DE1211232B - Waermetauscher - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

F25h

Deutsche Kl.: 17 f-12/01

Nummer: 1 211232

Aktenzeichen: H 395931 a/17 f

Anmeldetag: 2. Juni 1960

Auslegetag: 24. Februar 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit koaxial zueinander angeordneten Wendeln von schraubenförmig gewundenen Rohren mit Strömung des äußeren, die Rohre umfließenden Arbeitsmediums in der Achsrichtung der Wendeln und Mitteln zum Ändern des Wärmeübergangs durch Lageänderungen der Wendeln.

Bei einem bekannten Wärmetauscher dieser Art strömt das eine Arbeitsmedium, gewöhnlich das zu erwärmende Medium, z.B. Wasserdampf, in par- ίο allelen Lagen von schraubenförmig gewundenen Rohren, während das Heizmedium, z.B. ein Verbrennungsgas, das Kühlmedium eines Kernreaktors od. dgl. außerhalb der Rohre das Arbeitsmedium bildet, das in der Achsrichtung der Wendern der Rohrlagen strömt, die diesen Wendeln gemeinsam ist.

Andererseits ist es bekannt, bei einem derartigen Wärmetauscher zur Veränderung der Wärmeübertragung den Abstand der einzelnen Rohrelemente voneinander zu ändern, insbesondere den Abstand der Rohrwindungen der Wendeln, und zwar derart, daß die für den Umlauf des Heizmediums vorgesehenen Kanäle und damit ihre Durchflußmenge geändert werden.

Ferner ist bekannt, die Neigung der Gesamtheit der Rohre eines solchen Wärmetauschers relativ zur Strömungsrichtung des Heizmediums zu ändern.

Ziel der Erfindung ist es, bei einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art die vorgenannten Änderungsmöglichkeiten der Wärmeübertragung auf Rohrwendeln anzuwenden, deren Oberfläche in besonderer Weise ausgestaltet ist, und zwar in der Weise, daß der Einfluß der Veränderungsmaßnahmen verbessert und der Wärmeübergang erhöht wird, ohne daß der Strömungswiderstand wesentlich erhöht wird.

Zu diesem Zweck sind gemäß der Erfindung die Mittel zur Veränderung der Strömung des äußeren Arbeitsmediums als Vorrichtung zum gleichmäßigen Verstellen der Steigung der Wendeln ausgebildet und sind die Rohre in an sich bekannter Weise mit äußeren Längsrillen und/oder Querrillen versehen.

Verändert man nämlich die Steigung der Wendeln gleichmäßig, so wird dadurch eine Veränderung des Anströmwinkels des äußeren Mediums in bezug auf die Rohre und deren Rillen erzielt, und es ist an sich bei glatten Rohren bekannt, daß auf diese Weise der Wärmeübergang günstig beeinflußt werden kann. Bei den längs- oder quergerillten Rohren erfolgt aber diese Verbesserung des Wärmeübergangs ohne merkliehen Druckverlust in der Strömung des äußeren Mediums.

Wärmetauscher

Anmelder:
Andre Huet, Paris
Vertreter:

Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,
Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg
und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Als Erfinder benannt:
Andre Huet, Paris

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 3. Juni 1959 (796 492),
vom 10. JuH 1959 (799 938)

Insbesondere wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das für den Wärmeübergang vorteilhafte Ablösen der an den Rohren anhaftenden Grenzschicht unabhängig davon aufrechterhalten, wie der Abstand der Rohre verändert wird.

Infolge der koaxialen Anordnung schraubenförmig gewundener Rohre der Wendeln, haben die Strömungskanäle des äußeren Mediums abwechselnd einen konvergenten und divergenten Querschnittsverlauf, der für eine gute Wärmeübertragung günstig ist, ohne daß ein wesentlicher Druckverlust auftritt. Auch dieser Vorteil bleibt unabhängig von dem verstellbaren Abstand der Rohre voneinander bestehen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zum gleichmäßigen Verstellen der Wendelsteigung Tragbänder vorgesehen, die an den ersten und letzten Schraubenwindungen befestigt und mit Trägern verbunden sind, von denen mindestens einer auf einer Gewindestange verstellbar angeordnet ist, für die als Halter ein an sich bekannter, im Mittelraum der Wendeln vorgesehener Kern dient.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauschers beispielsweise dargestellt, und zwar im Schnitt als Teilansicht des Wärmetauschers.

