DE19802670C2 - Wärmeübertrager - Google Patents

Wärmeübertrager

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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B37/00Absorbers; Adsorbers
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der insbesondere für den Einsatz in Absorp­ tionskältemaschinen geeignet ist.
Bei Absorptionskältemaschinen findet ein Wärme- und Stoffaustausch an der Oberfläche der Wärmeübertrager von Absorber und Austreiber statt. Dabei wird beispielsweise Lithium- Bromidlösung durch Berieselung oder Versprühung über die Rohre der Wärmeübertrager verteilt. Zwischen der Lösung und dem Kühlwasser im Absorber bzw. der Lösung und dem Heizwasser im Austreiber findet der Wärmeaustausch statt.
Bei Absorptionsmaschinen bekannter Bauart sind die Wärmeübertrager liegende Rohrbün­ del von beträchtlicher Länge. Die Rohre sind beidseitig in massive Rohrböden eingewalzt oder eingeschweißt. Das hat den Nachteil, daß die durch Temperaturunterschiede in den Rohrbündeln erzeugten Zug- und Druckspannungen, bei den großen Rohrlängen durch das Einbringen von zusätzlichen Stützblechen oder besondere Montagetechnologien, wie z. B. das Einwalzen der Rohre in die Rohrböden unter Vorspannung, kompensiert werden müs­ sen. Ein weiterer Nachteil dieser Wärmeübertrager besteht darin, daß das Rohrbündel nicht in ein geschlossenes Rohr eingeschoben oder darin montiert werden kann. Der den Wär­ meübertrager umschließende Behälter muß für die Montage geteilt und anschließend wie­ der verschweißt werden. Dies Technologie verteuert die Herstellung.
Ein weiteres Problem ist die gleichmäßige Verteilung der Lösung über das Rohrbündel. Bei der liegenden Bauart wird die Lösung entweder durch über den Rohren angebrachte Rie­ selwannen oder durch eine entsprechende Anzahl von Sprühdüsen verteilt. Um eine gleichmäßige Lösungsverteilung zu erzielen, besitzen die Rieselwannen viele kleine Boh­ rungen. Hier besteht die Gefahr, daß einige Bohrungen der Rieselwannen bzw. die Boh­ rungen der Düsen durch im Kreislauf vorhandene Schmutz- oder Metallteichen verstopfen, was zu einer Minderleistung der Apparate führt.
Aus der DE 31 51 389 A1 ist eine völlig andere Bauart eines Austreibers für Absorptions­ wärmepumpe bekannt. Das Siederohr dieses Austreibers besteht aus einer schraubenförmig gewickelten Rohrwendel. Diese Ausführungsform ist jedoch nur für bestimmte Einsatz­ fälle sinnvoll. Beispielsweise können erforderliche große Wärmeübertrageroberflächen nur durch eine entsprechende Verlängerung der Rohrwendel erzielt werden. Damit sind bei dieser Bauart bereits gewisse Grenzen gegeben.
Aus US,5,463,880 A ist ein Wärmeübertrager eines Absorptionskühlers bekannt, bei dem mehrere parallele Rohrsegmente Rohrreichen bilden, die übereinander angeordnet sind. Die Rohrenden münden dabei in sogenannten Wasserkästen. Diese Ausführungsform er­ fordert einen relativ hohen Fertigungsaufwand. Außerdem müssen zur gleichmäßigen Be­ aufschlagung der Rohre mehrere Sprüheinrichtungen eingesetzt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmeübertrager so zu gestalten, daß keine besonde­ ren Maßnahmen zur Kompensation der Wärmeausdehnung erforderlich sind, daß eine einfache Montage möglich ist und daß eine gleichmäßige zuverlässige Beaufschlagung der Wärmeübertragerrohre gewährleistet ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Die Un­ teransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Mit der Erfindung wird erreicht, daß neben der Realisierung der in vorstehender Aufgabe beschriebenen Zielstellungen, bei geringem Bauvolumen eine relativ große Wärmeübertra­ geroberfläche realisiert und eine gleichmäßige Lösungsverteilung mit relativ einfachen Mit­ teln erzielt werden kann.
An nachfolgenden Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert:
Abb. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die schematische Darstellung eines erfindungsge­ mäß ausgeführten Wärmeübertragers.
In der Draufsicht gem. Abb. 2 ist die Rohrspirale 1 zu erkennen. Konzentrisch im Behälter 5 befindet sich das Verteilerrohr 2, an dem parallel übereinander angeordnete Rohrspiralen 1 angebracht sind, die mit ihrem anderen Ende am Sammelrohr 3, daß sich im Bereich der Innenwandung des Behälters 5 befindet, ange­ schlossen sind. Die Lage von Verteilerrohr 2 und Sammelrohr 3 kann aber auch vertauscht werden.
In Abb. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der Verteilerrohr 2 und Sammelrohr 3 konzentrisch angeordnet sind. Damit kann eine Verkleinerung des Außendurchmessers der Rohrspiralen 1 und des Außendurchmessers des Behälters 5 erreicht werden. Bei dieser Ausführungsform sind jeweils zwei Rohrspiralen 1 so miteinander verbunden, daß eine vom Verteilerrohr 2 kommende und mit jeder Windung im Durchmesser größer werdende 1. Spi­ rale 6 in eine zum Sammelrohr gehende mit jeder Windung kleiner werdende 2. Spirale 7 übergeht. Die Verbindung beider Spiralen am Außendurchmesser kann durch ein spezielles Rohrstück erfolgen. Wenn die technologischen Voraussetzungen gegeben sind, kann durch gegenläufige Wicklung der beiden zueinander gehörigen Spiralen aus einem Rohrstück eine solche Doppelspirale hergestellt werden.
Die Anzahl der untereinander angeordneten Rohrspiralen 1 richtet sich nach der erforderli­ chen Wärmeübertragerfläche. Längenveränderungen der Rohre infolge von Temperaturän­ derungen werden problemlos von der Spirale wie von einer Feder aufgenommen. Die spi­ ralförmige Gestaltung der Wärmeübertragerrohre gestattet die Lösungsverteilung durch eine zentral angebrachte Düse 4. Dadurch kann die Düsenbohrung wesentlich größer aus­ geführt werden, als bei mehreren Düsen. Eine Verstopfen der Düse 4 ist praktisch ausge­ schlossen. Das gesamte Rohrbündel wird außen montiert und komplett in den Behälter 5 eingeschoben. Dadurch wird die Montage wesentlich vereinfacht. Die bei anderen Ausfüh­ rungsformen notwendige Teilung des Behälters ist nicht erforderlich.

Claims (3)

1. Wärmeübertrager, insbesondere für Absorptionskältemaschinen, mit an einem Verteiler­ rohr und einem Sammelrohr angeordneten Wärmeübertragerrohren, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wärmeübertragerrohre als ebene Rohrspiralen (1) ausgebildet sind, die parallel zueinander mit den Verteiler- und Sammelrohr (2 und 3) verbunden sind.
2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede, einzelne Rohr­ spirale (1) an das Verteilerrohr (2) und Sammelrohr (3) angeschlossen ist, wobei eines die­ ser Rohre (2, 3) konzentrisch und das andere am Außendurchmesser der Rohrspirale (1) angeordnet ist.
3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verteiler- und Sam­ melrohr (2 und 3) konzentrisch angeordnet sind und jeweils zwei Rohrspiralen (1) als ge­ genläufig gewickelte Doppelspiralen ausgebildet sind, deren Anschlüsse im Inneren der Spiralen liegen.
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