DE19529253A1

DE19529253A1 - Shell and tube heat exchangers

Info

Publication number: DE19529253A1
Application number: DE1995129253
Authority: DE
Inventors: Dieter Fedder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-08-09
Filing date: 1995-08-09
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2015-08-10
Also published as: DE19529253C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrbündelwärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a shell and tube heat exchanger according to the preamble of the main claim.

Derartige Wärmetauscher bzw. Kältemittelverdampfer sind be reits seit langem bekannt und bestehen aus mehreren Rohr leitungen, in die das Kältemittel eingeführt wird. Die Rohr leitungen werden umgeben von dem zu temperierenden Medium, das beispielsweise innerhalb eines Gehäuses geführt wird, wobei das Gehäuse Zuleitungen und Ableitungen für das zu temperierende Medium aufweist.Such heat exchangers or refrigerant evaporators are already known for a long time and consist of several tubes Pipes into which the refrigerant is introduced. The pipe Pipes are surrounded by the one to be tempered Medium that is guided, for example, within a housing the housing leads and leads for the medium to be tempered.

Um eine intensive Temperierung des zu temperierenden Mediums zu erreichen, ist es üblich, daß mehrere Rohrleitungen verwendet werden, durch die das Kältemittel geleitet wird, z. B. Ammoniak.In order to intensively temper the temperature To reach medium, it is common for several pipes through which the refrigerant is passed, e.g. B. Ammonia.

Wenn über eine Zuführungsleitung das Kältemittel dem Wärme tauscher zugeführt wird, so ist es bekannt, am Ende der Zufüh rungsleitung eine Verteilerdüse anzubringen, die das Kältemittel auf die im Abstand dazu angeordneten offenen Rohrleitungen sprüht. Diese Art der Verteilung des Kältemittels auf mehrere Rohrleitungen des Wärmetauschers ist bei einem Vollastbetrieb des Wärmetauschers problemlos, da sämtliche Rohrleitungen in etwa gleichmäßig mit dem Kühlmittel versehen werden. Wenn die Anlage jedoch auf Teillastbetrieb übergeht, so erfolgt die Verteilung auf die einzelnen Rohrleitungen des Wärme tauschers nicht gleichmäßig, sondern die im unteren Bereich angeordneten Rohrleitungen erhalten erfahrungsgemäß mehr Kältemittel als die im oberen Bereich angeordneten.If the refrigerant is transferred to the heat via a supply line exchanger is fed, it is known, at the end of the feed line to attach a distributor nozzle that contains the refrigerant on the open pipelines at a distance from it sprays. This type of distribution of the refrigerant over several Pipes of the heat exchanger is at full load of the heat exchanger without any problems, since all pipes are in be provided approximately evenly with the coolant. If however, if the system switches to part-load operation, the Distribution to the individual pipes of the heat exchangers not evenly, but in the lower area Experience shows that arranged pipes receive more Refrigerant than that arranged in the upper area.

Der Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zu schaffen, der einfach und kostengünstig her zustellen ist und der es auf einfache Weise ermöglicht, daß die Rohrleitungen des Wärmetauschers bei sämtlichen Betriebsbe dingungen gleichmäßig mit Kältemittel versorgt werden, d. h. sowohl bei Teillast- als auch bei Vollastbetrieb.The invention is also based on the object To create heat exchangers that are simple and inexpensive is to be delivered and which enables the Pipes of the heat exchanger in all operating areas conditions are supplied evenly with refrigerant, d. H. both in part-load and full-load operation.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des kennzeichnenden Teiles des Hauptanspruches ge löst.This object of the invention is achieved by Teaching of the characterizing part of the main claim ge solves.

Mit anderen Worten ausgedrückt wird vorgeschlagen, daß das Kältemittel, das dem Kältemittelverdampfer zugeführt wird, in einem Auffangbecken aufgefangen wird und das aufgefangene Kältemittel anschließend auf die Rohrleitungen verteilt wird.In other words, it is suggested that the Refrigerant that is supplied to the refrigerant evaporator in a catch basin is caught and the catch Refrigerant is then distributed to the pipes.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vor richtung werden in den Unteransprüchen erläutert.Advantageous embodiments of the invention direction are explained in the subclaims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anschließend in den Zeichnungen beschrieben, wobeiEmbodiments of the invention are subsequently in the drawings described, wherein

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Deckel eines Wärmetauschers darstellt,Is Fig. 1 is a cross-sectional view of a cover of a heat exchanger,

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf den Deckel gemäß Fig. 1, FIG. 2 shows a top view of the cover according to FIG. 1,

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Deckels für einen Wärmetauscher und Fig. 3 shows a further embodiment of a cover for a heat exchanger and

Fig. 4 zeigt das deckelseitige Ende eines herkömm lichen Wärmetauschers. Fig. 4 shows the cover end of a conven union heat exchanger.