Bei diesem Wärmetauscher verlaufen mit Längsrillen versehene Wärmetauscherrohre als Wendeln in koaxialen Schraubenlinien 18, 19, 20 und sind im

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Inneren eines Außenmantels 21 angeordnet, der von dem äußeren Medium entweder in Richtung des Pfeiles 22 oder in Richtung des Pfeiles 23 durchströmt wird. Der mittlere Teil des Wärmetauschers weist einen Ablenkkern 24 auf. Der Wärmeaustausch zwischen dem an der Außenseite der Rohre und dem in deren Innerem strömenden Medium, die also im Kreuzstrom fließen, wobei das äußere Medium im wesentlichen quer zu den Rohrnuten auftrifft, wird also durch diese Nuten verbessert.

Die Schraubenlinien der Rohre 18,19,20 können in der nachstehenden Weise erfindungsgemäß veränderliche Steigung erhalten. Verlaufen die Windungen der Schraubenlinie sehr flach, so wird der Strom des äußeren Mediums fast senkrecht auf die Rohrrillen gelenkt. Ist dagegen die Steigung der Schraubenlinien größer, so trifft der Strom des äußeren Mediums mehr oder weniger schräg zu der Richtung der Rillen auf. Diese Unterschiede im Winkel, unter dem das äußere Medium auf die Nuten auftrifft, gestattet es, den Wärmeaustausch zu verändern.

Zu diesem Zweck trägt der mittlere Ablenkkern 24 eine Gewindestange 25, die mit Trägern 26, 27 verbunden ist. Der Träger 26 ist ortsfest angebracht, während der Träger 27 auf der Gewindestange 25 verschiebbar ist. Auf diese Weise wird ein mehr oder minder großer Druck bzw. Zug auf die durch Tragbänder 28 an den Trägern 26,27 gehaltenen Rohrwindungen 18 bis 20 ausgeübt, um sie derart mit geringer Steigung flach zu legen oder auseinanderzuziehen, daß die dadurch entstehende Änderung der Steigung zu einer Änderung des Wärmeaustauschs führt.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann ein Ekonomiser, ein Überhitzer, ein Verdampfer oder ein sonstiger Wärmetauscher sein.

Außer den Längsrillen können die Wärmetauscherrohre auch querverlaufende Rillen besitzen, die senkrecht zur Längsachse der Rohre verlaufen.

Der Wärmetauscher kann auch kombiniert Rohre mit Rillen und in an sich bekannter Weise tangential oder diametral verlaufenden Rippen und wie vorstehend gerillte Rohre mit rundem Querschnitt enthalten.

Auch ist es möglich, die Rillen nur auf einem Teil der Rohroberfläche anzuordnen.

Weiterhin können Rillen in an sich bekannter Weise auch im Inneren der Rohre vorgesehen sein, bildet diese Maßnahme aber keinen Gegenstand der Erfindung.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher mit koaxial zueinander angeordneten Wendeln von schraubenförmig gewundenen Rohren mit Strömung des äußeren, die Rohre umfließenden Arbeitsmediums in der Achsrichtung der Wendern und Mitteln zum Ändern des Wärmeübergangs durch Lageänderungen der Wendern, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel als Vorrichtung (24, 25, 26, 27, 28) zum gleichmäßigen Verstellen der Steigung der Wendeln (18,19, 20) ausgebildet sind und die Rohre in an sich bekannter Weise mit äußeren Längsrillen und/oder Querrillen versehen sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum gleichmäßigen Verstellen der Wendelsteigung Tragbänder (28) aufweist, die an den ersten und letzten Schraubenwindungen befestigt und mit Trägern (26,27) verbunden sind, von denen mindestens einer auf einer Gewindestange (25) verstellbar angeordnet ist, für die als Halter ein an sich bekannter, im Mittelraum der Wendern vorgesehener Kern (24) dient.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 697 836;

französische Patentschrift Nr. 780 396;

britische Patentschrift Nr. 194 191; .

Arbeitsblatt 6 des Umdrucks F 007 des Lehrstuhls für Wärmekraftmaschinen an der Technischen Hochschule München, Ausgabe 1957.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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