CH327455A - Wärmeaustauscher - Google Patents

Description

      Wärmeaustauscher       Die     vorliegende    Erfindung bezieht sieh  auf einen     Wärmeausta.useher,    bei dem     Wärrne-          übert.ragungsmit.tei    längs Rohrwandungen  strömen und mit denselben im Wärmeaus  tauseh stehen.  



  Derartige     Wäritieaustauselrer    sind     bekannt     und werden in zahlreichen Bauarten auf vielen  Gebieten der Technik verwendet. Wird hier  bei ein guter     Wirkungsgrad        verlangt,    so er  gehen sieh     verhältnismässig    komplizierte Kon  struktionen, die für gewisse Anwendungen,  beispielsweise für kontinuierlich wirkende     Alr-          sorptionskälteapparaturen    zu teuer sind. Die  bekannten einfacheren     Wärrneaustauscher,     etwa     -unter    Verwendung doppelwandiger  Rohre, sind aber in ihrem Wirkungsgrad bis  her unbefriedigend.  



  Der     Wärmeaustatuseher    der vorliegenden       Bauart    beruht auf der durch Untersuchun  gen bestätigten     Erkenntnis,        dass    die unbefrie  digende Wirksamkeit der bisher bekannten       Wärmeaustauseher    mit doppelwandigen, von       Wärmeübertragungsmitteln        durchströmten          Rohren,    vor allem durch die Bildung einer       laminaren    Strömung längs der im     Wärune-          austauseh    stehenden Rohrwandung herrührt.

    Diese infolge der relativ geringen     Strämungs-          P        ty        seh        windigkeit        an        den        glatten        Rohrwänden     vorhandene     laminare    Strömung begünstigt  das Entstehen     einer    dünnen, der Rohrwan  dung unmittelbar benachbarten     Grenzsehicht,

            elie        Elen    intensiven     Wii.rmeaustauteh        zwischen       Rohrwandung und     WärrneÜbertragungsmittel-          strom        erschwert.     



  Die vorliegende Erfindung bezweckt die  Verbesserung des Wirkungsgrades einfacher       Wärmeaustauscher,    bei denen Rohrwandun  gen von     Wärmeübertragungsmittel    umspült  werden. Kennzeichnend hierbei sind Mittel zur  Verhinderung der Bildung einer     laminaren          Strömung    der     Wärmeühertragungsmittel    längs  der     Rohrwandungen,        zwecks    Verhinderung  einer den     Wärmeaustausch    erschwerenden       Grenzschicht    an den     Rohrwandungen.     



  Die Erfindung ist nachstehend in einigen       Ausführungsbeispielen    an Hand der     Fig.    1  bis 8 der beigefügten Zeichnung näher er  läutert. Hierbei     zeigt:          Fig.1,    31,     .5    und 7 je einen Querschnitt  durch ein Doppelrohr     eines    erfindungsge  mässen     Wärmeaustauschers,          Fig.2,        -I,    6 und 8 je einen Längsschnitt  gemäss den     Sehnitte@benen        1-I    bzw.     II-II     bzw.     III-III    bzw.

       IV-IV    der     Fig.1    bzw. 3  bzw. 5     bzw.    7.  



  Die     Fig.    1 und 2 zeigen ein Ausführungs  beispiel eines     Doppelrohres    eines Wärmeaus  tausehers,     bestehend    aus dem Innenrohr 1  und dem koaxialen Aussenrohr 2. Der ring  förmige Zwischenraum 3 zwischen den Roh  ren 1     und    2'     und    das     Innenrohr    1 werden von       Wärmeübertragungsmitteln        dilrchströmt.    Zur  Verhinderung der     Bieldun    g     lamina.rer    Strö-           mung,    insbesondere im Innenrohr 1,

   ist hier  die Wandung des Innenrohrs 1 mit zwei je  aus einer     Vielzahl    geradliniger     Sieken    la  und     1b    bestehenden Reihen versehen, wobei  die Sicken jeder Reihe parallel zueinander  verlaufen. Die dadurch entstehenden     Einbueli-          tungen    in der Aussenfläche des Innenrohrs 1  bilden     Unstetigkeitsstellen    und bewirken das  Entstehen einer Turbulenz, zumindest in den       wandungsnahen    Strömungsschichten.

