DE1051879B

DE1051879B - Waermetauscher mit tangeniale Laengsrippen besitzenden Rohren

Info

Publication number: DE1051879B
Application number: DEH25485A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-11-17
Filing date: 1955-11-16
Publication date: 1959-03-05

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, bei dem senkrecht oder annähernd senkrecht zur allgemeinen Strömungsrichtung des äußeren Wärmeaustauschmittels verlaufende Rohre vorgesehen sind, die nicht nur in dieser Strömungsrichtung, sondern auch senkrecht zu dieser in einander parallelen Reihen angeordnet sind und tangential mit je einem verdickten Fußstück an die Rohre angeschlossene Längsrippen besitzen; dabei sind die Enden benachbarter Rippen in dieser Strömungsrichtung übereinanderliegender Rohre aufeinanderzu gerichtet. Bei diesem bekannten Wärmetauscher sind die Rohre in benachbarten und parallel zur Strömungsrichtung des äußeren Mittels angeordneten Rohrreihen um den halben Rohrabstand gegeneinander versetzt, um einen starken Richtungswechsel der Strömung zwischen den Rohren zu erhalten.

Nach der Erfindung gehen die Längsachsen von je vier einander benachbarten Rohren durch die Ecken eines von den Reihen gebildeten Quadrates oder Rechteckes, dessen Seiten rechtwinklig bzw. parallel zur Strömung des äußeren Mittels liegen.

Diese Rohranordnung ist für den Wärmeaustausch dann sehr viel günstiger als die bekannte versetzte Anordnung, wenn das die Rohre umspülende äußere Mittel Verunreinigungen in fester Form enthält, z. B. aus Abgasen einer Feuerung besteht, in denen feste unverbrannte Bestandteile noch enthalten sind. Versuche mit einem Wärmetauscher nach der vorliegenden Erfindung haben ergeben, daß dabei jegliche Verschmutzung der Wärmetauscherrohre, z. B. der Rohre eines Speisewasservorwärmers, vermieden wird, und zwar nur zufolge der regelmäßigen Anordnung der Rohre in zueinander rechtwinkligen Reihen, denn in diesem Fall wird das in der Hauptströmungsrichtung zwischen den Rohrkolonnen strömende äußere Mittel in seinem Hauptstrom nicht wesentlich abgelenkt und kann den ganzen Wärmetauscher in gerader Richtung durchströmen, wobei nur Strömungsadern am Rande des Hauptstromes in die von den Rippen gebildeten Ausrundungen eindringen. Demzufolge werden die Rohre sehr viel besser bespült als im Falle der bekannten versetzten Anordnung, bei der das in der Hauptströmungsrichtung auftreffende äußere Mittel in den Zwischenräumen zwischen den gegeneinander versetzten Rohren zu einem sinusartigen Verlauf gezwungen wird.

Dadurch, daß die Anordnung der tangentialen Rippen mit verdicktem Fußstück an den Rohren in der an sich bekannten Weise so vorgesehen ist, daß die Kante jeder Rippe der Kante der Rippe des stromaufwärts oder stromabwärts gelegenen Rohres gegenüberliegt und daß sich die Kanten in einer Ebene gegenüberliegen, die durch die Achse der zwei zusam-

Wärmetauscher
mit tangeniale Längsrippen
besitzenden Rohren

Anmelder:
Andre Huet, Paris

Vertreter: Dr. W. Schalk und Dipl.-Ing. P. Wirth₁
Patentanwälte,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Beanspruchte Priorität:
Frankreidi vom 17. November 1954

menarbeitenden Rohre hindurchgeht, ergibt sich in bekannter Weise, daß die ebene Oberfläche der Rippen in bezug auf die Strömungsrichtung des äußeren Wärmeaustauschmittels geneigt ist und daß die vom äußeren Wärmeaustauschmittel durchströmten Kanäle zwischen den Rohren abwechselnd verengten und erweiterten Querschnitt aufweisen, wodurch der Wärmeaustausch verbessert wird.

