DE10237591A1 - Heat exchanger has tubular ribbed coil with lowest points of ribs connected to condensation drain whose lower end is outside of vertical projection of coil - Google Patents

Heat exchanger has tubular ribbed coil with lowest points of ribs connected to condensation drain whose lower end is outside of vertical projection of coil Download PDF

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Abstract

The heat exchanger has a tubular ribbed coil through the inner space of which exhaust gas from a burner flows vertically from top to bottom with the gas heating up the fluid flowing through the tube. In at least one part of the windings facing the burner (10) the lowest points (23) of the ribs (21) are connected to a condensation drain (25) whose lower end (26) lies outside of the vertical projection of the pipe coil (20). The condensation drain can be a wire or narrow metal strip.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, der als Rohrschlange aus Rippenrohr ausgebildet ist und dessen Innenraum von dem von einem Brenner abgegebenen Abgas vertikal von oben nach unten durchströmt wird, wobei das Abgas Wärme an die durch die Rohrschlange fließende Flüssigkeit abgibt.The invention relates to a heat exchanger, which is designed as a coil of finned tube and its interior of the exhaust gas emitted by a burner vertically from top to bottom flows through being, the exhaust gas heat to the liquid flowing through the coil.

Stand der TechnikState of the art

Bei den für Heizgeräte verwendeten Wärmeübertragern ist der Brenner über die Rohrschlange angeordnet und das abgegebene Abgas durchströmt den Innenraum der Rohrschlange von oben nach unten. Dabei bildet sich an der Rohrschlange mehr oder weniger Kondensat, das gerade im brennernahen Bereich der Rohrschlange besonders sauer ist und auf die von Brenner weiter entfernten Teile der Rohrschlange und Rippen tropft. Dadurch wird nicht nur der gesamte Bereich des Wärmeübertragers der Korrosion ausgesetzt, darunter leidet auch die Wärmeübertragung im Wärmeübertrager und damit dessen Wirkungsgrad.For the heat exchangers used for heating devices is the burner over the coil is arranged and the exhaust gas emitted flows through the interior the pipe coil from top to bottom. This forms on the pipe coil more or less condensate, especially in the area close to the burner the pipe coil is particularly acidic and continues to that of burner removed parts of the coil and fins dripping. This will not only the entire area of the heat exchanger exposed to corrosion, this also affects heat transfer in the heat exchanger and thus its efficiency.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem in einem Heizgerät mit einem Wärmeübertrager der eingangs erwähnten Art die negativen Einflüsse des sauren Kondensats auszuschalten und die Wärmeübertragung an der Rohrschlange zu verbessern.It is an object of the invention to one in a heater with a heat exchanger the one mentioned at the beginning Kind of the negative influences turn off the acidic condensate and heat transfer to the coil to improve.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass zumindest bei einem Teil der dem Brenner zugekehrten Windungen der Rohrschlange die tiefsten Punkte der Rippen mit einem Kondensat-Ableiter verbunden sind, dessen unteres Ende außerhalb der vertikalen Projektion der Rohrschlange liegt.This object is achieved according to the invention solved by that at least part of the turns facing the burner the lowest point of the fins with a condensate drain are connected, the lower end of which is outside the vertical projection the pipe coil lies.

Diese Verbindung der Rippen im brennernahen Bereich der Rohrschlange mittels eines Kondensat-Ableiters sorgt dafür, dass das in diesem Bereich auskondensierende Kondensat aus diesem Bereich abfließen und außerhalb der Rohrschlange abgeleitet werden kann. Das Kondensat tropft nicht mehr auf darunter angeordnete Teile der Rohrschlange und beeinträchtigt die Wärmeübertragung in diesem Bereich der Rohrschlange nicht mehr. Die Lebensdauer des Wärmeübertragers und sein Wirkungsgrad werden merklich verbessert.This connection of the ribs near the burner Area of the pipe coil by means of a condensate drain for this, that the condensate condensing out in this area from this Drain area and outside the coil can be derived. The condensate does not drip more on parts of the pipe coil arranged underneath and affects the heat transfer no longer in this area of the coil. The lifespan of the heat exchanger and its efficiency is markedly improved.

In der einfachsten Weise kann der Kondensat-Ableiter als Draht ausgebildet sein, an dem das Kondensat entlangfließt und an dem unteren Ende außerhalb der Rohrschlange einer Kondensat-Auffang- oder Kondensat-Ableit-Einrichtung zugeführt wird.In the simplest way, the Condensate drain can be designed as a wire on which the condensate along flows and outside at the lower end the coil of a condensate trap or condensate discharge device is fed.

