DE1129516B

DE1129516B - Pipe heat exchanger, the heat exchange surface of which consists of many pairs of coaxially inserted pipes

Info

Publication number: DE1129516B
Application number: DEH28242A
Authority: DE
Inventors: Andre Huet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-10-04
Filing date: 1956-10-03
Publication date: 1962-05-17

Description

Röhrenwärmetauscher, dessen Wärmeaustauschfläche aus vielen Paaren gleichachsig ineinander gesteckter Rohre besteht Die Erfindung geht aus von einem Röhrenwärmetauscher, dessen Wärineaustauschflächen aus je zwei gleichach,sig ineinander gesteckten Rohren bestehen, von denen das eine jeweils Sternquerschnitt und das andere jeweils kreisrunden Querschn-itt besitzt. Im Inneren des Rohres mit Sternquerschnitt strömt dann das eine Medium, dasseine Wärme mit einem anderen Mittel austauscht, welches außerhalb des Sternrohres und innerhalb des Rohres mit kreisrundern Querschnitt strömt.Tubular heat exchanger, the heat exchange surface of which consists of many pairs of coaxially nested tubes The invention is based on a tubular heat exchanger, the heat exchange surfaces of which consist of two equal, straight nested pipes, one of which has a star cross-section and the other has a circular cross-section. In the interior of the tube with a star cross section then flows one medium that exchanges heat with another medium which flows outside the star tube and inside the tube with a circular cross section.

Das Bündel von vielen solcher Rohrpaare ist im allgemeinen innerhalb eines Kastens angebracht.The bundle of many such pairs of tubes is generally within a box attached.

Es ist ferner bei Röhrenwärmetauschem anderer Art bekannt, Koaxialrohre, gegebenenfalls mit einem Spezialquerschnitt, zu verwenden, die zwischen sich Räume freilassen, welche mindestens zwei rohrförmige Umläufe bilden; diese Umlaufbahnen werden von unter Druck stehenden Medien durchströmt, und die Rohre können bei diesen Wärmetauschem einen Querschnitt mit eingefalztem Umriß in Form von Rippen besitzen, die die Wärmeaustauschoberfläche vergrößern.It is also known in other types of tubular heat exchangers, coaxial tubes, possibly with a special cross-section, to use the spaces between them release which form at least two tubular circuits; these orbits are flowed through by pressurized media, and the pipes can with these Heat exchangers have a cross-section with a folded outline in the form of ribs, which increase the heat exchange surface.

Die Erfindung bezweckt nun, insbesondere für den Fall unter Druck stehender strömender Wärmeaustauschmedien und zur Erhöhung des Austauschkoeffizienten die herkömmliche Anordnung der Rohre auch im Hinblick auf erhöhte Raumausnutzung im Inneren des Wännetauschers zu verbessern.The invention now aims, in particular for the case under pressure standing flowing heat exchange media and to increase the exchange coefficient the conventional arrangement of the pipes also with a view to increased space utilization to improve inside the heat exchanger.

Dies gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß bei einem Teil der Rohre des Wärmetauschers der eingangs genannten Art in an sich bekann-ter Weise das kreisrunde Rohr das sternförmig gestaltete Rohr umgibt, während bei dem restlichen Teil der Rohre das äußere Rohr sternförmigen Querschnitt und das innere Rohr kreisförmigen Querschnitt besitzt.This is achieved according to the invention in that some of the tubes of the heat exchanger of the type mentioned at the outset, in a manner known per se, the circular Tube surrounds the star-shaped tube, while the remaining part of the Tubes the outer tube star-shaped cross-section and the inner tube circular Has cross-section.

Dabei kann der hierdurch erhöhte Wärmeübergang noch dadurch vergrößert werden, daß bei den Rohren, deren Außenroh#re kreisrunden Querschnitt besitzen, die den stemförmigen Querschnitt bildenden hohlen Längsrippen gewälltsind. Ferner können zum gleichen Zweck die Außenrohre, die kreisförmigen Querschnitt besitzen, Innenrippen aufweisen, die sich in die Zwischenräume zwischen den Rippen des Innenrohres mit sternförmigem Querschnitt einschieben. Weiter kann in diesen Innenrohren mit sternförmigem Querschnitt ein zylindrischer Kern vorgesehen sein. Es sei noch bemerkt, daß die erfindungsgemäß verwendeten koaxialen Rohre nach einem früheren, Vorschlag gleichzeitig und ohne Schwierigkeiten gebogen werdien, können. Hieraus ergibt sich, daß man verhältnismäßig einfach Rohrbündel oder Rohrschlangen herstellen kann, die den Aufbau des erfindungsgemäßen Wärmetauschers gestatten. Ein weiterer an sich bekannter Vorzug der Eingangs genannten koaxialen Rohre besteht darin, daß. das kreisrunde Rohr eine beschlagringartige, verstärkende Bewehrung für das Rohr mit sternförmigem Querschnitt bildet, das sich gegen die Innenseite des kreisrunden Rohres abstützt.The resulting increased heat transfer can thereby be increased that in the case of the pipes whose outer pipes have a circular cross-section, the hollow longitudinal ribs forming the star-shaped cross-section are curved. Further can use the outer tubes, which have a circular cross-section, for the same purpose, Have inner ribs that extend into the spaces between the ribs of the inner tube Insert with a star-shaped cross-section. Can also be used in these inner tubes star-shaped cross-section, a cylindrical core can be provided. It should also be noted that the coaxial tubes used according to the invention according to an earlier proposal can be bent at the same time and without difficulty. From this it follows that that you can relatively easily produce tube bundles or coils that allow the construction of the heat exchanger according to the invention. Another in itself known advantage of the aforementioned coaxial tubes is that. the circular pipe with a fitting ring-like, reinforcing reinforcement for the pipe star-shaped cross-section that extends against the inside of the circular Supports pipe.

