DD243751A1

DD243751A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DD243751A1
Application number: DD28347485A
Authority: DD
Inventors: Egon Weikert
Original assignee: Pieck W Wohnbauk Veb
Priority date: 1985-12-02
Filing date: 1985-12-02
Publication date: 1987-03-11
Also published as: EP0224838A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Waermetauscher und ist anwendbar auf dem Gebiet der Waerme-, Kaelte- und Klimatechnik zur Waerme- oder Kaelteuebertragung mittels gasfoermiger oder fluessiger Medien. Die Aufgabe, einen Waermetauscher zu schaffen, der bei kleiner Baugroesse einen hohen Wirkungsgrad aufweist, einfach herstellbar ist und allen Leistungsanforderungen gerecht wird, wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass die Waermetauschflaechen von einem Zylinder gebildet werden, dessen Mantel rippenartig in Form eines ein- oder mehrgaengigen Gewindes gestaltet ist, wobei der Zylinder aussen von einem Mantelrohr umhuellt und innen auf einem Kernrohr angeordnet ist, so dass auf der Innen- und der Aussenseite des Zylinders je ein Kanal oder mehrere Kanaele gebildet werden. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher und ist anwendbar auf dem Gebiet der Wärme-, Kälte- und Klimatechnikzur Wärmeoder Kälteübertragung mittels gasförmiger oder flüssiger Medien.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Wärmeaustauscher sind in Form von Gegenstromapparaten bekannt. Sie dienen als Umformer zur Umformung von Hochdruckdampf, Niederdruckdampf oder Heißwasser in einen anderen Wärmeträger. Ausgeführt werden diese Gegenstromapparate mit U-Rohrwärmetauscher in der Heizungstechnik, da sie einen verhältnismäßig geringen Platzbedarf haben, während in der Industrie Geraderohr-Wärmeaustauscher verwendet werden. Bei diesen Gegenstromapparaten umspült das aufzuheizende Medium Kupferrohre, in denen das Heizungsmittel in entgegengesetzter Richtung strömt. Durch die Verwendung von Kupferrohren ist ein hoher Materialverbrauch für derartige Gegenstromapparate kennzeichnend, wobei diese Apparate ein ungünstiges Masse-Leistungs-Verhältnis aufweisen.

Weiterhin sind Spiralwärmetauscher bekannt, die aus Blechspiralen, welche zwei spiralförmige Strömungskanäle bilden, bestehen (DE-OS 3404374). Hierbei wird zwar eine relativ große Kontaktfläche zwischen den austauschenden Medien erzielt, das Masse-Leistungs-Verhältnis ist jedoch auch noch ungünstig.

Wärmeübertrager mit konzentrischen Rohren nach WP F28 D 12533991 sollen zwar das Masse-Leistungs-Verhältnis verbessern, weisen aber durch die Verwendung der Rohre ebenfalls einen hohen Materialbedarf auf.

Der in DE-OS 2708377 beschriebene rohrförmige Wärmetauscher besteht aus einem Kernrohr mit darauf angeordneten Rippen in der Art eines mehrgängigen Gewindes mit großer Steigung, welche in axialer Richtung angeströmt werden. Damit soll eine hohe Umlenkung und der damit verbundene Druckverlust des in diesen schraubenförmigen Kanälen strömenden Mediums verhindert werden. Bei dieser Lösung ergeben sich jedoch entsprechend der angeführten Ausführungsbeispiele bei Ausbildung mit im Kernrohr strömenden Medien unterschiedliche Temperaturdifferenzen zwischen Heizmedium und aufzuheizendem Medium, so daß kein guter Wärmeaustausch erzielt werden kann, während bei dem in einer Rohrschlange geführten aufzuheizenden Medium die direkte Austauschfläche gering ist, die Wärmeübertragung hauptsächlich durch Strahlungswärme erfolgt und zudem ein ungünstiges Masse-Leistungs-Verhältnis vorhanden ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bei Wärmetauschern die Nachteile der bekannten Lösungen zu beseitigen und insbesondere ein gegenüber diesen Lösungen besseres Masse-Leistungs-Verhältnis mit minimalem Einsatz hochwertigen Materials für die Austauschflächen und eine Verwendbarkeit für die verschiedenartigen Wärmeübertragungsaufgaben zu erreichen.

