CH649373A5

CH649373A5 - HEAT EXCHANGER.

Info

Publication number: CH649373A5
Application number: CH8597/79A
Authority: CH
Inventors: Bjoern Hillerstroem
Original assignee: Ctc Ab
Priority date: 1978-09-26
Filing date: 1979-09-24
Publication date: 1985-05-15
Also published as: ATA625579A; DK151512C; CA1118761A; FR2437594A1; JPS5546396A; DK151512B; NO793075L; GB2032091B; NO147283C; DE2938249A1; NO147283B; SE7810113L; NL7907022A; IT7925995A0; AT363500B; GB2032091A; IT1123335B; BE879027A; FR2437594B1; DK403779A

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a heat exchanger according to the preamble of patent claim 1.

Bei den bisher entwickelten Wärmetauschern musste stets ein Kompromiss zwischen Leistungsfähigkeit und Herstellungskosten geschlossen werden. Dadurch entstanden wegen der ständig wachsenden Ansprüche der Verbraucher auf der einen Seite und der erhöhten Materialkosten und Löhne auf der anderen Seite häufig Engpässe. With the heat exchangers developed so far, a compromise has always to be made between performance and manufacturing costs. This often caused bottlenecks due to the constantly growing demands of consumers on the one hand and the increased material costs and wages on the other.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Wärmetauschers der eingangs genannten Art, der die Nachteile bekannter Ausführungen vermeidet und der insbesondere trotz niedriger Herstellungskosten einen hohen Wirkungsgrad aufweist, d.h. einen hohen Koeffizienten des Wärmeübergangs von einem Medium zum anderen. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 definierten Massnahmen gelöst. The object of the invention is to provide a heat exchanger of the type mentioned at the outset, which avoids the disadvantages of known designs and which, despite the low production costs, has a high degree of efficiency, i.e. a high coefficient of heat transfer from one medium to another. This object is achieved by the measures defined in the characterizing part of patent claim 1.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des Wärmetauschers sind in den Patentansprüchen 2 bis 6 umschrieben. Particularly advantageous embodiments of the heat exchanger are described in claims 2 to 6.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstands sind nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen schematisch: Advantageous exemplary embodiments of the subject matter of the invention are described in more detail below with reference to the drawings, which show schematically:

Fig. 1 einen Wärmetauscher in Vorderansicht teilweise aufgeschnitten; Figure 1 is a partially cut away heat exchanger in front view.

Fig. 2 den Wärmetauscher der Fig. 1 in Draufsicht auf die Unterseite; Fig. 2 shows the heat exchanger of Figure 1 in plan view of the underside.

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung des Strömungsverlaufs in einem Wärmetauscher; 3 shows a representation to explain the flow profile in a heat exchanger;

Fig. 4 und 5 im vergrösserten Massstab je einen Teil des Wärmetauschers der Fig. 1 im Schnitt; Figures 4 and 5 on an enlarged scale, each a part of the heat exchanger of Figure 1 in section.

Fig. 6 bis 8 je eine Ausführungsform von in den Wärmetauscher der Fig. 1 und 2 einsetzbaren Metallstreifen. 6 to 8 each show an embodiment of metal strips which can be used in the heat exchanger of FIGS. 1 and 2.

Dem Wärmetauscher der Fig. 1 wird über einen Einlass 10 das erste Medium zugeführt, das den Wärmetauscher durch einen Auslass 11 verlässt. Dieser Einlass 10 ist mit Rohren 13 bis 16 einer Rohrvorrichtung 12 verbunden (Fig. 4). Der Auslass 11 kann ähnlich ausgebildet sein. The first medium, which leaves the heat exchanger through an outlet 11, is fed to the heat exchanger of FIG. 1 via an inlet 10. This inlet 10 is connected to pipes 13 to 16 of a pipe device 12 (FIG. 4). The outlet 11 can be designed similarly.

