DE1551485A1

DE1551485A1 - Geschlossener Tauscher zur Waermeuebertragung zwischen einem fluessigen und einem gasfoermigen Medium

Info

Publication number: DE1551485A1
Application number: DE19671551485
Authority: DE
Inventors: Heinrich Schaefer
Original assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Current assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Priority date: 1967-06-07
Filing date: 1967-06-07
Publication date: 1970-08-06

Description

Geschlossener Tauseher zur Wärmeübertragung zwischen einem flüssigen und einem gasförmigen Medium. Zur goertragung der in einem Medium enthaltenen Wärme auf ein anderes sind verschiedene Wärmetauscher bekanntgeworden. Hierbei handelt es sich teilweise um Tauseher für stofflich gleiche Medien, d.h. für zwei Flüssigkeiten oder zwei Gase, oder um solche, bei denen der Wärmeaustausch zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas erfolgt. Auf die letztere Art richtet sieh der vorliegende Vorschlag.
Gerade bei ungleichen Stoffen ist die Erreichung einer guten Wärmeübertragung schwierig, da die zu erreichenden Wärmeübertragungswerte von einer Flüssigkeit auf eine feste Wana sehr viel größer sind als die von einem Gas auf eine solche Wand. Pnzustreben wäre hierbei, daß die gasbeströmte Fläche und die flüssigkeitsoeströmte Fläche in ihrer Größe etwa umgekehrt proportional der Wärmeübertragungswerte sind. Dies ist jedoch praktisch nicht durchführbar.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei einem geschlossenen Tauseher zur Wärmeübertragung zwischen einem flüssigen und einem gasförmigen Medium, bei dein Konzentrische Rohre die Medien voneinander trennen und der gasführende Kanal mit seine Ober-Fläche vergrößernden Rippen versehen ist, vorgeschlagen, den gasführenden Kanal zwischen je einem konzentrischen Kanal für die Flüssigkeit anzuordnen. Eine solche Anordnung ergibt in mehrfacher Hinsicht Vorteile. Einerseits ,wird eine kompakte und fertigungsmäßig sowie festigkeitsmäßig virteilhafte Bauweise erreicht, da die einzelnen rianäle Konzentrisch liegen und sich keine Toträume ergeben. Pndererseits lassen sich oberflächenmäßig hierbei werte erreichen, die dem angestreaten, vorstehend erwähnten Verhältnis näher konunen als die der bisher bekannten Wärmetauscher. Das unmittelbare Temperaturgefälle ist, da neidseitig des Gaskanals ein sulches für die Flüssigkeit gegeoen ist, in jeder der neiden Wände für Gas und Flüssigkeit vorhanden, womit in beiden Wänden dieseloen Verhältnisse herrschen. Lie an sich bekannte Rippenanordnung in dem Gaskanal gilt diesem die für das Gas n,itwendige Oberfläche.
Wird gernäß einem weiteren Merkmal der Erfindung-der Kanal für das gasförmige Medium klein oder zumindest wesentlich enger als der für das flüssige Medium ausgeführt, so ergibt `der enge Gasdurchlass hohe Gasgeschwindigkeiten (ca. 2o bis 50 m/sec.) bei gleichzeitig geringem Widerstand und entsprechender wirbelung. Hohe Gasgeschwindigkeiten mit engen Gasspalten wiederum erbringen, da insbesondere der Wärmetransp.irtweg im Gas nur kurz ist, eine Erhöhung des Wärmedurchgangswertes. während bei den bisher üblichen Tausehern K-Werte von etwa bo Kcal/m2hoC im Mittel erreicht werden, lassen sich bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Tauseher solche in der Größenordnung von 160 bis 18o erzielen.
Eine derartige Vergrößerung des h-Wertes erlauut eine entsprechende Verkleinerung der Austauschflächen, was wiederum kleinere, allgemeine fi bmessunaen zur Folae hat. Eire besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn der Tauseher im wesentlichen aus vier, in einecn jeweiligen Abstand voneinander angeordneten, konzentrischen Rohren besteht, von denen das innerste Rohr (innere Hüllrohr) mit seiner Außenfläche die eine Wand für den inneren F1üseigkeitskanal und, das äußerste Rohr (äußere Hüllrohr) mit seiner Innenseite die eine Wand für den äußeren rlüssigKeitSKanal bildet, wobei die oeiden dazwischenliegenden Aohre den Gaskanal einschließen.
Eine solche Pusoildung ergibt eire kompakte und raumsparende Bauweise. Diese l'tohruauweise ermöglicht ferner eine einfache Montage und Demontage der Kühlereinheit. Ein weiterer Vorzug ist in der Möglichkeit zu sehen, für jedes Rohr nun den Werkstoff nehmen zu können, der hinsichtlich Wärmeübergang und/oder Festigkeit vorteilhaft ist. Da das 'iußere.und ininre Hüllr-Jhr lediglich als Begrenzungsrohr dient und Keine direkte Wärme-Ubertragung hierdurch erfolgt, sind beide vorzugsweise aus Stahl usw. zu fertigen. Ihnen obliegt neben ihrer Funkdun als HUllrohr noch die Aufgabe, die Hauptstützkinstruktiun des Tausehers zu bilden. Für diese beiden Rohre ist daher der Werkstoff Stahl zeecKmäßig, während die beiden anderen Rohre, da durch sie die Wärmeleitung erfolgt, vorzugsweise aus Aluminium, d.h. aus einem guten Wärmeleiter herzustellen sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Das innere Hüllrohr 1 bildet mit seiner äußeren Fläche 2 die innere Wand für den Flüssigkeitskanal j. Außen begrenzt den Kanal j das Rohr 4 mit seiner Innenseite 5. Seine äußere Ober- flache 6 ist wie die Gegenfläche "l des Rohres 8 gewellt aus- geführt; beide schließen den Gaskanal 9 ein.
Der äußere Flüssigkeitskanal 1o wird gebildet durch die glatte Außenfläche 11 des Rohres 8 und die Innenseite 12 des äußeren Hüllrohres 1j. Beide Hüllrohre 1 und 13 sind aus Stahl gefertigt, während die den Gabkanal 9 in sich einschließenden Rohre 4 und 8 aus Aluminium bestehen.
Der Abstand der beiden Rohre 4 und 8 ist wesentlich kleiner -. ausgeführt als der zwischen den Rohren 1 und 4 sowie 8 und 13, d.h. der Gaskanal 9 ist zur Erreichung einer guten Durchwirbelurig des Gases sehr viel enger als die Kanäle 3 und 1o für die Flüssigkeit.
Die beiden Hüllrohre 1 und 13 stellen J.m wesentlichen dis tragenden Bestandteile des Tauschers dar. Die Rippen 14 der gewellten Flächen 6 und; der Rohre k und 8 dienen zur Ober-'-fläehenvergrößerung und (cuerschnittsverrainderung.
Ein Kühler dieser Art ergibt bei einer Länge von etwa einem Meter eine Kühlflächengröße auf der gazbenetzten Seite von ca. 1 m2 bei einem Flächenverhältnis zwischen gas- und flüssigkeitsbenetzter reite von etwa 2:1 Gis 3,5:1 je nach. Ausbildung der Rippen.

