DE1244818B - Laengsangestroemtes Waermetauscher-Rohrbuendel - Google Patents

Laengsangestroemtes Waermetauscher-Rohrbuendel

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DE1244818B DEL40375A DEL0040375A DE1244818B DE 1244818 B DE1244818 B DE 1244818B DE L40375 A DEL40375 A DE L40375A DE L0040375 A DEL0040375 A DE L0040375A DE 1244818 B DE1244818 B DE 1244818B
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Description

DEUTSCHES PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
DeutscheKl.: 17 f-5/06
Nummer: 1244 818
Aktenzeichen: L.403751 a/17 f
1244 818 Anmeldetag: 2. November 1961
Auslegetag: 20. Juli 1967
Die Erfindung betrifft ein längsangeströmtes Wärmetauscher-Rohrbündel, dessen Rohre durchweg in Dreieckteilung in geringem Mittenabstand voneinander angeordnet sind, wobei die kürzesten lichten Abstände durch einzelne Rohre umschlingende, diese schraubenlinienförmig umgebende Wendeleinsätze überbrückt sind und jeder ein Rohr umschlingender Wendeleinsatz die Oberfläche aller unmittelbar benachbarten Rohre berührt.
Derartige Rohrbündel finden beispielsweise bei Steilrohrkesseln Anwendung. Man ist bestrebt, diesen Rohrbündeln eine größtmögliche Festigkeit zu geben, d. h. sie als möglichst kompakte Einheit auszuführen, und hierbei gleichzeitig den bestmöglichen Wärmeübergang, d. h. also die größtmögliche Wirtschaftlichkeit, zu erreichen. Zu diesem Zweck hat man schon vorgeschlagen, die von der Flüssigkeit durchströmten Rohre in Reihen anzuordnen und zwischen je vier dieser Rohre einen Wendeleinsatz anzuordnen, wobei diese Anordnung derart getroffen wird, daß jedes flüssigkeitdurchströmte Rohr in diametraler Gegenüberlage mit zwei Wendeleinsätzen in Berührung steht. Durch diese Wendeleinsätze soll verhindert werden, daß die Rauchgase an der Heizfläche in geradliniger Strömung vorbeiziehen; die Wendeleinsätze haben den Zweck, den Rauchgasen eine wendeiförmige Bewegung zu erteilen. Durch diese Maßnahme sollen die an den Rohrwandungen haftenden und isolierenden Gasschichten zerrissen und fortwährend neue Gasschichten in Berührung mit der Heizfläche gebracht werden. Bei einer anderen Ausführungsform sind einige Rohre von einer an ihr anliegenden Wendel umgeben, derart, daß an jeweils einem mit einer Wendel ausgestattetem Rohr vier glatte Rohre anliegen. Diese Ausführungsfomi dient dem gleichen Zweck, einen größtmöglichen Wärmeübergang im Wärmetauscher zu erzielen. Für die genannten Ausführungsformen ist auch schon vorgesehen, daß benachbarte Rohre abwechselnd mit links- und rechtsgerichteten Drallflächen ausgerüstet sind.
Bei einem anderen Wärmetauscher ist auch schon vorgeschlagen worden, zwei Rohre unterschiedlichen Durchmessers konzentrisch ineinander anzuordnen, das innere Rohr mit im wesentlichen senkrecht zur Rohrachse verlaufenden Rillen zu versehen und darüber einen die Rillen berührenden Wendeleinsatz anzuordnen.
Das eingangs genannte bekannte Wärmetauscher-Rohrbündel, bei dem die Rohre in Dreieckteilung angeordnet sind und die kürzesten lichten Abstände durch Wendeleinsätze überbrückt sind, weist jedoch Längsangeströmtes Wärmetauscher-Rohrbündel
Anmelder:
Pierre Legrand, Paris
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. Seiler und Dipl.-Ing. J. Pfenning,
Patentanwälte, Berlin 19, Oldenburgallee 10
Als Erfinder benannt:
Pierre Legrand, Paris
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 23. November 1960 (844 720),
vom 7. Juni 1961 (864173)
noch zwischen den Rohren liegende freie Querschnitte auf, die durch die von den Wendeln veranlaßten Strömungsbewegungen nur unvollkommen erfaßt sind, so daß in diesen freien Querschnitten das Strömungsmittel für den Wärmeaustausch zum weitaus größten Teil verloren geht. Außerdem weisen die durch Wendeleinsätze nicht umschlungenen Rohre eine glatte Oberfläche auf, so daß an ihnen die Grenzschicht nur unvollständig abgelöst wird.
Der Anmelder hat sich, ausgehend von dem eingangs genannten bekannten Wärmetauscher-Rohrbündel, die Aufgabe gestellt, neben einer kompakten Anordnung der Rohre besonders hohe Wärmeübergangszahlen zu erreichen durch eine möglichst häufige Grenzschichtablösung zufolge oftmals über den Rohrumfang erfolgender Beschleunigung und Verzögerung des Mediums und durch eine in bezug auf eine bestimmte Vorzugsrichtung definierte Oberflächenrauheit.
Als Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß je ein Rohr ohne Wendeleinsatz von sechs durch Wendeleinsätze umschlungenen Rohren umgeben ist, benachbarte Wendeleinsätze in an sich bekannter Weise entgegengesetzten Drehsinn aufweisen und mindestens die nicht durch Wendeleinsätze umschlungenen Rohre in an sich bekannter
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Claims (2)

