CZ293383B6

CZ293383B6 - Teplosměnná trubka pro vedení chladiva

Info

Publication number: CZ293383B6
Application number: CZ19962008A
Authority: CZ
Inventors: Yuji Yamamoto; Shinji Ito; Yuichi Furukawa; Koichi Take
Original assignee: Showa Denko K.K.
Priority date: 1995-07-07
Filing date: 1996-07-04
Publication date: 2004-04-14
Also published as: BR9602985A; MX9602646A; KR100414852B1; CZ9602008A3; ZA965732B; CA2180598C; AR002691A1; CA2180598A1; AU5834496A; DE69611868T2; JPH0926278A; DE69611868D1; CN1111717C; AU711980B2; ES2154366T3; EP0762070A1; MY119070A; TW296425B; IN188905B; CN1140828A

Abstract

Teplosměnná trubka (T1) pro vedení chladiva je tvořena plochou trubkou s rovnoběžnými průchody (6) chladiva uvnitř, která má horní stěnu (1) a dolní stěnu (2) a obsahuje výztužné stěny (5), připojené k horní stěně (1) a dolní stěně (2). Výztužné stěny (5) jsou uspořádány v podélném směru ploché trubky s odstupy od sebe navzájem a jsou opatřeny spojovacími otvory (8) pro vzájemné spojení rovnoběžných průchodů (6) chladiva. Podíl součtu ploch průřezů všech spojovacích otvorů (8) každé výztužné stěny (5) na celkové ploše výztužné stěny (5) je v rozsahu od 10 do 40 %.ŕ

Description

Teplosměnná trubka pro vedení chladivá

Oblast techniky

Vynález se týká teplosměnné trubky pro vedení chladivá, tvořené plochou trubkou s rovnoběžnými průchody chladivá uvnitř, která má horní stěnu a dolní stěnu a obsahuje výztužné stěny, připojené k horní stěně a dolní stěně, přičemž tyto výztužné stěny jsou uspořádány v podélném směru ploché trubky s odstupy od sebe navzájem, a přičemž tyto výztužné stěny jsou opatřeny spojovacími otvory pro vzájemné spojení rovnoběžných průchodů chladivá. Vynález se týká zejména teplosměnné trubky pro výměníky tepla, a především pro kondenzátory a výpamíky použité v zařízeních na chlazení vzduchu u motorových vozidel.

Výraz hliník použitý v popisu a v patentových nárocích zahrnuje jednak čistý hliník a jednak slitiny hliníku.

Dosavadní stav techniky

Ve spise JP-B-45300/1991 je uveden kondenzátor použitý v zařízení na chlazení vzduchu u motorových vozidel, který obsahuje dvě sběrné trubky , uspořádané na levé a pravé straně kondenzátoru se vzájemným odstupem a navzájem rovnoběžné, mezi nimiž jsou uspořádány navzájem rovnoběžné ploché teplosměnné trubky pro vedení chladivá, připojené na svých protilehlých koncích k uvedeným sběrným trubkám a opatřené zvlněnými žebry, uspořádanými v průchodech vzduchu mezi sousedními teplosměnnými trubkami a připájenými natvrdo k těmto sousedním teplosměnným trubkám, přičemž k hornímu konci levé sběrné trubky je připojena vstupní trubka a k dolnímu konci pravé sběrné trubky je připojena výstupní trubka, a přičemž uvnitř levé sběrné trubky je upravena levá přepážka jako mezistěna, která je umístěná nad střední částí levé sběrné trubky, a uvnitř pravé sběrné trubky je upravena pravá přepážka'jako mezistěna, která je umístěná pod střední částí pravé sběrné trubky, a přičemž počet teplosměnných trubek mezi vstupní trubkou a levou přepážkou a počet teplosměnných trubek mezi levou přepážkou a pravou přepážkou a počet teplosměnných trubek mezi pravou přepážkou a výstupní trubkou se zmenšuje shora dolů. Chladivo v parní fázi vstupující do vstupní trubky proudí kondenzátorem klikatě před svým výstupem z výstupní trubky, z níž vystupuje v kapalné fázi. Kondenzátory popsané konstrukce jsou označovány jako kondenzátory s paralelním nebo mnohonásobným průtokem a dosahují vysoké účinnosti, nízkých tlakových ztrát a jejich provedení je zvlášť kompaktní, přičemž se v současné době velmi často používají místo běžných kondenzátorů se serpentinovým průtokem.

Je zapotřebí, aby plochá teplosměnná trubka pro vedení chladivá, použitá v kondenzátoru, byla odolná proti tlaku, protože chladivo je do teplosměnné trubky přiváděno ve formě plynu pod vysokým tlakem. Pro splnění tohoto požadavku a pro dosažení velké účinnosti výměny tepla jsou použité teplosměnné trubky pro vedení chladivá provedeny jako ploché hliníkové trubky, které sestávají z horní stěny a dolní stěny, přičemž mezi horní a dolní stěnou je upravena výztužná stěna, která je uspořádána v podélném směru.

Tato výztužná stěna, uspořádaná v teplosměnné trubce, však vytváří nezávislé rovnoběžné průchody chladivá uvnitř teplosměnné trubky. Vzduch proudí kolmo k navzájem rovnoběžným teplosměnným trubkám, takže účinnost výměny tepla je v důsledku toho vyšší v teplosměnných trubkách na straně vstupu vzduchu než v teplosměnných trubkách na straně výstupu vzduchu. To znamená, že plynné chladivo rychle kondenzuje na kapalinu v teplosměnných trubkách u vstupní strany, zatímco v teplosměnných trubkách u výstupní strany chladivo ještě zůstává. To znamená, že chladivo proudí teplosměnnými trubkami nerovnoměrně, takže u tohoto provedení není možno dosáhnout vysoké účinnosti výměny tepla.

