CH630721A5

CH630721A5 - Rohrbuendelwaermeaustauscher mit stroemungsleitvorrichtung.

Info

Publication number: CH630721A5
Application number: CH66778A
Authority: CH
Inventors: Rene Gossalter
Original assignee: Agresto Ag International Sa
Priority date: 1978-01-23
Filing date: 1978-01-23
Publication date: 1982-06-30
Also published as: AR220362A1; ES477070A1; ZA784076B; DE2901910A1; BE873628A; GB1601667A; IL56489A; BR7808623A; FR2415219A1; DE2901910C2; FR2415219B1; US4397350A

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrbündelwärmeaustauscher mit Strömungsleitvorrichtung zur Führung der Strömung des im Aussenraum strömenden Mediums. Die Erfindung ermöglicht die Verbesserung des Wärmeübergangs bei kleinerem Druckabfall und die einfachere Einfädlung der einzelnen Rohre bei der Montage der Rohrbündelwärmeaustauscher mit Strömungsleitvorrichtung.

Ohne eine Strömungsleitvorrichtung strömen die Medien im Aussenraum von Rohrbündelwärmeaustauschern entlang der Rohre. Die Geschwindigkeitsverteilung ist ohne Strömungsleitvorrichtung ungleichmässig über den Aussenraum verteilt, so dass sich im Verhältnis zum Druckverlust niedrige Wärmeübergangszahlen ergeben. Der Wärmeübergang nimmt bekanntlich unterproportional mit der Geschwindigkeit zu, während der Druckverlust weit überproportional, nämlich fast quadratisch zunimmt.

Weiter ist bekannt, dass sich der Wärmeübergang bei Quer-anströmung von Rohren bedeutend erhöht gegenüber dem erreichbaren Wärmeübergang bei Längsströmung.

Strömungsleitvorrichtungen, um eine bessere Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit und um vor allem teilweise Queran-strömung zu erreichen, sind als sogenannte Einbauten bekannt.

Die bis heute bekannten Strömungsleitvorrichtungen weisen aber erhebliche Mängel auf. Sie ergeben eine geringe Erhöhung der Wärmeübergangszahl, jedoch einen unverhältnismässig hohen Druckverlust.

Zusätzlich entstehen mit den bekannten Strömungsleitvorrichtungen Zonen mit geringen Strömungsgeschwindigkeiten, in denen die Gefahr von Rückstandsbildungen vergrössert ist.

Bekannt sind u.a. abgeschnittene Kreisscheiben, die quer zur Achse und mit der Kreisabschnittkante gegeneinander und in gleichmässigen Abständen voneinander im Aussenraum angebracht werden.

Diese Strömungsleitvorrichtungen zwingen die Medien im Aussenraum hin und her, zum Teil also quer zu den Rohren zu strömen, wobei die Kreisabschnittkante mehr oder weniger mit 180° umströmt wird.

Diese erzwungene Umlenkung von 180° ergibt sehr un-gleichmässige Geschwindigkeitsverteilungen und teilweise Längsströmungen im Aussenraum, so dass nicht eine dem Druckverlust entsprechende Verbesserung des Wärmeübergangs erreicht werden kann.

Weiter sind sogenannte Scheibeneinbauten als Strömungs-leitvorrichtungen bekannt. Diese Scheiben besitzen für den

Strömungsdurchlass in der Mitte normalerweise eine kreisförmige Öffnung und in einem axialen Abstand davon eine Stauscheibe mit grösserem Durchmesser als die zentrale Öffnung der vorhergehenden Scheibe.

5 Auch bei den Scheibeneinbauten wird das im Aussenraum strömende Medium nur teilweise zu den eingebauten Rohren quergeführt und die Umlenkungen um 180° verschlechtern das Verhältnis des Wärmeübergangs zum Druckverlust in gleicher Weise wie bei den Strömungsleitvorrichtungen mit abgeschnit-io tenen Kreisscheiben.

Zur Verbesserung des bisher Bekannten wird ein Rohrbündelwärmeaustauscher der eingangs genannten Art gemäss dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 vorgeschlagen.

15 Ein Rohrbündelwärmeaustauscher mit Strömungsleitvorrichtung nach Erfindung ermöglicht im Gegensatz zu dem bisher Bekannten eine etwa gleichförmige Drallströmung mit gleich-mässiger Queranströmung der Rohre, ohne dass die Strömungsrichtung mehrmals brüsk geändert wird.

