CH414705A - Heat exchange element - Google Patents

Heat exchange element

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Publication number
CH414705A
CH414705A CH1340664A CH1340664A CH414705A CH 414705 A CH414705 A CH 414705A CH 1340664 A CH1340664 A CH 1340664A CH 1340664 A CH1340664 A CH 1340664A CH 414705 A CH414705 A CH 414705A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
heat exchange
exchange element
rib
element according
recesses
Prior art date
Application number
CH1340664A
Other languages
German (de)
Inventor
Gustav Dipl Ing Baumann
Original Assignee
Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bbc Brown Boveri & Cie filed Critical Bbc Brown Boveri & Cie
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Publication of CH414705A publication Critical patent/CH414705A/en

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely

Description

  

      Wärmeaustauschelement       Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wärme  austauschelement mit flüssigkeitsdurchflossenen Roh  ren, welche mit quer zu den Rohren von Gas be  strichenen Rippen versehen sind.  



  Es ist bekannt, für den Wärmeaustausch zwischen  Gasen und Flüssigkeiten entsprechend den geringeren       Wärmeübergangszahlen    auf der Gasseite, Rippen  rohre für den Bau von Wärmetauschern zu verwen  den. Es liegen verschiedene Vorschläge über die Aus  gestaltung der Rippen und deren Anordnung sowie  der die Flüssigkeit führenden Rohre vor. Es     sind     z. B kreisförmige Rippen mit einer gegen die Peri  pherie abnehmbare Materialstärke bekannt.

   Es ist  ferner bekannt,     rechteckförmige    Rippen zu verwen  den, wobei die Rippenfläche senkrecht zur Gas  strömungsrichtung gewellt ist oder     verschiedenför-          mige    Ausbuchtungen     aufweist.    Es wurde ebenfalls  bereits vorgeschlagen, Lappen aus der Rippenfläche  heraus in den Gasstrom aufzubiegen, um dadurch  erhöhte Turbulenz und damit besseren Wärmeüber  gang auf der Gasseite zu erzielen.  



  All die vorgeschlagenen und heute gebräuchli  chen Lösungen haben den Nachteil, dass sie entweder  unwirtschaftlich sind, was zum Teil für die kreis  runden Rippen     zutrifft,    oder dass sie im     Verhältnis     zum erzielten Wärmeübergang zu hohen Druckver  lust aufweisen. Dies gilt insbesondere, wenn quer  zur Gasströmung     Rippenflächenteile    ausgebuchtet  oder aufgebogen werden. Zudem können die so     de-          formierten     Anlass zu     Verschmutzun-          gen    und damit Verschlechterung des Wärmeüber  ganges geben. Schmutzablagerungen können auch er  hebliche Korrosionszerstörungen von Rippenflächen  bewirken.  



  Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese Nach  teile zu vermeiden. Sie zeichnet sich dadurch aus,  dass Rippenflächen mit     Ausnehmungen    versehen sind.    Auf diese Weise entstehen keine Verengungen  des gasseitigen Strömungsquerschnittes oder eine       starke    Ablenkung der Gasströmung. Es ergibt sich  ein     kleinstmöglicher    Druckverlust.

   Durch die Unter  brechung der Rippenfläche durch     Ausnehmungen     wird die an der     Rippenoberfläche    sich bildende  Grenzschicht des strömenden Gases     unterbrochen    und       llediglich    in der     Grenzschicht    eine     erhöhte        Turbulenz     erzeugt. Dadurch wird der Wärmeübergang entspre  chend erhöht.  



  Eine Verbesserung dieses Effektes kann dadurch  erreicht werden, dass die Rippe leicht aus ihrer senk  rechten Stellung gegenüber der Rohrachse abgedreht  wird, so dass ein spitzer Winkel zwischen der An  strömungsrichtung des Gases und der durchlöcher  ten Rippenfläche entsteht.  



  Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes  werden anschliessend anhand von Figuren erläutert.  Es zeigt:       Fig.    1 einen Längsschnitt durch ein Rippenrohr,       Fig.    2-4 verschiedene Ausführungen von Rippen..  Ein die Flüssigkeit führendes Rohr 1 ist mit  parallel zueinander angeordneten     Rippen    2 versehen  In     den        Fig.        2-4        sind,    mögliche Anordnungen und  Formen von     Ausnehmungen    3 und Löchern angege  ben, z. B. kreisrunde Öffnungen 4, welche in der  Rippenfläche gleichmässig über diese verteilt sind.

    Diese Anordnung ergibt auf der ganzen Rippen  fläche Erhöhung der Turbulenz, hat aber den Nach  teil, dass die Wärmeleitung in der Rippe durch relativ  viele Öffnungen 4 in der Nähe des Rohres 1 etwas  beeinträchtigt wird.  



  In     Fig.    3 sind quadratische Löcher 5 derart auf  der Rippenfläche verteilt, dass die Anzahl Löcher  pro Flächeneinheit von der Peripherie der Rippe 2  gegen das Rohr 1 hin abnimmt. Auf diese Weise wird      die Wärmeleitung in der Rippe 2 gegen das Rohr  1 hin verbessert.  



  In     Fig.    4 ist eine Möglichkeit der Ausbildung       schlitzförmiger        Ausnehmungen    3 von der Rippenperi  pherie gegen das Rohr 1     hin.        dargestellt,        wobei    die  Querabmessung der Schlitze 3 gegen das Rohr 1  hin abnimmt, wodurch der wärmeleitende Quer  schnitt der Rippe 2 gegen das Rohr 1 hin wesentlich       verbessert    werden kann.