Die Rohre 13 bis 16 sind abgeflacht und so angeordnet, dass zwischen benachbarten Rohren ein schmaler Spalt gebildet wird (Fig. 5). Beim dargestellten Wärmetauscher sind vier Rohre parallelgeschaltet und abgeflacht, die Anzahl der Rohre kann jedoch beliebig gewählt werden. The tubes 13 to 16 are flattened and arranged in such a way that a narrow gap is formed between adjacent tubes (FIG. 5). In the heat exchanger shown, four pipes are connected in parallel and flattened, but the number of pipes can be chosen as desired.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Rohrvorrichtung 12 zwischen dem Einlass 10 und dem Auslass 11 in einer abgewandelten Zickzackform gebogen, so dass eine Anzahl von langgestreckten oder geradlinigen Abschnitten 17 gebildet wird, die miteinander durch halbkreisförmige Abschnitte 18 verbunden sind. Diese Rohrvorrichtung 12 ist in ein Gehäuse 19 eingesetzt, das aus zwei Hälften 20,21 besteht (Fig. 2 und 5). Jede Hälfte ist aus einem in einer Form verpressten Metallblech gebildet und durch den Formpressvorgang so ausgebildet, dass nach dem Wenden der einen Hälfte und dem Zusammenfügen beider Hälften ein Kanal 22 entsteht. Letzterer umgibt die Rohrvorrichtung 12 und erstreckt sich von einem zweiten Einlass 23 und einem zweiten Auslass 24 für das zweite Medium. As shown in FIG. 1, the tube device 12 is bent between the inlet 10 and the outlet 11 in a modified zigzag shape, so that a number of elongated or rectilinear sections 17 are formed, which are connected to one another by semicircular sections 18. This pipe device 12 is inserted into a housing 19 which consists of two halves 20, 21 (FIGS. 2 and 5). Each half is formed from a metal sheet pressed in a mold and is formed by the compression molding process in such a way that a channel 22 is formed after turning one half and joining the two halves together. The latter surrounds the tube device 12 and extends from a second inlet 23 and a second outlet 24 for the second medium.

Die Wirkungsweise ist folgende (Fig. 3): The mode of operation is as follows (Fig. 3):

Nach dem Eintritt des zweiten Mediums durch den zweiten Einlass 23 wird es durch die schmalen Spalte zwischen den Rohren 13 bis 16 der Rohrvorrichtung 12 gedrängt, und zwar innerhalb des geradlinigen Abschnitts 25 des Kanals 22. Es besteht nämlich keine direkte Verbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten 25 an der Aussenseite des halbkreisförmigen Abschnittes 18. Das hat zur Folge, dass das zweite Medium nach Vorbeigang an der Sperre 26 erneut durch die schmalen Spalte der Rohrvorrichtung 12 gezwungen wird. Das bedeutet, dass das zweite Medium in den schmalen Spalten der Rohrvorrichtung 12 unter wiederholten Richtungswechseln hin-und hergedrängt wird. Zum selben Ergebnis führen in Fig. 1 kleine Platten 27, die im Kanal 22 so angeordnet sind, dass eine Strömung des Mediums längs der Aussenseite der halbkreisförmigen Abschnitte 18 der Rohre 13 bis 16 verhindert wird. Auf diese Weise wird das zweite Medium gezwungen, durch die schmalen Spalte der Rohrvorrichtung 12 zu strömen. After the second medium has entered through the second inlet 23, it is forced through the narrow gaps between the pipes 13 to 16 of the pipe device 12, namely within the straight section 25 of the channel 22. This is because there is no direct connection between two successive sections 25 on the outside of the semicircular section 18. As a result, the second medium is forced again through the narrow gaps of the pipe device 12 after passing the barrier 26. This means that the second medium is pushed back and forth in the narrow gaps of the tube device 12 with repeated changes of direction. In FIG. 1, the same result leads to small plates 27 which are arranged in the channel 22 in such a way that a flow of the medium along the outside of the semicircular sections 18 of the tubes 13 to 16 is prevented. In this way, the second medium is forced to flow through the narrow gaps of the pipe device 12.

Um den Koeffizienten des Wärmeübergangs zu vergrössern, werden die Rohre 13 bis 16 vorteilhaft mit Kreuznuten versehen, siehez. B. SW-PS363164. Letztere tragen auch dazu bei, dass der schmale Schlitz zwischen benachbarten Rohren sowie der Spalt zwischen den äusseren Rohren und dem Gehäuse 19 eine optimale Breite erhalten, so dass der gewünschte, hohe Koeffizient des Wärmeübergangs erhalten werden kann. Wahlweise können die abgeflachten Rohre auch glatt sein. In diesem Falle können in Querrichtung eine Struktur aufweisende Metallstreifen zwischen den Rohren sowie zwischen den Rohren und dem Gehäuse angeordnet werden, wobei die Höhe des Strukturmusters die Schlitzbreite bestimmt. To increase the coefficient of heat transfer, the tubes 13 to 16 are advantageously provided with cross grooves, seez. B. SW-PS363164. The latter also help to ensure that the narrow slot between adjacent tubes and the gap between the outer tubes and the housing 19 are given an optimal width so that the desired, high coefficient of heat transfer can be obtained. Optionally, the flattened pipes can also be smooth. In this case, metal strips having a structure can be arranged in the transverse direction between the tubes and between the tubes and the housing, the height of the structure pattern determining the slot width.

