DD207642A3 - SELF-CLEANING HEAT TRANSFER PIPE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein universell anwendbares sich selbst reinigendes Waermeuebertragerrohr mit zylindrischem Querschnitt, das von fluiden Medien durchflossen wird. Ziel ist die Schaffung eines nicht oder nur begrenzt verschmutzenden Waermeuebertragerrohres mit verbesserten inneren Waermeuebergangsbedingungen, um somit die Leistungsfaehigkeit und Betriebssicherheit von Waermeuebertragern zu erhoehen. Die Erfindung hat die Aufgabe, eine dementsprechend zweckmaessige Ausgestaltung von Waermeuebertragerrohren zu schaffen und wird dadurch geloest, dass ein bekanntes wendel- oder schneckenfoermig ausgebildetes Element, dass im Inneren eines Rohrkoerpers mittels einer Halteeinrichtung am Eintrittsende des Rohres einseitig drehbar gelagert ist, aus einzelnen, miteinander verbundenen und zumindest zueinander begrenzt kippbaren Gliedern, deren Randzonen zur Drehrichtung abgekehrt sind, besteht. Die Erfindung kann in Waermeuebertragern, insbesondere der chemischen und Soleindustrie, angewendet werden.The invention relates to a universally applicable self-cleaning heat transfer tube with a cylindrical cross section, which is traversed by fluid media. The aim is to create a no or only limited polluting heat transfer tube with improved internal heat transfer conditions, thus increasing the efficiency and reliability of heat transfer. The invention has the object to provide a correspondingly expedient embodiment of heat transfer tubes and is thereby solved that a known helical or schneckenfoermig formed element that is rotatably mounted in the interior of a pipe by means of a holding device at the inlet end of the tube from single, each other connected and at least limited to each other tiltable members whose edge zones are turned away from the direction of rotation exists. The invention can be applied in heat transfer media, in particular the chemical and brine industry.
Description
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Selbstreinigendes Wärmeübertragerrohr . ; Self-cleaning heat exchanger tube. ;
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Die Erfindung' betrifft ein sich selbst reinigendes Wärmeübertragerrohr mit zylindrischem Querschnitt, das von fluiden Medien durchflossen wird und insbesondere für Wärmeübertrager der chemischen und SoIe-Industrie e.insetzbar ist.The invention relates to a self-cleaning heat exchanger tube with a cylindrical cross-section, which is traversed by fluid media and in particular e.insetzbar for heat exchangers of the chemical and SoIe industry.
Bekannt ist gemäß PS US 41 74 750 ein sich selbst · reinigendes Wärmeübertragerrohr mit einem spiralför-' migen Einbau,'der auf der Seite· des Medieneintritts mittels eines Verbundteils einseitig drehbar gelagert ist. Vorgeschlagen wird diese Einrichtung zum. Einsatz in Wärmeübertragern zur Verhinderung von Schmutzschichtanlagerungen auf der Rohrinnenwand und Verbesserung der inneren Wärmeübergangsbe— dingungen. · ' -According to US Pat. No. 4,174,750, a self-cleaning heat exchanger tube with a spiral-shaped installation is known, which is rotatably mounted on one side on the side of the media inlet by means of a composite part. This device is proposed for. Use in heat exchangers to prevent dirt layer deposits on the pipe inner wall and improve the internal heat transfer conditions. · '-
Der Nachteil der genannten Lösungen besteht darin, daß deren Einsatz, insbesondere für Rohrlängen größer 2 m, wie sie in der Industrie Verwendung finden,' · problematisch ist. Dies erklärt sich aus den in der industriellen Fertigung kaum zu verwirklichenden hohen Anforderungen an die Geradlir.igkeit des spiralförmigen Einbaus und der entsprachThe disadvantage of the solutions mentioned is that their use, in particular for pipe lengths greater than 2 m, as they are used in industry, 'is problematic. This can be explained by the high demands on the straightness of the helical installation, which can hardly be realized in industrial production, and which corresponded to it
