DE102005004740B3 - Heat exchanger for hot water heating has in one section of hot gas flue at least one transversely lying heat transfer element with cross section with larger extent at right angles to direction of exhaust gas flow than that parallel to it - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit optimierten Wärmeübertragungselementen für die Übertragung von Wärme aus einem Verbrennungsgas durch eine wärmeübertragende Wand auf an der Außenseite der Wand in Strömungskanälen strömenden Heizungswasser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a heat exchanger with optimized heat transfer elements for the transmission of heat from a combustion gas through a heat-transferring wall on at outside the wall in flow channels flowing heating water according to the preamble of claim 1.
Aus
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Erhöhung der Wärmeübertragungsleistung des Wärmetauschers zu erzielen, wobei unter Beachtung des geforderten Wirkungsgrades die Wärmefestigkeit der Wärmeübertragungselemente gewährleistet werden muss. Außerdem sollte wegen der einfachen gießtechnischen Herstellung des Wärmetauschers der Verlauf der Wärmeübertragungselemente in nur einer Richtung beibehalten werden.task The object of the present invention is to increase the heat transfer performance of the heat exchanger to achieve, taking into account the required efficiency the heat resistance the heat transfer elements be guaranteed got to. Furthermore should be because of the simple casting technique Production of the heat exchanger of Course of the heat transfer elements to be maintained in one direction only.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Ausbildung mindestens eines Wärmeübertragungselementes mit einer quer zur Strömungsrichtung des Verbrennungsgases größeren Ausdehnung als parallel zur Strömungsrichtung des Verbrennungsgases wird das Verhältnis von Oberfläche zu Wärmeleitquerschnitt verringert im Vergleich mit einem stiftförmigen Wärmeübertragungselement mit in senkrechter und waagerechter Richtung nahezu gleicher Ausdehnung. Die thermische Belastung der Wärmeübertragungselemente wird dabei verringert. Dadurch wird das Wärmeübertragungselement vor Überhitzung geschützt. Durch das quer zur Strömungsrichtung sich erstreckende Wärmeübertragungselement wird eine Strömungsumlenkung der Verbrennungsgase an dieser Stelle erzielt und dadurch die Verringerung des Wärmeübergangs an dem thermisch hoch belasteten Wärmeübertragungselement erreicht. Das quer zur Strömungsrichtung des Verbrennungsgases liegende Wärmeübertragungselement wirkt somit hauptsächlich zur Strömungsumlenkung des Verbrennungsgases. Die Strömung im Bereich der thermisch hoch belasteten Wärmeübertragungselemente wird durch ein teilweises Absperren des Strömungsquerschnittes an dieser Stelle stark gebremst. Dadurch verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit und damit die Wärmeübergangszahl an den thermisch hoch belasteten Wärmeübertragungselementen. Durch die quer liegenden Wärmeübertragungselemente wird außerdem eine Umlenkung der Verbrennungsgase in weniger thermisch hoch belastete Bereiche des Wärmetauschers erzielt. Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht außerdem darin, dass die Strömungsleitgeometrie zur Erhöhung der Leistung des Wärmetauschers ohne zusätzliche Bauteile erreicht wird und durch angegossene rippen- und/oder stiftförmige Wärmeübertragungselemente realisierbar ist.The The object of the invention is achieved with the features of claim 1. By the formation of at least one heat transfer element with a transverse to the flow direction the combustion gas larger extent as parallel to the flow direction the combustion gas is the ratio of surface to Wärmeleitquerschnitt decreases in comparison with a pin-shaped heat transfer element with in vertical and horizontal direction of nearly equal extent. The thermal Load on the heat transfer elements will be reduced. This will prevent the heat transfer element from overheating protected. Through the transverse to the flow direction becomes extending heat transfer element a flow deflection the combustion gases achieved at this point and thereby the reduction the heat transfer achieved at the thermally highly loaded heat transfer element. The transverse to the flow direction the combustion gas lying heat transfer element acts thus mainly for the flow deflection of the Combustion gas. The flow in the field of thermally highly loaded heat transfer elements is through a partial shut-off of the flow cross-section strongly slowed down at this point. This reduces the flow velocity and thus the heat transfer coefficient the thermally highly loaded heat transfer elements. Through the transverse heat transfer elements will also a deflection of the combustion gases in less thermally highly loaded Areas of the heat exchanger achieved. The essential advantage of the invention is also that the Strömungsleitgeometrie to increase the performance of the heat exchanger without additional Components is achieved and by cast-ribbed and / or pin-shaped heat transfer elements is feasible.