-1 CZ 293383 B6

Úkolem vynálezu je vytvořit teplosměnnou trubku pro vedení chladivá, určenou pro použití ve výměnících tepla, pomocí níž lze dosáhnout vysoké účinnosti výměny tepla.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje teplosměnná trubka pro vedení chladivá, tvořená plochou trubkou s rovnoběžnými průchody chladivá uvnitř, která má horní stěnu a dolní stěnu a obsahuje výztužné stěny, připojené k horní stěně a dolní stěně, přičemž tyto výztužné stěny jsou uspořádány v podélném směru ploché trubky s odstupy od sebe navzájem, a přičemž tyto výztužné stěny jsou opatřeny spojovacími otvory pro vzájemné spojení rovnoběžných průchodů chladivá, podle vynálezu, jehož podstatou je, že podíl součtu ploch průřezů všech spojovacích otvorů každé výztužné stěny na celkové ploše výztužné stěny je v rozsahu od 10 do 40 %.

Chladivo, které prochází rovnoběžnými průchody v teplosměnných trubkách, proudí spojovacími otvory po šířce teplosměnné trubky, takže se rozptyluje do každé části všech průchodů, přičemž dílčí proudy chladivá se spolu navzájem promíchávají. To znamená, že vchladivu, proudícím jednotlivými průchody, neexistují žádné teplotní rozdíly, takže chladivo kondenzuje stejně jak u vstupní strany, ták u výstupní strany kondenzátoru, přičemž proudí rovnoměrně, takže se dosáhne zvýšené účinnosti výměny tepla. Zmíněný podíl součtu ploch průřezů všech spojovacích otvorů na celkové ploše výztužné stěny ovlivňuje tepelnou vodivost. Když je tento podíl v rozsahu od 10 do 40 %, znamená to dosažení dostatečné tepelné vodivosti, přičemž účinnost výměny tepla teplosměnné trubky pro vedení chladivá je tím dále zlepšena. Zmíněný podíl je omezen na rozsah od 10 do 40 % proto, že je-li tento podíl menší než 10 %, tepelná vodivost se nezvýší, a dále proto, že vodivost se nezvýší ani tehdy, když je tento podíl vyšší než 40 %, poněvadž tím se zvýší pouze koeficient tření. Hodnota zmíněného podílu je v rozsahu od 10 do 40 %, s výhodou od 10 do 30 %, a nejvýhodněji asi 20 %.

Spojovací otvory mají s výhodou tvar obdélníku nebo lichoběžníku a mají takovou velikost svého průřezu, aby se umožnil plynulý průtok chladivá těmito spojovacími otvory mezi sousedními průchody, aby se odstranilo nebezpečí ucpání těchto průchozích otvorů pájkou v průběhu pájení a aby se nijak neovlivnila odolnost teplosměnné trubky proti tlaku. Rozteč spojovacích otvorů je taková, že tyto spojovací otvory nesnižují odolnost teplosměnné trubky proti tlaku, přičemž současně umožňují plynulý průtok chladivá napříč výztužných stěn.

Spojovací otvory ve výztužných stěnách jsou při pohledu shora s výhodou uspořádány šachovnicovitě.

Vzájemná vzdálenost výztužných stěn ve směru šířky teplosměnné trubky je s výhodou až 4 mm. Jestliže se tato vzdálenost zvětší nad 4 mm, bude to mít za následek snížení účinnosti výměny tepla. ,

Výška výztužných stěn je s výhodou až 2 mm. Při výšce vyšší než 2 mm nastávají jednak potíže při výrobě kompaktního výměníku tepla a jednak se zvýší odpor pro průchod vzduchu, což má za následek zhoršení účinnosti výměny tepla.

Podle výhodného provedení je teplosměnná trubka podle vynálezu tvořena plochou hliníkovou trubkou, přičemž každá výztužná sténaje tvořena podlouhlým výstupkem vystupujícím z hliníkového plechu a provedeným s ním v jednom celku.

Hliníkový plech sestává s výhodou z plechu opatřeného na alespoň jedné ze svých protilehlých stran vrstvou kovové pájky.

-2CZ 293383 B6

Každá výztužná stěna je s výhodou vytvořena s podlouhlým výstupkem vystupujícím dolů dovnitř z horní stěny a provedeným s ní v jednom kuse, a s podlouhlým výstupkem vystupujícím nahoru dovnitř z dolní stěny a provedeným sní v jednom kuse a připojeným k podlouhlému výstupku vystupujícímu dolů, přičemž spojovací otvory jsou vytvořeny zkombinováním protilehlých párů výřezů vytvořených v dolním okraji podlouhlého výstupku vystupujícího dolů a v horním okraji podlouhlého výstupku vystupujícího nahoru a jsou uspořádány v odstupech.

Výztužné stěny jsou s výhodou tvořeny podlouhlými výstupky vystupujícími dolů dovnitř z horní stěny a provedenými sní v jednom kuse a připojenými k ploché vnitřní straně dolní stěny, a podlouhlými výstupky vystupujícími nahoru dovnitř z dolní stěny a provedenými s ní v jednom kuse a připojenými k ploché vnitřní straně horní stěny, přičemž tyto dva druhy výztužných stěn jsou uspořádány střídavě a spojovací otvory jsou tvořeny výřezy provedenými v dolních okrajích podlouhlých výstupků vystupujících dolů a v horních okrajích podlouhlých výstupků vystupujících nahoru a uspořádaných v odstupech, přičemž jejich otevřené strany jsou uzavřeny buď horní stěnou nebo dolní stěnou.

