DE202022000948U1 - Rohr zur Verwendung in einem Wärmeübertrager zur Hochdruckanwendung und Wärmeübertrager - Google Patents

Rohr zur Verwendung in einem Wärmeübertrager zur Hochdruckanwendung und Wärmeübertrager Download PDF

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Abstract

Rohr (1) zur Verwendung in einem Wärmeübertrager (8) zur Hochdruckanwendung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich des Rohres (1) einen ovalen Querschnitt oder einen Querschnitt mit einer langgestreckten Form mit abgerundeten Stirnseiten (7) aufweist und dass die Wand des Rohres (1) Erhöhungen (5) besitzt.

Description

  • Die Erfindung betrifft Rohre zur Verwendung in einem Wärmeübertrager zur Hochdruckanwendung und einen Wärmeübertrager mit diesen Rohren.
  • Durch die Druckschrift DE 36 12 770 A1 ist ein Wärmetauscher mit Rohrbündeln, Registern oder Rohrwendeln bekannt, wobei die dazu verwendeten Rohre eine schraubenförmige Wellung oder Verwindung besitzen.
  • Die Druckschrift DE 43 43 405 A1 offenbart ein Rohr, insbesondere zur Verwendung als Wärmetauschrohr für Rohrbündelwärmeübertrager. Dazu weist das Rohr schraubenlinienförmig angeordnete Erhebungen und Vertiefungen auf, welche so eine Wellung ausbilden.
  • Die so ausgebildeten Rohre weisen eine vergrößerte Oberfläche auf und führen zu Drallströmungen in den Rohren.
  • Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Rohre für einen Wärmeübertrager insbesondere für Hochdruckanwendungen einfach bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
  • Die Rohre zur Verwendung in einem Wärmeübertrager zur Hochdruckanwendung zeichnen sich insbesondere durch eine stabile Ausführung aus.
  • Dazu weist ein Bereich des Rohres einen ovalen Querschnitt oder einen Querschnitt mit einer langgestreckten Form mit abgerundeten Stirnseiten auf. Weiterhin besitzt die Wand des Rohres Erhöhungen.
  • Mit der Ausbildung des ovalen Querschnitts oder des Querschnitts mit der langgestreckten Form mit abgerundeten Stirnseiten als Kanten ist eine dichte Packung bei der Realisierung eines Rohrbündels für einen Wärmeübertrager möglich. Die Erhöhungen der Wand des Rohres erhöhen die Oberfläche des Rohres und damit der Oberfläche zur Wärmeübertragung von einem ersten strömenden Medium im Rohr zu einem zweiten strömenden Medium am Rohr im Wärmeübertrager. Gleichzeitig führen die Erhöhungen zu einer Erhöhung der Stabilität des Rohres, so dass der Wärmeübertrager mit derartig ausgebildeten Rohren insbesondere für eine Hochdruckanwendung geeignet ist. Darüber können die Erhöhungen zu einer gerichteten Drallströmung führen, welche den Wärmeübergang vom Medium auf die Wand des Rohres oder umgekehrt gegenüber einer einfachen Rohrströmung erhöht. Die Erhöhungen führen durch den lokal verringerten Querschnitt zu einer Verteilungsfunktion für das zweite Medium.
  • Die Rohre können insbesondere aus Edelstahl bestehen, welche durch die Verwendung eines Verfahrens der Innenhochdruckumformung geformt sind.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den folgenden Weiterbildungen und Ausführungsformen aufgeführt. Diese können das Rohr zur Verwendung in einem Wärmeübertrager zur Hochdruckanwendung einzeln oder in einer Kombination fortbilden. Das betrifft auch einen Rohrbündelwärmeübertrager mit diesen Rohren mit den Weiterbildungen und Ausführungsformen jeweils einzeln oder in einer Kombination.