Je länger die verwendeten Rohre- sind, umso größer ' ist in·Folge.schwerkraftbedingter Durchbiegung oder Durchbiegung als Resultat prozeßbedingter thermischer > Spannungen die Gefahr des Abweiches von dieser Forderung. Solchen Einflüssen sind die überwiegende Zahl rohrbestückter Wärmeübertrager ausgesetzt, was zu einem Verklemmen-des Einbaus im Rohrinneren führt und noch durch deren scharfkantige Räder begünstigt wird..' Es ist jedoch denkbar, auch größere Rohrlängen mit einem drehbar gelagerten spiralförmigen Einbau auszu- . rüsten, wenn man diesen aus einem hinreichend flexiblen Plastwerkstoff fertigt. Der Nachteil besteht jedoch darin, daß aufgrund erhöhter Reibung zwischen Rohrwand und Einbau der für die Rotationsbewegung erforderlicheThe longer the Rohre- used are, the more 'in · Folge.schwerkraftbedingter deflection or deflection as a result of process-related thermal> stresses the danger of Abweiches from this requirement. Such influences are exposed to the vast number of tubular heat exchanger, which leads to jamming of the installation inside the pipe and is still favored by the sharp-edged wheels .. 'It is conceivable, even larger lengths of pipe with a rotatably mounted spiral installation aus-. prepare, if one manufactures this from a sufficiently flexible plastic material. The disadvantage, however, is that due to increased friction between the pipe wall and installation required for the rotational movement
Impuls und damit die Fließgeschwindigkeit des Mediums sehr hoch sein müssen. Unter diesen Umständen jedoch können Wandschubspannung und Turbulenz ausreichend groß sein, um ein übermäßiges Anwachsen der. Schmutzschicht zu verhindern. Außerdem ist mit zunehmenden Verschleißerscheinungen des Einbaus zu rechnen.-Weiterhin beschränkt sich. das Einsatzgebiet .von Plast-' werkstoffen auf relativ niedrige Temperaturbereiche, während dessen insbesondere bei hohen ' Temperaturen verstärkt Verschmutzungsprobleme auftreten.Impulse and thus the flow rate of the medium must be very high. Under these circumstances, however, wall shear stress and turbulence can be sufficiently great to prevent overgrowth. Prevent dirt layer. In addition, with increasing signs of wear of the installation is expected.-Further limited. the field of application of plastic materials to relatively low temperature ranges, during which problems of contamination, in particular at high temperatures, occur more frequently.
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Das Ziel der Erfindung liegt darin begründet, ein universell anwendbares sich selbst reinigendes Wärmeübertragerrohr zu schaffen, das die Leistungsfähigkeit und Betriebssicherheit der Apparate erhöht und die Mangel des charakterisierten Standes der-Technik vermeidet. , . ' The object of the invention is to provide a universally applicable self-cleaning heat exchanger tube, which increases the performance and reliability of the apparatus and avoids the shortcoming of the characterizing prior art. ,. '
Die Aufgabe der Erfindung liegt in der zweckmäßigen Ausgestaltung eines von fluiden Medien durchflossenen Wärmeübertragerrohres, in dessen Inneren der den Wärmedurchgang herabsetzende Schmutzschichtau'f bau. zu verhindern beziehungsweise auf ein technisch-belangloses Maß zu begrenzen sowie durch gesteigerte Grenzschichtturbulenz bei vergleichsweise geringem Druckverlustanstieg der Wärmeübergang merklich zu verbessern ist.The object of the invention lies in the expedient embodiment of a heat transfer medium through which fluid media flows, in the interior of which the heat transfer reducing dirt layer builds up. to prevent or to limit to a technically inconsequential extent and is significantly improved by increased boundary layer turbulence at a relatively low pressure drop increase in heat transfer.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein an sich bekanntes, wendel- oder schneckenförmig ' ausgebildetes Element, das in einem Rohrkörper einseitig drehbar gelagert ist, aus .einzelnen miteinander verbundenen1 und zumindest zueinander begrenzt kippbaren Gliedern, deren Randzonen zur Drehrichtung abgekehrt sind, besteht. Diese Elemente können .sowohl aus Gliedern gleicher Drehrichtung als auch alternierend aus links- und rechtsgängigen Gliedern gebildet sein. .·'..'The object is achieved in that a per se known, helical or helical 'formed element which is rotatably mounted in a tubular body on one side, from .einzelnen interconnected 1 and at least limited to each other tiltable members whose edge zones are turned away from the direction of rotation, consists. These elements can be formed both from links of the same direction of rotation as well as alternately from left and right-hand links. . · '..'