   Für die Erzeugung einer  genügenden Turbulenz sollen die Abmessungen der       Ausnehmungen    und Löcher in Richtung 7 der Gas  strömung     mindestens        zehnmal    der     Wandstärke    der  Rippe 2 entsprechen. Die Flächen der Rippen können  bezüglich der     Axe    des Rohres 1 einen Winkel ein  schliessen, welcher kleiner ist als 90 .



      Heat exchange element The present invention relates to a heat exchange element with fluid-flowed pipes, which are provided with ribs coated with gas across the pipes.



  It is known to use for the heat exchange between gases and liquids according to the lower heat transfer coefficients on the gas side, finned tubes for the construction of heat exchangers. There are various proposals on the design of the ribs and their arrangement and the pipes carrying the liquid. There are z. B circular ribs with a removable material thickness against the periphery known.

   It is also known to use rectangular ribs, the rib surface being corrugated perpendicular to the gas flow direction or having differently shaped bulges. It has also already been proposed to bend flaps out of the rib surface into the gas flow in order to achieve increased turbulence and thus better heat transfer on the gas side.



  All of the proposed and now common solutions have the disadvantage that they are either uneconomical, which is partly true for the circular ribs, or that they have too high pressure loss in relation to the heat transfer achieved. This applies in particular when parts of the rib surface are bulged or bent up transversely to the gas flow. In addition, the deformed ones can give rise to soiling and thus worsen the heat transfer. Dirt deposits can also cause considerable corrosion damage to rib surfaces.



  The present invention aims to avoid these parts after. It is characterized by the fact that rib surfaces are provided with recesses. In this way, there are no constrictions in the gas-side flow cross section or a strong deflection of the gas flow. The result is the smallest possible pressure loss.

   As a result of the interruption of the rib surface by recesses, the boundary layer of the flowing gas that is forming on the rib surface is interrupted and increased turbulence is only generated in the boundary layer. This increases the heat transfer accordingly.



  This effect can be improved by slightly turning the rib from its perpendicular position relative to the pipe axis, so that an acute angle is created between the direction of flow of the gas and the perforated surface of the rib.



  Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are then explained with reference to figures. 1 shows a longitudinal section through a ribbed tube, FIGS. 2-4 various designs of ribs. A tube 1 carrying the liquid is provided with ribs 2 arranged parallel to one another. FIGS. 2-4 show possible arrangements and shapes of recesses 3 and holes indicated, z. B. circular openings 4, which are evenly distributed over this in the rib surface.

    This arrangement results in an increase in the turbulence over the entire rib area, but has the disadvantage that the heat conduction in the rib is somewhat impaired by a relatively large number of openings 4 in the vicinity of the tube 1.



  In FIG. 3, square holes 5 are distributed on the rib surface in such a way that the number of holes per unit area decreases from the periphery of the rib 2 towards the tube 1. In this way, the heat conduction in the rib 2 towards the tube 1 is improved.



  In Fig. 4 is a possibility of forming slot-shaped recesses 3 of the Rippenperi pherie against the tube 1 out. shown, wherein the transverse dimension of the slots 3 decreases towards the tube 1, whereby the heat-conductive cross-section of the rib 2 against the tube 1 can be significantly improved.

   For the generation of sufficient turbulence, the dimensions of the recesses and holes in the direction 7 of the gas flow should correspond to at least ten times the wall thickness of the rib 2. The surfaces of the ribs can form an angle with respect to the axis of the tube 1 which is smaller than 90.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Wärmeaustauschelement mit flüssigkeitsdurch- flossenen Rohren, welche mit quer zu den Rohren von Gas bestrichenen Rippen versehen sind, da durch gekennzeichnet, dass Rippenflächen mit Aus- nehmungen versehen sind. UNTERANSPRÜCHE 1. Wärmeaustauschelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen als kreisförmige (4) elliptische oder rechteckige (5) Öffnungen ausgebildet sind. PATENT CLAIM Heat exchange element with tubes through which liquid flows and which are provided with ribs coated with gas transversely to the tubes, characterized in that rib surfaces are provided with recesses. SUBClaims 1. Heat exchange element according to claim, characterized in that the recesses are designed as circular (4) elliptical or rectangular (5) openings. 2. Wärmeaustauschelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Rippen (2) mit von der Rippenperipherie ausgehenden, vorzugsweise radia len Einschnitten (3) versehen sind. 3. Wärmeaustauschelement nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl und vorzugsweise auch die Grösse der Ausnehmungen (3-5) von der Rippenperipherie gegen das die Flüssigkeit führende Rohr (1) abneh men. 2. Heat exchange element according to claim, characterized in that the ribs (2) are provided with outgoing from the rib periphery, preferably radia len incisions (3). 3. Heat exchange element according to claim and dependent claim 2, characterized in that the number and preferably also the size of the recesses (3-5) from the rib periphery against the pipe (1) carrying the liquid decreases. 4. Wärmeaustauschelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen in den Rippen (2) in Strömungsrichtung (7) des Gases gemessen mindestens zehnmal so gross ist wie die Dicke der Rippe (2). 5. Wärmeaustauschelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenflächen mit der Rohraxe einen Winkel einschliessen, der kleiner ist als 90 . 6. Wärmeaustauschelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenflächen ge knickt sind. 4. Heat exchange element according to claim, characterized in that the recesses in the ribs (2) measured in the flow direction (7) of the gas is at least ten times as large as the thickness of the rib (2). 5. Heat exchange element according to claim, characterized in that the rib surfaces enclose an angle with the pipe axis which is smaller than 90. 6. Heat exchange element according to claim, characterized in that the rib surfaces are bent ge.
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