Každá výztužná stěna je s výhodou tvořena podlouhlým výstupkem vystupujícím dovnitř z horní stěny nebo dolní stěny a provedeným integrálně s ní, připojeným k ploché vnitřní straně protější stěny, přičemž spojovací otvory jsou tvořeny výřezy provedenými v okraji podlouhlého výstupku v odstupech, jejichž volné strany jsou uzavřeny horní stěnou nebo dolní stěnou.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje příčný řez plochou teplosměnnou trubkou podle prvního provedení, obr. 2 ve zvětšeném měřítku detail teplosměnné trubky z obr. 1, obr. 3 ve zvětšeném měřítku řez podél čáry 3-3 z obr. 1, obr. 4 příčný řez zobrazující výrobu hliníkového plechu válcováním, určeného pro vytvořené teplosměnné trubky podle prvního provedení vynálezu, obr. 5 příčný řez zobrazující vytváření výřezů v horních okrajích výztužných stěn hliníkového plechu z obr. 4, obr. 6 řez podél čáry 6-6 z obr. 5, obr. 7 podélný řez zobrazující vytváření výztužných stěn a výřezů v jejich horních okrajích v jediné operaci, obr. 8 ve zvětšeném měřítku v perspektivním pohledu a v rozloženém stavu teplosměnnou trubku pro vedení chladivá podle prvního provedení vynálezu v průběhu její výroby, obr. 9 příčný řez plochou teplosměnnou trubkou pro vedení chladivá podle druhého provedení vynálezu, obr. 10 příčný řez plochou teplosměnnou trubkou pro vedení chladivá podle třetího provedení vynálezu, obr. 11 příčný řez plochou teplosměnnou trubkou pro vedení chladivá podle čtvrtého provedení vynálezu,

-3 CZ 293383 B6

obr. 12	příčný řez plochou teplosměnnou trubkou pro vedení chladivá podle pátého provedení vynálezu,
obr. 13	příčný řez plochou teplosměnnou trubkou pro vedení chladivá podle šestého provedení vynálezu,
obr. 14	graf představující výsledek prvního vyhodnocovacího testu, to znamená závislost mezi průměrnou kvalitou X chladivá a tepelnou vodivostí hA,
obr. 15	graf představující výsledek druhého vyhodnocovacího testu, to znamená závislost mezi průměrnou kvalitou X chladivá a tepelnou vodivostí hA,
obr. 16	graf představující výsledek třetího vyhodnocovacího testu, to znamená závislost mezi podílem součtu ploch průřezů všech spojovacích otvorů na celkové ploše výztužné stěny a tepelnou vodivostí hA při průměrné kvalitě X chladivá 20 %, 50 % nebo 80 % a vztah mezi zmíněným podílem a koeficientem tření f, když je průměrná kvalita X chladivá 50 %,
obr. 17	graf představující výsledek čtvrtého vyhodnocovacího testu, to znamená závislost mezi podílem součtu ploch průřezů všech spojovacích otvorů na celkové ploše výztužné stěny a tepelnou vodivostí hA při průměrné kvalitě X chladivá 20 %, 50 % nebo 80 % a vztah mezi zmíněným podílem a koeficientem tření f, když je průměrná kvalita X chladivá 50 %,
obr. 18	graf představující výsledek pátého vyhodnocovacího testu, to znamená závislost mezi tlakovými ztrátami Δ Pr a množstvím tepla vyzářeného přední plochou jednotky, to jest Q/Fa, pro kondenzátory vytvořené z teplosměnných trubek podle vynálezu, a
obr. 19	v nárysu kondenzátor vytvořený z plochých teplosměnných trubek podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 19 je znázorněn kondenzátor vytvořený z plochých teplosměnných trubek podle vynálezu. Kondenzátor sestává ze dvou sběracích trubek 61, 62, uspořádaných na levé straně a pravé straně kondenzátorů navzájem rovnoběžně as odstupem od sebe, přičemž k těmto sběracím trubkám 61, 62 jsou svými protilehlými konci připojeny vzájemně rovnoběžné ploché teplosměnné trubky 63, přičemž v průchodech vzduchu mezi sousedními teplosměnnými trubkami 63 jsou uspořádána zvlněná žebra 64, která jsou k teplosměnným trubkám 63 připájena natvrdo. Vstupní trubka 65 je připojena k hornímu konci levé sběrné trubky 61 a k dolnímu konci pravé sběrné trubky 62 je připojena výstupní trubka 66. Uvnitř levé sběrné trubky 61 je upravena levá přepážka 67, která je umístěna nad její střední částí, a uvnitř pravé sběrné trubky 62 je upravena pravá přepážka 68, která je umístěna pod její střední částí. Počet teplosměnných trubek 63 mezi vstupní trubkou 65 a levou přepážkou 67, počet teplosměnných trubek 63 mezi levou přepážkou 67 a pravou přepážkou 68 a počet teplosměnných trubek 63 mezi pravou přepážkou 68 a výstupní trubkou 66 se zmenšuje v tomto pořadí. Chladivo vstupující do vstupní trubky 65 v parní fázi proudí klikatě kondenzátorem až nakonec vystupuje z výstupní trubky 66 v kapalné fázi.

Teplosměnné trubky 63, určené pro použití u tohoto kondenzátorů, jsou provedeny jako teplosměnné trubky podle vynálezu. Nyní budou tyto teplosměnné trubky podle vynálezu popsány. Všechna následující provedení mají podíl součtu ploch průřezů všech spojovacích

-4CZ 293383 B6 otvorů na celkové ploše výztužné stěny v rozsahu od 10 do 40 %. Spojovací otvory provedené ve výztužných stěnách mají při pohledu shora šachovnicovité uspořádání.

