Lamellen-Wärmeaustauschvorrichtung. Es sind bereits. sagenannte Lamellen- WärmeaustauscUvorrichtungen bekannt, wel che ein oder mehrere den Wärmeträger, z. B. warmes Wasser, leitende Rohre besitzen, wo bei im Falle von mehreren Rohren letztere miteinander verbindende Sammelrohre vor gesehen waren, und welche ferner Sätze von auf das Leitungsrohr oder die Rohre auf geschobenen, zueinander parallelen Blech stücken oder Lamellen besitzen. Zum Auf schieben auf das Rohr besassen die Lamellen eine zentrale Öffnung, und längs der Be grenzungskante :dieser Öffnung standen sie mit dem Rohr in metallischem Kontakt.
Das zu erhitzende oder abzukühlende Mittel, z. B. Luft, strömte in den Räumen zwischen den zueinander parallelen, der Achse des Rohres gegenüber unter einem Winkel stehenden Lamellen parallel zur Ebene der Lamellen hindurch. Diese Vorrichtungen be sassen den Vorteil, dass sie auf verhäItnis- mässig kleinem Raum, auf geringer Rohr- länge ziemlich grosseWärmeaustauschflächen ergaben; wärmetechnisch wiesen sie jedoch folgenden Nachteil auf:
Solchen Wärmeaustauschflächen entlang, die Durchbrechungen für den Durchtritt des äussern Mittels nicht enthaltende Lamellen aufweisen, streicht das äussere Mittel, steht mit ihnen somit auf einem verhältnismässig langen Weg in Berührung.
Längs der Wärme- austauschfläche wird somit das strömende Mittel abgebremst, demzufolge eine an .der Oberfläche haftende, in Strömungsrichtung sich verstärkende, die Geschwindigkeit .des äussern Mittels herabsetzende, an der Ober fläche stagnierende, wärmeisolierende Luft schicht (Prandtlsch-e Grenzschicht) entsteht, die den Wärmeabgangsfaktor in erheblichem Masse herabsetzt.
Es wurden. zwar bereits durchbrochene Wärmeaustauschflächen an gewendet, z. B. Drahtnetze, gelochte oder mit Gruppen von Spalten versehene Bleche, wel che in gewissen Fällen, z. B. wenn sie im Innern eines den Zug steigernden Kastens so angeordnet wurden, dass das äussere Mittel durch die Durchbrechungen strömte, grosse wärmetechnische Vorteile boten.
Das durch die Öffnungen von diesen in Strömungsrich tung des äussern Mittels ziemlich kleine Ab messungen besitzenden Gebilden strömende äussere Mittel steht bloss auf einem ziemlich kurzen Weg mit .der Wärmeaustauschvor- richtung in Berührung, und es kann sich längs dieser keine stärkere, schädliche Wärmeisolierschicht ausbilden. Der auf die Oberfläche berechnete Durchschnitt der nütz- liehen Temperaturdifferenz zwischen Ober fläche und Mittel, dessen Erhöhung die Wärmeabgabe gleichfalls in erheblichem Masse steigert,
kommt andernteils infolge der sehr kurzen Dauer der Berührung zwischen äusserem Mittel und Oberfläche und infolge des Umstandes, dass das äussere Mittel mangels der erwähnten stärkeren, stagnieren den wärmeisolierenden Schicht von verhält nismässig hoher Temperatur mit verhältnis mässig grosser Geschwindigkeit an der Ober fläche vorbeiströmt, sehr günstig zur Geltung.
Werden jedoch diese an sich bekannten durchbrochenen Wä.rmeaustauschflächen nach der Art der üblichen Lamellen-Wärmeaus- tauschvorrichtungen angeordnet, dann strömt das äussere Mittel in den Räumen zwischen den Lamellen wieder bloss längs der Ober flächen, also längs eines verhältnismässig langen Weges, wobei die oben erwähnten Vorteile der durchbrochenen Flächen nicht zur Geltung kommen können.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, da.ss ausser dem Vorteil einer hoehgradigen Raumausnützung auch aus wärmetechnischen Rücksichten voll kommene Lamellen-Wärmeaustauschvorrich- tungen bloss so geschaffen werden können, wenn das äussere Mittel gezwungen wird, quer zu den Lamellen, also durch die Durch brechungen zu strömen.