Die gegebenenfalls vorgesehenen gewellten hohlen RippendesInnenrohres mit sternförrnigemQuerschnitt dienen nicht nur zur Erhöhung der Austauschoberfläche, sondern auch dazu, Querversteifungen zwischen den koaxialen Rohren während ihrer Herstellung und insbesondere während des Blegens zu bilden.The corrugated hollow ribs of the inner tube that may be provided with a star-shaped cross-section not only serve to increase the exchange surface, but also to provide cross stiffeners between the coaxial tubes during their Manufacture and especially to form during the laying.

Nachstehend wird die Ausführung der Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise beschrieben, und zwar zeigt Abb. 1 im Schnitt einen Teil eines Wärmetauschers, der aus zwei unterschiedlichen Ausführungsarten von Koaxialrohren aufgebaut ist, und Abb. 2 schaubildlich ein Rohr mit sternförmigem Querschnitt, das um seine Achse mehrfach verdreht ist, so daß an den Rippen Wellungen gebildet werden.The embodiment of the invention will now be described with reference to the drawings, for example, in which Fig. 1 shows, in section, part of a heat exchanger made up of two different types of coaxial tubes, and Fig Axis is twisted several times, so that corrugations are formed on the ribs.

Bekanntlich kann man Rohre mit sternförmigem Querschnitt, wie zum Beispiel das Rohr f der Abb. 1 und 2, d. h. Rohre mit hohlen Längsrippen, herstellen. Man verwendet zur Herstellung der vorgenannten Koaxialrohre ein Rohr f dieser Art als 1nnenrohr, das im Inneren eines Außenrohres von kreisförnügem Querschnitt g gemäß Abb. 1 angebracht ist. Wenn die zwei strömenden Mittel im Wärmetauscher mit Drücken umlaufen, die ähnliche Größe haben, kann das Innenrohr verhältnismäßig geringe Wandstärke besitzen, ohne daß man Verformungen zu befürchten hat; ferner kann man aus diesem Grunde die An-zahl der hohlen Rippen des Sternquerschnittes f vervielfachen, um dadurch den Wärmeaustausch zu verbessern.It is known to pipes with a star-shaped cross-section, such as the tube f of Fig. 1 and 2, d. H. Manufacture tubes with hollow longitudinal ribs. Is used for the preparation of the aforementioned coaxial tubes, a tube of this type as f 1nnenrohr, which is in accordance with g inside an outer tube of kreisförnügem cross-section Fig. 1 is attached. If the two flowing media circulate in the heat exchanger at pressures that are similar in size, the inner tube can have a relatively small wall thickness without having to fear deformations; Furthermore, for this reason, the number of hollow ribs of the star cross-section f can be multiplied in order to improve the heat exchange.

Falls zwischen den beiden strömenden Mitteln ein Druckunterschled vorgesehen werden soll, gibt man dem Innenrohr f eine größere Wandstärke. Da man nun aber vorzugsweise das strömende Mittel mit dem höheren Druck in dem Innenrohr f strömen läßt, bringt die sich für das Rohr f hieraus möglicherweise ergebende Ausdehnungswirkung, wie ersichtlich, mit sich, daß die Rippen des Sternquerschnittes gegen die innere Oberfläche des Außenrohres g angedrückt werden, so daß dieses in an sich bekannter Weise wie eine Beschlagring-Bewehrung auf das Innenrohr wirkt. Diese Verstärkungswirkung macht es möglich, die Wandstärke des Innenrohres f für einen vorgegebenen Druckunterschied in gewisseni Maße herabzusetzen.If a pressure undercut is to be provided between the two flowing means, the inner tube f is given a greater wall thickness. Since, however, the flowing medium with the higher pressure is preferably allowed to flow in the inner tube f , the expansion effect that may result from this for the tube f , as can be seen, means that the ribs of the star cross-section are pressed against the inner surface of the outer tube g so that this acts in a manner known per se like a fitting ring reinforcement on the inner tube. This reinforcing effect makes it possible to reduce the wall thickness of the inner tube f to a certain extent for a given pressure difference.