Bezugnehmend auf Fig. 1 und Fig. 2 ist ein Deckel 1 ersichtlich, der an seinem rückseitigen Ende eine Anschlußmuffe 2 auf weist, die mit Bohrungen 3 versehen ist, wobei der Deckel 1 über geeignete Befestigungsmittel über die Bohrungen 3 mit der Anschlußplatte 4 an einem Wärmetauscher 5 befestigt werden kann, der in Fig. 4 dargestellt ist. Referring to Fig. 1 and Fig. 2, a lid 1 can be seen, which has at its rear end a connecting sleeve 2 , which is provided with holes 3 , the lid 1 via suitable fasteners through the holes 3 with the connecting plate 4 on one Heat exchanger 5 can be attached, which is shown in Fig. 4.

Der Deckel 1 weist an seiner vorderen Seite eine Zuführungs leitung 6 auf, über die Kältemittel in den Verteilerraum 7 des Deckels 1 zugeführt wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist am Ende der Zuführungsleitung 6 eine Düse 8 vorgesehen, die an ihrem vorderen Ende 9 abgeplattet ausgebildet ist. Im Abstand zum vorderen Ende 9 der Düse 8 ist die Anschlußplatte 2 als Prallplatte 10 ausgebildet, so daß das über die Düse 8 zuge leitete Kältemittel direkt auf die Prallplatte 10 gespritzt wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß das Kältemittel z. B. auf Rohrleitungen oder andere Prallkörper gespritzt wird. Das Einspritzen erfolgt unter hohem Druck, z. B. 20 bar, so daß durch das Einspritzen ein Homogenisieren des Kältemittels er folgt und das homogenisierte Kältemittel auf die Rohrleitungen 12 verteilt wird.The cover 1 has on its front side a supply line 6 , via which refrigerant is supplied into the distribution space 7 of the cover 1 . In this embodiment, a nozzle 8 is provided at the end of the feed line 6 , which is flattened at its front end 9 . At a distance from the front end 9 of the nozzle 8 , the connecting plate 2 is designed as a baffle plate 10 , so that the refrigerant supplied via the nozzle 8 is sprayed directly onto the baffle plate 10 . Of course, it is also possible that the refrigerant z. B. is sprayed onto pipes or other impact bodies. The injection takes place under high pressure, e.g. B. 20 bar, so that it follows the homogenization of the refrigerant by the injection and the homogenized refrigerant is distributed to the pipes 12 .

Der Verteilerraum 7 ist in seinem unteren Bereich als Auffang becken 11 ausgebildet, in dem das zugeleitete Kältemittel aufgefangen wird. Das in dem Auffangbecken 11 aufgefangene Kältemittel wird gleichmäßig auf die Rohrleitungen 12 verteilt, so daß es für die Verteilung des Kältemittels unerheblich ist, ob sich die Anlage im Vollast- oder Teillastbetrieb befindet. Eine gleichmäßige Verteilung wird immer erreicht.The distribution space 7 is formed in its lower region as a basin 11 in which the supplied refrigerant is collected. The refrigerant collected in the collecting basin 11 is evenly distributed over the pipes 12 , so that it is irrelevant for the distribution of the refrigerant whether the system is in full or part load operation. An even distribution is always achieved.

Die Anschlußplatte 2 ist mit einer Vielzahl von Bohrungen ver sehen, wobei durch die Bohrungen zum Teil Rohrleitungen ge führt werden, und zum Teil schließen sich an die Bohrungen Rohrleitungen an, die in Richtung des rückwärtigen Teiles des Wärmetauschers 5 verlaufen.The connection plate 2 is seen with a variety of holes ver, some of which leads through the holes ge pipes, and in part close to the holes pipes that run in the direction of the rear part of the heat exchanger 5 .