První provedení

Toto první provedení je znázorněno na obr. 1 až 3. Teplosměnná trubka TI pro výměníky tepla je tvořena plochou hliníkovou trubkou 7, která má uvnitř navzájem rovnoběžné průchody 6 pro proudění chladivá a sestává z horní stěny 1 a dolní stěny 2, které jsou ploché, a z levé svislé boční stěny 3 a pravé svislé boční stěny 4, které jsou připojeny k levým bočním okrajům horní stěny 1 a dolní stěny 2 a k pravým bočním okrajům horní stěny 1 a dolní stěny 2, přičemž k horní stěně 1 a dolní stěně 2 jsou připojeny výztužné stěny 5, procházející plochou hliníkovou trubkou 7 po její délce a uspořádané s předem stanoveným odstupem od sebe navzájem. Výztužné stěny 5 jsou opatřeny spojovacími otvory 8 ve tvaru obdélníku, které umožňují vzájemné spojení navzájem rovnoběžných průchodů 6 chladivá.

Plochá hliníková trubka 7 je vytvořena z horního hliníkového plechu 9 a dolního hliníkového plechu 10 ohybem protilehlých bočních okrajů dolního hliníkového plechu 10 a připojením těchto ohnutých bočních okrajů k příslušným bočním okrajům horního hliníkového plechu 9 pro vytvoření dutiny mezi oběma hliníkovými plechy 9, 10.

Výztužné stěny 5 jsou tvořeny navzájem rovnoběžnými podlouhlými výstupky 11 vystupujícími dovnitř z dolní stěny 2 a připojenými k vnitřní ploše horní stěny L Spojovací otvory 8 tvaru obdélníku jsou tvořeny obdélníkovými výřezy 12 v horním okraji každého podlouhlého výstupku, upravenými v předem stanovených odstupech od sebe, přičemž jejich otevřené strany se nacházejí u horní stěny 1.

Teplosměnná trubka TI se vyrobí následovně.

Jak je znázorněno na obr. 4, polotovar hliníkového plechu ve formě plechu opatřeného na své dolní straně vrstvou tvrdé pájky, který má tloušťku větší než je tloušťka horní stěny a dolní stěny teplosměnné trubky, která má být vyrobena, se nejprve válcuje mezi párem válců 13, 17, to jest mezi horním válcem 13 a dolním válcem 17. Horní válec 13 je opatřen navzájem rovnoběžnými prstencovými drážkami 14, uspořádanými v předem daných vzdálenostech, dále prvními částmi 5 s malým průměrem, vytvořenými na vnějších stranách uspořádání prstencových drážek 14, přičemž průměr těchto prvních částí 15 se rovná průměru den prstencových drážek 14, a druhými částmi 16 s malým průměrem, umístěnými vně příslušných prvních částí 15 s malým průměrem, přičemž průměr druhých částí 16 je menší než průměr prvních částí 15. Dolní válec 17 je na svých vnějších koncích opatřen částmi 18 s velkým průměrem, jejichž čelní strany leží v jedné rovině s čelními stranami druhých částí 16 s malým průměrem na horním válci 13, přičemž šířka druhých částí 16 s malým průměrem je větší než šířka částí 18 s velkým průměrem. Obvodové plochy válců 13, 17 vytvářejí plochý díl 19, tvořící dolní stěnu 2, a to ztenčením polotovaru plechu na potřebnou tloušťku. Válce 3, 17 rovněž vytvářejí podlouhlé výstupky L vyčnívající z plochého dílu 19, tvarem odpovídající prstencovým drážkám 14. Na příslušných bočních okrajích plochého dílu 19 se vytvářejí vzpřímené části 20, z nichž každá je opatřena vnitřním osazením 20a, jehož výška odpovídá výšce podlouhlých výstupků 11, a z jehož vnějšího okraje vystupuje tenká stěna 20b. Válcováním se tedy vytvoří válcovaný hliníkový plech 21.

Jak je znázorněno na obr. 5 a 6, projde potom válcovaný hliníkový plech 21 mezi párem válců 22, 24, to jest horním válcem 22 a dolním válcem 24. Horní válec 22 je opatřen obdélníkovými výstupky 23, uspořádanými s předem stanoveným odstupem od sebe, které odpovídají navzájem rovnoběžným prstencovým drážkám 14 na horním válci 13 v předcházející operaci. Válcováním mezi válci 22, 24 se v horních okrajích podlouhlých výstupků 11 vytvoří v předem stanovených odstupech obdélníkové výřezy 12, čímž vznikne dolní hliníkový plech 10.

-5CZ 293383 B6

Výstupky 23 na horním válci 22 jsou uspořádány šachovnicovitě, takže i obdélníkové výřezy 12, vytvořené na horních okrajích navzájem rovnoběžných podlouhlých výstupků 11, mají při pohledu shora šachovnicovité uspořádání.

Výše popsaný způsob výroby dolního hliníkového plechu 10 vyžaduje dvě operace pro vytváření podlouhlých výstupků 11 s obdélníkovými výřezy 12. Jak je však znázorněno na obr. 7, mohou být podlouhlé výstupky 11 s obdélníkovými výřezy 12 vytvořeny v jediné operaci, když se navzájem zkombinuje dolní válec 17 z první operace s horním válcem 26, který je opatřen navzájem rovnoběžnými prstencovými drážkami 14 s výstupky 25, uspořádanými v předem 10 stanovených odstupech od sebe, jejichž výška je menší než hloubka prstencových drážek 14.