Die Ausgestaltung kann jedoch auch so vorgenommen sein, dass der Kondensat-Ableiter als schmaler Metallstreifen ausgebildet ist, der wannenförmig zu den Rippen hin gewölbt ist. Das auf den Kondensat-Ableiter tropfende Kondensat kann dann in der Art einer Auffangwanne aus dem Bereich der Rohrschlange weitergeleitet werden.However, the design can also be made so that the condensate drain as a narrow metal strip is formed, the trough-shaped arched towards the ribs is. The condensate dripping onto the condensate drain can then enter the type of a collecting pan forwarded from the area of the pipe coil become.

Ist vorgesehen, dass zumindest die Rippen der dem Brenner zugekehrten Windungen der Rohrschlange mit einem diesen Windungen zugeordneten, einzigen Kondensat-Ableiter versehen sind, dann kann in diesen Bereich der Rohrschlange das Kondensat abgeleitet werden.It is envisaged that at least the Ribs of the coils of the pipe coil facing the burner a single condensate drain assigned to these windings are provided, then the condensate can be in this area of the coil be derived.

Die Anbringung des Kondensat-Ableiters wird nach einer Ausgestaltung dadurch vereinfacht, dass zumindest der Anfang und das Ende des Kondensat-Ableiters mit einigen, zugekehrten Rippen der Rohrschlange verbunden sind.The condensate drain is attached simplified according to an embodiment in that at least the Start and end of the condensate drain with some facing Ribs of the coil are connected.

Die Weiterbildung zum Heizgerät sieht vor, dass der Brenner und die Rohrschlange in einem Gehäuse untergebracht sind, das unterhalb der Rohrschlange eine Abgaskammer mit Abgasausgang bildet. Dabei ist aus Gründen der ungestörten Strömung des Abgases vorgesehen, dass die Rippen an den Windungen der Rohrschlange vertikal und damit in Strömungsrichtung des Abgases ausgerichtet sind.Continuing education on heater looks before that the burner and the coil are housed in one housing are, below the pipe coil an exhaust chamber with exhaust outlet forms. It is for reasons the undisturbed flow of the exhaust gas provided that the fins on the coils of the coil vertical and thus in the direction of flow of the exhaust gas are aligned.

In jedem Fall ist es besonders wichtig, dass die Rohrschlange und die Rippen aus gut wärmeleitendem Werkstoff, insbesondere Metall, bestehen, um einen guten Wirkungsgrad der Wärmeübertragung zu erhalten.In any case, it is particularly important that the coil and the fins made of a good heat-conducting material, in particular Metal, exist to ensure good heat transfer efficiency to obtain.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird anhand eines schematisch dargestellten Heizgerätes mit einem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager näher erläutert.The invention is based on a schematic heater shown with a heat exchanger according to the invention explained in more detail.

Ausführungsbeispielembodiment

In einem hohlzylinderförmigen Gehäuse 11 ist im oberen Teil ein Brenner 10 eingesetzt, der durch einen gasförmigen Brennstoff gespeist wird. Das bei der Verbrennung entstehende heiße Abgas 12 durchströmt vertikal von oben nach unten einen als Rohrschlange 20 mit mehreren Windungen bestehenden Wärmeübertrager, der wie die Bezugszeichen 30 und 31 zeigen, von einer zu erwärmenden Flüssigkeit durchflossen wird. Die einzelnen Windungen der Rohrschlange 20 sind dabei gegenüber der Horizontalen geneigt. Die Rohrschlange 20 ist aus einem Rippenrohr-Abschnitt hergestellt, wobei die Rippen 21 beabstandet mit einem Rippenrohr so verbunden sind, dass die parallel zur vertikalen Strömungsrichtung des Abgases 12 ausgerichtet sind. Das Abgas 12 durchströmt den Innenraum 22 der Rohrschlange 20 und gibt dabei beim Kontakt mit den Rippen 21 und der Rohrschlange 20 Wärme ab, die die in der Rohrschlange fließende Flüssigkeit aufheizt.In a hollow cylindrical housing 11 is a burner in the upper part 10 used, which is fed by a gaseous fuel. The hot exhaust gas generated during combustion 12 flows vertically from top to bottom as a pipe coil 20 Multi-turn heat exchanger, like the reference numerals 30 and 31 show, is flowed through by a liquid to be heated. The individual turns of the pipe coil 20 are inclined to the horizontal. The pipe coil 20 is made from a finned tube section, the fins 21 spaced with a finned tube so that the parallel to the vertical flow direction of the exhaust gas 12 are aligned. The exhaust gas 12 flows through the interior 22 the pipe coil 20 while giving contact with the ribs 21 and the pipe coil 20 Heat that heats up the liquid flowing in the coil.

