CH358453A - Wärmeaustauschapparat - Google Patents

Wärmeaustauschapparat

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CH358453A
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CH
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coils
dependent
ribs
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English (en)
Inventor
Algot Dalin Nils
Original Assignee
Algot Dalin Nils
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description


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    Wärmeaustauschapparat      Wärmeaustauschapparate,   in denen das wärmeabgebende bzw. wärmeaufnehmende Medium in schraubenlinienförmigen Kanälen von verschiedener Art strömt, sind an sich bekannt. In diesen können die wärmeaustauschenden Flächen beispielsweise aus einer zentralen Röhre, die mit schraubenförmig angebrachten Rippen versehen ist, bestehen. Innerhalb dieser Röhre strömt das eine der Medien, während das andere durch Kanäle strömt, welche einerseits von den Rippen, anderseits von der Röhrenwand und schliesslich von einer äusseren Umhüllung begrenzt sind. Gemäss einer anderen Ausführungsform bestehen die Rippen selbst aus Röhren, welche    schrauben-      linienförmig   auf einander um eine zentrale Röhre    herumgewunden   sind.

   In der letztgenannten Röhre strömt das eine der wärmeaustauschenden    hIedien,   während das andere durch Kanäle strömt, welche durch die eben erwähnten schraubenlinienförmig gewundenen Röhren gebildet werden. 



  Mit diesen Ausführungsformen sind    erhebliche   Nachteile verbunden. Bei der zuerst erwähnten, wo der Wärmeaustausch im wesentlichen durch den Kontakt des einen Mediums mit der vergrösserten    Fläche   erfolgt, welche die Rippen darstellen, und als Folge des Temperaturunterschiedes zwischen dieser    Fläche   und dem mit dieser in direktem Kontakt befindlichen Medium, wird infolge des    Wärmeleitungswiderstan-      des   die Temperatur in den verschiedenen Teilen der Rippen ganz bedeutend schwanken. Beispielsweise ist die Temperatur am Umfang der Rippen bedeutend niedriger als    diejenige,   welche in der Nähe der zentralen Röhre herrscht, und infolgedessen wird der Wärmeaustausch an der Peripherie viel geringer sein als in der Nähe der Zentralröhre.

   Dies hat seinerseits zur Folge, dass die wärmeaustauschenden Flächen grösser gemacht werden müssen, als    wenn   die Tempe-    ratur   an den verschiedenen Teilen der Wärmeaustauschflächen im    wesentlichen   gleich hoch wäre. Um diesem Nachteil    abzuhelfen,   hat man, wie oben erwähnt, die Rippen durch Röhren ersetzt, welche    schraubenlinienförmig   aufeinander gewunden sind.

      Hierdüi-ch   hat man zwar im    wesentlichen   eine gleichförmige Temperatur an den verschiedenen Teilen der    Wärmeaustauschflächen   erhalten, man hat aber im praktischen Betrieb gefunden, dass es sehr schwer ist, diese Röhren derart genau zu    wickeln,   dass die aus diesen Röhren gebildeten Rippen so dicht wurden, dass sie aussen    herumströmendes   Medium effektiv daran hindern, durch die Ritzen, die sich    vorfinden   oder während des Betriebes zwischen den    einzelnen   Windungen entstehen, hindurchzugehen anstatt durch die schraubenlinienförmigen Kanäle    hindurchzuströmen,   welche die Rippen bilden sollen. Ferner werden die Kosten für eine solche genau gewundene Rohrschlange sehr bedeutend.

   Es sind also im wesentlichen diese zwei Nachteile, die den Anlass gegeben haben, dass diese    ansonst   vom Gesichtspunkt des Wärmeaustausches    vorteilhafte   Ausführungsform im praktischen Betrieb keine nennenswerte Verwendung gefunden hat. Ein weiterer Nachteil hat sich aus dem    Umstand   ergeben, dass ein    wesentlicher   Teil der Wärmeaustauschflächen der Röhren (ungefähr    30,1/o,)   keine effektive Berührung mit dem ausserhalb derselben strömenden Medium hat sowie dass die Wärmeaustauschflächen leicht verschmutzt werden und es auch schwer ist, sie zu reinigen. Aus diesem Grunde müssen die    Wärmeaustauschflächen,   und die ganze Apparatur bedeutend grösser gemacht werden als es sonst notwendig sein würde.

   Schliesslich besteht ein weiterer Nachteil darin, dass die Länge der    einzelnen   Rohrschlangen aus dem Grunde, dass die Röhren in radialer Richtung um    einander   gewunden    sind,   sehr 

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 verschieden wird, was verschiedenes    Druckgefälle   innerhalb der Rohrschlangen mit daraus folgender ungleichmässiger Medienverteilung und schlechtem Wärmeaustausch zur Folge hat. 



  Durch vorliegende    Erfindung   sollen alle diese Nachteile, die, nach dem oben Angegebenen, die früheren Formen von    Wärmeaustauschapparaten   aufweisen, effektiv beseitigt werden. 



