Wärmetauscher

Abstract

 Bei einem Wärmetauscher (1) mit einem Gehäuse (2) und mehreren Rohrbündeln (25,26) zur Trennung von Medien, die in Wärmeaustausch stehen, sind an dem Gehäuse (2) zwei Einlaßstutzen (8,9) benachbart angeordnet, die zu getrennten Rohrbündeln führen. Von einer zur Lage der Auslaßstutzen (8,9) gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 2 geht ein Auslaßstutzen 21 aus, dem eine Kühlzone (32) mit einem weiteren Rohrbündel (31) vorgeschaltet ist. Der neue Wärmetauscher (1) ist insbesondere als Heizvorwärmer für eine Dampfkraftmaschine mit zwei Anzapfungen geeignet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem Gehäuse und mehreren Rohrbündeln zur Trennung von Medien, die in Wärmeaustausch stehen. Sie ist besonders geeignet für Vorwärmer für eine Dampfkraftmaschine mit Anzapfdampf.

[0002] Ein Wärmetauscher der oben genannten Art ist z.B. aus der deutschen Auslegeschrift 24 58 847 bekannt. Er weist zwei Rohrbündel aus geradlinigen Rohren auf, die vertikal verlaufen und mit ihrem oberen Ende in eine gemeinsame bewegliche Rohrplatte münden.

[0003] Demgegenüber bezweckt die Erfindung eine Gestaltung, mit der der Nutzen der Aufwärmung verbessert wird, so daß der Wirkungsgrad des Gesamtkreislaufes aus Wasser und Wasserdampf erhöht wird.

[0004] Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse zwei Einlaßstutzen benachbart angeordnet sind, die zu getrennten Rohrbündeln führen, daß mindestens ein Auslaßstutzen von einer zur Lage der Einlaßstutzen anderen Seite des Gehäuses ausgeht und daß zwischen den Rohrbündeln und dem Auslaßstutzen eine besondere Kühlzone mit einem weiteren Rohrbündel vorgesehen ist. Diese besondere Kühlzone weist vorteilhafterweise eine gegenüber den Temperaturen im Bereich der beiden anderen Rohrbündel um mindestens 20°K tiefere Temperatur auf.

[0005] Bei der Erfindung erreicht man die oben angesprochene Verbesserung des Wirkungsgrades vor allem durch eine äußerst gedrängte Bauweise, durch die unvermeidbare Wärmeverluste minimiert sind. Diese gedrängte Bauweise hat aber darüber hinaus noch den Vorteil, daß der bauliche Aufwand klein gehalten wird.

[0006] Eine Weiterbildung der Erfindung besteht auch darin, daß die besondere Kühlzone beim Einsatz von Medien unterschiedlicher Drücke dem Rohrbündel für den höheren Druck zugeordnet ist und daß der Ablauf aus der besonderen Kühlzone über eine Schleife mit veränderbarem Druckabbau zu dem Auslaßstutzen führt, an den das andere Rohrbündel direkt angeschlossen ist. Ein Durchschlagen der Ablaufschleife vom höher gespannten Druckraum wird mittels einer regelbaren Drosselarmatur verhindert. Auf der Seite des niedrigeren Druckes ist die Schleife dann bis auf den Wasserstand im Kondensatkühler hochgezogen. Damit wird der Anfahr- und Schwachlastbetrieb gewährleistet.

[0007] Dem Rohrbündel für den niedrigeren Druck kann noch eine Enthitzerzone zugeordnet sein. Damit kann in diesem Bereich überhitzter Dampf mit geringem apparativen Aufwand ökonomisch genutzt werden.

[0008] Die erfindungsgemäße besondere Kühlzone ist zweckmäßig mit Schwellen, Zwischenwänden oder dergleichen zur Einstellung eines Mindestflüssigkeitsstandes versehen. Alternativ ist der Auslaßstutzen so hoch angeordnet, daß ein völliges Lehrlaufen der Kühlzone sicher ausgeschlossen ist.

[0009] Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin ,daß das Gehäuse eine Entgasungseinrichtung enthält. Sie ist vorzugsweise in einem für beide Rohrbündel gemeinsamen Kondensatsammelraum angeordnet und dient in erster Linie zur Entfernung von in dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher nicht kondensierbaren Gasen, wie beispielsweise Sauerstoff und Stickstoff.

[0010] Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.

[0011] Es zeigen

Fig. 1

einen Wärmetauscher in einem Längsschnitt und

Fig. 2 und 3

zwei Querschnitte gemäß II-II bzw. III-III in Fig. 1.

[0012] Ein Wärmetauscher 1 hat ein äußeres zylindrisches, längliches Gehäuse 2 und ein im Querschnitt halbkreisförmiges längliches inneres Gehäuse 3. Eine an einem Ende des Wärmetauschers 1 vorgesehene Wasserkammer 4 besteht aus einem 3-geteilten Verteiler. Das äußere Gehäuse 2 und die Wasserkammer 4 grenzen an gewölbte Endkappen 6 bzw. 7.

[0013] Das äußere Gehäuse 2 ist von zwei Stutzen 8 und 9 überragt, die in Form von Zylindern mit vertikaler Achse nach oben aus dem Gehäuse 2 vorstehen. Die beiden Stutzen 8 und 9 sind eng benachbart, denn sie liegen in einer gemeinsamen Ebene quer zur Längsachse des Gehäuses 2 mit geringem Abstand voneinander. Eine vertikale Wand 30 schließt das innere Gehäuse 3 gegen das Innere des Gehäuses 2 ab.

