Rohrbündelverdanypfer für Kälteanlagen Die Erfindung betrifft einen Rohrbündelverdamp- fer für Kälteanlagen, bei dem ein zu kühlendes Me dium innerhalb eines Mantelrohres um Kältemittel führende, Rohrreihen bildende Innenrohre strömt und das Kältemittel durch zwei Umlenkkammern auf weisende Umlenkdeckel den Innenrohren zugeführt und mehrfach umgelenkt wird.
Bei einer bekannten Ausführungsform eines solchen Rohrbündelverdamp- fers sind die Innenrohre an- den beiden Stirnseiten des Mantelrohres in Rohrböden befestigt. Dabei ist das Mantelrohr an den beiden Enden mit Umlenkdeckeln versehen, die so ausgebildet sind, dass das Kältemittel nach dem Herausströmen aus der einen Rohrgruppe zui nächsten hingelenkt und dort zum Hineinströmen veranlasst wird.
Durch die richtungsmässige Umkehr des Kältemittelstromes in den Umlenkkammern der Umlenkdeckel wird ermöglicht, dass das Kältemittel mehrmals hin und her durch das Rohrbündel geführt werden kann. Im allgemeinen sind die Umlenkkam- mern in den Umlenkdeckeln dadurch gebildet, dass die Böden der Deckel mit eingegossenen oder ein geschweissten Stegen versehen sind, die jeweils einen kammerartigen Bereich ergeben und eine Anzahl von Rohrmündungen zusammenfassen.
Da das Volumen des Kältemittels durch die Dampfbildung im Verdampfer ständig zunimmt und eine zu grosse Geschwindigkeit des strömenden Kälte mittels vermieden werden soll, ist es üblich, die Zahl der in eine Umlenkkammer mündenden Rohre vom Eintritt des Kältemittels in den Verdampfer bis zum Austritt hin zu vergrössern.
Zur Erreichung dieses Ziels sind Umlenkdeckel bekannt, bei denen die Anordnung der Umlenkkam- mern so vorgenommen ist, dass das zunächst noch flüssige Kältemittel zuerst in eine untere Kammer hineingeleitet wird, von der aus es sich auf eine erste Gruppe von Rohren verteilt, nach deren Ver- lassen .es umgelenkt und einer erst einmal nur wenige Rohre mehr zählenden Rohrgruppe zugeführt wird;
nach dem Verlassen dieser Rohre wird das nun bereits aus einem Gemisch von Kältemittelflüssigkeit und -dampf bestehende Kältemittel einer wiederum grö sseren Rohrgruppe zugeleitet,. und dieser Vorgang wie derholt sich anschliessend noch mehrmals, bis das weitestgehend - dampfförmige - Kältemittel schliesslich aus der letzten, ganz oben angeordneten, .grössten Umlenkkammer in die Saugleitung geführt wird; von wo aus es den Verdampfer verlässt, um zum Verdich ter zu strömen. Bei -den beschriebenen bekannten Umlenkdeckeln fassen nun die Umlenkkammern je weils Gruppen von auch mehr als in zwei Reihen.
übereinanderliegenden Rohren zusammen. Damit ist jedoch der Nachteil verbunden, dass das Gemisch aus Kältemitteldampf und -flüssigkeit in seine Phasen zer legt wird, indem das noch uriverdampfte Kältemittel auf Grund seines höheren spezifischen Gewichtes nur in die unteren in die Kammer einmündenden Rohre eintritt, während der Kältemitteldampf in die oberen Rohre der betreffenden in der Kammer zusammen gefassten Rohrgruppe hineinzuströmen sucht.
Die Folge davon ist, dass ein Teil der Innenrohre des Verdampfers -nur von Kältemitteldampf und ein anderer Teil vorwiegend nur von flüssigem Kälte mittel durchströmt wird, so dass also eine ganze An zahl von Rohren, nämlich die nur dampfführenden, an dem erforderlichen Wärmeaustausch nur in sehr begrenztem Umfang teilnimmt. Ein.
Absinken des Wirkungsgrades ist somit unvermeidbar: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die nachteiligen Wirkungen der bekannten Umlenkdeckel auszuräumen und einen verbesserten Rohrbündelver- dampfer zu schaffen.
