CH655385A5 - Waermeaustauscher. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gerippten Wärmeaustauscher nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Es ist allgemein bekannt, dass das Wesentliche in der Funktion eines gerippten Wärmeaustauschers sich daraus ergibt, dass in den Röhren, oder in den Rinnen diejenige Flüssigkeit strömt, welche von den an der Wärmeübertragung teilnehmenden Mitteln über die bessere Wärmeübertragungszahl verfügt, während entlang der senkrecht zu den Röhren befestigten Rippen das über eine schlechtere Wärmeübertragungszahl verfügende Medium strömt, im allgemeinen ein Gas, z.B. Luft.

Die schlechtere Wärmeübetragungszahl wird durch die grössere Oberfläche der Rippen ausgeglichen; aber es ist nicht gleichgültig, wie die Rippen selbst ausgebildet wurden. Die Wärmeübetragung zwischen dem der Rippe entlang strömenden Medium und der Oberfläche der Rippe wird vor allem durch die Geschwindigkeit des Mediums, bzw. die Strömungsform bestimmt. Die Strömungsform wird durch zwei Faktoren beeinflusst; und zwar einerseits dadurch, ob eine turbulente oder laminare Strömung vorhanden ist, anderseits durch die Geschwindigkeitsverteilung entlang der Rippenfläche.

Im Falle einer Gas- oder Luftströmung entlang des Rippenbleches bildet sich eine laminare Grenzschicht aus, welche von der Eintrittskante an sich ständig vergrössert. Es besteht die Möglichkeit, die Ausbildung dieser Grenzschicht zu vermeiden, und zwar durch Unterbrechung der Ebene des Bleches durch Ausbildung von sogenannten Kleinrippen.

Die Kleinrippen - mit welchen die turbulente Strömung ermöglicht bzw. gesichert wird - wurden bis jetzt so ausgeführt, dass aus dem Blechmaterial, senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums, schmale Streifenbleche ausgeschnitten wurden, weiter wurden bei einigen Lösungsarten diese ausgeschnittenen Streifenbleche entfernt, womit die Wärmeübertragungsfläche vermindert wurde.

Bei der Bestimmung der Anzahl und der Anordnung dieser Turbulenzerzeuger und ihrer Ausbildung sollen auch die Verhältnisse in Betracht gezogen werden, welche durch den Strömungswiderstand und durch die Wärmeleitung entstehen, s Die Turbulenzerzeuger dürfen nur entsprechend der Strömungslehre angewendet werden; also sollen die Anzahl und die Anordnung der Turbulenzerzeuger strömungstechnisch richtig bestimmt werden. Es ist nämlich bekannt, dass durch die Turbulenzerzeuger nicht nur die Wärmeübertragung, son-lo dem auch der Strömungswiderstand des Wärmeaustauschers erhöht wird. Es soll also die Auswirkung der Wärmeübetragung und des Strömungs widerstandes auf die Gesamtwirtschaftlichkeit in Betracht gezogen werden.

Es ist bekannt, dass die Wärme in den Rippen des 15 gerippten Wärmeaustauschers sich durch Wärmeleitung bewegt.

Das bedeutet, dass z.B. die Temperatur der Rippe einen Höchstwert erreicht, und dass davon entfernt die Temperatur immer niedriger wird und entlang der Mittellinie der beiden 20 Röhren den niedrigsten Wert erreicht. Das bedeutet also, dass die Turbulenzerzeuger womöglich auf solche Stellen angesetzt werden sollen, wo die Wärmeleitung nicht behindert wird, also wo die Temperatur der Rippen den niedrigsten Wert erreicht.

25 Zum Schluss befassen wir uns auch mit der Frage des Geschwindigkeitsverlaufes entlang der Rippenfläche. Die Turbulenzerzeuger sollen so angeordnet werden, dass damit die Gleichmässigkeit der Luftverteilung begünstigt wird. Es ist bekannt, dass bei der Strömung hinter den Röhren die 30 Luftverteilung ungleichmässig ist: Aus diesem Grund besteht die Möglichkeit dafür, dass durch eine geeignete Anordnung der Turbulenzerzeuger die Gleichmässigkeit der Strömung erhöht werden kann. Dieser Zustand kann dadurch erreicht werden, dass die Turbulenzerzeuger entlang der - mit der 3s Strömungsrichtung gleichlaufenden - Röhrenmantellinie angesetzt werden.

Der erfindungsgemässe, gerippte Wärmeaustauscher ist deshalb durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 charakterisiert und entspricht dadurch den obenstehenden 40 Prinzipien und Anforderungen, dass die Anordnung der angewendeten, speziell kombinierten Turbulenzerzeuger von den bisherigen durchaus abweichend ist - weil bei dieser Lösungsart die strömungstechnischen und die wärmetechnischen Gesichtspunkte gleichzeitig berücksichtigt wurden, 45 und dabei auch die Distanz zwischen den Rippen, die sogenannte Gleichheit der Rippenteilung gesichert wird. Die neuartigen Turbulenzerzeuger erfüllen also eine Dreierfunktion; Wärmeabgabe der Rippen mit gutem Wirkungsgrad, Beeinflussung der Strömung und Rippen-Distanzhaltung. 50 Das Wesen der Erfindung ergibt sich daraus, dass an den Plattenoberflächen des gerippten Wärmeaustauschers -welcher aus kreisförmigen Röhren und darauf vertikal befestigten, zu einander parallel liegenden Platten gefertigt wird -solche Turbulenzerzeuger ausgebildet werden sollen, welche aus aus der ursprünglichen Plattenfläche trapezförmig ausgestanzten und um 90° aufgebogenen Laschen bestehen. Zwei solche Laschen bilden eine Turbulenzerzeuger-Einheit.