-2- 243 751 Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zu schaffen, der bei kleiner Baugröße einen hohen Wirkungsgrad für den Wärmeübergang aufweist, einfach hergestellt werden kann und allen Leistungsanforderungen gerecht

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Wärmetauscher mit einem Mantelrohr, welches zur Bildung schraubenförmiger Kanäle auf dem Kernrohr wendelförmig angeordnete Rippen umgibt, und mit einer Wärmeaustauschfläche zwischen dem wärmeabgebenden und dem wärmeaufnehmenden Medium diese Wärmetauschfläche von einem rippenartig in Form eines ein- oder mehrgängigen Gewindes ausgebildeten Zylinders gebildet wird, welcher außen von einem Mantelrohr umhüllt ist, welches in Verbindung mit dem ein- oder mehrgängigen Gewinde auf der Außenseite des Zylinders den oder die Kanäle für das eine Medium begrenzt.

Weiterhin ist die Erfindung gekennzeichnet durch die Anordnung eines Kernes oder Kernrohres an der Innenseite des Zylinders, wobei in Verbindung mit dem ein- oder mehrgängigen Gewinde auf der Innenseite des Zylinders der oder die Kanäle für das andere Medium begrenzt werden.

Ein weiteres Kennzeichen" der Erfindung besteht in an den Enden des Zylinders flanschartig ausgebildeten Dichtflächen. Diese Dichtflächen können jedoch auch umlaufend an den Zylinderenden angeordnet sein und eine formschlüssige Oberfläche, vorzugsweise genoppt oder geprägt, besitzen.

Merkmal der Erfindung ist des weiteren die Ausbildung des Mantel- und des Kernrohres aus metallischen oder keramischen Materialien, Plastwerkstoffen, vorzugsweise PTFE, oder Technischem Glas mit Flanschen und Öffnungen für den Ein- und Austritt der Medien und die Bildung eines mit dem Zylinder über lösbare Verbindungen komplettierten wärmetauschenden Bauteiles. Erfindungsgemäß kann der Zylinder aber auch allseitig unter Freilassung der inneren und äußeren Gewindegänge und der mit diesen Gewindegängen verbundenen Ein- und Ableitungen für die Medien von Beton, Keramik, Porzellan oder Plastwerkstoff umhüllt sein.

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Hierbei zeigen

Figur 1: den Schnitt durch einen Wärmetauscher zusammengesetzter Bauart *

Figur 2: den Schnitt durch einen Wärmetauscher mit nicht lösbar aufgebrachter Umhüllung

Der Wärmetauscher gemäß Figur 1 weist ein Mantelrohr 1 mit Flanschen an den Enden sowie radialen Anschlußstellen für den Heißwassereintritt 2 und den Heißwasseraustritt 3, ein Kernrohr 4 und einen an einem Ende des Kernrohres 4 ausgebildeten Flansch 7 mit axial mittig angeordneter Druckausgleichsöffnung 8 und dem im Bereich der Außenwand des Kemrohres angeordneten Kaltwassereintritt 5, sowie einen Deckelflansch 9 mit einer Anschlußöffnung 6 für den Warmwasseraustritt auf. Die Wärmetauschfläche wird von einem Zylinder 10 gebildet, der aus Kupferblech besteht und derart ausgebildet ist, daß der Zylindermantel die Form eines eingängigen rippenartigen Gewindes besitzt und an seinen Enden flanschartige Dichtflächen angeformt sind. Mantelrohr 1 und Kernrohr 6 sowie der Deckelflansch 9 bestehen aus Stahl. An der Innenseite des Mantelrohres 1 und an der Außenseite des Kernrohres 4 ist Dichtungsmaterial 11, das aus einer dünnen Schicht wärmebeständiger Plastfolie besteht, angeordnet. Der Zylinder 10 ist auf dem Kernrohr 4 angeordnet. Das Mantelrohr 1 umhüllt den Zylinder 10, und der Deckelflansch 9 bildet den dem Flansch 7 des Kernrohres 4 gegenüberliegenden Abschluß des Wärmetauschers. Die Teile des Wärmetauschers sind mittels Schraubverbindungen 12 zusammengefügt. Das Heißwasser wird dem Wärmetauscher durch den Anschluß 2 radial zugeführt, strömt in den von der Außenkante des Zylinders 10 und dem Mantelrohr 1 begrenzten gewindeförmigen Kanal 14 durch den Wärmetauscher und verläßt diesen durch den Anschluß 3.