  • Der ovale Querschnitt des Bereichs des Rohres besitzt in einer Ausführungsform eine Hauptachse mit Hauptscheiteln und eine Nebenachse mit Nebenscheiteln, wobei der Abstand der Hauptscheitel größer als der Abstand der Nebenscheitel ist. Weiterhin weist die Wand des Rohres zwischen den Hauptscheiteln Erhöhungen auf. Eine derartig ausgebildete Ellipse wird durch eine Hauptachse, welche die Gerade durch die Brennpunkte ist, und eine Nebenachse, welche orthogonal zur Hauptachse verläuft, bestimmt. Die Ellipsenpunkte auf der Hauptachse sind die Hauptscheitel und die Ellipsenpunkte auf der Nebenachse stellen die Nebenscheitel dar. Die Form der Ellipse gewährleistet eine hohe Stabilität des Rohres und die Möglichkeit einer hohen Packungsdichte bei Platzierung mehrerer Rohre.
  • Die Wand des Rohres kann in einer Weiterbildung zwischen den abgerundeten Stirnseiten Erhöhungen besitzen. Dies Ausbildung führt zu einer hohen Stabilität des Rohres. Weiterhin kann eine hohe Packungsdichte bei Platzierung mehrerer derartiger Rohre erreicht werden.
  • Die Erhöhungen der Wand des Rohres sind in einer Ausführungsform beabstandet zueinander angeordnete Rippen, welche jeweils insbesondere eine ovale Grundfläche mit einer Hauptachse und einer Nebenachse besitzen können.
  • Die Rippen der Wand des Rohres sind in einer Weiterbildung vorteilhafterweise parallel zueinander angeordnet. Die Rippen können jeweils eine ovale Grundfläche mit einer Hauptachse und einer Nebenachse besitzen, wobei die Hauptachsen dieser Rippen vorteilhafterweise parallel zueinander angeordnet sind. Damit kann eine in eine Richtung gerichtete Strömung an der Wand des Rohres erzielt werden.
  • Der Winkel zwischen der Längsachse des Rohres und den Rippen ist in einer Ausführungsform jeweils verschieden von 0°, 90° und 180°, also gerade nicht 0°, 90° und 180°. Diese schräge Anordnung erhöht die Stabilität des Rohres und ist weiterhin maßgeblich am Erzwingen einer Drallströmung im Rohr beteiligt.
  • Die gegenüberliegenden Rippen der Wand des Rohres sind in einer Ausführungsform gespiegelt zueinander angeordnet. Damit ist eine gerichtete Strömung des an der Wand des Rohres strömenden Mediums gegeben.
  • Das Rohr besitzt in einer Ausführungsform drei Bereiche, wobei der Bereich des Rohres mit dem ovalen Querschnitt oder mit dem Querschnitt mit der langgestreckten Form mit abgerundeten Stirnseiten zwischen zwei zylindrischen Bereichen des Rohres angeordnet ist. Die zylindrischen Bereiche führen zu einer leichten Befestigungsmöglichkeit des Rohres in einer Bohrung eines Bodens insbesondere in Form einer Platte.
  • Die zylindrischen Bereiche können in einer Weiterbildung beabstandet zu deren Enden jeweils eine innen eingebrachte und wenigstens bereichsweise umlaufende Sicke aufweisen. Diese kann vorteilhafterweise als Anschlag verwendet werden.
  • Die Rohre können in einem Wärmeübertrager verwendet werden. Dazu sind die Rohre als Geradrohre in einem Rohrbündel angeordnet, welches ein Bestandteil eines Rohrbündelwärmeübertragers ist.
  • Der Rohrbündelwärmeübertrager mit den verwendeten Rohren weist in einer Ausführungsform einen Hohlzylinder mit zwei Böden und zwei ersten Anschlüssen auf, durch welchen mittels der zwei ersten Anschlüsse ein erstes Medium strömt. Die Rohre sind als Rohrbündel mit Rohrböden im Hohlzylinder so verbunden, dass ein zweites Medium über zwei zweite Anschlüsse durch die Rohre strömt, wobei die wenigstens bereichsweise beabstandet zu den Rohrböden angeordneten Böden des Rohrbündelwärmeübertragers jeweils einen zweiten Anschluss besitzen und die an den Enden und/oder in den Endenbereichen des Hohlzylinders angeordneten Rohrböden den Hohlzylinder abschließen.