Weise auf ihrem Umfang mit im wesentlichen senkrecht zur Drehachse verlaufenden Rillen versehen sind. In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die durch Wendeleinsätze umschlungenen Rohre einen dreieckigen Querschnitt mit konkav gekrümmten Seiten aufweisen, wobei die konkave Krümmung dem Umriß der drei benachbarten Rohre ohne Wendeleinsatz entspricht. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Wendeleinsatz aus einem spiralig in sich gewickelten Metalldraht besteht. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß je ein Rohr ohne Wendeleinsatz und zwei diesem diametral zugeordnete Dreieckrohre mit Wendeleinsatz zu einer Einheit zusammengefaßt sind, wobei die Dreieckrohre mit sich verjüngenden Enden und das ebenfalls sich verjüngende Ende des Rohres ohne Wendeleinsatz durch Rohrkrümmer miteinander verbunden sind. Die Zeichnungen erläutern beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigt Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Teil des erfindungsgemäßen Rohrbündels mit schraubenförmige Wendeleinsätze tragenden Rohren, F i g. 2 eine Seitenansicht gemäß F i g. 1, Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Teil des Wärmetauscherbündels, bei dem mit Wendeleinsätzen versehene Rohre dreieckigen Querschnitts vorgesehen sind, Fig. 4 eine Seitenansicht gemäß Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der F i g. 4 in verkleinertem Maßstab. Bei den in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wärmetauscherrohrbündels wird eine besonders große Wärmeübergangszahl erreicht, dadurch, daß durch die Tatsache, daß je ein Rohr von sechs mit Wendeleinsätzen ausgestatteten Rohren umgeben ist, eine sechsmal über den Rohrumfang erfolgende Beschleunigung und Verzögerung des Mediums und andererseits durch die erfindungsgemäß auf den Rohren angeordneten Querrillen eine quer zur Wendeldrehachse verlaufende Oberflächenrauheit erzielt wird, und diese Rauheit und die über den Umfang sechsmalige Beschleunigung und Verzögerung des Mediums zu einer besonders großen Häufigkeit der Grenzschichtablösung führt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 und 2 ist in dem durch die drei mit dem Bezugszeichen 110 versehenen Rohre begrenzten Dreieckraum ein Rohr 111 angeordnet, das den Rohren 110 gleicht und auf dem ein flacher Wendeleinsatz 112 aufgewickelt und auf der Oberfläche befestigt ist. Das den Wendeleinsatz bildende Band liegt zweckmäßigerweise senkrecht zu der Oberfläche des von ihm umgebenen Rohres. Wie die F i g. 1 erkennen läßt, ist der Wendeleinsatz 112 so bemessen, daß sich seine Außenkante gegen die Wände der drei Rohre 110 legt. In dem durch die auf der Fig. 1 in der Mitte und links unten IiegendenRohre 110 und durch ein unten auf der Figur zur Hälfte sichtbares Rohr 113 gebildeten Dreieckraum ist ein Rohr 114 mit dem WendeleinsatzllS angeordnet, dessen Wendeldrehsinn demjenigen des Einsatzes 112 entgegengesetzt ist. Bei dieser Ausbildung wird den in dem Rohrbündel senkrecht zur Zeichenebene strömenden Strömungsmittelfäden eine Drehbewegung erteilt, die in den F i g. 1 und 2 mittels Pfeilen ohne Bezugszeichen angegeben ist. Da der Wendeldrehsinn der Wendeleinsätze auf den Rohrenlll und 114 oder 114 und 116 entgegengesetzt ist, können die Wendeleinsätze dieser