Dále je nutno vyrobit horní hliníkový plech 9, který je tvořen plechem, jehož opačné strany jsou opatřeny vrstvou pájky. Jak je znázorněno na obr. 8, má horní hliníkový plech 9 na svých protilehlých bočních okrajích provedeny úkosy 27 zkosenými dolů směrem ven. Jak vyplývá 15 z obr. 2, je každý boční okraj horního hliníkového plechu 9 uložen na vnitřním osazení 20a vzpřímené části 20 dolního hliníkového plechu 10 a tenká stěna 20b, která je na obr. 2 naznačena čerchovaně, se přehne přes úkos 27 horního hliníkového plechu 9. Potom se dolní strana horního hliníkového plechu 9 připájí natvrdo k vnitřním osazením 20a vzpřímených částí 20 dolního hliníkového plechu 10 a k horním koncům jeho podlouhlých výstupků 11, čímž vznikne 20 teplosměnná trubka TI.

Obvodová plocha horního válce 13 může být opatřena prohlubněmi a výstupky, jejichž průřez má tvar trojúhelníku na způsob vlnění nebo vroubkování. Dolní hliníkový plech 10 je potom opatřen výstupky a prohlubněmi, rozkládajícími se v jeho podélném směru po jeho celé vnitřní 25 straně, nebo je jeho vnitřní strana provedena s výstupky nebo prohlubněmi ve tvaru mříže. Tím se dosáhne zvětšení plochy dolní stěny 2.

Druhé provedení

Druhé provedení je znázorněno na obr. 9. Teplosměnná trubka T2 je určena pro výměníky tepla. Teplosměnná trubka T2 má stejnou konstrukci jako podle prvního provedení, vyjma toho, že teplosměnná trubka T2 má levou boční stěnu 28 a pravou boční stěnu 29, spojovací otvory 30 ve tvaru obráceného lichoběžníku a relativně nízké výstupky 31 směřující nahoru, které jsou provedeny integrálně s dolní stěnou 2, vystupují z ní v jejím podélném směru a jsou uspořádány 35 ve vzájemném odstupu, čímž vznikne zvětšená plocha pro přestup tepla. Spojovací otvory 30 mohou být vytvořeny lichoběžníkovými výřezy 32 v horních okrajích podlouhlých výstupků 11.

Teplosměnná trubka T2 je tvořena plochou hliníkovou trubkou 33, která vznikne ohnutím protilehlých bočních okrajů horního hliníkového plechu 34 a dolního hliníkového plechu 35, 40 nasazením ohnutých bočních okrajů dolního hliníkového plechu 35 na ohnuté boční okraje horního hliníkového plechu 34 a spojením do sebe vložených částí, čímž vznikne dutina mezi hliníkovými plechy 34, 35.

Přesněji řečeno, boční stěny 28, 29 se vytvoří následujícím způsobem. Na protilehlých okrajích 45 dolního hliníkového plechu 35 se vytvoří vzpřímené části 36, které mají stejnou výšku jako výztužné stěny 5, a na dolním okraji každé vzpřímené části 36 se vytvoří úkos 38, který směřuje šikmo vzhůru ven. Jak je naznačeno na obr. 9 čerchovanými čarami, vytvoří se na protilehlých bočních okrajích horního hliníkového plechu 34 svislé části 37, přičemž tyto svislé části 37 dosedají na vnější boční strany vzpřímených částí 36 a zasahují směrem dolů mírně pod dolní 50 stranu dolní stěny 2. Výstupky 37a, kterými svislé části 37 zasahují za dolní stranu dolní stěny 2, se přehnou přes úkosy 38 vytvořené na dolním hliníkovém plechu 35, načež části hliníkových plechů 34.35, které se navzájem dotýkají, se spolu spájí natvrdo.

-6CZ 293383 B6

Třetí provedení

Třetí provedení je znázorněné na obr. 10. Teplosměnná trubka T3 je určena pro výměníky tepla a je tvořena plochou hliníkovou trubkou 39. Plochá hliníková trubka 39 je vyrobena z hliníkového plechu 40 ve formě plechu opatřeného na své jedné straně vrstvou pájky, a to přehnutím tohoto plechu v jeho střední části po šířce na způsob vlásenky s vrstvou pájky uvnitř, čímž se vytvoří dutina, přičemž protilehlé boční okraje se ohnou do tvaru oblouku a boční okraje dosednou na sebe navzájem. Takto vzniklá plochá hliníková trubka 39 má proto levou boční stěnu 41 a pravou boční stěnu 42 ve tvaru oblouku. Takto vytvořený spoj 43 na tupo je v průřezu šikmý, takže jeho plocha je větší.

Každá výztužná stěna 44 vznikne spojením podlouhlého výstupku 44a, vystupujícího z horní stěny 1 dovnitř dolů, s podlouhlým výstupkem 44b, vystupujícím z dolní stěny 2 dovnitř nahoru. Každý spojovací otvor 45 vznikne vždy ze dvou lichoběžníkových výřezů 45a, 45b. Tyto lichoběžníkové výřezy 45a, 45b jsou vytvořeny v předem stanovených odstupech na horních okrajích výstupků 44a vystupujících dolů a horních okrajích výstupků 44b vystupujících nahoru.

