (4)

}s.'ärmetauscher für Verbrennungsanlagen Ansprüche S Wärmetauscher für Verbrennungsanlagen mit einem als Abgasrohr ausgebildeten Innenrohr, einem das Innenrohr im Abstand umgebenden Außenrohr, welches mit dem Innenrohr einen zur Wasserführung bestimmten Ringspalt bildet, einem den Ringspalt an seinen Enden verschließenden Boden und Deckel sowie einem Eingangs- und Ausgangsstutzen für den Ringspalt, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr ( 2 ) mit Erhöhungen bzw Vertiefungen ( 16 ) versehen ist. } see heat exchangers for incineration plants claims S heat exchangers for incineration plants with an inner pipe designed as an exhaust pipe, a das Inner tube at a distance surrounding the outer tube, which with the inner tube is a water guide certain annular gap forms, one closing the annular gap at its ends Base and cover as well as an inlet and outlet nozzle for the annular gap, thereby characterized in that the inner tube (2) is provided with elevations or depressions (16) is. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen ( 16 ) als Längsrillen ausgebildet sind. 2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the Depressions (16) are designed as longitudinal grooves. 3. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vertiefungen ( 16 ) zur Längsachse des Innenrohres ( 2 ) hin verjüngen. 3. Heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized in that that the recesses (16) taper towards the longitudinal axis of the inner tube (2). 4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen ( 16 ) insgesamt dem Innenrohr ( 2 ) einen in etwa sternförmigen Querschnitt verleihen.4. Heat exchanger according to claim 3, characterized in that the Depressions (16) overall of the inner tube (2) have an approximately star-shaped cross section to lend.
DE19782814155 1978-04-01 1978-04-01 Heat exchanger for boiler - has stair cross-section flue gas tube enclosed by water jacket Withdrawn DE2814155A1 (en)

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