f) Au£i_ührungssbeisό j.e 1 - f) Additional information 1 -
Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dabei stellen dar:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. It shows:
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Figur 1: Längsschnitt durch das WärmeübertragerrohrFigure 1: longitudinal section through the heat exchanger tube
' . mit- eingebautem Rotationslement, bestehend'. with built-in Rotationslement, consisting
aus Gliedern gleicher Gängigkeitfrom links of equal mobility
Figur 2: Draufsicht des WärmeübertragerrohresFigure 2: top view of the heat exchanger tube
Figur 3: Schnittdarstellung des Lagerorgans in zweiFigure 3: sectional view of the bearing member in two
' Ansichten - ' ..'Views -' ..
Figur 4: Darstellung des Schwenkwinkels oC FIG. 4: Illustration of the swivel angle oC
Das selbstreinigende Wärmeübertragerrohr (Fig. 1) baut sich im wesentlichen aus fünf Teilen auf: Dem Rohrkörper T, den vorzugsweise wendeiförmigen Gliedern 2 des Elements, der Halteeinrichtung 4 und dem Lageorgan 3 des Elementes am Bintrittsende des Rohrkörpers 1 und den Verbindungsorganen 5 der einzelnen Glieder 2 untereinander. . . . . _The self-cleaning heat exchanger tube (Fig. 1) is composed essentially of five parts: The tubular body T, preferably helical members 2 of the element, the holding device 4 and the position member 3 of the element at the entrance end of the tubular body 1 and the connecting members 5 of the individual members 2 with each other. , , , , _
Das Lagerprgan 3*(Fig. 1; Fig. 3) wurde in Form eines Kugelgelenkes dargestellt; es sind aber auch andere eine Rotationsbewegung zulassende Ausführungen möglich,The bearing 3 * (Fig. 1, Fig. 3) was shown in the form of a ball joint; but there are also other rotational movement permitting embodiments possible
Das Element besteht aus gleichgängigen, wendelförmigen Gliedern 2, die nicht unbeschränkt voneinander radial verdrehbar sind. Als' Verbindungsorgä'ne 5 wurden einfache Drahtöse^ gewählt. Um ein Verklemmen des Elements im Rohrkörper 1 'zu verhindern.und somit einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten,- müssen die einzelnen Glieder 2 derart .untereinander verbunden werden, daß sie zumindest um einen Winkel cC = 2(d. — dp, . __ -,)/!„-,. ^n zueinander schwenkbar sind (Fig. 4). Weiterhin ist es erforderlich, daß die Ränder der Glieder 2 zur Rotationsrichtung abgekehrt sind, was vorzugsweise dadurch erreicht wird, indevm deren Querschnitt "S^-förmig ausgebildet ist.The element consists of gleichgängigen, helical members 2, which are not unrestricted radially rotatable from each other. As'Verbindungsorgä'ne 5 simple Drahtöse ^ were selected. In order to prevent jamming of the element in the tubular body 1 'and thus to ensure trouble-free operation, the individual elements 2 must be connected to each other in such a way that they are at least an angle cC = 2 (ie dp,. ) / "- ,. ^ n are mutually pivotable (Fig. 4). Furthermore, it is necessary that the edges of the members 2 are turned away to the direction of rotation, which is preferably achieved by inde v m whose cross-section "S ^ -shaped.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die' Ränder der Glieder 2 während ihrer Rotation-auf einem Fluidfilm gleiten, was die Lebensdauer der Einrichtung erheblich, vergrößert: . ^ . - .Another advantage is that the edges of the links 2 slide during their rotation on a fluid film, which significantly increases the life of the device:. ^. -.
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Diese Ausführung entspricht der einfachsten Konstruktion und sollte für Prozesse mit -ausreichend hohem Strömungsimpuls des Fluids Verwendung finden. Es sind natürlich auch Verbindungsorgane 5 in Form von Kugelgelenken oder dergleichen möglich. Eine solche Ausführung würde bei eventuellem.Stillstand eines oder mehrerer Glieder 2 die Rotationsbewegung 'der übrigen weiterhin zulassen.This design corresponds to the simplest construction and should be used for processes with a sufficiently high flow impulse of the fluid. Of course, connecting members 5 in the form of ball joints or the like are also possible. Such a design would continue to allow the rotational movement of the others in the event of a possible standstill of one or more members 2.