Die in Fig. 1 dargestellten Rohrleitungen 12 sind die abgehen den Rohrleitungen für den ersten Umlaufzyklus. Durch diese Rohrleitungen wird das Kältemittel, das frisch in den Verteiler raum 7 eingespritzt worden ist, aufgenommen. Das Kältemittel, z. B. Ammoniak, kann ein Flüssigkeits-Gasgemisch sein und tritt aufgrund des in dem Auffangbecken 11 herrschenden Über druckes in die Rohrleitungen 12 ein, um danach innerhalb des Wärmetauchers 5 geführt zu werden. Dabei sind die vorderen Endungen 14 nach unten in Richtung des Auffangbeckens 11 gerichtet und befinden sich in einer gleichen Höhe zueinander über dem Boden des Auffangbeckens 11.The pipes 12 shown in FIG. 1 are the outgoing pipes for the first circulation cycle. Through these pipelines, the refrigerant that has been freshly injected into the distributor space 7 is absorbed. The refrigerant, e.g. B. ammonia, can be a liquid-gas mixture and occurs due to the prevailing in the catch basin 11 over pressure in the pipelines 12 to be performed within the heat exchanger 5 thereafter. The front endings 14 are directed downwards in the direction of the collecting basin 11 and are at the same height from one another above the bottom of the collecting basin 11 .

Die Rohrleitungen 12 führen in den Wärmeaustauscher 5, wer den am hinteren Ende des Wärmetauschers 5 umgeleitet und erreichen wieder den Deckel 1 an den Bohrungen 15. Hier wird das Kältemittel in eine zweite Kammer 11a des Auffangbeckens abgegeben. In diese zweite Kammer 11a ragen Rohrleitungen 12a, die das in die zweite Kammer 11a abgegebene Kältemittel aufnehmen, um das Kältemittel in einem zweiten Umlaufzyklus durch den Wärmetauscher 5 zu führen. Nachdem das Kälte mittel bei diesem zweiten Umlaufzyklus am rückwärtigen Ende des Wärmetauschers 5 umgelenkt worden ist, erreicht es den Deckel 1 an den Bohrungen 16, wird in eine Abgabekammer 17 geleitet und tritt anschließend über einen Auslaß 18 aus dem Deckel aus.The pipes 12 lead into the heat exchanger 5 , who diverted the at the rear end of the heat exchanger 5 and reach the cover 1 again at the holes 15 . Here the refrigerant is released into a second chamber 11 a of the catch basin. In this second chamber 11 a project pipelines 12 a which receive the refrigerant discharged into the second chamber 11 a in order to guide the refrigerant through the heat exchanger 5 in a second circulation cycle. After the refrigerant has been deflected in this second circulation cycle at the rear end of the heat exchanger 5 , it reaches the cover 1 at the holes 16 , is passed into a dispensing chamber 17 and then exits the cover via an outlet 18 .

Um eine Vermengung des Kältemittels im Bereich des Deckels 1 zu verhindern, sind Trennwandungen 19 in dem Deckel vorge sehen, der einerseits den Verteilerraum 7 von der Abgabe kammer 17 trennt und andererseits die erste Kammer 11 des Auffangbeckens von der zweiten Kammer 11a.In order to prevent the refrigerant from mixing in the area of the lid 1 , dividing walls 19 are provided in the lid, which on the one hand separates the distribution chamber 7 from the dispensing chamber 17 and on the other hand the first chamber 11 of the collecting basin from the second chamber 11 a.

In Fig. 3 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wärme tauscherdeckels beschrieben, wobei wiederum der Deckel mit 1 bezeichnet ist, jedoch die Prallplatte 10 vor den abgebogenen Endungen der Rohrleitungen 12 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird das über die Düse 8 eingespritzte Kältemittel beim Auftreffen auf die Prallplatte 10 homogenisiert und das homogenisierte Mittel sammelt sich in dem Auffang becken 11, wobei die abgebogenen Endungen der Rohrlei tungen 12 in den hinteren Bereich des Auffangbeckens 11 münden und aufgrund des beim Betrieb der Anlage herrschen den Überdruckes das Kältemittel aufnehmen und durch den Wärmetauscher 5 leiten. Durch die Homogenisierung wird eine noch gleichmäßigere Verteilung des Flüssigkeits-Gasgemisches auf die Rohrleitungen 12 erreicht.In Fig. 3, another embodiment of a heat exchanger lid is described, the lid again being designated 1, but the baffle plate 10 is arranged in front of the bent ends of the pipes 12 . In this exemplary embodiment, the refrigerant injected via the nozzle 8 is homogenized when it hits the baffle plate 10 and the homogenized agent collects in the collecting basin 11 , the bent ends of the pipeline lines 12 opening into the rear region of the collecting basin 11 and due to that when Operation of the system, the overpressure absorb the refrigerant and pass it through the heat exchanger 5 . The homogenization results in an even more uniform distribution of the liquid / gas mixture on the pipes 12 .