Rohre ineinander verschachtelt werden und mit den Außenwänden der Nachbarrohre in Berührung gebracht werden, so daß ein Rohr 110 ohne Wendeleinsatz auf diese Weise von sechs Rohren mit Wendeleinsätzen unter gegenseitiger Berührung umgeben ist. Auf diese Weise entsteht ein kompaktes Rohrbündel, in dem sich die Rohre sämtlich ίο gegeneinander abstützen. Wie die F i g. 1 zeigt, weist dieses Rohrbündel nur wenige Toträume auf, in denen das Strömungsmittel nicht zwangläufig geführt ist. Die F i g. 3 und 4 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetau-scher-Rohrbündels, die sich dadurch auszeichnet, daß die Zwischenräume zwischen den nicht mit Wendeleinsätzen versehenen, in einem Dreieck angeordneten Rohren kleiner sind. In diesen Zwischenräumen sind Rohre mit dreieckigem Querschnitt an-geordnet mit konkav gekrümmten Seiten. In dem durch die Rohre 121, 122, 123 gebildeten Zwischenraum ist, wie insbesondere F i g. 3 zeigt, ein Rohr 124 angeordnet, das im Querschnitt ein Dreieck mit konkav gebogenen Seiten und abgerundeten Eckenbildet. Auf das Rohr 124 ist ein schnurartiger Wendeleinsatz 125 aufgewickelt, der aus mehreren miteinander spiralig verdrillten Drähten besteht. Die F i g. 4 zeigt zwei Dreieckrohre 124, die um ein Rohr 123 herum angeordnet sind und durch eine mit einemKrümmer versehene Verjüngung 126 verlängert sind, so daß sie an die am Ende des Rohres 123 angeordnete Verjüngung angeschlossen werden können. Aus F i g. 4 ergibt sich weiter, daß die Wendeleinsätze 125 der Dreieckrohre 124 in entgegengesetzten Steigungen verlaufen. Das gleiche gilt in F i g. 5 für alle(nicht dargestellten) Wendeleinsätze von zwei jeweils benachbarten Dreieckrohren. Die F i g. 5 zeigt einen Schnitt gemäß Linie V-V der F i g. 4, in dem die Rohre 121, 122, 123 und die verschiedenen Dreieckrohre 124 dargestellt sind, mit den von den Rohren 123 zu den Dreieckrohren 124 führenden Rohrkrümmern 127. Patentansprüche:
1. Längsangeströmtes Wärmetauscher-Rohrbündel, dessen Rohre durchweg in Dreieckteilung in geringem Mittenabstand voneinander angeordnet sind, wobei die kürzesten lichten Abstände durch einzelne Rohre umschlingende, diese schraubenlinienförmig umgebende Wendeleinsätze überbrückt sind und jeder ein Rohr umschlingender Wendeleinsatz die Oberfläche aller unmittelbar benachbarten Rohre berührt, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Rohr (HO; 121, 122, 123) ohne Wendeleinsatz von sechs durch Wendeleinsätze (112, 115; 125) umschlungenen Rohren (111, 114, 116, 117, 119, 118; 124) umgeben ist, benachbarte Wendeleinsätze in an sich bekannter Weise entgegengesetz- ten Drehsinn aufweisen und mindestens die nicht durch Wendeleinsätze umschlungenen Rohre in an sich bekannter Weise auf ihrem Umfang mit im wesentlichen senkrecht zur Drehachse verlaufenden Rillen versehen sind.
2. Rohrbündel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Wendeleinsätze umschlungenen Rohre (124) einen dreieckigen Querschnitt mit konkav gekrümmten Seiten aufweisen.
DEL40375A 1960-11-23 1961-11-02 Laengsangestroemtes Waermetauscher-Rohrbuendel Pending DE1244818B (de)

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CN111380381A (zh) * 2020-03-30 2020-07-07 香港環能有限公司 一种过饱和表面蒸发换热装置及应用

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