Čtvrté provedení

Čtvrté provedení je znázorněno na obr. 11. Teplosměnná trubka T4 je zde opatřena dvěma druhy výztužných stěn 46. Výztužné stěny 46 jednoho druhu jsou tvořeny podlouhlými výstupky 46a vystupujícími dolů dovnitř z horní stěny 1 a připojenými k rovné části vnitřní strany dolní stěny

2. Výztužné stěny 46 dalšího druhu jsou tvořeny podlouhlými výstupky 46b vystupujícími nahoru z dolní stěny 2 a připojenými k rovné části vnitřní strany horní stěny J. Spojovací otvory 47 tvaru lichoběžníku jsou tvořeny lichoběžníkovými výřezy 47a, 47b provedenými na dolním okraji podlouhlých výstupků 46a směřujících dolů a na horním okraji podlouhlých výstupků 46b směřujících nahoru, přičemž jejich otevřené strany jsou uzavřeny horní stěnou 1 nebo dolní stěnou 2. S výjimkou tohoto znaku je čtvrté provedené shodné s třetím provedením.

Páté provedení

Páté provedení je znázorněno na obr. 12. Teplosměnná trubka T5 je určena pro výměníky tepla. Teplosměnná trubka T5 má výztužné stěny 48, které jsou tvořeny podlouhlými výstupky 48a vystupujícími z horní stěny 1 směrem dolů dovnitř a připojenými k rovné vnitřní straně dolní stěny 2. Spojovací otvory 49 tvaru lichoběžníku vzniknou vytvořením lichoběžníkových výřezů 49a v předem stanovených odstupech na dolních okrajích podlouhlých výstupků 48a směřujících dolů, přičemž tyto lichoběžníkové výřezy 49a jsou na otevřené straně uzavřeny dolní stěnou 2. Páté provedení je stejné jako třetí provedení s výjimkou tohoto znaku.

Šesté provedení

Šesté provedení je znázorněno na obr. 13. Teplosměnná trubka T6 je určena pro výměníky tepla. Teplosměnná trubka T6 je tvořena plochou hliníkovou trubkou 50. Plochá hliníková trubka 50 se vytvoří z horního hliníkového plechu 51 a dolního hliníkového plechu 52 ohnutím protilehlých bočních okrajů těchto hliníkových plechů 51, 52 do tvaru oblouku k sobě navzájem, čímž mezi nimi vznikne dutina, a hliníkové plechy 51, 52 na sebe svými bočními okraji na tupo dosedají. S výjimkou tohoto znaku je šesté provedení shodné s třetím provedením. Levý spoj 53 na tupo i pravý spoj 54 na tupo jsou v průřezu šikmé, stejně jako u třetího provedení.

Hliníkový plech, který má okraje a další znaky popsané výše, a který byl použit u výše popsaných provedení, může být nahrazen protlačovaným výrobkem z hliníku se specifickým tvarem průřezu.

Nyní bude provedeno porovnání příkladných provedení podle vynálezu s porovnávacími vzorky. Teplosměnné trubky podle příkladných provedení vynálezu a porovnávací vzorky mají v průřezu tvar, který je znázorněn na obr. 1.

Příklad 1

Teplosměnná trubka má délku 508 mm, vzdálenost 16,5 mm mezi svislými bočními stěnami 3, 4, výšku 1 mm mezi horní stěnou 1 a dolní stěnou 2, šest výztužných stěn 5 s roztečí 2,4 mm a s tloušťkou 1,6 mm, rozteč P 1,6 mm spojovacích otvorů 8, délku L 0,8 mm spojovacích otvorů 8, výšku H 0,2 mm spojovacích otvorů 8, přičemž podíl součtu ploch průřezů spojovacích otvorů 8 na ploše výztužné stěny 5 je 10 %.

Příklad 2

Stejná teplosměnná trubka jako v příkladu 1 s tou výjimkou, že teplosměnná trubka má výšku H 0,4 mm spojovacích otvorů 8 a podíl součtu ploch průřezů spojovacích otvorů 8 na ploše výztužné stěny 5 je 20 %.

Příklad 3

Stejná teplosměnná trubka jako v příkladu 1 s tou výjimkou, že teplosměnná trubka má výšku H 0,6 mm spojovacích otvorů 8 a podíl součtu ploch průřezů spojovacích otvorů 8 na ploše výztužné stěny 5 je 30 %.

Příklad 4

Stejná teplosměnná trubka jako v příkladu 1 s tou výjimkou, že teplosměnná trubka má výšku H 0,8 mm spojovacích otvorů 8 a podíl součtu ploch průřezů spojovacích otvorů 8 na ploše výztužné stěny 5 je 40 %.

Porovnávací příklad

Stejná teplosměnná trubka jako v příkladu 1 stou výjimkou, že teplosměnná trubka není opatřena žádnými spojovacími otvory ve výztužných stěnách.

Vyhodnocovací zkouška 1

Teplosměnné trubky podle příkladu 1 a porovnávací vzorek byly použity pro stanovení vztahu mezi průměrnou kvalitou X chladivá (zlomek hmoty páry v chladivu) a tepelnou vodivostí hA (h: koeficient přestupu tepla. A: velikost plochy pro přestup tepla uvnitř teplosměnné trubky). Způsob stanovení této závislosti byl následující. Teplosměnná trubka byla umístěna v kanálu s chladicí vodou, přičemž teplosměnnou trubkou bylo vedeno chladivo HFC134a a kanálem byla vedena chladicí voda. Po skončení specifické doby byl průtok G chladivá nastaven na hodnotu 400 kg/m2 s, vstupní teplota chladivá byla 65 °C a tepelný tok mezi chladivém a chladicí vodou byl 8 kW/m2. Průtok chladicí vody byl nastaven tak, aby vzniklo Reynoldsovo číslo 1500. Tepelná vodivost hA byla měřena při různých hodnotách průměrné kvality X chladivá.