Nach der Erfindung werden die, Koaxialrohre gemäß Abb. 1, die ein Außenrohr mit Kreisquerschnitt aufweisen, mit Koaxialrohren zusammengebaut, bei denen das Außenrohr i Sternquerschnitt besitzt und zum Beispiel vier Zacken aufweist und im Inneren ein Rohr j mit kreisförmigem Querschnitt enthält.According to the invention, the coaxial tubes according to Fig. 1, which have an outer tube with a circular cross-section, are assembled with coaxial tubes in which the outer tube i has a star cross-section and, for example, has four prongs and inside a tube j with a circular cross-section.

Dim Anordnung gestatte4 die Rohre i und g soweit als möglich einander zu nähern, wobei sich der Sternquerschnitt der Rohre 1 an die Kreisform der Rohre g anschmiegt. Auf diese Weise kann man jeg- lichen freien Raum zwischen den Rohren vermeiden, oder auch zwischen diesen Rohren einen gewissen freien Raum belassen, um gegebenenfalls einen äußeren Kreislauf zwischen den Rohren strömen zu lassen.The arrangement allows the tubes i and g to come as close as possible to one another, the star-shaped cross-section of the tubes 1 conforming to the circular shape of the tubes g . In this way, any free space between the pipes can be avoided, or a certain free space can also be left between these pipes in order, if necessary, to allow an external circuit to flow between the pipes.

Die Rohre i im Inneren der Rohre i können Längsrippen il besitzen, wie sie in gestrichelten Linien eingezeichnet sind und welche Querversteifungen bilden. Stellt sich bei dieser Bauart der dem Durchtritt des strömenden Mittels im Inneren der Rohre, f mit sternförmigem Querschnitt dargebotene Durchtrittsquerschnitt als zu groß heraus, so kann man im Inneren dieser Rohre ein volles Kernstück k anbringen, dessen Gestalt so angepaßt sein kann, daß es die Strömung des strömenden Mittels verbessert; dabei kann das Kernstück gegebenenfalls zum Auflegen von katalytisehen Stoffen dienen, die in dem umlaufenden strömenden Mittel exothermische Reaktionen herbeiführen oder unterstützen sollen.The tubes i inside the tubes i can have longitudinal ribs il , as shown in dashed lines and which form transverse reinforcements. If, in this design, the passage cross-section presented to the passage of the flowing medium in the interior of the tubes, f with a star-shaped cross-section, turns out to be too large, a full core piece k can be attached inside these tubes, the shape of which can be adapted to the Improved flow of fluid; The core piece can optionally be used to place catalytic substances that are intended to induce or support exothermic reactions in the circulating fluid.

Die an dem Rohr f mit sternförmigem Querschnitt gebildeten hohlen Längsrippen können in kaltem oder warinem Zustand örtlichen Verformungen oder geringen Winkeländerungen dadurch unterzogen werden, daß man die bei der Herstellung angewendeten Matrizen dreht. Die Rippen können zum Beispiel zu einem Scbxaubengang oder zu Teilen von Schraubengängen verdreht werden, bei denen die Richtung der Schraubenlinienteilstücke, gegenläufig ist; d. h. die Rippen können gemäß Abb. 2 gewellt sein, wobei außerdem die Steigung der Schraubenlinienform sich periodisch ändern kann. Auf diese Weise können in den zwischen den Rippen liegenden Zwischenräumen Strömungskanäle gebildet werden, deren, nach Richtung und gegebenenfalls auch, nach Querschnitt abwechselnder bzw. unterschiedlicher Verlauf den Wärmeaustausch begünstigt.The hollow longitudinal ribs formed on the tube f with a star-shaped cross-section can be subjected to local deformations or slight angular changes in the cold or hot state by rotating the dies used during manufacture. The ribs can, for example, be twisted to form a screw thread or to parts of screw threads in which the direction of the screw line sections is opposite; d. H. the ribs can be corrugated as shown in Fig. 2, and the pitch of the helical shape can also change periodically. In this way, flow channels can be formed in the intermediate spaces between the ribs, whose course, which alternates or differs according to direction and possibly also according to cross section, promotes heat exchange.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Tubular heat exchanger, the heat exchange surface of which consists of many pairs of coaxially nested tubes, each of which has a star cross-section and the other has a circular cross-section, characterized in that, in a known manner, the circular tube (g) in some of the tube pairs Star-shaped tube (f) surrounds, while the remaining part of the tube pairs the outer tube (i) has a star-shaped cross-section and the inner tube (1) has a circular cross-section (Fig. 1).

2. Röhrerrwärmetauscher according to claim 1, characterized in that when the pairs of tubes, the outer tubes of circular cross-section seated loading that the star-shaped cross-section forming hollow longitudinal ribs of the inner tubes are corrugated (Fig. 2). Considered publications: German Patent Nos. 897 419, 892 598, 845 053, 814 159; Swiss Patent No. 78 713; French Patent No. 698 695; British Patent Nos. 725 302, 270 250.