Erfindungsgemäss wird dies so erzielt. dass die Oberfläche .derart ausgebildet wird, dass: die Lamellen eine die Strömungsrich tung des äussern Mittels kreuzende Fläche bilden, welche bloss durch hie das äussere strömende Mittel hindurchlassenden Durch brechungen der Lamellen und höchstens noch durch zwischen benachbarten Lamellen ver bliebene, unten erwähnte Anschlussspalten unterbrochen sind.
Dies wird, wie nach stehenden Ausführungen zu entnehmen ist, den jeweiligen wechselnden Bedingungen der Fabrikation und der Leistung entsprechend durch verschiedene Ausbildung beziehungs- wcise Anordnung der durchbrochenen La mellen, namentlich durch verschiedene Aus bildung des Querschnittes der Lamellen- gruppen nach gekrümmten oder gebogenen Linien, z. B. zickzack-, wellen- oder meander- förmigen Linien erzielt.
Dabei können die auf ein und dasselbe Rohr aufgeschobenen Lamellen aus einem einzigen Blech gebogen oder aber aus voneinander getrennten Platten teilen hergestellt werden. Im letzteren Falle müssen die Kanten der einander zugekehrten Ränder der einander benachbarten Lamellen, welche die Strömungsrichtung des äussern Mittels kreuzen, nicht miteinander verlötet werden, vielmehr genügt es, wenn sie mit einander in Berührung stehen. Hierbei kann es aber bei der Zusammenstellung der Vor richtung zufolge Ungenauigkeiten in der Fa brikation vorkommen, dass beim Anschluss der Lamellen zwischen benachbarten Lamel len gewisse Zwischenräume, also Anschluss spalten verbleiben.
Diese sind jedoch von so geringer Breite, dass das äussere Mittel durch diese Anschlussspalten in nennenswertem Masse nicht hindurchzuströmen vermag, son dern bloss durch die Durchbrechungen der Lamellen.
Es kann eine Ausführungsform vor gesehen werden, bei der mehrere Rohre parallel in einer Ebene angeordnet sind und der zu,der Ebene der Rohre senkrecht und zu den Rohren parallel geführte Schnitt der Lamellengruppe nach einer ungeraden Linie verläuft.
Die Erfindung vereinigt in sich den Vor teil der üblichen Lamellen-Wärmeaustausch- körper, das heisst den Vorteil der an relativ kleinem Platz untergebrachten und auf wenig Leitungsrohren konzentriert. anbringbaren grossen Wärmeaustauschflächen mit dem Vor teil der in einer das, strömende Mittel kreuzen den Richtung angeorndeten, Durchbrechun- gen aufweisenden, in Strömungsrichtung eine kleine Abmessung besitzenden Lamellen,
also mit dem Vorteil eines hochgradig erhöhten Wärmeabgabefaktors und kleinen Luftwider standes. Somit kann ein Wärmeaustausch- körper von so grosser Wärmeabgabe, also billig, unter Verwendung so. weniger Verteil- rohre und bezüglich der Wärmeleistung in dem Masse konzentrierter Wärmeaustausch körper geschaffen werden, wie es bisher nicht möglich war.
Eine von den bisherigen Wärmeaustausch vorrichtungen abweichende besondere Eigen tümlichkeit der erfindungsgemässen Vorrich tung ist die, @dass das äussere Mittel in einer sowohl die Lamellen, wie auch. das sie tra gende Rohr kreuzenden Richtung strömt.
Diese Eigentümlichkeit ist mit dem Vorteil verbunden, dass unabhängig von .der Anzahl der auf das Rohr aufgeschobenen Lamellen erreicht werden kann, @dass jedes Teilchen des äussern Mittels die Wärmeaustauschfläche bloss einmal kreuzt, so dass das äussere Mittel nicht durch die ganze Reihe der auf das Rohr aufgeschobenen Lamellen strömt, wo durch auf dem Rohr ohne wärmetechnische Nachteile eine beliebige Anzahl von Lamel len angebracht werden kann.