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung möglich. Als eine besonders zweckmäßige Ausführungsform hat sich eine Geometrie des quer liegenden Wärmeübertragungselements mit einem Querschnitt ergeben, der quer zur Strömungsrichtung des Verbrennungsgases eine mindestens doppelt so große Ausdehnung besitzt als parallel zur Strömungsrichtung des Verbrennungsgases. Als weiterhin zweckmäßig hat sich herausgestellt, dass dem quer liegenden Wärmeübertragungselement in Strömungsrichtung des Verbrennungsgases ein sich in Strömungsrichtung erstreckendes verlängertes rippenförmiges Wärmeübertragungselement vorgelagert ist. Dadurch wird dem thermisch hochbelasteten quer liegenden Wärmeübertragungselement ein weiteres Wärmeübertragungselement mit ebenfalls günstigem Verhältnis von Oberfläche und Wärmeleitquerschnitt zugeordnet, so dass dadurch der Wärmeübergang in dieser Stelle noch weiter verringert und eine Überhitzung der Wärmeübertragungselemente an dieser Stelle vermieden wird. Ein zweckmäßiger Querschnitt des quer liegenden Wärmeübertragungselements liegt vor, wenn das quer liegenden Wärmeübertragungselement entgegen der Strömungsrichtung eine muldenförmige Oberfläche aufweist, wobei die muldenförmige Oberfläche im Wesentlichen ein negatives Abbild der gegenüberliegenden Oberfläche des vorgelagerten verlängerten rippenförmigen Wärmeübertragungselements ist. Eine wesentliche Erhöhung der Wärmeübertragungsleistung wird erzielt, wenn in einer senkrecht zur Strömungsrichtung des Verbrennungsgases liegenden Ebene des Heizgaszuges vier quer liegende Wärmeübertragungselemente angeordnet sind, wobei sich jeweils zwei quer liegende Wärmeübertragungselemente von der gegenüberliegenden Seite der wärmeübertragenden Wand aus in gleicher Richtung erstrecken. Außerdem ist es zweckmäßig, wenn benachbart zu den quer liegenden Wärmeübertragungselementen der Strömungsquerschnitt des Heizgaszuges in Richtung niedrig belasteter thermischer Bereiche des Wärmeübertragers erweitert ausgeführt wird. Besonders vorteilhafte ist, wenn der Wärmetauscher gießtechnisch aus einem metallischen Werkstoff hergestellt wird und wenn zumindest das quer liegende Wärmeübertragungselement an die wärmeübertragende Wand angegossen ist.The measures listed in the dependent claims advantageous developments of the invention are possible. As a particularly expedient embodiment, a geometry of the transverse heat transfer element has emerged with a cross-section which has at least twice as large a cross-section to the flow direction of the combustion gas as parallel to the flow direction of the combustion gas. As further expedient it has been found that the transversely located heat transfer element is upstream in the flow direction of the combustion gas extending in the flow direction extended rib-shaped heat transfer element. As a result, the thermally highly loaded transverse heat transfer element is assigned a further heat transfer element with likewise favorable ratio of surface and Wärmeleitquerschnitt, thereby further reducing the heat transfer in this point and overheating of the heat transfer elements is avoided at this point. An expedient cross section of the transverse heat transfer element is present when the transverse heat transfer element opposite to the flow direction has a trough-shaped surface, wherein the trough-shaped upper is substantially a negative image of the opposite surface of the upstream extended rib-shaped heat transfer element. A substantial increase in the heat transfer performance is achieved if four transverse heat transfer elements are arranged in a direction perpendicular to the flow direction of the combustion gas level of Heizgaszuges, each extending two transverse heat transfer elements from the opposite side of the heat transferring wall in the same direction. In addition, it is expedient if, adjacent to the transverse heat transfer elements, the flow cross-section of the heating gas train is extended in the direction of low-loaded thermal regions of the heat exchanger. It is particularly advantageous if the heat exchanger is produced by casting from a metallic material and if at least the transverse heat transfer element is cast onto the heat-transferring wall.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:One embodiment The invention is illustrated in the drawing and in the following description explained in more detail. It demonstrate:
Der
in
An
der Innenseite der wärmeübertragenden Wand
Der
Grundkörper
Die
in den Heizgaszug
Die
verlängerten
rippenförmigen
Wärmeübertragungselemente
Die
im ersten Abschnitt
Die
verschiedenen Wärmeübertragungselemente
sind jeweils an der Innenseite der wärmeübertragenden Wand
Claims (9)
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Patent Citations (1)
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