Wärmeaustauscherelement Gegenstand. der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmeaustauscherelement mit. minde- stens einem von einem ersten Medium durch strömten Rolirstüek und mit einer Mehrzahl von mit gegenseitigem Abstand auf dem. Rohr st.üek in senkreeht zur Rohrachse liegenden Ebenen angeordneten Blechlamellen, zwischen welchen ein zweites Medium strömt.
Solche Wärmeaustaulseherelemente sind be kannt und besitzen üblicherweise vollständig ebene, glatte Lamellen, die keinerlei Durch brechungen oder aus ihrer Ebene vorstehende Elemente aufweisen.
Um. bekanntlich einen guten Wärineaus- tausch zwischen den beiden Medien zu er7ie- Jen, muss einerseits eine möglichst. grosse Wärmeaust.auschfläche (Rohralissenfläche und Laniellenfläelien) vorgesehen sein, und ander seits muss dafür Sorge getragen sein, d@ass möglichst,
alle Teilchen des zweiten Mediums auf dessen Weg zwischen den Lamellen hin durch tatsächlich mit dieser Wärmeaustau- sclierfläche in Berührung kommen. Ferner soll der Strömungswiderstand auf den beiden Strömungswegen möglichst klein gehalten sein.
Bei den bisher bekannten Z'4 ärmeaustauscher- elementen wird zwar durch Anordnen mög- lichst vieler dünner Lamellen pro Längen einheit des Rohrstückes eine relativ grosse Wiirineau;stausehfläelie geschaffen, doch ist dadurch der Materialaufwand ziemlich gross.
Da die Lamellen der bekannten Wärmeaus tauseherelemente völlig glatt und eben sind, kann der Reibungswiderstand trotz der Viel zahl der Lamellen klein gehalten werden, da zwischen den Lamellen normalerweise Lami- narströmung herrscht.
Damit ist aber offen sichtlich der grosse Nachteil verbunden, dass nur ein relativ kleiner Anteil des zweiten Mediums, nämlich praktisch nur die Teilchen, der Grenzschicht mit der Wärmeaustauseh- fläche in Berührung kommen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Schaffung eines Wärmeaustauschercle- mentes, bei welchem die genannten Nachteile nach Möglichkeit vermieden sind. Erfindungs gemäss ist. das Wärmeaustaluseherelement da durch gekennzeichnet, dass die Lamellen Mit tel zur Erzeugung von Turbulenz in dem sie bestreichenden zweiten Medium aufweisen.
Versuche haben eindeutig gezeigt, dass ein Wärmeaustauseherelement nach der Erfin dung, bei welchem zufolge der zwischen den Lamellen erzeugten Turbulenz der Strömung des die Lamellen bestreichenden Mediums eine innige Berührung praktisch aller Teilchen dieses Mediums mit den Lamellenflächen vor handen ist, die gleiche Wärmeaustauschlei- stung mit weniger Lamellen pro Rohrstüek- längeneinheit erzielt wird,
als dies bei einem üblichen Wärmeaustauschelement möglich ist; bei gleicher Lamellenanzahl dagegen wird eine bedeutend grössere Wärmeaustauschleistung erreicht als beim entsprechenden bekannten Element. In der beiliegenden Zeichnung isst das erfindungsgemässe Wärmeaustausscherelement beispiellsweise dargestellt.
Fig.1 zeigt schaubildlich eine Lamelle des Elementes, die zum Zusammenbau mit zwei parallelen Rohrstücken bestimmt ist, und Fig. 2 zeigt in Seitenansicht ein auf einem einzigen Rohrstück sitzendes Lamellenpaket eines Elementes nach der Erfindung.
Die in Fig.l gezeigte Lamelle 1 besitzt zwei mit Abstand voneinander angeordnete Öffnungen 2 mit aufgebogenem Rand 3 für den Durchtritt der beiden Rohrstücke 4 (nur eines strichpunktiert angedeutet), deren Ach sen normal zu den Lamellenebenen stehen.
Das erste Medium durchströmt das Rohr- stück 4 in Pfeilrichtung a, während, das zweite Medium in Pfeilrichtung b zwischen den ein zelnen mit Abstand nebeneinander auf den Rohrstücken 4 sitzenden Lamellen 1 (nur eine gezeichnet) hindurchströmt.
Beidseits der Öffnungen 2 ist die Lamelle 1 mit quer zur Durchströmrichtung b v erlau fenden Schlitzen 5, 5a versehen, wobei die zwischen den. Öffnungen 2 liegenden Schlitze 5a annähernd doppelt so lang sind wie die äussern Schlitze 5. Die durch die Schlitze 5 bzw. 5a gebildeten Stege 6 bzw. 6a sind aus der gestrichelt angedeuteten Lamellenebene c heraus abwechselnd nach unten bzw. nach oben gepresst.
Die Lamellen 1 bestehen aus glattem Blech, z: B. aus Kupfer oder Aluminium, so dass ihr Reibungswiderstand relativ gering ist.. Wie jedoch leicht erbsichtlich, bilden die beidseits der Lamellenebene c liegenden Stege 6 und 6a zusammen mit den Schlitzen 5 bzw. 5a Mittel, die die Bildung einer Laminarströmung zwi schen den Lamellen des W ärmeaustauscher- elementes verhindern.