Claims

Patentansprüche 1. Geschlossener Tauscher-zur Wärmeübertragung zwischen einem flüssigen und einem gasförmigen Medium, bei dem konzentrische Rohre die Medien voneinander trennen und der gasführende Kanal zur Oberflächenvergrößerung mit Rippen versehen ist, gekennzeichnet durch die Anordnung des gasführenden Kanals (9) zwischen je einem konzentrischen Kanal (j und 1o) für die Flüssigkeit.
2. Tauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasschicht zwischen den einander zuweisenden Rippen (14) der beiden den Gaskanal (9) begrenzenden Rohrwänden (6 und 7) möglichst klein ist.
3. Tauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauseher im wesentlichen aus vier in einem jeweiligen Abstand voneinander angeordneten, konzentrischen Rohren (1, 4, 8 und 13) besteht, von denen das innerste Rohr (innere Müllrohr) (1)-mit seiner äußeren Seite (2) eine Wand für den inneren Flüssigkeitskanal (3) und das äußerste Rohr (äußere Hüllrohr) (13)-mit seiner Innenseite (1,2) eine Wand für den äußeren Flüssigkeitskanal (l o) bildet, wobei die beiden dazwischenliegenden Rohre (4 und 8) den Gaskanal (9) einschließen und je eine Wand (5 bzw. 11) für je einen der Flüssigkeitskanäle (3 und l o) bilden.