Mit abnehmendem Impuls ist die Ganghöhe zu verringern, wenn dies-nicht mehr möglich ist, sollte auf kompliziertere Varianten mit doppel-"S"—kreuzförmigem Wendelquerschnitt1 und gegenläufigen'Gliedern 2, um den der Rotationsrichtung des Gliedes 2 entgegengesetzten Drall der Fluidströmung zur Rotationserzeugung des nachfolgenden Gliedes 2 auszunutzen, zurückgegriffen werden.With decreasing momentum, the pitch should be reduced, if this is no longer possible, should the more complicated variants with double "S" cross-shaped helical cross-section 1 and opposing links 2, to the rotation of the member 2 opposite to the rotation of the fluid flow for rotation take advantage of the subsequent member 2, be resorted to.
Die Länge und radiale Ausdehnung der Glieder 2 ist vorrangig von deren Fertigungstoleranzen, den Toleranzen des Rohrkörperinnendurchmessers und dessen Geradlinigkeit abhängig. Wachsende Längen der Glieder 2 fordern daher im allgemeinen zunehmende Spaltweiten zwischen dem Glied- und dem Rohrkörperinnendurchmesser. Vorzugsweise sollten die Längen der einzelnen Glieder 2 den fünften bis fünfzehnten ,Wert und deren größte, radiale Ausdehnung Cd^1· ^).den 0.85ten bis 0,95teri Teil des Rohrkörperinnendurchmessers aufweisen.'-The length and radial extent of the links 2 is primarily dependent on their manufacturing tolerances, the tolerances of the tubular body inner diameter and its straightness. Growing lengths of the links 2 therefore generally require increasing gap widths between the link and tube body inner diameters. Preferably, the lengths of the individual members 2 should have the fifth to fifteenth value and their largest radial extent Cd 1 ···) the 0.85th to 0.95th part of the tube body inner diameter.
Die Werkstoffpaarung zwischen Rohrkörper 1 und Element. richtet sich nach den Prozeßparametern und den chemischen und physikalischen Eigenschaften des eingesetzten. Fluids. -So lassen sich beispielsv/eise in plästbeschichteten Rohren und für besonders korrosive' Medien im unteren Temperaturbereich Elemente aus Kunststoff oder Glas und für höhere Temperaturen auch keramische Werkstoffe einsetzen. Für nicht rostverursachende Medien' ist'Stahl geeignet. Elemente aus Nichteisenmetallen : The material combination between pipe body 1 and element. depends on the process parameters and the chemical and physical properties of the used. Fluid. Thus, for example, elements made of plastic or glass can be used in box-coated tubes and for particularly corrosive media in the lower temperature range, and ceramic materials can also be used for higher temperatures. Stainless steel is suitable for non-rusting media. Non-ferrous metal elements :
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.erweisen sich für „einen großen Teil·der auftretenden Einsatzfälle als vorteilhaft. . prove for "a large part of the occurring cases of use as advantageous.
Die Halteeinrichtung 4 (Fig. 1; Fi^g. 2) des. Elementes ist als leicht konische Buchse ausgeführt, um eine kraftschlüssige, wieder lösbare Verbindung mit dem Rohrkörper 1 zu schaffen. Dies ermöglicht erforderlichenfalls ein leichtes Auswechseln der Elemente, zum Beispiel .zur Anpassung an geänderte Betriebsbedingungen.The holding device 4 (Fig. 1, Fig. 2) of the element is designed as a slightly conical bush to create a frictional, releasable connection with the tubular body 1. This allows, if necessary, easy replacement of the elements, for example, to adapt to changed operating conditions.