Die Strömung reisst je@-veils an den Stegkanten ab, so dass im Mediumstrom Turbulenz erzeugt wird, welche gewährleistet, dass praktisch alle Teilchen des Mediumstromes auf ihrem Weg zwischen den Lamellen 1 hindurch mehrmals mit. der -'@Tärmeaustauschf@läche in direkte Berührung kommen. In Pig. ' ist ein Wärmeaustauscherelement mit nur einem Rohrstück 4 dargestellt.
Die gegenüber den Lamellen. 1 nach Fig.1 ent sprechend kürzeren Lamellen 10 besitzen in diesem Fall je nur zwei Reihen von quer zur Strömungsriehtung des zweiten Mediums lie genden Schilitzen 5. Die durch die Schlitze 5 gebildeten Stege 6 sind auch in diesem Fall abwechselnd gegenüber der durch die gestri- ehelte Linie c angedeuteten Lamellenebene nach unten und nach oben gepresst.
Es er folgt somit, auch hier an den Stegkanten eine Ablösung der Strömung und eine die innige Berührung des zweiten Mediums mit den als -#Värmeaust.aiuwhflächen wirkenden Lamellen flächen.
Wie leicht ersichtlich, ist die Fläche der einzelnen Lamelle bei den vorangehend be schriebenen Beispielen mindestens gleich gross wie diejenige einer ebenen und nicht geschlitz ten Lamelle mit den gleichen Abmessungen. Auch der Reibungswiderstand dieser Lamelle ist annähernd gleich demjenigen einer ebenen Lamelle, wobei noch zu berücksichtigen ist,
dass sieh hier zufolge der erzwungenen Ab- lösung der Strömung keine den Widerstand ' erhöhende dicke CTrenzsehieht bilden kann.
Es hat sich als zweckmässig erwiesen, die beschriebenen Lamellen aus ebenen Blech stücken herzustellen, deren Länge das Drei fache der als Einheit genommenen Länge der Lamellen 10 (Fig.2) ist.. Aus solchen Blech stiicken lassen sich dann Lamellen für ein (Fig. \?), für zwei (Fig. 1) und für drei Rohr stücke 4 herstellen.
Bei einer Variante der beschriebenen La mellen sind die nach unten und oben aus der Lamellenebene c herausgepressten Stege 6 bzw. 6a durch Schrägflächen miteinander verbun den und nicht wie bei den gezeichneten Aus- führungen durch Schlitze 5 bzw. 5a vonein ander getrennt. Anderseits können die äussern Schlitze 5 auch bis an den betreffenden La mellenrand geführt, d.. h. offen sein.
Anstatt die Stege 6 in zur Lamellenebene c parallele Ebenen nach unten und oben aus zubiegen, können diese Stege 6 sowohl bei geschlossenen (Fig.1 und ?) als auch bei offenen Schlitzen ö gegenüber dieser Ebene leicht. geneigt sein.
Es versteht sich, dass die Mittel zur Er- zeug-Ling von Turbulenz bzw. Strömungsab- l.ösung auch andere als die beschriebene l?'orin aufweisen können.
So können unter Unistän- den schon gute Resultate dadurch erreicht werden, dass die Lamellen mit. in Strömungs- richtung v des sie bestreichenden Mediums versetzt zueinander angeordneten Löchern ver sehen werden.
Bei der Auswahl der Turbulenzerzeugungs- mittel ist nur darauf zu achten, da.ss längs der Lamellenfläehen keine Taschen vorhanden sind, in welchen das 1LTedium ein Kissen bilden kann, welches als isolierende Schicht zwischen den Lamellenfläehen und dem restlichen ATe- diuni liegt. Eine zu stark wellenförmige Aus bildung der Lamellen ist deshalb für den hier angestrebten Zweck ungeeignet.
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Ausbildun- der Lamellen besteht in der durch das Auspressen von Stegen erzielten Vei"steifiing der möglichst, dünn zu wählen den Lamellenbleche. Es ist deshalb ohne wei teres möglich, Aluminlumla.mellen zu verwen den.
Die günstigsten Werte für die Abmessiin- Ien der Schlitze, die Breite der Stege und die Tiefe der Stegabsetzung werden zweck mässig jeweils durch Versuche festgestellt.
Heat exchanger element object. of the present invention is a heat exchanger element with. At least one of a first medium flowed through Rolirstüek and with a plurality of with mutual spacing on the. Tube st.üek in sheet metal lamellas arranged perpendicular to the tube axis, between which a second medium flows.
Such heat exchange elements are known and usually have completely flat, smooth fins that have no breakthroughs or elements protruding from their plane.
Around. As is well known, in order to achieve a good heat exchange between the two media, one must on the one hand as much as possible. large heat exchange area (pipe alissi area and lanelle areas) must be provided, and on the other hand, care must be taken to ensure that
all particles of the second medium on its way between the lamellae actually come into contact with this heat exchange surface. Furthermore, the flow resistance should be kept as small as possible on the two flow paths.