Die verdoppelten Turbulenzerzeuger sind derartig an der 60 Plattenfläche angeordnet, dass diese abwechselnd entweder entlang der - mit der Strömungsrichtung gleichlaufenden -Tangente der Röhre, oder auf der zwischen den Röhren befindlichen Mittellinie liegen. Die erfindungsgmässe Lösung kann im Falle von nicht versetzten - also hinterein-65 ander zueinander parallel angeordneten - Rohrsätzen ebenso angewendet werden, wie auch im Falle von gerippten Wärmeaustauschern, bei welchen die Rohrsätze versetzt angeordnet sind.

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Die Ausführung der Erfindung wird mit Hilfe der beiliegenden Abbildungen nähergebracht. In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 das gebräuchliche, gerippte Rohr, in Vorderansicht dargestellt,

Figur 2 die Aufsicht einer Platte des erfindungsgemässen, gerippten Wärmeaustauschers - bei paralleler, unversetzter Anordnung der Rohrsätze.

Figur 3 die Aufsicht einer Platte des erfindungsgemässen, gerippten Wärmeaustauschers - bei versetzter Anordnung der Rohrsätze.

Figur 4 die Seitenansicht einer Turbulenzerzeuger-Lasche.

Figur 1 zeigt einen gebräuchlichen Wärmeaustasucher -mit gerippten Röhren - wo auch das Wärmeaustauschrohr 1 erkennbar ist, in welchem das - über eine bessere Wärmeübergangszahl verfügende - Medium strömt. Weiter sind auch die Riffelbleche 2 dargestellt, welche vertikal zum Rohr angeordnet bzw. befestigt sind. Die Bleche sind mittels der aus dem Blech umgeschlagenen Kragen 3 mit den Röhren verbunden. Durch diese kragenartig ausgebildeten Blechteile 3 sind auch die Abstände zwischen den Rippen gesichert.

Figur 2 zeigt die Aufsicht einer Platte des erfindungsgemässen, gerippten Wärmeaustauschers, im Falle einer parallelen, nicht versetzten Anordnung der Röhren. Es ist aus der Zeichnung ersichtlich, dass die Röhre hintereinander, reihenweise angeordnet sind. Weiter sind auch die speziellen - kombinierten Turbulenzerzeuger 4,5,6,7,8,9, sichtbar. Bei dieser Ausführung sind die einzelnen Turbulenzerzeuger aus zwei, in einander gegenüberliegender Richtung aufgebo-s genen Laschen ausgebildet. Die Turbulenzerzeuger 4,5,6,7 sind in Richtung der mit der Strömungsrichtung gleichlaufenden Mantellinien der Wärmeübertragungsröhre angeordnet. Die Turbulenzerzeuger 8,9 sind aber auf der zwischen den Röhren befindlichen Mittellinie angeordnet.

10 Figur 3 zeigt die Aufsicht einer Platte des erfindungsgemässen, gerippten Wärmeaustauschers mit einer versetzten Anordnung der Rohrsätze. Auch hier sind die Turbulenzerzeuger 4,5,6,7 erkennbar, welche entlang der - mit der Strömungsrichtung gleichlaufenden - Tangente der Röhre 15 angeordnet sind. Die Turbulenzerzeuger 8,9 sind aber auf der - zwischen den Röhren liegenden - Mittellinie findbar.

Figur 4 zeigt eine Turbulenzerzeuger-Lasche, welche als ein aus dem Blech trapezförmig ausgestanztes Plattenpaar 20 ausgebildet ist. Das Höhenmass «m» dieser trapezförmigen Lasche ist - zwecks der Abstandhaltung - gleich dem Abstand zwischen den Rippen bzw. mit der Rippenteilung «O». Die Seite der Trapezform schliesst einen Winkel von 45-85° mit der ursprünglichen Blechfläche ein, weil nur auf 25 diese Weise verhindert werden kann, dass die eine Lasche in den anderen benachbarten Laschenblech-Ausschnitt hineinrutschen wird.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

655385 PATENTANSPRÜCHE

1. Aus parallelen Rohren (1) und darauf vertikal befestigten Blechen (2) ausgebildeter Wärmeaustauscher,

dadurch gekennzeichnet, dass auf den Blechen (2) aus der Blechfläche ausgestanzte und um 90° aufwärtsgebogene Turbulenzerzeuger (4,5,6,7,8,9) paarweise entlang der mit der Mediumsströmungsrichtung gleichlaufenden Tangente der wärmeabgebenden Rohre (1) und/oder in der Mitte zwischen den Rohren angeordnet sind.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Turbulenzerzeuger (4-9) in Luftströmungsrichtung höchstens gleich dem Radius der Rohre ist.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbulenzerzeuger eine Trapezform (10) besitzt, dessen Höhe dem Abstand zwischen den Blechen (2) entspricht.

4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenkanten des trapezförmigen Turbulenzerzeugers mit der Blechfläche einen Winkel von 45-85° einschliessen.

5. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1-4, mit versetzter Anordnung der Rohre, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzerzeuger auf Geraden derart angeordnet sind, dass die Geraden mit der Mediumsströmungsrichtung einen Winkel von 45-60° einschliessen und sie sowohl in Mediumsströmungsrichtung wie auch senkrecht dazu in den Abstandsmittelpunkt zwischen benachbarten Rohren zu liegen kommen.