  Der Apparat nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die kanalbildenden Teile des Apparates zwei Einheiten darstellen, die derart angeordnet sind, dass die eine Einheit aus der anderen herausgeschraubt werden kann. 



  Eine Ausführungsform der Erfindung ist auf der Zeichnung beispielsweise dargestellt, wo    Fig.   1 einen    Axialschnitt   und    Fig.   2 einen    Schnitt   nach der Linie    II-11   in    Fig.   1 durch einen    Wärmeaustauschapparat   nach der Erfindung darstellt. Mit 1 ist das zentrale Rohrteil einer wenigstens am einen Ende dicht verschlossenen Rippenröhre bezeichnet, deren Rippen dadurch hergestellt sind, dass ein Metallband 2 hochkantig um das Rohrteil 1 gewunden ist. Natürlich körnen das Rohrteil 1 und die Rippen 2 auch gegossen sein. Mit 3 ist ein die Rippenröhre 1, 2 umgebender und gegen die Rippen 2 dichtender    zylindrischer   Mantel bezeichnet.

   Mit 5 ist eine    Stirnwand   und mit 6 sind Bolzen bezeichnet, mit welchen die Stirnwand 5 an einem entsprechenden Flansch des Mantels 3 abnehmbar befestigt ist. Die Rippenröhre 1, 2 ist an der Stirnwand 5 mit Hilfe eines Stutzens 8 befestigt. In Löchern in der Stirnwand 5 sind die Enden von Rohren 9 befestigt, welche zu einer    Verteilungs-   bzw. einer Sammelhaube 10 bzw. 11 führen und welche im Zwischenraum zwischen den Rippen 2 angebracht sind. Diese Rohre 9 werden später näher beschrieben. Mit 14 und 15 ist ein Zulauf- bzw. ein Ablaufstutzen für das eine    Wärmeaustauschmedium   bezeichnet, welches die Rohre 9 umspülen soll, das heisst in dem Kanal strömt, welcher durch das zentrale    Rohrteil   1, die Rippen 2 und den Mantel 3 gebildet ist.

   (Bezüglich des in der Zeichnung dargestellten Teiles 20 siehe weiter hinten.) Wie aus der Zeichnung hervorgeht, bestehen die    Wärmeaustauschflächen   aus den schraubenlinienförmig gewickelten, voneinander    unabhängigen   Rohren 9, welche einerseits von dem vorerwähnten, auf ihrer Aussenseite strömenden Medium umspült und anderseits von einem zweiten Medium durchströmt werden. Die Röhre 1, 2 kann daher in einfacher und billiger Weise hergestellt werden und ist derart ausgeführt, dass sie bei Bedarf aus dem von den Rohren 9 gebildeten Rohrsatz herausgeschraubt werden kann, wodurch dieser auch im    Innern   freigelegt werden kann zwecks Reinigung, wenn dies erforderlich - ist.

   Aus der Zeichnung geht ferner hervor, dass sämtliche Rohrschlangen 9 im wesentlichen die gleiche Länge erhalten, und zwar aus dem Grunde, weil beispielsweise der Schlangenteil 16, der sich dem Rohrteil 1 am nächsten befindet, mit dem dem Mantel 3 am nächsten    befindlichen   Teil 17 verbunden ist, wodurch die Gesamtlänge der so gebildeten Rohrschlange ebenso gross ist wie die Länge der zwischen der vorerwähnten Rohrschlange befindlichen Rohrschlange (vergleiche    Fig.   2).    Infolgedessen   wird der Strömungswiderstand innerhalb der einzelnen Rohrschlangen 9 annähernd gleich gross mit einer gleichartigen Flüssig    keits-(Mediums-)verteilung   und    annähernd   gleichem Wärmeaustausch zwischen den    einzelnen   Rohrschlangen und dem innerhalb bzw.

   dem ausserhalb derselben strömenden Medium als Resultat. 



  Da die Rohrschlangen 9 dazu bestimmt sind, selbst dichte Kanäle zu bilden, ist keine genaue, zeitraubende und teure Wicklungsmethode für sie erforderlich. Verhältnismässig grosse Schwankungen in ihrer Form und ihren Lagen zueinander wirken auf ihre effektiven    Funktionen,   nicht wesentlich ein. 



  Dadurch, dass derjenige Abschnitt der Rohrschlangen 9, in welchem das innere Medium nach der beschriebenen Ausführungsform in der gleichen Richtung (im Gleichstrom) wie das äussere Medium strömt, nur ungefähr ein Drittel der gesamten Wärmeaustauschfläche bildet sowie dadurch, dass ein verhältnismässig geringer    Teil   des äusseren Mediums über diesen Teil der    Wärmeaustauschfläche   strömt als über den übrigen Teil, wird der effektive Wärmeaustausch im grossen und ganzen der gleiche, wie wenn die gesamte    Wärmeaustauschfläche   für Gegenstrom angeordnet wäre. 