[0014] Die Wasserkammer 4 umschließt mit ihrem dem inneren Gehäuse 3 zugekehrten Ende eine Rohrplatte 10. In der Mitte der Endkappe 7 trägt sie einen Stutzen 11 der ein mit einem Deckel 12 verschlossenes Mannloch bildet. Oberhalb der Mittelachse ragen zwei Heizwasserstutzen 13 und 14 horizontal aus der Wasserkammer 4, die, wie Fig. 3 zeigt, gegenüberliegend angeordnet und von zwei im Querschnitt viertelkreisförmigen Kästen 15 und 16 für die Ein- und Ausströmung ausgehen.

[0015] Die Kästen 15 und 16 sind U-Rohrbündeln 25 und 26 so zugeordnet, daß die aus der Fig. 3 ersichtlichen Strömungen für das zu erwärmende Speisewasser erzwungen sind. Kreuze bezeichnen dabei den Austritt aus der Bildebene von hinten auf den Betrachter zu, Punkte den Eintritt in die Bildebene nach hinten. Die U-Rohrbündel 25 und 26 werden somit nacheinander von dem selben Wasser durchströmt.

[0016] An der Unterseite des Wärmetauschers sitzen je ein Paar Füße 17, 18 und 19. Aus der Unterseite des inneren Gehäuses 3 ragt ferner ein Kondensataustrittsstutzen 21. Das Gehäuse 2 des Wärmetauschers 1 weist einen Kondensatorstutzen 20 auf und seine Wandung wird an der Gehäuseunterseite von einem Stutzen 22 durchsetzt, der Teil einer Kondensatschleife 36 ist.

[0017] Wie insbesondere die Figuren 2 und 3 erkennen lassen, sind in dem Rohrboden 10 die Enden der horizontal verlaufenden Schenkel der beiden U-Rohrbündel 25 und 26 befestigt. Die in vertikalen Ebenen liegenden U-Rohre von jedem der beiden U-Rohrbündel 25 und 26 belegen jeweils etwa eine Hälfte der Rohrplatte 10. Bögen 27 und 28 der U-Rohre liegen an dem der Wasserkammer 4 abgekehrten Ende des Gehäuses 3. Die U-Rohrbündel 25 und 26 sind durch das halbzylindrische Gehäuse 3 insbesondere durch dessen vertikale Wand 30 voneinander getrennt, so daß sie mit Dampf unterschiedlicher Drücke und Temperaturen aus den Stutzen 8 und 9 beaufschlagbar sind.

[0018] Im unteren Bereich enthält die Rohrplatte 10 ein weiteres Rohrbündel 31, das zu einer Kühlzone 32 zur Kondensatunterkühlung gehört. Im untersten Teil der Kühlzone 32 halten Schwellen 33 und Zwischenwände 34 Kondensat in einem Sammelraum 35 fest, so daß dieser nicht leerlaufen kann. Dieser Sammelraum 35 ist dem Rohrbündel 25 zugeordnet. Die Kühlzone 32 mit dem Rohrbündel 31 befindet sich dagegen unterhalb des Rohrbündels 25, das mit Dampf höheren Drucks als das Rohrbündel 26 beaufschlagt wird. Eine Druckdifferenz im Kondensat an den beiden Rohrbündeln 25 und 26 wird dabei durch eine Kondensatschleife 36 aufgenommen, die die Stutzen 21 und 22 miteinander verbindet, wie durch Pfeile angedeutet ist. Damit genügt ein gemeinsamer Kondensataustrittsstutzen 20.

Ansprüche

1. Wärmetauscher (1) mit einem Gehäuse (2) und mehreren Rohrbündeln (25,26) zur Trennung von Medien, die in Wärmeaustausch stehen, insbesondere Vorwärmer für eine Dampfkraftmaschine mit zwei Anzapfungen,
dadurch gekennzeichnet,

- daß an dem Gehäuse (2) zwei Einlaßstutzen (8,9) benachbart angeordnet sind, die zu getrennten Rohrbündeln (25,26) führen,

- daß mindestens ein Auslaßstutzen (21) von einer zur Lage der Einlaßstutzen (8,9) anderen Seite des Gehäuses 2 ausgeht und

- daß zwischen den Rohrbündeln (25,26) und dem Auslaßstutzen (21) eine Kühlzone (32) mit einem weiteren Rohrbündel (31) vorgesehen ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlzone (32) eine gegenüber den Temperaturen im Bereich des Rohrbündels (25) um mindestens 20 K tiefere Temperatur aufweist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlzone (32) bei Einlaß von Medien unterschiedlicher Drücke dem Rohrbündel (25) für den höheren Druck zugeordnet ist und daß eine Kondensatschleife (36) mit veränderbarem Druckabbau aus der Kühlzone (32) zu dem Auslaßstutzen (20) führt, dem das andere Rohrbündel (26) direkt zugeordnet ist.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Rohrbündel (26) für den niedrigeren Druck eine Enthitzerzone zugeordnet ist.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlzone (32) mit Schwellen (33), Zwischenwänden (34) oder dergleichen zur Einstellung eines Mindestflüssigkeitsstandes versehen ist.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (2) eine Entgasungseinrichtung enthält.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Entgasungseinrichtung in einem für beide Rohrbündel (25, 26) gemeinsamen Kondensatsammelraum (35) angeordnet ist.

Zeichnung