Eine solche Abwandlung zeigt Fig. 6 in Vorderansicht und Fig. 7 im Schnitt. Die Fig. 6 zeigt zusätzlich einen Teil des Kanals 22 des Gehäuses 19, in das die in Fig. 6 nicht dargestellte Rohrvorrichtung 12 eingesetzt werden soll. Sowohl zwischen den Rohren der Rohrvorrichtung als auch zwischen den Rohren und dem Gehäuse sind Metallstreifen 28 angeordnet, deren Länge der der Such a modification is shown in FIG. 6 in front view and FIG. 7 in section. FIG. 6 additionally shows a part of the channel 22 of the housing 19 into which the pipe device 12, not shown in FIG. 6, is to be inserted. Metal strips 28 are arranged between the tubes of the tube device as well as between the tubes and the housing, the length of which is that of

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

geradlinigen Abschnitte 17 des Kanals 22 entspricht. Jeder Metallstreifen 28 weist eine Anzahl Vorsprünge oder Ausbauchungen 29 auf. Deren Höhe bestimmt die Breite der zwischen den Rohren angeordneten Spalte, durch die das zweite Medium strömt. Vorteilhaft wählt man für die Vorsprünge 29 eine Wellenform (Fig. 6), so dass sie gleichzeitig zur Führung des strömenden zweiten Mediums beitragen (Pfeile in Fig. 6). corresponds to rectilinear sections 17 of the channel 22. Each metal strip 28 has a number of projections or bulges 29. Their height determines the width of the column arranged between the tubes through which the second medium flows. It is advantageous to choose a wave form for the projections 29 (FIG. 6) so that they simultaneously contribute to guiding the flowing second medium (arrows in FIG. 6).

3 649 373 3,649,373

Der Metallstreifen der Fig. 8 hat dagegen ein rechteckiges Zickzackprofil, so dass aufeinanderfolgende Oberflächen des Metallstreifens abwechselnd die Rohre 14 bzw. 15 berühren. In ähnlicher Weise werden Metallstreifen in den äusseren Spalten 5 der Rohrvorrichtung angeordnet. Die Ausgestaltungen nach Fig. 6 bis 8 führen u. a. zur Vergrösserung der aktiven Aussenfläche der Rohre und somit zu einem verstärkten Wärmeübergang. 8 has a rectangular zigzag profile, so that successive surfaces of the metal strip alternately touch the tubes 14 and 15, respectively. Similarly, metal strips are arranged in the outer columns 5 of the pipe device. 6 to 8 lead u. a. to enlarge the active outer surface of the pipes and thus to increase heat transfer.

M M

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

649 373 PATENT CLAIMS

1. heat exchanger for exchanging heat between a first medium flowing through a pipe device (12) and a second medium surrounding the pipe device (12), the pipe device (12) having at least two pipes (13, 14, 15, 16), which are connected in parallel between an inlet (10) and an outlet (11) for the first medium, characterized in that the pipe device (12) is enclosed in a housing (19) composed of two halves (20, 21), so is designed such that a channel (22) is formed for the second medium from an inlet (23) to an outlet (24) for the second medium, the channel (22) being formed by substantially parallel rectilinear channel sections which pass through one another semicircular duct sections are connected, and includes the pipes (13, 14, 15, 16) forming the pipe device (12), which have corresponding straight pipe sections (17) and semicircular pipe sections (18), so that the second medium is forced to flow through the gaps formed between the tubes (13, 14, 15, 16) of the tube device (12) under repeated changes of direction.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the tubes (13, 14, 15, 16) of the tube device (12) are arranged in a direction perpendicular to the sectional plane of the housing (19), and are flattened in this direction are that the narrow and elongated gaps for the second medium are formed between adjacent tubes (13, 14, 15, 16).

3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the two housing halves are symmetrical with respect to their longitudinal axis.

4. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that a plate (27) is inserted in at least one semicircular section of the channel (22) in the housing (19) and extends from the channel wall to the tubes.

5. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the tubes (13, 14, 15, 16) are provided with cross grooves.

6. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that metal strips (28) are arranged between adjacent tubes (13, 14, 15, 16) and between the latter and the housing (19) and are provided with transverse flanges or beads (29).