Das Abgas 12 tritt entsprechend abgekühlt an der Unterseite der Rohrschlange 20 in eine Abgaskammer 24 ein und verlässt diese über einen Abgasausgang 27.The exhaust gas 12 occurs correspondingly cooled on the underside of the coil 20 into an exhaust chamber 24 and leaves via an Ab gas output 27 ,

Während des Betriebs des Heizgerätes kondensiert der im Abgas enthaltene Wasserdampf an der Rohrschlange 20 mit den Rippen 21 aus. Dabei ist das Kondensat im brennernahen, oberen Bereich der Rohrschlange 20 besonders sauer, während im brennerfernen Bereich der Rohrschlange 20 die Säurekonzentration abnimmt, weil in diesem Bereich der Anteil des kondensierenden Wasserdampfes zunimmt. Damit das besonders saure Kondensat aus dem brennernahen Bereich der Rohrschlange 20 nicht auf die brennerfernen Bereiche der Rohrschlange 20 und der Rippen 21 tropft, wird nach der Erfindung dafür gesorgt, dass das Kondensat aus dem brennernahen Bereich der Rohrschlange 20 mit den Rippen 21 abgeführt wird, ohne mit den brennerfernen Bereichen der Rohrschlange 20 mit den Rippen 21 in Kontakt zu kommen. Dazu werden zumindest die dem Brenner 10 benachbarten, oberen Windungen der Rohrschlange 20 mit einem Kondensat-Ableiter 25 versehen, der die tiefsten Punkte der Rippen 21 miteinander verbindet. An diesem Kondensat-Ableiter 25 fließt das sich bildende Kondensat entlang. Der Kondensat-Ableiter 25 ist mit seinem unteren Ende 26 aus der vertikalen Projektion der Rohrschlange 20 herausgeführt und das hier abtropfende Kondensat kann ohne weitere Beeinträchtigung der Rohrschlange 20 aufgefangen und abgeführt werden. Damit wird nicht nur die Wärmeübertragung in die Rohrschlange 20 mit den Rippen 21 verbessert, diese Kondensat-Ableitung wirkt sich auch auf die Lebensdauer der Rohrschlange 20 verlängernd aus.During the operation of the heater, the water vapor contained in the exhaust gas condenses on the coil 20 with the ribs 21 out. The condensate is in the upper area of the pipe coil near the burner 20 particularly acidic, while in the distant area of the pipe coil 20 the acid concentration decreases because the proportion of condensing water vapor increases in this area. So that the particularly acidic condensate from the area of the pipe coil near the burner 20 not on the areas of the pipe coil far from the burner 20 and the ribs 21 dripping is ensured according to the invention that the condensate from the near the burner area of the coil 20 with the ribs 21 is discharged without using the areas of the pipe coil that are far away from the burner 20 with the ribs 21 to come into contact. For this, at least the burner 10 neighboring, upper turns of the coil 20 with a condensate drain 25 provided the lowest points of the ribs 21 connects with each other. On this condensate drain 25 the condensate that forms flows along. The condensate drain 25 is with its lower end 26 from the vertical projection of the pipe coil 20 led out and the condensate dripping here can without further impairment of the pipe coil 20 be caught and discharged. This is not only the heat transfer into the coil 20 with the ribs 21 improved, this condensate drain also affects the life of the pipe coil 20 extending out.

Der Kondensat-Ableiter 25 kann im einfachsten Fall ein Draht sein, der wie die Rohrschlange 20 mit den Rippen 21 aus gut wärmeleitendem Material, insbesondere Metall, besteht.The condensate drain 25 in the simplest case it can be a wire that is like a pipe coil 20 with the ribs 21 consists of a good heat-conducting material, in particular metal.