Dasselbe trifft zu auch für den Fall, wenn das äussere strö mende Mittel auf eine höhere Temperatur ,erwärmt werden soll und zu diesem Zweck eine Vorrichtung aus mehreren Reihen an gewendet wird, bei welcher das strömende Mittel die durchbrochenen Lamellen je nach dem Erfordernis z. B. zweimal oder dreimal kreuzt, stets unabhängig jedoch von der An zahl .der auf je ein Rohr geschobenen La mellen.
Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung in Anwendung bei Ausführungs formen mit mehreren Rohren ist der, dass man, da der gegenseitige Abstand der Ver- teilrohre und der gegenseitige Abstand der Lamellen ganz unabhängig voneinander ge wählt werden können, in der Lage ist, diese beiden Abmessungen von Fall zu Fall in ,dem den Wärmeabgabefaktoren des-in den Rohren fliessenden innern Mittels und des äussern Mittels entsprechenden, günstigsten Verhält nis zu bestimmen. Wenn es sich somit z. B. um ein inneres Mittel von ziemlich grosser Wärmeabgabefähigkeit, wie z.
B. konden sierenden Dampf, handelt, können die Ver- teilrohre weit voneinander und die Lamellen sehr eng beieinander angeordnet werden, und im Falle eines innern Mittels von schlechter Wärmeabgabefäbigkeit, z. B. Öl, können die Rohre dicht und die durchbrochenen La mellen weit voneinander angeordnet werden.
Dies gestattet eine Anpassung an .die ver schiedenen Bedingungen in viel weiterem greise und pünktlicher, als die bisherigen, durchbrochene Wärmeaustauschplatten be sitzenden Vorrichtungen, bei welchen die durchbrochenen Platten zu den Achsen der Verteilrohre parallel verlaufen und bei wel chen aus diesem Grunde das Verhältnis zwi schen der Oberfläche der Rohre und Platten bloss durch Änderung der Breite der Platte zwischen zwei Rohren abgeändert werden kann.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Wärmeaustauschvorrichtung in schematischer Darstellung.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der eine zickzackförmi.g angeordnete La- mell.engruppe enthaltenden Ausführungs form; Fig. 2 ist ein teilweiser Querschnitt der selben.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform, deren Lamellen gruppe aus sechseckigen Gebilden zusammen gesetzt ist.
Fig. 4 ist ein teilweiser Querschnitt der selben.
Fig. 5 ist ein teilweiser Querschnitt einer Ausführungsform, die mehrere aus sechs eckigen Gebilden zusammengesetzte La mellengruppen besitzt und bei welcher das äussere strömende Mittel die Lamellen gruppen mehrfach kreuzt. Fig. 6 ist ein teilweiser Querschnitt einer eine Lamellengruppe von meanderlinienför- migem Querschnitt enthaltenden Vorrichtung.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 sind die Lamellen 1, die durch Spalten 2 durchbrochene Wände besitzen und die auf ein oder mehrere, das innere Mittel leitende Rohre 3 aufgeschoben sind, zickzaekförmig angeordnet. Dadurch entstehen zwischen den benachbarten Lamellen die Kanäle 4, und es wird das äussere Mittel gezwungen, durch die Durchbrechungen der Lamellen quer zu den Lamellen zu strömen.