Die erfindungsgemäße Lösung arbeitet wie folgt:The solution according to the invention works as follows:
Wird das selbstreinigende Wärmeübertragerrohr von einem Fluid mit hinreichend hohem Strömungsimpuls durchflossen,. wobei der Mediumeintritt auf der Seite der Halteeinrichtung 4 liegt, so erfahren die Glie-,. der 2 des' Elementes einen Drehimpuls und werden in 'Rotationsbewegung versetzt. Der "S"-förmige Wendelquerschhitt bewirkt,'daß die Glieder 2 bei der Rotation immer auf einem dünnen Fluidpolster'gleiten, was zu einer hohen Grenzschichtturbulenz und somit zur. Verbesserung des Wärmeüberganges führt. Die Schmutzanlagerung und -abtragung erfolgt in diesem selbst-j reinigenden'Wärmeübertragerrohr quasi gleichzeitig und die.maximale, Schmutzschichtdicke erreicht ihren asymptotischen Wert auf sehr niedrigem Niveau. Dies wird gewährleistet durch das Überstreichen der Rohrinnenwand mit Hilfe der Wendelränder der rotierenden Glieder 2. Mit jeder Umdrehung der Glieder 2 erfolgt·" eine Pseudoberühru-ng jedes die Rohri'nnenwand bilden-; den Flächenelementes.1 ,If the self-cleaning Wärmeübertragerrohr flows through a fluid with a sufficiently high flow impulse,. wherein the medium entry is on the side of the holding device 4, so learn the Glie-. The 2 of the 'element an angular momentum and are put into' rotary motion. The "S" shaped helical transverse effect causes the links 2 to always slide on a thin fluid cushion during rotation, resulting in high boundary layer turbulence and thus. Improvement of heat transfer leads. The accumulation of dirt and -abtragung takes place in this self j reinigenden'Wärmeübertragerrohr quasi simultaneously and die.maximale, dirt layer thickness reaches its asymptotic value at very low levels. This is ensured by the sweeping the pipe inner wall by means of the helical edges of the rotating members 2. With each rotation of the links 2 is carried · "a Pseudoberühru-ng each of the Rohri'nnenwand bilden-; the surface element 1,.
/In jedem Fall ist es prozeßtechnisch günstig; hohe Rotätionsgeschv/inaigkeäten der Glieder 2 anzustreben./ In any case, it is process technology favorable; to aim for high rotatory behavior of links 2.
Die Vorteile der Erfindung, sind:·. . . •1 . 'Materialednsparung durch die Möglichkeit eine-r ,gleichmäßig hohen '.Warmeubertraguiigsleistung, so daß die Apparate kleiner dimensioniert werden können. , 'The advantages of the invention are:. , , •1 . 'Materialedavigation by the possibility of a-r, evenly high' .Werrerubertraguiigsleistung, so that the apparatuses can be made smaller. , '
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2. Betriebskosteneinsparung durch Wegfall von Betriebs-. Unterbrechungen .beziehungsweise Prozeßparameterän- 2. Operating cost savings by eliminating operating. Interruptions and process parameter changes.
derungen für Rohrreinigung. · modifications for pipe cleaning. ·
3. Hohe Betriebssicherheit, selbst bei Ausfall einiger oder sogar aller Elemente auf Grund des günstigeren Versehmutzungsverhaltens und besserer Wärmeübergangsbedingungen, verglichen.zum herkömmlichen leeren Rohr. . ' . 3. High operational reliability, even in case of failure of some or even all elements due to the better Versehmutzungsverhaltens and better heat transfer conditions, compared.zum conventional empty pipe. , '.
4. Günstige Möglichkeit des Elementewechsels (zum Beispiel zur Anpassung an veränderte Betriebsbedingungen) . ' _ 4. Favorable possibility of element change (for example, to adapt to changed operating conditions). '_
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD23702882A DD207642A3 (en) | 1982-01-28 | 1982-01-28 | SELF-CLEANING HEAT TRANSFER PIPE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD23702882A DD207642A3 (en) | 1982-01-28 | 1982-01-28 | SELF-CLEANING HEAT TRANSFER PIPE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD207642A3 true DD207642A3 (en) | 1984-03-07 |
Family
ID=5536420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DD23702882A DD207642A3 (en) | 1982-01-28 | 1982-01-28 | SELF-CLEANING HEAT TRANSFER PIPE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD207642A3 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4781245A (en) * | 1986-01-10 | 1988-11-01 | Compagnie De Raffinage Et De Distribution Total France | Device for positioning a rotatable element within a tube |
-
1982
- 1982-01-28 DD DD23702882A patent/DD207642A3/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4781245A (en) * | 1986-01-10 | 1988-11-01 | Compagnie De Raffinage Et De Distribution Total France | Device for positioning a rotatable element within a tube |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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