Der Kondensat-Ableiter 25 kann auch ein schmaler Metallstreifen sein, der zu den Rippen 21 hin konvex gewölbt ist und eine Art Auffangwanne bildet, in der das Kondensat weitergeleitet und abgeleitet wird. Dabei kann es ausreichend sein, wenn der Anfang und das Ende des Kondensat-Ableiters 25 mit einigen Rippen 21 fest verbunden ist. Der Kondensat-Ableiter 25 kann sich über die Rippen 21 einer oder mehrerer Windungen der Rohrschlange 20 erstrecken. Es ist durchaus möglich, den Kondensat-Ableiter 25 über alle Windungen der Rohrschlange 20 zuführen oder mehrere Kondensat-Ableiter 25 mit getrennten Enden 26 vorzusehen.The condensate drain 25 can also be a narrow strip of metal leading to the ribs 21 is convexly curved and forms a kind of drip pan in which the condensate is passed on and drained off. It may be sufficient if the start and end of the condensate drain 25 with some ribs 21 is firmly connected. The condensate drain 25 can spread over the ribs 21 one or more turns of the coil 20 extend. It is quite possible to use the condensate drain 25 over all turns of the coil 20 feed or several condensate traps 25 with separate ends 26 provided.

Claims (8)

Wärmeübertrager, der als Rohrschlange aus Rippenrohr ausgebildet ist und dessen Innenraum von dem von einem Brenner abgegebenen Abgas vertikal von oben nach unten durchströmt wird, wobei das Abgas Wärme an die durch die Rohrschlange fließende Flüssigkeit abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einem Teil der dem Brenner (10) zugekehrten Windungen der Rohrschlange (20) die tiefsten Punkte (23) der Rippen (21) mit einem Kondensat-Ableiter (25) verbunden sind, dessen unteres Ende (26) außerhalb der vertikalen Projektion der Rohrschlange (20) liegt.Heat exchanger, which is designed as a coil of finned tube and the interior of which is flown vertically through the exhaust gas emitted by a burner from top to bottom, the exhaust gas emitting heat to the liquid flowing through the coil, characterized in that at least in part of the Burner ( 10 ) facing turns of the pipe coil ( 20 ) the lowest points ( 23 ) the ribs ( 21 ) with a condensate drain ( 25 ) are connected, the lower end ( 26 ) outside the vertical projection of the pipe coil ( 20 ) lies. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensat-Ableiter (25) als Draht ausgebildet ist.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the condensate drain ( 25 ) is designed as a wire. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensat-Ableiter (25) als schmaler Metallstreifen ausgebildet ist, der wannenförmig zu den Rippen (21) hin gewölbt ist.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the condensate drain ( 25 ) is designed as a narrow metal strip that is trough-shaped to the ribs ( 21 ) is arched. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Rippen (21) der dem Brenner (10) zugekehrten Windungen der Rohrschlange (20) mit einem diesen Windungen zugeordneten, einzigen Kondensat-Ableiter (25) versehen sind.Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least the ribs ( 21 ) the burner ( 10 ) facing turns of the pipe coil ( 20 ) with a single condensate drain assigned to these windings ( 25 ) are provided. Wärmeübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Anfang und das Ende des Kondensat-Ableiters (25) mit einigen, zugekehrten Rippen (21) der Rohrschlange (20) verbunden sind.Heat exchanger according to claim 4, characterized in that at least the beginning and the end of the condensate drain ( 25 ) with some facing ribs ( 21 ) the pipe coil ( 20 ) are connected. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (10) und die Rohrschlange (25) in einem Gehäuse (11) untergebracht sind, das unterhalb der Rohrschlange (25) eine Abgaskammer (24) mit Abgasausgang (27) bildet.Heat exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that the burner ( 10 ) and the pipe coil ( 25 ) in a housing ( 11 ) are housed, which is below the coil ( 25 ) an exhaust gas chamber ( 24 ) with exhaust gas outlet ( 27 ) forms. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (21) an den Windungen der Rohrschlange (20) vertikal und damit in Strömungsrichtung des Abgases (12) ausgerichtet sind.Heat exchanger according to one of claims 1 to 6, characterized in that the ribs ( 21 ) on the coils of the pipe coil ( 20 ) vertically and thus in the direction of flow of the exhaust gas ( 12 ) are aligned. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrschlange (20) und die Rippen (21) aus gut wärmeleitendem Werkstoff, insbesondere Metall, bestehen.Heat exchanger according to one of claims 1 to 7, characterized in that the coil ( 20 ) and the ribs ( 21 ) consist of a good heat-conducting material, especially metal.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010096858A1 (en) * 2009-02-13 2010-09-02 Hydox Pty Ltd Fluid heater
EP2813778A1 (en) * 2013-06-10 2014-12-17 Robert Bosch Gmbh Heat transfer device

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