  Der beschriebene    Wärmeaustauschapparat   nach der Erfindung wird von verhältnismässig kleinerer Grösse und billiger und leichter auszuführen sein sowie grösseren Effekt darbieten und weniger empfindlich für Verschmutzung sowie leichter bei    Bedarf   zu reinigen    sein,   als bisher bekannte Wärmeaustauschapparate. 



  In solchen Fällen, wo der Mantel 3    derartige   Ungleichmässigkeiten seiner inneren Abmessungen aufweist, dass eine zufriedenstellende Abdichtung zwischen dem Mantel 3 und den Rippen 2 nicht möglich ist., wird eine die Rippen 2 dicht umschliessende innere Umhüllung 20 vorgesehen, die mit Vorrichtungen versehen oder selbst derart ausgestaltet ist, dass eine effektive Abdichtung zwischen ihr und dem äusseren Mantel 3 erzielt wird. Eine derartige Dichtung ist beispielsweise bei 21 vorgesehen. 



  Der    Wärmeaustauschapparat   kann im Rahmen der Erfindung weiter abgeändert werden. So können beispielsweise die Rippen 2 in mehr oder weniger dichter    Anschliessung   an dem Mantel 3 oder an der Umhüllung 20 befestigt sein. 



  Ferner kann der Apparat so ausgeführt sein, dass die Rohrschlangen 9 in der Längsmitte des Apparates umkehren, so dass zwei Sätze entstehen, wobei die    Zuleitungs-   bzw. die Ableitungsenden der Rohrschlangen des einen Satzes an dem einen und diejenigen der Rohrschlangen des anderen Satzes an dem anderen Ende des Apparates vorgesehen sind. Die Rohrschlangen 9 können mit Entlüftungsvorrichtungen versehen sein. 

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Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Apparat für den Wärmeaustausch zwischen zwei Medien, die in schraubenlinienförmigen Kanälen durch den Apparat strömen, dadurch gekennzeichnet, dass die kanalbildenden Teile des Apparates zwei Einheiten darstellen, die derart angeordnet sind, dass die eine Einheit aus der anderen herausgeschraubt werden kann. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Apparat nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen oder mehrere schraubenlinienförmige Kanäle für das eine Medium und zwei oder mehrere, in diesem Kanal oder in diesen Kanälen angeordnete, für das andere Medium bestimmte Rohrschlangen, welche ihre Zuleitung und Ableitung am einen Ende des Apparates haben und am entgegengesetzten Ende umkehren, wobei die Gesamtlänge für sämtliche Rohrschlangen ungefähr die gleiche ist. 2. Apparat nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Rohrschlangen aufnehmenden Kanäle zwischen den Rippen eines mit letzteren versehenen Kernes, z.
    B. einer Rippenröhre, vorgesehen sind, wobei die Rippen schraubenlinienför- mig um den Kern angeordnet und von einem Mantel umgeben sind, der die Rippen und den Zwischenraum zwischen diesen überdeckt. 3. Apparat nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Rohrschlangen aufnehmenden Kanäle von Rippen begrenzt sind, die ihrerseits von einem hochkantig um den röhrenförmigen Kern gewundenen Metallband gebildet sind. 4. Apparat nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern und die Rippen gegossen sind. 5. Apparat nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern mit den Rippen als eine Einheit aus dem Apparat zwecks Reinigung herausnehmbar sind. 6.
    Apparat nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende des Kernes und die Enden der Rohrschlangen in einer Stirnwand des Apparates angeordnet sind, welche an einem Flansch am Mantel abnehmbar befestigt ist und an welcher eine Verteilungshaube und eine Sammelhaube für das durch die Rohrschlangen strömende Medium und ferner am Mantel Zuleitungs- und Ableitungsstutzen für das durch die Rohrschlangen strömende Medium vorgesehen sind. 7.
    Apparat nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Längshälfte des Apparates ein Satz von Rohrschlangen vorgesehen ist, dessen Rohrschlangen in der Mitte des Apparates umkehren, wobei die Zuleitungs- und die Ableitungsenden der Rohrschlangen des einen Satzes an dem einen und diejenigen der Rohrschlangen des anderen Satzes an dem anderen Ende des Apparates vorgesehen sind. B. Apparat nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Satz von Rohrschlangen ein separater Kern zugeordnet ist. 9. Apparat nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrschlangen mit Entlüftungsvorrichtungen versehen sind. 10.
    Apparat nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern derart ausgeführt ist, dass er für das durch die die Rohrschlangen aufnehmenden Kanäle strömende Medium undurchlässig ist. 11. Apparat nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Umfang der Rippen dicht umschliessende, abnehmbare Umhüllung vorgesehen ist, die innerhalb des Mantels angeordnet ist. 12. Apparat nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung gegenüber dem Mantel dicht ist, zwecks Verhinderung einer Medienströmung zwischen der Umhüllung und dem Mantel. 13.
    Apparat nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Rohrschlangen aufnehmenden Kanäle zwischen Rippen angeordnet sind, die auf der Innenseite der Umhüllung oder des Mantels sitzen.
CH358453D 1956-10-10 1957-10-08 Wärmeaustauschapparat CH358453A (de)

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