With the previously known Z'4 heat exchanger elements, a relatively large storage area is created by arranging as many thin fins as possible per unit length of the pipe section, but this means that the material expenditure is quite large.
Since the fins of the known heat exchanger elements are completely smooth and flat, the frictional resistance can be kept small despite the large number of fins, since laminar flow normally prevails between the fins.
However, this obviously has the major disadvantage that only a relatively small proportion of the second medium, namely practically only the particles, of the boundary layer come into contact with the heat exchange surface.
The present invention aims to create a heat exchanger element in which the disadvantages mentioned are avoided as far as possible. According to the invention. the Wärmeaustaluseherelement as characterized in that the lamellae have with tel for generating turbulence in the second medium they sweep.
Tests have clearly shown that a heat exchanger element according to the invention, in which practically all particles of this medium come into intimate contact with the lamellar surfaces due to the turbulence generated between the lamellae of the flow of the medium brushing the lamellae, has the same heat exchange performance fewer fins per tube length unit is achieved,
than is possible with a conventional heat exchange element; with the same number of fins, however, a significantly greater heat exchange capacity is achieved than with the corresponding known element. In the accompanying drawing, the heat exchanger element according to the invention is shown by way of example.
1 shows a diagrammatic view of a lamella of the element which is intended for assembly with two parallel pipe pieces, and FIG. 2 shows a side view of a lamella pack of an element according to the invention seated on a single pipe piece.
The lamella 1 shown in Fig.l has two spaced apart openings 2 with a bent edge 3 for the passage of the two pipe pieces 4 (only one indicated by dash-dotted lines), the axes of which are normal to the lamella planes.
The first medium flows through the pipe section 4 in the direction of arrow a, while the second medium flows in the direction of arrow b between the individual lamellas 1 (only one shown) sitting at a distance next to one another on the pipe sections 4.
On both sides of the openings 2, the lamella 1 is provided with slits 5, 5a extending transversely to the flow direction b, the between the. Openings 2 lying slots 5a are approximately twice as long as the outer slots 5. The webs 6 and 6a formed by the slots 5 and 5a are pressed alternately downwards and upwards out of the lamella plane c indicated by dashed lines.
The lamellas 1 consist of smooth sheet metal, for example copper or aluminum, so that their frictional resistance is relatively low. However, as is easily intended, the webs 6 and 6a lying on both sides of the lamella plane c form together with the slots 5 and 5a Means that prevent the formation of a laminar flow between the fins of the heat exchanger element.
The flow breaks off at the web edges, so that turbulence is generated in the medium flow, which ensures that practically all particles of the medium flow are carried along several times on their way between the lamellae 1. the - '@ heat exchange surface come into direct contact. In Pig. 'A heat exchanger element with only one pipe section 4 is shown.
The one opposite the slats. 1 according to Figure 1 accordingly shorter lamellae 10 each have in this case only two rows of crosswise to the flow direction of the second medium lying schilitzen 5. The webs 6 formed by the slots 5 are also in this case alternating with the Ehelte line c indicated lamella plane pressed down and up.
It thus follows, here too, at the web edges a separation of the flow and an intimate contact of the second medium with the lamellar surfaces acting as - # Värmeaust.aiuwhflächen.
As can be easily seen, the area of the individual lamella in the examples described above is at least as large as that of a flat and not schllitz th lamella with the same dimensions. The frictional resistance of this lamella is also approximately the same as that of a flat lamella, whereby one must also consider
You see that, as a result of the forced separation of the current, no thick tendon line which increases the resistance can form.
It has proven to be expedient to manufacture the described lamellas from flat pieces of sheet metal, the length of which is three times the length of the lamellas 10 taken as a unit (Fig. 2). Lamellas for a (Fig. \?), for two (Fig. 1) and for three pipe pieces 4 produce.
In a variant of the lamellae described, the webs 6 and 6a pressed out of the lamella plane c downwards and upwards are connected to one another by inclined surfaces and not separated from one another by slits 5 and 5a as in the embodiments shown. On the other hand, the outer slots 5 can also be guided up to the relevant lamellar edge, ie. be open.
Instead of bending the webs 6 downwards and upwards in planes parallel to the lamellar plane c, these webs 6 can easily be compared with this plane both with closed (FIG. 1 and?) And with open slots. be inclined.
It goes without saying that the means for generating turbulence or flow separation can also have other than the described principle.
For example, good results can be achieved with single stands by using the slats with. holes arranged offset to one another are provided in the direction of flow v of the medium that is brushing them.
When selecting the means to generate turbulence, it is only necessary to ensure that there are no pockets along the lamellar surfaces in which the medium can form a cushion, which is an insulating layer between the lamellar surfaces and the rest of the airways. An excessively undulating formation of the slats is therefore unsuitable for the purpose sought here.
A further advantage of the described designs of the lamellae consists in the stiffening of the lamellar plates, which is as thin as possible, achieved by pressing out webs. It is therefore easily possible to use aluminum lamellas.
The most favorable values for the dimensions of the slots, the width of the webs and the depth of the web offset are expediently determined in each case by tests.