Es können die Ränder 5 fder einander zugekehrten Enden der Lamellen entweder, wie in dem obern Teil der F'ig. 2 gezeigt, miteinander in Be rührung gebracht werden, oder es kann, wie es der untere Teil der Fig. 2 veranschaulicht, zwischen den. Rändern 5 ein gewisser Spalt 6 von der in der Einleitung angegebenen Grössenordnung belassen werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 kreuzen die einzelnen Teilströme des äussern Mittels je eine durchbrochene La melle bloss einmal. Sind sämtliche Ränder 5 aneinander ohne Belassung des Zwischen raumes 6 angeschlossen, so können sämtliche auf die Rohre 3 aufzuschiebenden Lamellen auch aua einem einzigen Blechstreifen her gestellt werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 bilden je zwei benachbarte Lamellen 1 einen Kanal von sechseckigem Querschnitt, und je ein solches Lamell.enpaar bildet ent weder ein geschlossenes Gebilde und besteht aus einem Stück - vergl. Fig. 4 oben- oder es werden zwischen den Rändern 5 der La mellen die erwähnten Spalten 6 belassen, siehe Fig. 4 unten.
Es können die benachbar ten Lamellenpaare unmittelbar aneinander angeschlossen werden oder, wie es Fig. 4 zeigt, unter Belassung der Spalten 6a. von der in der Einleitung angegebenen Grössen ordnung. Wie, die Pfeile in Fig. 4 veran schaulichen, kreuzt ein und dieselbe Lamelle die einzelnen Teilströme x,-x, und x -x2 des äussern Mittels zweimal. Wie ersichtlich, ist ein wichtiger Vorteil dieser Ausführungs- form der, dass eine solche zweimalige Kreu zung durch Anwendung einer einzigen Reihe der Leitungsrohre 3 erzielt werden kann.
Die Ausführungsform nach Fig. 5 ist. eine "mehrfache" Vorrichtung, die zur Erwär mung des äussern Mittels auf eine höhere Temperatur bestimmt ist. Bei dieser Ausfüh rungsform kreuzen die Teilströme des strö menden Mittels die durchbrochenen Lamellen viermal. Übrigens ist es klar, dass dem jeweiligen Bedarf entsprechend die Anzahl der erwähnten Kreuzungen durch Erhöhung der Anzahl der übereinander befindlichen Lamellengruppen beliebig gesteigert wer den kann.
Bei dieser Ausführungsform kön nen, wie die Figur zeigt, die einander in Strömungsrichtung des äussern Mittels zick- zackförmig angeschlossenen, mehreren Rohren 3 oder Rohrsätzen angehörenden Lamellen <I>l a,</I> 1 b aus einem einzigen Blechstück an gefertigt werden.
Nach der in Fig. 6 veranschaulichten Ausführungsform ist der Querschnitt der auf das Rohr 3 aufgeschobenen Lamellengruppe meanderförmig, das. heisst es schliessen sich den zum Rohr 3 senkrechten Lamellen 1 zum Rohr 3 parallel verlaufende Lamellenteile i an, welche entweder an der einen oder andern von zwei benachbarten Lamellen ausgebildet. sind, oder es wird die ganze Lamellengruppe durch Biegen einer einzigen Blechplatte hergestellt.
Bei sämtlichen Ausführungs formen werden zwischen den Durchbrechun- gen aufweisenden Teilen der Lamellen zweck mässig Durchbrechungen für den Luftdurch gang nicht enthaltende glatte Blechstreifen 8 belassen, welche fest auf die Rohre 3 ge schoben werden. Gemäss einer zweckmässigen Ausführungsform der Erfindung werden diese Blechstreifen 8 parallel zur Strömungs richtung angeordnet.
Diese Ausführungsform ist insbesondere im Zusammenhang mit den nach Fig. 1 bis 5 ausgebildeten Ausfüh rungsformen (bei welchen die Blechstreifen 8 auch in die gerade Fortsetzung der durch brochenen Teile der Lamellen 1 in schräger Anordnung gebracht gedacht werden kön-, nen) von Vorteil"da die Lamellen zum Auf- schieben auf ein Rohr 3 keine ellipsen förmige, sondern einfach eine kreisförmige zentrale Öffnung erhalten können, ferner erzielt man schrägen Mittelstreifen gegen über, gegen, welche sich das äussere Mittel mit einer ungünstigen, wirbelbildenden Strö mung stossen kann, .ein unmittelbares,
glattes Durchströmen des äussern Mittels durch die die Durchbrechungen 2 ,aufweisenden Teile der Lamellen.