DE1015456B

DE1015456B - Heat exchanger

Info

Publication number: DE1015456B
Application number: DEK23725A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Franke
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1954-10-14
Filing date: 1954-10-14
Publication date: 1957-09-12

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Änderung des Temperaturzustandes eines auf seinem Strömungsweg durch diffusorartig oder düsenförmig gestaltete Leitungsabschnitte einer Geschwindigkeitsänderung unterworfenen flüssigen oder gasförmigen Mediums mittels Wärmeaustausch mit einem anderen Mittel im Bereich der Geschwindigkeitsänderung.The invention relates to a device for changing the temperature state of one on his Flow path through diffuser-like or nozzle-like line sections of a speed change subjected liquid or gaseous medium by means of heat exchange with another Medium in the area of speed change.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Einrichtung so auszugestalten, daß unter weitgehender Vermeidung von Druckverlusten bei der Geschwindigkeitsänderung ein wirkungsvoller Austausch zwischen den beiden Medien erfolgt. Erreicht wird dieses Ziel erfindungsgemäß dadurch, daß innerhalb der diffusorartig oder düsenförmig gestalteten Leitungsabschnitte eine oder mehrere konzentrisch zur Begrenzungswand der Leitung verlaufende doppelwandige Führungswände so angeordnet sind, daß sie beiderseitig vom Medium umströmt werden und daß das wärmetauschende Mittel durch die Hohlräume dieser Führungswände geleitet wird.The invention is based on the object of designing such a device so that under extensive Avoiding pressure losses when changing speed, an effective exchange takes place between the two media. This goal is achieved according to the invention that within of the diffuser-like or nozzle-like line sections one or more concentrically to the boundary wall of the line extending double-walled guide walls are arranged so that they are flowed around both sides by the medium and that the heat-exchanging agent through the cavities this guide walls is directed.

Gegenüber solchen Anordnungen, bei denen der Wärmeaustauscher als besonderes Bauelement, beispielsweise in Form eines Rohrsystems oder eines Wabenkühlers, vor oder hinter dem diffusorartig oder düsenförmig gestalteten Leitungsabschnitt vorgesehen ist, hat die erfindungsgemäße Einrichtung, bei der der Wärmetauscher in besonderer Ausgestaltung innerhalb der diffusorartig oder düsenförmig gestalteten Leitungsabschnitte untergebracht ist, grundsätzlich den Vorzug der geringeren Baulänge der Gesamtanlage bei geringerem Druckverlust. Darüber hinaus kann durch zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgesehenen Einbauten auch eine Verkürzung der diffusorartig oder düsenförmig gestalteten Leitungsabschnitte erreicht werden. Bekanntlich beträgt der öffnungswinkel bei Diffusoren üblicherweise 5 bis 6°. Hieraus ergibt sich je nach dem gewünschten Druck- oder Geschwindigkeitsumsetzungsverhältnis eine bestimmte Baulänge für den betreffenden Leitungsabschnitt. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Führungswände kann man nun den Öffnungswinkel der Begrenzungswand des Leitungsabschnittes, in dem die Geschwindigkeitsumsetzung erfolgt, von vornherein größer wählen und die Führungswände so einbauen, daß sich mehrere konzentrisch ineinanderliegende Diffusoren ergeben, deren Öffnungswinkel im einzelnen wieder in den üblichen Grenzen liegen, also bei 5 bis 6°. Im Rahmen der Erfindung können hierbei entweder alle oder nur einige der Einsätze doppelwandig ausgeführt und die Hohlräume in den Wänden in bezug auf den Durchfluß des wärmetauschenden Mittels einzeln oder gruppenweise hintereinander und/oder parallel geschaltet sein.Compared to such arrangements in which the heat exchanger as a special component, for example in the form of a pipe system or a honeycomb cooler, in front of or behind the diffuser-like or nozzle-shaped line section is provided, has the device according to the invention, in which the heat exchanger in a special configuration within the diffuser-like or nozzle-like design Line sections is housed, basically the advantage of the shorter length of the Complete system with lower pressure loss. In addition, through appropriate design of the internals provided according to the invention also a shortening of the diffuser-like or nozzle-like designed line sections can be achieved. It is known that the opening angle in diffusers is usually 5 to 6 °. This results depending on the desired pressure or speed conversion ratio a certain length for the relevant line section. When using the guide walls according to the invention you can now the opening angle of the boundary wall of the Select the line section in which the speed conversion takes place larger from the start and install the guide walls in such a way that there are several concentrically nested diffusers, the opening angles of which are again within the usual limits, that is to say 5 to 6 °. As part of of the invention, either all or only some of the inserts can be double-walled and the cavities in the walls individually or with respect to the flow of the heat exchanging agent be connected in groups one behind the other and / or in parallel.