Da sich das eingespritzte Kältemittel in dem Auffangbecken vollständig vermischt, wird von sämtlichen Rohrleitungen 12 das gleiche Flüssigkeitsgasgemisch aufgenommen, wobei es keine Rolle spielt, an welcher Position die Rohrleitungen 12 in dem Wärmetauscher 5 angeordnet sind, da sämtliche abge bogenen Endungen der Rohrleitungen 12 bzw. 12a sich an der gleichen Höhe über dem Boden des Auffangbeckens 11 bzw. 11 a befinden. Solange sich der Kältemittelpegel oberhalb der Endungen der Rohrleitungen 12 befindet, erhalten sämtliche Rohrleitungen 12 in gleichem Maße das als Flüssigkeits-Gasge misch vorliegende Kältemittel.Since the injected refrigerant mixes completely in the catch basin, the same liquid gas mixture is taken up by all the pipelines 12 , it doesn't matter at which position the pipelines 12 are arranged in the heat exchanger 5 , since all bent ends of the pipelines 12 or 12 a are at the same height above the bottom of the collecting basin 11 or 11 a. As long as the refrigerant level is above the endings of the pipelines 12 , all pipelines 12 receive the refrigerant present as a liquid-gas mixture to the same extent.

Es ist auch möglich, den Wärmetauscher anstatt horizontal, ver tikal anzuordnen.It is also possible to use the heat exchanger instead of horizontal, ver tical to arrange.

Anstatt die Rohrleitungen 12 von oben in das Auffangbecken 11 einzuführen, ist es auch möglich, entsprechende Zuleitungen von den Seitenwandungen bzw. dem Boden des Auffang beckens 11 zu den Rohrleitungen 12 zu verwenden, oder aber eine oder mehrere Wandungen des Auffangbeckens 11 als Lochplatte auszubilden, von der die unterschiedlichen Rohrlei tungen 12 abgehen.Instead of introducing the pipelines 12 into the collecting basin 11 from above, it is also possible to use corresponding supply lines from the side walls or the bottom of the collecting basin 11 to the pipelines 12 , or to design one or more walls of the collecting basin 11 as a perforated plate, from which the different lines 12 come off.

Claims

1. Pipe bundle heat exchanger with pipes for the refrigerant, which are surrounded by a housing for receiving the medium to be cooled and a supply line for the coolant, which leads to a distribution space in favor of a distribution of the supplied refrigerant to the pipes, characterized by a catch basin ( 11 ) for the supplied refrigerant, which is arranged in the region of the distribution space ( 7 ) and pipelines ( 12 ), which are designed to be in contact with the distribution space.

2. Tube bundle heat exchanger according to claim 1, characterized marked by pipes ( 12 ), the endings of which extend into the collecting basin ( 11 ).

3. Pipe bundle heat exchanger according to claim 2, characterized marked by the endings of the pipes ( 12 ) which are arranged at the same height above the bottom of the collecting basin ( 11 ).

4. A tube bundle heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized by the arrangement of the distribution space ( 7 ) in a cover ( 1 ) which can be removed from the rest of the heat exchanger ( 5 ).

5. Pipe bundle heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized by an injection nozzle ( 8 ) which is arranged at the end of the feed line ( 6 ) and an impact body which is at a distance from the injection nozzle ( 8 ) and on which the injection nozzle ( 8 ) is directed.

6. tube bundle heat exchanger according to claim 5, characterized marked by a baffle plate ( 1 ) as a baffle.

7. shell and tube heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized by a multiple deflection of the refrigerant in the heat exchanger ( 5 ).

8. A tube bundle heat exchanger according to claim 7, characterized by two or more separate chambers of the collecting basin ( 11 ), with one chamber being provided for each cycle of the refrigerant in the heat exchanger ( 5 ).

9. tube bundle heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized by a tapering to its end ( 9 ) injection nozzle ( 8 ).