-8CZ 293383 B6

Výsledek je znázorněn na obr. 14, přičemž z něj vyplývá, že, když jsou výztužné stěny opatřeny spojovacími otvory, je tepelná vodivost hA větší při jakékoli hodnotě průměrné kvality X chladivá, než tehdy, když spojovací otvory nejsou upraveny.

Vyhodnocovací zkouška 2

Teplosměnné trubky podle příkladu 2 a porovnávací vzorek byly použity pro stanovení vztahu mezi průměrnou kvalitou X chladivá a koeficientem h přestupu tepla stejným způsobem jako při vyhodnocovací zkoušce 1. Výsledky jsou znázorněny na obr. 15.

Z obr. 15 vyplývá, že při jakékoli hodnotě průměrné kvality X chladívaje koeficient h přestupu tepla větší, když jsou výztužné stěny opatřeny spojovacími otvory, než tehdy, když spojovací otvory nejsou upraveny.

Vyhodnocovací zkouška 3

Teplosměnné trubky podle příkladů 1 až 4 a porovnávací vzorek byly použity pro stanovení vztahu mezi podílem součtu ploch průřezů všech spojovacích otvorů na celkové ploše výztužné stěny a tepelnou vodivostí hA při průměrné kvalitě X chladivá 20 %, 50 % nebo 80 %, a pro stanovení vztahu mezi podílem součtu ploch průřezů všech spojovacích otvorů na celkové ploše výztužné stěny a koeficientem f tření, když průměrná kvalita X chladivá byla 50 % (Reynoldsovo číslo chladivá: 104), přičemž vztah je určen stejným způsobem jako při vyhodnocovací zkoušce

1. Výsledky jsou znázorněny na obr. 16.

Z obr. 16 vyplývá, že při jakékoli hodnotě průměrné kvality X chladívaje tepelná vodivost hA větší, když jsou výztužné stěny opatřeny spojovacími otvory, než tehdy, když spojovací otvory nejsou upraveny, a to, že tepelná vodivost hA je největší zejména tehdy, když podíl součtu ploch průřezů všech spojovacích otvorů na celkové ploše výztužné stěny je 20 %.

Vyhodnocovací zkouška 4

Teplosměnné trubky podle příkladů 1 až 4 a porovnávací vzorek byly použity pro stanovení vztahu mezi podílem součtu ploch průřezů všech spojovacích otvorů na celkové ploše výztužné stěny a koeficientem h přestupu tepla při průměrné kvalitě X chladivá 20 %, 50 % nebo 80 %, a pro stanovení vztahu mezi podílem součtu ploch průřezů všech spojovacích otvorů na celkové ploše výztužné stěny a koeficientem f tření, když průměrná kvalita X chladivá byla 50 % (Reynoldsovo číslo chladivá: 104), přičemž vztah je určen stejným způsobem jako při vyhodnocovací zkoušce 1. Výsledky jsou znázorněny na obr. 17.

Z obr. 17 vyplývá, že při jakékoli hodnotě průměrné kvality X chladívaje koeficient h přestupu tepla větší, když jsou výztužné stěny opatřeny spojovacími otvory, než tehdy, když spojovací otvory nejsou upraveny, a to, že koeficient h přestupu teplaje největší zejména tehdy, když podíl součtu ploch průřezů všech spojovacích otvorů na celkové ploše výztužné stěny je 20 %.

Vyhodnocovací zkouška 5

Byly vyrobeny tři druhy kondenzátorů s mnohonásobným průtokem, jak je znázorněno na obr. 19, s použitím teplosměnné trubky podle příkladu 2 nebo porovnávacího vzorku. Přesněji řečeno bylo použito 37 teplosměnných trubek se zvlněnými žebry, jejichž šířka byla 22 mm, výška 7 mm a rozteč 1 mm. Byla vytvořena základní část o šířce 326 mm, výšce 330,5 mm a velikostí plochy čelní strany 0,108 m², přičemž protilehlé konce každé teplosměnné trubky byly připojeny ke sběrným trubkám, to jest k levé sběrné trubce a k pravé sběrné trubce. V kondenzátorů typu I (s jediným průchodem) nebyly v protilehlých sběrných trubkách upraveny žádné přepážky. U kondenzátorů typu II byla levá přepážka uvnitř levé sběrné trubky umístěna

-9CZ 293383 B6 nad její střední částí, pravá přepážka v pravé sběrné trubce byla umístěna pod její střední částí, 20 teplosměnných trubek bylo umístěno nad levou přepážkou v levé sběrné trubce, 11 teplosměnných trubek bylo uspořádáno mezi oběma přepážkami a 6 teplosměnných trubek bylo umístěno pod pravou přepážkou v pravé sběrné trubce (tři průchody). Kondenzátor typu III měl dvě levé přepážky umístěné v horní části a dolní Části levé sběrné trubky, dvě pravé přepážky umístěné uvnitř pravé sběrné trubky, a to jednu pravou přepážku v úrovni mezi dvěma levými přepážkami v levé sběrné trubce a druhou pravou přepážku v úrovni pod dolní levou přepážkou v levé sběrné trubce, přičemž 12 teplosměnných trubek bylo umístěno nad horní levou přepážkou v levé sběrné trubce, 9 teplosměnných trubek bylo uspořádáno mezi horní levou přepážkou levé sběrné trubky a horní pravou přepážkou pravé sběrné trubky, 7 teplosměnných trubek bylo umístěno mezi horní pravou přepážku v pravé sběmé trubce a dolní levou přepážku v levé sběrné trubce, 5 teplosměnných trubek bylo umístěno mezi dolní levou přepážkou v levé sběmé trubce a dolní pravou přepážkou v pravé sběmé trubce, a 4 teplosměnné trubky byly umístěny pod dolní pravou přepážkou v pravé sběmé trubce (5 průchodů). Kondenzátory byly přezkoušeny z hlediska vztahu mezi tlakovými ztrátami ΔΡγ a množstvím tepla vyzářeného na jednotku čelní plochy, to jest Q/Fa. Výsledky jsou znázorněny na obr. 18.