WärmetauscherHeat exchanger

Anmelder:
Klöckner-Humboldt-DeutzApplicant:
Klöckner-Humboldt-Deutz

Aktiengesellschaft,
Köln-Deutz, Mülheimer Str. 149Corporation,
Cologne-Deutz, Mülheimer Str. 149

Dipl.-Ing. Gerhard Franke, Köln-Dellbrück,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Gerhard Franke, Cologne-Dellbrück,
has been named as the inventor

Es ist bekannt, die Begrenzungswand von düsenförmig oder diffusorartig gestalteten Leitungsabschnitten doppelwandig auszuführen, doch bieten diese bekannten Ausführungen sowohl hinsichtlich des Austauschers einer bestimmten Wärmemenge auf möglichst kleinem Raum als auch hinsichtlich der Einhaltung kurzer Baulängen für die Leitungsabschnitte, in denen die Geschwindigkeitsumsetzung erfolgt, nicht die vorteilhaften Möglichkeiten wie der erfindungsgemäße Vorschlag.It is known that the boundary wall of nozzle-shaped or diffuser-like line sections Execute double-walled, but offer these known designs both in terms of the exchanger of a certain amount of heat in the smallest possible space as well as in terms of Compliance with short overall lengths for the line sections in which the speed conversion takes place, not the advantageous possibilities as the proposal according to the invention.

Die Hohlräume in den Führungswänden der erfindungsgemäßen Einrichtung können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zu einem oder zu mehreren Kanälen so ausgebaut sein, daß die Geschwindigkeit des durch diese Kanäle strömenden wärmetauschenden Mittels über den ganzen Strömungsweg gleich- oder nahezu gleichbleibt. So können z. B. die Kanäle wendelförmig und in Strömungsrichtung ihren Querschnitt ändernd verlaufen. Erfolgt die Geschwindigkeitsänderung mittels eines Mehrfachdiffusors oder einer Mehrfachdüse, wie oben beschrieben, so ist es zweckmäßig, die im Strom des einer Geschwindigkeitsänderung unterworfenen Mediums liegenden, der Zuleitung, der Weiterleitung von einem Einsatz zum anderen und der Ableitung des anderen Mittels dienenden Rohrleitungen stromlinienförmig und vorzugsweise als Streben zur Stützung der verschiedenen Einsätze auszubilden. Im übrigen ist es vorteilhaft, alle solche Leitungen, Armaturen und gegebenenfalls zusätzliche Streben möglichst in der Zone geringerer Geschwindigkeit anzuordnen.The cavities in the guide walls of the invention In a further embodiment of the invention, devices can be developed into one or more channels so that the speed of the heat-exchanging medium flowing through these channels over the entire flow path remains the same or almost the same. So z. B. extend the channels helically and changing their cross-section in the direction of flow. He follows the change in speed by means of a multiple diffuser or a multiple nozzle, as described above, so it is expedient in the flow of the medium subject to a change in speed lying, the supply line, the forwarding from one application to the other and the discharge of the other means of serving pipelines streamlined and preferably as struts for To train support of the various stakes. In addition, it is advantageous to use all such lines, Fittings and, if necessary, additional struts, if possible in the zone of lower speed to arrange.

Um einer Verstopfung der Durchflußräume für das wärmetauschende Mittel rechtzeitig vorbeugen zu können, empfiehlt es sich, die Räume für eine Reinigung zugänglich zu machen, eine Forderung, der beispielsweise dadurch Rechnung getragen werden kann,In order to prevent clogging of the flow spaces for the heat exchanging agent in good time it is advisable to make the rooms accessible for cleaning, a requirement that, for example this can be taken into account,

709 696/211709 696/211

daß man die hohlen Führungswände aus zwei ineinandergeschobenen kegeligen Mänteln bildet.that the hollow guide walls are formed from two nested conical shells.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt.In the drawing, an embodiment of the device according to the invention is shown.