   Da aber  gerade diese     wa.ndungsnahe    Strömung bei       laminarem    Verlauf zur Bildung einer uner  wünschten Grenzschicht neigt, wird durch  solche     Unstetigkeitsstellen    im Verlauf der  Rohrwandung die Entstehung solcher     Gren7:     schichten weitgehend verhindert, also die  Wirksamkeit des     Wärmeaustarisches    durch  die Wand des Innenrohrs 1 hindurch ver  bessert.  



  In     Fig.    1 und 2 befindet sich jede     Sieke          1a    der einen Reihe mit einer Sicke     lb    der  andern Reihe angenähert in der gleichen       Querschnittsebene.    Dies bewirkt eine merk  liche Verengung des Strömungsquerschnittes  des Innenrohrs 1, wie aus     Fig.l        ersichtlieli.     Falls diese Verengung unerwünscht ist, kön  nen auch, wie in     Fig.    3, und     -1    dargestellt,  die Sicken la.

   der einen Reihe gegenüber den  Sicken     lb    der andern Reihe in     Axialrieh-          tung    des Rohrs versetzt angebracht werden.  



  Eine     Verhinderung    der Bildung     lamina-          rer    Strömung -längs glatter Rohrwände kann  natürlich auch dadurch erfolgen, dass     Un-          stetigkeitsstellen,    in deren Verlauf durch  aussen auf das Innenrohr aufgeschobene     ring-          fdrmige    Einbauten     gebildet.    werden. .Jedoch  sind die mittels     geeigneter        Presswerkzeuge     einfach und rationell     herzustellenden        Sieken     in der Wandung des Innenrohrs vorteilhafter  als     sol!ehe    Einbauten.  



  Schliesslich kann eine     laininare    Strömung  längs der glatten     Aussenseite    des Innenrohrs  auch dadurch verhindert     werden,        dä,ss    in das  Aussenrohr Einbauten hineingeschoben wer  den, die bis dicht. an die Aussenfläche des  Innenrohrs ragen und so eine     Verengung    des       Strömungsquerschnittes    für     dass    im ringför-         urigen        Zwisehenrauni    3 strömenden     Wärinc-          übertra.gungsmittel.    bewirken.

   Hierdurch ent  stehen     Einschnürungen    und     Turbulenznei-          gung,    was die Bildung einer Grenzschicht  verhindert. An Stelle solcher Einbauten kön  nen auch     Sieken    innen am Aussenrohr     voi@ge-          sehen    werden, die entsprechende, radial nach  innen     gerichtete        Einbuchtungen    des Aussen  rohrs in den ringförmigen     Zwischenraum    bei  der Rohre ergeben.  



  Die     Fi-.5    und '6 zeigen ein doppelwan  diges Rohr; bei welchem das Innenrohr 1 mit  zwei gegenüberliegenden Reihen von Sicken       7.a    bzw.     lb    versehen ist, wobei hier, wie in       Fig.    3 und     -1,    die     Sieken    la der einen     Reihe     gegenüber den     Sieken        lb    der andern Reihe  in     Axialrichtung    des Rohrs 1 versetzt ange  bracht sind.

   Hier weist. aber auch das Aussen  rohr 2 ähnliche Sicken 2a, bzw.     2b,    wie die  vorgenannten auf, wobei jede Sicke     1a        bz -.          lb    mit, einer     Sieke        2'a    bzw.     2b    in der gleichen       Querschnittsebene    liegt.

   Auf diese Weise wird  die Verengung des ringförmigen Zwischen  raumes 3 infolge der     Sieken        2a    und 2b     iin     Aussenrohr 2, durch die     Erweiterung'        des          Quersehnittes    des     Zwisehenraums    3     ,dur(.-li     die     Sicken    la bzw.     1b    im Innenrohr 1     prak-          tiseh    ausgeglichen.

   Trotzdem. entsteht eine       Ti.rbulenzneig#tin-    an allen Sicken<B>l a,</B>     '(c     bzw.     lb,        2,b    und eine sichere V     erhinderungy          lamina.rer    Strömung der     Wä.rmeäbertragungs-          mittel    längs der     Wandung    des Innenrohrs 1.  