Die Lösung geschieht nach der Erfindung dadurch, dass die Umlenkdeckel auf der Innenseite mit Trennstegen und Anschlüssen derart versehen sind, dass die Zufuhr des Kältemittels sowohl in die oberste als auch in die unterste waagrechte Rohrreihe und die Umlenkung des Kältemittels jeweils nur von einer waagrechten Rohrreihe zur nächsten darüber- oder darunterliegenden Rohrreihe erfolgt und dass ferner der Austritt des Kältemittels aus dem einen Umlenkdeckel in Höhe seiner waagrechten Symmetrieebene erfolgt. Durch
diese Ausbildungs weise wird erreicht, dass das Gemisch, welches durch die Rohre geführt wird, jedesmal nach dem Durch strömen einer Rohrgruppe unter solchen Bedingungen in die nächste Umlenkkammer hineingeführt wird, dass alle Gemischanteile den gleichen Einflüssen der Schwerkraftwirkung ausgesetzt und auch zu einem gleichen Umlenkweg gezwungen sind.
Beim Hinein strömen in die nächste Rohrgruppe im Anschluss an den Umlenkvorgang sind die Bedingungen wiederum praktisch für alle Gemischanteile gleich, so dass also eine Zerlegung des Gemisches in seine Phasen ausgeschlossen ist. In jedem Rohr strömen gleich mässige Anteile von Flüssigkeit und Dampf, so dass auch jedes Rohr einer Rohrgruppe in ebendemselben Masse am Wärmeaustausch teilnimmt wie die anderen Rohre.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigen: Abb. 1 den einen Umlenkdeckel im Grundriss, in Richtung des Pfeils A gesehen, Abb. 2 den Umlenkdeckel gemäss Abb. 1 in einem diametralen Querschnitt, Abb. 3 in einer Ansicht entsprechend Abb. 2 den anderen auf der anderen Seite des Mantelrohres, ge genüber dem Deckel nach Abb. 2,
angeordneten Um- Ienkdeckel, Abb. 4 einen Umlenkdeckel in anderer Ausbil dungsweise als Abb. 1, im Grundriss, und Abb. 5 den Umlenkdeckel gemäss Abb. 4 in einem diametralen Querschnitt.
In den Abb. 2, 3 und 5 sind die waagrechten Innenrohre 1 des Rohrbündelverdampfers in ab gebrochener Darstellungsweise zu erkennen, wie sie in dem betreffenden Rohrboden 2 befestigt sind. Aussen auf den beiden einzelnen dargestellten Rohrböden 2 sind die Umlenkdeckel 3, 3' mittels nicht dargestell ter Schrauben befestigt. Zwischen dem Umlenkdeckel 3 bzw. 3' und dem betreffenden Rohrboden 2 be findet sich jeweils eine Dichtung 4.
Die beiden Rohr Böden 2 sind auf bekannte Weise durch ein nicht dargestelltes Mantelrohr verbunden, das alle Innen rohre 1 enthält.
Bei dem in den Abb. 1 und 2 dargestellten Deckel 3 strömt das flüssige Kältemittel in Richtung der Pfeile 5 und 6 in, die oberste und die unterste Ein- -laufkammer <B>11</B> bzw. 12 durch die Öffnungen 7 und 8 hinein. Die beiden Einlaufkammern 11, 12 werden je gebildet durch den Rand 9 des Deckels und durch einen eingegossenen, ein strömungsgünstiges Profil aufweisenden Steg 10.
Die Kammern 11 und 12 umfassen je eine waagrechte Reihe von vier Rohren 1, die in Abb. 1 aus Gründen der Deutlichkeit in Form von ausgezogenen Kreisen dargestellt sind. An sich befinden sich natürlich die Rohre 1 oberhalb der Ebene der Abb. 1.
Das flüssige Kältemittel strömt aus den Einlaufkammem 11 und 12 durch die zu gehörigen Rohre 1 der von diesen beiden Kammern erfassten Rohrreihen zu dem in Abb. 3 dargestellten, dem in Abb.2 gezeigten Umlenkdeckel gegenüber liegenden Deckel 3', wo das Kältemittel in den Kammern 13 und 14, aus der jeweils äussersten Rohr reihe kommend, zu der jeweils folgenden, weiter nach innen zu liegenden waagrechten Rohrreihe umgelenkt wird.