Z obr. 18 vyplývá, že kondenzátor, obsahující teplosměnné trubky, u nichž jsou výztužné stěny opatřeny spojovacími otvory, s podílem součtu ploch průřezů všech spojovacích otvorů na celkové ploše výztužné stěny 20 %, představuje zlepšené provedení oproti kondenzátorů, který obsahuje teplosměnné trubky, u nichž nejsou výztužné stěny opatřeny spojovacími otvory, a dosahuje zlepšení i tehdy, když jsou tlakové ztráty stejné.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Teplosměnná trubka pro vedení chladivá, tvořená plochou trubkou s rovnoběžnými průchody (6) chladivá uvnitř, která má horní stěnu (1) a dolní stěnu (2) a obsahuje výztužné stěny (5, 44, 46, 48), připojené k horní stěně (1) a dolní stěně (2), přičemž tyto výztužné stěny (5, 44, 46, 48) jsou uspořádány v podélném směru ploché trubky s odstupy od sebe navzájem, a přičemž tyto výztužné stěny (5, 44, 46, 48) jsou opatřeny spojovacími otvory (8,45,47, 49) pro vzájemné spojení rovnoběžných průchodů (6) chladivá, vyznačující se tím, že podíl součtu ploch průřezů všech spojovacích otvorů (8, 45, 47, 49) každé výztužné stěny (5, 44, 46, 48) na celkové ploše výztužné stěny (5,44,46,48) je v rozsahu od 10 do 40 %.
2. Teplosměnná trubka podle nároku 1, vyznačující se tím, že podíl součtu ploch průřezů všech spojovacích otvorů (8, 45, 47, 49) na celkové ploše výztužné stěny (5, 44, 46, 48) je 10 až 30%.
3. Teplosměnná trubka podle nároku 1, vyznačující se tím, že podíl součtu ploch průřezů všech spojovacích otvorů (8, 45, 47, 49) na celkové ploše výztužné stěny (5, 44, 46, 48) je asi 20 %.
4. Teplosměnná trubka podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že spojovací otvory (8,45,47,49) mají tvar obdélníku nebo lichoběžníku.
5. Teplosměnná trubka podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že spojovací otvory (8, 45, 47, 49), vytvořené ve výztužných stěnách (5, 44, 46, 48), mají při pohledu shora šachovnicovité uspořádání.

-10CZ 293383 B6
6. Teplosměnná trubka podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že je tvořena plochou hliníkovou trubkou (7, 33, 39), přičemž každá výztužná stěna (5, 44, 46, 48) je tvořena podlouhlým výstupkem (11, 44a, 44b, 46a, 46b, 48a) vystupujícím z hliníkového plechu a provedeným s ním v jednom celku.
7. Teplosměnná trubka podle nároku 6, vyznačující se tím, že hliníkový plech sestává z plechu opatřeného na alespoň jedné ze svých protilehlých stran vrstvou kovové pájky.
8. Teplosměnná trubka podle nároku 2, vyznačující se tím, že každá výztužná stěna (44) je vytvořena s podlouhlým výstupkem (44a) vystupujícím dolů dovnitř z horní stěny (1) a provedeným s ní v jednom kuse, a s podlouhlým výstupkem (44b) vystupujícím nahoru dovnitř z dolní stěny (2) a provedeným s ní v jednom kuse a připojeným k podlouhlému výstupku (44a) vystupujícímu dolů, přičemž spojovací otvory (45) jsou vytvořeny zkombinováním protilehlých párů výřezů (45a, 45b) vytvořených v dolním okraji podlouhlého výstupku (44a) vystupujícího dolů a v horním okraji podlouhlého výstupku (44b) vystupujícího nahoru a jsou uspořádány v odstupech.
9. Teplosměnná trubka podle nároku 6, vyznačující se tím, že výztužné stěny (46) jsou tvořeny podlouhlými výstupky (46a) vystupujícími dolů dovnitř z horní stěny (1) a provedenými sní v jednom kuse a připojenými k ploché vnitřní straně dolní stěny (2), a podlouhlými výstupky (46b) vystupujícími nahoru dovnitř z dolní stěny (2) a provedenými s ní v jednom kuse a připojenými k ploché vnitřní straně horní stěny (1), přičemž tyto dva druhy výztužných stěn (46) jsou uspořádány střídavě a spojovací otvory (47) jsou tvořeny výřezy (47a, 47b) provedenými v dolních okrajích podlouhlých výstupků (46a) vystupujících dolů a v horních okrajích podlouhlých výstupků (46b) vystupujících nahoru a uspořádaných v odstupech, přičemž jejich otevřené strany jsou uzavřeny buď horní stěnou (1) nebo dolní stěnou (2).
10. Teplosměnná trubka podle nároku 6, vyznačující se tím, že každá výztužná stěna (48) je tvořena podlouhlým výstupkem (48a) vystupujícím dovnitř z horní stěny (1) nebo dolní stěny (2) a provedeným integrálně s ní, připojeným k ploché vnitřní straně protější stěny (1,2), přičemž spojovací otvory (49) jsou tvořeny výřezy (49a) provedenými v okraji podlouhlého výstupku (48a) v odstupech, jejichž volné strany jsou uzavřeny horní stěnou (1) nebo dolní stěnou (2).