Die Abbildung zeigt den Abschnitt 1 einer Leitung, durch die hindurch ein nicht dargestelltes Gebläse Luft in Richtung der eingezeichneten Pfeile fördert. Zwecks Herabsetzung der Geschwindigkeit des vom Gebläse geförderten Mediums ist der Leitungsabschnitt 1 als Diffusor in der Weise ausgebildet, daß die Leitungswandung sich in Strömungsrichtung kegelig erweitert und in diesem Erweiterungsbereich zwei konzentrisch zu ihr ineinanderliegende Einsätze umschließt, von denen der innerste Einsatz 2 sich in Strömungsrichtung kegelig verjüngt, der mittlere Einsatz 3 sich dagegen in gleicher Richtung kegelig erweitert. Auf diese Weise entstehen zwei parallel als Diffusor arbeitende Ringräume 4 und 5. Man kann eine solche Einrichtung als Mehrfachdiffusor bezeichnen. Die Wandungen der Einsätze 2 und 3 sind hohl ausgeführt und dienen einem mit der vom Gebläse geförderten Luft während der Geschwindigkeitsänderung wärmetauschenden Mittel als Durchflußräume. Das wärmetauschende Mittel tritt durch den Stutzen 6 in die hohle Wandung des Einsatzes 3 ein, durch den Rohrstutzen 7 in den Hohlraum der Wandung des inneren Einsatzes 2 über und fließt durch die Leitung 8 ab. Sowohl in der Hohlwand des Einsatzes 3 als auch des Einsatzes 2 ist eine schraubenförmig um die Längsachse sich bildende Leitwand für das durch den Stutzen 6 eintretende Mittel angeordnet, wobei die Steigerung so gewählt ist, daß die Geschwindigkeit des in vorliegendem Falle Wärme an die geförderte Luft abgebenden Mittels auf seinem ganzen Strömungsweg gleich- oder nahezu gleichbleibt. Da die Temperatur in Strömungsrichtung abfällt, muß die Steigerung der beiden Wendel 9 und 10 in Strömungsrichtung geringer werden. Das Einhalten einer gleichen Geschwindigkeit über den ganzen Strömungsweg hat den Vorteil, daß über den ganzen Weg die Wärmeübergangszahl konstant bleibt.The figure shows section 1 of a line through which a fan (not shown) air promotes in the direction of the arrows. To reduce the speed of the fan conveyed medium, the line section 1 is designed as a diffuser in such a way that the line wall expands conically in the direction of flow and two concentrically in this expansion area enclosing inserts lying one inside the other, of which the innermost insert 2 extends in the direction of flow conically tapers, the middle insert 3, however, widens conically in the same direction. on this creates two annular spaces 4 and 5 working in parallel as a diffuser. Such a space can be used Designate the facility as a multiple diffuser. The walls of the inserts 2 and 3 are hollow and serve one with the air conveyed by the fan during the speed change heat-exchanging means as flow spaces. The heat-exchanging medium passes through the connecting piece 6 into the hollow wall of the insert 3, through the pipe socket 7 into the cavity of the wall of the inner insert 2 and flows through line 8. Both in the cavity wall of the insert 3 as well as the insert 2 is a helical baffle for the arranged through the nozzle 6 entering means, wherein the increase is chosen so that the speed in the present case heat to the conveyed air releasing agent on his the entire flow path remains the same or almost the same. As the temperature drops in the direction of flow, the increase in the two helixes 9 and 10 in the direction of flow must be less. That Maintaining the same speed over the entire flow path has the advantage that over the all the way the heat transfer coefficient remains constant.

Claims

Patent claims:

1. Device for changing the temperature state of one on its flow path through Diffuser-like or nozzle-like line sections of a speed change subjected liquid or gaseous medium by means of heat exchange with another Means in the area of the speed change, characterized in that within the diffuser-like or nozzle-shaped line sections one or more concentric to the Boundary wall of the line running double-walled guide walls are arranged in such a way that that the medium flows around them on both sides and that the heat-exchanging agent is passed through the cavities of these guide walls.

2. Device according to claim 1, characterized in that the cavities in the guide walls individually or in groups with respect to the flow of the heat exchanging agent are connected in series or in parallel.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the cavities in the Guide walls to a channel or to several channels are developed so that the speed of the heat-exchanging medium flowing through these channels remains the same or almost the same over the entire flow path.

4. Device according to claim 3, characterized in that the channel or channels are helical and extend their cross-section changing in the direction of flow.

5. Device according to claims 2 to 4, characterized in that the in the stream of a medium subject to a change in speed, the supply line, forwarding and drainage of the other medium serving pipelines in a streamlined manner and preferably are designed as struts to support the concentrically nested inserts.

6. Device according to claim 5, characterized in that all in the stream of a speed change lines and fittings and, if necessary, additional struts, as far as possible, in the zone of slower speed.

7. Device according to claims 1 to 6, characterized in that the flow spaces are accessible for the heat-exchanging medium for the purpose of cleaning. ^;

8. Device according to claims 1 to 7, characterized in that the hollow guide walls by two nested conical ones Coats are formed.

Considered publications:
German Patent No. 370 636;
French patent specification No. 944 694.

1 sheet of drawings

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