  Es können auch mehrere Innenrohre 1  mit gemäss<U>Für.</U>     4-        ver.5eheiien        Sieken    in einem  vom einen     Wärmeübertragungsinittel        dureli-          strömten,    alle Innenrohre 1     unig@ebendeii     Aussenrohr 2 angeordnet sein. Die     Fig.    7 und  8 zeigen ein derartiges     Ausführungsbeispiel     mit. vier Innenrohren 1 innerhalb     eines        -e-          meinsamen    Aussenrohrs 2.  



  Die     Wä.rmeaustauseher    der oben     besehrie-          benen    Bauart sind sowohl für gas- und     damp#-'-          förinige,wie    auch für flüssige     Wärmeübertra-          gungsmittel    geeignet. Sie können daher als       Flüssigkeits-        bzw.    als     Gaswä.rmeaustauscher     in kontinuierlich arbeitenden     Absorptions-          kälteapparaten        Verwendung    finden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Wärmeaxistauscher, bei dem Wärmeüber- tragungsmittel längs Rohrwandungen strömen und mit denselben im. Wärmeaustausch ste hen, gekennzeichnet. durch Mittel zur Ver hinderung der Bildung einer laminaren Strö mung der Wärmeübertragungsmittel längs der Rohrwandungen, zwecks Vermeidung einer den "V ärmeaustausch erschwerenden Grenz- schicht an den Rohrwandungen.

   <B>UNTERANSPRÜCHE</B> 1. Wä rmeaustauscher nach Patentaisprucli, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten :Mittel aus einer Vielzahl von Unstetigkeits- stellen an den Rohrwandungen bestehen. ?. Wärmeaustauscher nach Unteranspruch 1, mit doppelwandigen Rohren, dadurch ge kennzeichnet, d'ass als Unstetigkeitsstellen Ein buehtungen am Innenrohr vorhanden sind.

   3. Wärmeaustauscher nach Unteranspruch l , dadurch gekennzeichnet, dass als U nstetig- keitsstellen Einbauten an den Rohrwandungen vorhanden sind. -1. Wärmeaustauseher nach Unteranspruch ?, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbuch tungen aus angenähert senkrecht zur Rohr achse verlaufenden 'Sicken bestehen.

   ). Wärmeaustauscher nach Unteransprueh -1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken angenähert geradlinig verlaufen und dass sie zwei gegenüberliegende Reihen bilden, wobei die Sieken jeder Reihe angenähert parallel zueinander verlaufen. 6.

   Wärmeaustaniseher nach Unteranspruch i, dadurch gekexinzeiehnet, dass jede Siehe der einen Reihe mit einer Sicke der andern Reihe in der gleichen Querschnittsebene liegt. 7. Wärmeaustauscher nach Unteranspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Sieken der einen Reihe gegenüber den Sicken der andern Reihe in Axialrichtung des Rohrs gegeneinander versetzt sind.

   S. Wärmeaustauscher nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauten aus auf dass Innenrohr aufgesetzten Ringen bestehen. 9. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, d'ass die genannten Mittel aus Einbauten bestehen, die ausserhalb der Rohrwandungen vorgesehen sind und eine Verengung der Strömungsquerschnitte für die den Rohrwandungen entlang strömenden Wärmeübertragungsmittel ergeben.

   10. Wärmeaustauscher nach Unteranspruch 9, mit doppelwandigen Rohren, deren Zwi schenraum vom einen Wärmeübertragungs- mittel durchströmt ist, dadurch gekennzeich net, dass eine Querschnittsverengung des Zwi schenraumes bewirkende Unstetigkeitsstellen aus radial nach innen gerichteten, quer zur Rohrachse verlaufenden Einbuchtungen des Aussenrohrs bestehen. 11. Wärmeaustauscher nach Unteransprueh 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein buchtung aus in das Aussenrohr eingedrückten Sicken bestehen.

   12,. Wärmeaustauseher nach Unteransprü chen 4 und 11, dadurch gekennzeichnet, d'ass jede Sicke des Aussenrohrs mit einer solchen des Innenrohrs angenähert in der gleichen Querschnittsebene liegt und dass beide an genähert parallel zueinander verlaufen.

   13. Wärmeaustauscher nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Innenrohre, jeweils mit einer Vielzahl von Un- stetigkeitsstellen ihrer Rohrwandung, parallel zueinander innerhalb eines vom einen Wärme übertragungsmittel durchströmten Aussen rohrs angeordnet sind.