20 In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann mit der Höhe der Abstandsstützen der dem Medium zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt verändert werden. Auf diese Weise kann die Strömungsgeschwindigkeit im Aussen-25 räum beliebig variiert werden.

In einem Rohrbündelwärmeaustauscher mit Strömungsleitvorrichtung nach der Erfindung entstehen keine Zonen mit erheblich verringerter Geschwindigkeit.

Die Geschwindigkeit ist über den Strömungsweg gleichmäs-30 sig verteilt und der Wärmeübergang wird bei gleichem Druckverlust wesentlich grösser.

Die Gefahr der Rückstandsbildung ist sehr stark reduziert.

Durch Vergrösserung oder Verkleinerung der Kreisaus-35 schnittscheibenabstände längs des Strömungsweges können die Volumenänderungen des Mediums bei Durchströmen des Aus-senraumes des Rohrbündelwärmeaustauschers so ausgeglichen werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit den für den Wärmeübergang günstigsten Wert beibehält.

40 Bei Anwendung der Erfindung zum Bau von Kondensatoren oder Verdampfern kann zum Beispiel der mittlere Wärmeübergang bei Kondensatoren wesentlich gesteigert werden.

Eine beispielsweise Ausführungsform eines Rohrbündelwärmeaustauschers mit Strömungsleitvorrichtung nach Erfin-45 dung ist in den Zeichnungen Fig. 1 bis 4 dargestellt.

In Fig. 1 ist eine Kreisausschnittscheibe in Aufsicht mit einem Ausschnittwinkel von 60° dargestellt.

Fig. 2 stellt eine Abstandsstütze dar, um die Kreisausschnitt-50 Scheibe in entsprechendem Abstand festzuhalten.

Fig. 3 stellt einen Querschnitt durch einen Rohrbündelwärmeaustauscher quer zur Achse dar, in dem der besseren Übersicht wegen nur drei Kreisausschnittscheiben eingezeichnet sind.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach der in Fig. 3 dargestellten 55 Schnittfläche E-E-.

Die drei in Fig. 3 dargestellten Kreisausschnittscheiben besitzen die Bezeichnungen 1,2 und 3, wobei die Kreisausschnittscheibe 2 in einem durch die Abstandsstütze 4 bestimmten Abstand höher liegt als die Kreisausschnittscheibe 1. 60 Die Kreisausschnittscheibe 3 ist ebenfalls um denselben Abstand höher als die Kreisausschnittscheibe 2.

Die Höhersetzung der um 60° verdrehten nächsten Kreisausschnittscheibe wiederholt sich über die ganze Länge der Strömungsleitvorrichtung.

65 Die Kreisausschnittscheibe 3 gemäss Fig. 1 besitzt drei Bohrungen für den Durchlass der Rohre 5 und sechs Bohrungen 14, in welche die Zapfen 15 der Abstandsstützen 4 eingepresst werden.

In Fig. 3 sind die Abstandsstützen 4, die in die Kreisausschnittscheibe 3 eingepresst sind, auf einer Seite geschnitten dargestellt. Dadurch wird ersichtlich, dass die Abstandsstützen den Zwischenraum zwischen den Rohren 5 und zwischen den

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Rohren 5 und dem Mantel 6 verdecken, so dass das Medium gezwungen ist, der wendeltreppenförmigen Anordnung der Kreisausschnittscheiben zu folgen und nicht einfach die Kreisausschnittscheiben 1,2,3 zu umströmen.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

630 721 PATENTANSPRÜCHE

1. Rohrbündelwärmeaustauscher mit Strömungsleitvorrichtung im Aussenraum, dadurch gekennzeichnet, dass Kreisausschnittscheiben (1,2,3) mit einem Zentrumswinkel gleich oder kleiner als 180° mit gegenseitigem Abstand und jeweils etwa um die Grösse des Zentrumswinkels gedreht wendeltreppenartig angeordnet werden und dass zwischen den Kreisausschnittscheiben Abstandsstützen (4) so angeordnet sind, dass sie die Zwischenräume zwischen den Rohren (5) und zwischen den Rohren (5) und dem Mantel (6) des Rohrbündelwärmeaustauschers verdecken, um das im Aussenraum strömende Medium zu zwingen, einen wendeltreppenartigen Weg zu nehmen und nicht einfach die Kreisausschnittscheiben (1,2, 3) zu umströmen.

2. Rohrbündelwärmeaustauscher mit Strömungsleitvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände zwischen den Kreisausschnittscheiben längs der Strömung kleiner oder grösser werden, um die Volumenänderung des Mediums beim Durchströmen auszugleichen.