Diese neue Rohrreihe umfasst, wie aus Abb. 1 ersichtlich ist, bereits wesentlich mehr Rohre als die erste Rohrreihe und mündet in die Umlenkkammer 15 bzw. 16 des in den Abb. 1 und 2 dargestellten Deckels 3. Dort erfolgt wiederum eine Umlenkung um 180 und die Hineinführung des nun wieder mehr Dampfanteile enthaltenden Kältemittels in die nächst folgende, aus mehr Rohren als die vorhergehende Rohrreihe bestehende Rohrreihe.
Der Strömungsweg des Gemisches aus Kältemitteldampf und -flüssigkeit setzt- sich in sinngemässer Weise von beiden Seiten her, also von oben und unten, zur Mitte des Rohr bündels hin fort, wo die beiden Ströme zuletzt in der Kammer 17 des in den Abb. 1 und 2 gezeigten Deckels 3 zusammentreffen und in Richtung des Pfeils 18 durch die Öffnung 19 den Verdampfer bzw. den Umlenkdeckel 3 in Höhe der waagrechten Symmetrieebene des letzteren verlassen.
Bei dem in den Abb. 4 und 5 gezeigten Umlenk- deckel 2 vollzieht sich der Strömungsvorgang in sinngemässer Weise wie vorbeschrieben. Auf die Darstellung des gegenüberliegenden Umlenkdeckels wurde hierbei verzichtet. Zum Unterschied gegenüber dem in Abb.2 wiedergegebenen Deckel wird der Kältemitteldampf hier nicht gesammelt, sondern ge trennt durch die Auslässe 20 und 21 abgeführt. Die Auslässe 20, 21 sind dabei so ausgebildet, dass sie sich jeweils über eine ganze Rohrreihe erstrecken, wie aus Abb.4 zu ersehen ist.
Die beiden lang gestreckten Auslässe 20 und 21 sind durch den Steg 22 voneinander getrennt, so dass das getrennt ein- geführte Kältemittel auch wieder getrennt fortgeleitet wird. Die Auslässe 20 und 21 sind mit Flanschen 23 und 24 versehen.
Rohrbündelverdanypfer for refrigeration systems The invention relates to a shell-and-tube evaporator for refrigeration systems, in which a medium to be cooled flows inside a jacket pipe around refrigerant leading, rows of pipes forming inner pipes and the refrigerant is fed through two deflection chambers facing deflection covers to the inner pipes and deflected several times.
In a known embodiment of such a tube bundle evaporator, the inner tubes are attached to the two end faces of the jacket tube in tube sheets. The jacket tube is provided with deflection covers at both ends, which are designed so that the refrigerant, after flowing out of one tube group, is directed to the next and caused to flow into there.
The directional reversal of the refrigerant flow in the deflection chambers of the deflection cover enables the refrigerant to be guided back and forth through the tube bundle several times. In general, the deflection chambers in the deflection lids are formed in that the bases of the lids are provided with cast-in or welded webs which each result in a chamber-like area and combine a number of pipe openings.
Since the volume of the refrigerant is constantly increasing due to the formation of vapor in the evaporator and an excessive speed of the flowing cold should be avoided, it is common to increase the number of pipes opening into a deflection chamber from the entry of the refrigerant into the evaporator to the exit .
To achieve this goal, deflection covers are known in which the deflection chambers are arranged in such a way that the initially still liquid refrigerant is first directed into a lower chamber, from which it is distributed over a first group of tubes, after which - let .es diverted and fed to a group of tubes that initially only counts a few tubes;
after leaving these tubes, the refrigerant, which already consists of a mixture of refrigerant liquid and refrigerant vapor, is again fed to a larger group of tubes. and this process then repeats itself several times until the largely - vaporous - refrigerant is finally led from the last, largest deflection chamber, located at the top, into the suction line; from where it leaves the evaporator to flow to the compressor. In the case of the known deflector covers described, the deflection chambers now hold groups of more than two rows.
superimposed tubes together. However, this has the disadvantage that the mixture of refrigerant vapor and liquid is separated into its phases, in that the still urine-evaporated refrigerant only enters the lower tubes opening into the chamber due to its higher specific weight, while the refrigerant vapor enters the upper ones Seeks to flow in pipes of the pipe group in question combined in the chamber.
The consequence of this is that part of the inner tubes of the evaporator - only refrigerant vapor and another part predominantly only liquid refrigerant flows through, so that a whole number of tubes, namely the only steam-carrying, only in the required heat exchange participates to a very limited extent. One.