In der nachstehenden Beschreibung wird ein Teil

des den Gegenstand der Erfindung darstellenden Wärmetauschers an Hand der Zeichnung in einer Ausführungsform beispielsweise veranschaulicht.
Gemäß der Zeichnung sind die Rohre a des Wärmetauschers in Reihen AA, BB, CC usw. angeordnet, die rechtwinklig zur Strömungsrichtung F des äußeren Wärmeaustauschmittels verlaufen, das zwischen den Rohren umläuft. In der anderen Richtung gesehen, sind die Rohre in Reihen KK, LL usw. parallel zur Richtung F angeordnet. Hieraus ergibt sich, daß die Projektionen der Achsen vier benachbarter Rohre in den Ecken eines Quadrates oder eines Rechteckes liegen, dessen Seiten rechtwinklig bzw. parallel zur Strömung F verlaufen. Im Falle der Zeichnung ist eine im wesentlichen quadratische Anordnung gewählt.

Die tangentialen, miteinander übereinstimmenden Längsrippen jedes Rohres sind so gestaltet, daß die Kante jeweils der oberen Rippe b¹ jedes Rohres, z. B.

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Claims

der Reihe BB, gegenüber der Kante der unteren Rippe b² jedes benachbarten Rohres der darüberliegenden Reihe, z. B. AA, liegt. Die Rippenkanten schließen sich in dieser Weise jeweils längs einer Linie aneinander an, die in der durch die Achsen der Rohre a gehenden Ebene KK bzw. LL . . . liegt, und zwar in der Mitte des Abstandes zwischen den Reihen AA und BB usw. Zufolge dieser Anordnung ergibt sich, daß die ebene Oberfläche c jeder Rippe zur Strömungsrichtung F des äußeren Wärmeaustauschmittels geneigt verläuft. Somit werden zwischen den parallel zur Richtungi⁷ angeordneten RohrreihenJfA', LL . . . Strömungskanäle gebildet, die nur geringe Richtungsänderungen und verengte Querschnitte HH in Höhe jeder der Rohrreihen AA, BB usw. aufweisen, auf die erweiterte Querschnitte I-I in der Mitte zwischen den Rohrreihen folgen. Somit wird die Strömung des äußeren Wärmeaustauschmittels periodischen Veränderungen ihrer Geschwindigkeit und ihres Druckes durch die abwechselnd konvergierende— divergierende Wirkung unterworfen, wobei die Geschwindigkeit abnimmt und der Druck zunimmt, wenn die Strömung von der Höhe iii? zur Höhe/-i übergeht. Hierdurch wird das äußere Wärmeaustauschmittel in die obere Einbuchtung J der Rippe des rechten Rohres hineingedrückt, während oberhalb der Höhe /-/ die Geschwindigkeit zunimmt und der Druck abnimmt, so daß die Richtungsänderung der Strömung F in die untere EinbuchtungM des linken Rohres hineinführt.

Durch unterschiedliche Gestaltung des Zwischenraumes zwischen den Rohrreihen KK, LL . . . kann man Unterschiede des Verhältnisses des am stärksten eingeschnürten Querschnittes HH zum am stärksten erweiterten Querschnitt I-I und die für den Wärmeaustausch sowie zugleich für die Verringerung von

Strömungsverlusten günstigste Größe dieses Verhältnisses herbeiführen.

Es hat sich gezeigt, daß die Anordnung gemäß der Zeichnung, bei der der Zwischenraum zwischen den Rohrreihen AA, BB . . . dem Zwischenraum zwischen zwei Rohren ein- und derselben Reihe ungefähr gleich ist, für die Strömung des äußeren Wärmeaustauschmittels mit geringstem Strömungsverlust sehr günstig ist, während die ständige Abwechslung zwischen den von dem äußeren Wärmeaustauschmittel beim Durchströmen bestrichenen Rippenflächen die Ablagerung von Schmutz und Verschleimung verhindert und zugleich die günstigsten Wärmeübertragungskoeffizienten gewährleistet.

Patentanspruch:

Wärmetauscher mit senkrecht oder annähernd senkrecht zur allgemeinen Richtung des äußeren Wärmeaustauschmittels verlaufenden Rohren, die nicht nur in dieser Strömungsrichtung, sondern auch senkrecht zu dieser in einander parallelen Reihen angeordnet sind und tangential mit je einem verdickten Fußstück an die Rohre angeschlossene Längsrippen besitzen, wobei die Enden benachbarter Rippen in der Strömungsrichtung des äußeren Wärmeaustauschmittels übereinanderliegender Rohre aufeinanderzu gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen von je vier einander benachbarten Rohren durch die Ecken eines von den Reihen gebildeten Quadrates oder Rechteckes gehen, dessen Seiten rechtwinklig bzw. parallel zur Strömung des äußeren Mittelsliegen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 836 946, 826 927.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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