Nach dem Gegenstromprinzip wird das Kaltwasser dem Wärmetauscher durch den Anschluß 5 zugeführt, strömt in dem von der Innenseite des Zylinders 10 und dem Kernrohr 4 begrenzten gewindeförmigen Kanal 15 durch den Wärmetauscherund verläßt diesen durch den Anschluß 6 im Deckelflansch 9 als Warmwasser. Die Druckausgleichsöffnung 8 im Flansch 7 des Kernrohres 4 dient der Gewährleistung der druckseitigen Entlastung des Bodens und des Deckels des Wärmetauschers und der Schraubverbindungen.

Das Temperaturgefälle zwischen den Medien kann durch die Länge und die Abmessungen der Kanäle und durch die Wahl der Geschwindigkeit der Medien variiert werden. Die Wassermenge wird durch die Querschnittsgröße der Kanäle bzw. durch eine mehrgängige Anordnung beeinflußt. Günstig ist die Anordnung von eine erhöhte Turbulenz verursachenden Noppen 13 in der Austauschfläche zur Erhöhung der Übertragungsleistung. Größere Leistungen lassen sich durch den parallelen Verbund mehrerer erfi idungsgemäßer Wärmetauscher erzielen. Durch die kleine Baugröße ist es möglich, kleinste Baueinheiten unmittelbar am Verbraucher anzuordnen, so daß teure und reparaturaufwendige Warmwassernetze eingespart werden können. Des weiteren sind geringe Temperaturdifferenzen (z.B. Heizungsrücklauf) auf Grund derauf geringstem Raum unterzubringenden langen Austauschwege (Gegenstrom) nutzbar. Eine Korrosion der Hüllkonstruktion der Austauscher wird durch die Vermeidung des Kontaktes der Medien mit dem Material der Umhüllung durch das Dichtungsmaterial 11 weitgehend verhindert.

Gemäß Figur 2 besteht eine günstige Ausführungsform darin, daß der Zylinder 10 und die Medienzu-und abführungen (2,3,5, 6) monolithisch von Beton unter Freilassung der Kanäle umhüllt ist. Hierbei wird kostengünstiges Material eingesetzt, und Schraub- und Dichtungsverbindungen mechanischer Art entfallen.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Wärmetauscher mit einem Mantelrohr, welches zur Bildung schraubenförmiger Kanäle auf dem Kernrohr wendelförmig angeordnete Rippen umgibt und einer Wärmetauschfläche zwischen dem wärmeabgebenden und dem wärmeaufnehmenden Medium, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschfläche von einem rippenartig in Form eines ein-oder mehrgängigen Gewindes ausgebildeten Zylinder (10) gebildet wird, der außen von einem Mantelrohr (1) umhüllt ist, welches in Verbindung mit dem ein-oder mehrgängigen Gewinde auf der Außenseite des Zylinders (10) den oder die Kanäle für das eine Medium (14) begrenzt, und daß an der Innenseite des Zylinders (10) ein Kernrohr (4) angeordnet ist, das in Verbindung mit dem ein-oder mehrgängigen Gewinde auf der Innenseite des Zylinders (10) den oder die Kanäle für das andere Medium (15) begrenzt.
2. Wärmetauscher nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (10) an seinen Enden Dichtflächen aufweist, die flanschartig ausgebildet sind.
3. Wärmetauschernach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (10) an seinen Enden umlaufende Dichtflächen aufweist, die eine formschlüssige Oberfläche besitzen.
4. Wärmetauscher nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (1) und das Kernrohr (4) aus metallischen oder keramischen Materialien, Plastrohstoffen, vorzugsweise PTFE, oder Technischem Glas bestehen, mit Flanschen und Öffnungen für den Ein- und Austritt der Medien versehen sind und mit dem Zylinder (10) über lösbare Verbindungen (12) komplettiert, ein wärmetauschendes Bauteil bilden.
5. Wärmetauschernach Punkt 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (10) allseitig unter Freilassung der inneren und äußeren Gewindegänge und der mit diesen Gewindegängen verbundenen Ein- und Ableitungen für die Medien von Beton, Keramik, Porzellan oder Plastwerkstoff umhüllt ist.