A decrease in the degree of efficiency is therefore unavoidable: The invention is based on the object of eliminating the disadvantageous effects of the known deflecting covers and of creating an improved tube bundle evaporator.
The solution is made according to the invention in that the deflection cover is provided on the inside with separators and connections in such a way that the supply of the refrigerant to both the top and the bottom horizontal row of tubes and the deflection of the refrigerant only from one horizontal row of tubes to The next row of tubes above or below takes place and that the refrigerant also emerges from the one deflecting cover at the level of its horizontal plane of symmetry. By
This training ensures that the mixture, which is passed through the pipes, is fed into the next deflection chamber each time after flowing through a group of pipes under such conditions that all mixture components are exposed to the same effects of gravity and also forced to follow the same deflection path are.
When flowing into the next group of tubes following the deflection process, the conditions are again practically the same for all mixture components, so that a breakdown of the mixture into its phases is excluded. Equal proportions of liquid and steam flow in each tube, so that each tube in a tube group participates in the heat exchange to the same extent as the other tubes.
Exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawing, namely: Fig. 1 shows one deflecting cover in plan, seen in the direction of arrow A, Fig. 2 shows the deflecting cover according to Fig. 1 in a diametrical cross-section, Fig. 3 in a corresponding view Fig. 2 the other on the other side of the jacket pipe, ge compared to the cover according to Fig. 2,
arranged reversing cover, Fig. 4 a reversing cover in a different design than Fig. 1, in plan, and Fig. 5 the reversing cover according to Fig. 4 in a diametrical cross-section.
In Figs. 2, 3 and 5, the horizontal inner tubes 1 of the tube bundle evaporator can be seen in a broken representation from how they are attached in the tube sheet 2 concerned. On the outside of the two individual tube sheets 2 shown, the deflecting covers 3, 3 'are fastened by means of screws (not shown). A seal 4 is located between the deflection cover 3 or 3 'and the respective tube sheet 2.
The two tube bottoms 2 are connected in a known manner by a casing tube, not shown, which contains all inner tubes 1.
In the case of the cover 3 shown in FIGS. 1 and 2, the liquid refrigerant flows in the direction of arrows 5 and 6 in, the uppermost and the lowermost inlet chamber 11 and 12, respectively, through the openings 7 and 8 in. The two inlet chambers 11, 12 are each formed by the edge 9 of the cover and by a cast-in web 10 having a flow-favorable profile.
The chambers 11 and 12 each comprise a horizontal row of four tubes 1, which are shown in Fig. 1 for reasons of clarity in the form of solid circles. As such, of course, the tubes 1 are located above the level of Fig. 1.
The liquid refrigerant flows from the inlet chambers 11 and 12 through the corresponding tubes 1 of the rows of tubes covered by these two chambers to the cover 3 'shown in Fig. 3, opposite the deflecting cover shown in Fig. 2, where the refrigerant is in the chambers 13 and 14, coming from the respective outermost row of tubes, is diverted to the respective following horizontal row of tubes lying further inward.
As can be seen from FIG. 1, this new row of tubes already comprises considerably more tubes than the first row of tubes and opens into the deflection chamber 15 or 16 of the cover 3 shown in FIGS. 1 and 2. There is again a deflection by 180 and the introduction of the refrigerant, which now again contains more steam, into the next following row of pipes, which consists of more pipes than the previous row of pipes.
The flow path of the mixture of refrigerant vapor and liquid continues in an analogous manner from both sides, i.e. from above and below, towards the center of the tube bundle, where the two flows last in the chamber 17 of the in Figs 2 meet cover 3 shown and in the direction of arrow 18 through the opening 19 leave the evaporator or the deflection cover 3 at the level of the horizontal plane of symmetry of the latter.
In the case of the deflecting cover 2 shown in FIGS. 4 and 5, the flow process takes place in a manner analogous to that described above. The opposite deflection cover is not shown here. In contrast to the cover shown in Fig. 2, the refrigerant vapor is not collected here, but rather discharged separately through outlets 20 and 21. The outlets 20, 21 are designed in such a way that they each extend over an entire row of tubes, as can be seen from FIG.
The two elongated outlets 20 and 21 are separated from one another by the web 22, so that the separately introduced refrigerant is also passed on separately again. The outlets 20 and 21 are provided with flanges 23 and 24.