  • Die Rohre sind in einer Ausführungsform mit dem längsten Querschnitt zueinander verdreht und in konzentrischen Kreisen oder spiralförmig in den Rohrböden angeordnet. Damit ist eine hohe Packungsdichte der Rohre im Rohrbündelwärmeübertrager möglich. Weiterhin können sich im Hohlzylinder Leitbleche und/oder Umlenkbleche befinden, welche als Schikanen wirken. Damit sind gegenläufige Strömungen zwischen den ersten Anschlüssen im Hohlzylinder möglich. Die Leitbleche und/oder Umlenkbleche können auch mäanderförmig angeordnet sein, so dass auch dadurch gegenläufige Strömungen des Mediums zwischen den ersten Anschlüssen im Hohlzylinder realsierbar sind.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • 1 ein Rohr zur Verwendung in einem Wärmeübertrager zur Hochdruckanwendung,
    • 2 ein Rohr in einer Schnittdarstellung,
    • 3 ein Rohrbündelwärmeübertrager mit Verwendung der Rohre und
    • 4 ein Rohrbündelwärmeübertrager in einer Schnittdarstellung.
  • Ein Rohr 1 zur Verwendung in einem Wärmeübertrager 8 zur Hochdruckanwendung besitzt im Wesentlichen Erhöhungen 5 und einen ovalen Querschnitt oder einen Querschnitt mit einer langgestreckten Form mit abgerundeten Stirnseiten 7 als Kanten.
  • Die 1 zeigt ein Rohr 1 zur Verwendung in einem Wärmeübertrager 8 zur Hochdruckanwendung in einer prinzipiellen Darstellung.
  • Das Rohr 1 besitzt drei Bereiche 2, 3, 4, wobei der Bereich 3 des Rohres 1 mit dem ovalen Querschnitt oder mit dem Querschnitt mit der langgestreckten Form mit abgerundeten Stirnseiten 7 als Kanten zwischen zwei zylindrischen Bereichen 2, 4 des Rohres 1 angeordnet ist. Die zylindrischen Bereiche 2, 4 können insbesondere beabstandet zu deren Enden jeweils eine innen eingebrachte und umlaufende Sicke 6 aufweisen.
  • In einer Ausführungsform kann das Rohr 1 den ovalen Querschnitt aufweisen. Dieser besitzt eine Hauptachse mit Hauptscheiteln und eine orthogonal zur Hauptachse verlaufende Nebenachse mit Nebenscheiteln, wobei der Abstand der Hauptscheitel größer als der Abstand der Nebenscheitel ist. Die Wand des Rohres 1 zwischen den Hauptscheiteln weist die Erhöhungen 5 auf.
  • Die 2 zeigt ein Rohr 1 in einer prinzipiellen Schnittdarstellung.
  • In einer weiteren Ausführungsform besitzt die Wand des Rohres 1 zwischen den abgerundeten Stirnseiten 7 die Erhöhungen 5. Die Erhöhungen 5 der Wand des Rohres 1 der Ausführungsformen sind beabstandet zueinander angeordnete Rippen 5. Diese sind parallel zueinander angeordnet, wobei der Winkel zwischen der Längsachse des Rohres 1 und den Rippen 5 jeweils verschieden 0°, 90° und 180° ist. Damit sind die Rippen 5 gegenüber der Längsachse des Rohres 1 schräg angeordnet. Die gegenüberliegenden Rippen 5 der Wand des Rohres 1 können insbesondere gespiegelt sein.
  • Die 3 zeigt einen Rohrbündelwärmeübertrager 8 mit Verwendung der Rohre 1 in einer prinzipiellen Darstellung.
  • Ein Wärmeübertrager 8 mit Rohren 1 der Ausführungsformen besitzt Rohre 1 als Geradrohre in einem Rohrbündel, welches ein Bestandteil eines Rohrbündelwärmeübertragers 8 ist. Der Rohrbündelwärmeübertrager 8 weist einen Hohlzylinder 9 mit zwei Böden 13 und zwei ersten Anschlüssen 12 auf, durch welchen über die ersten Anschlüsse 12 ein erstes Medium strömt. Die Rohre 1 sind als Rohrbündel mit Rohrböden 10 im Hohlzylinder 9 so verbunden, dass ein zweites Medium über zwei zweite Anschlüsse 12 durch die Rohre 1 strömt. Dazu besitzen die wenigstens bereichsweise beabstandet zu den Rohrböden 10 angeordneten Böden 13 des Rohrbündelwärmeübertragers 8 jeweils einen zweiten Anschluss 12. Die an den Enden und/oder in den Endenbereichen des Hohlzylinders 9 angeordneten Rohrböden 10 schließen den Hohlzylinder 9 ab.
  • Die 4 zeigt einen Rohrbündelwärmeübertrager 8 in einer prinzipiellen Schnittdarstellung.
  • In einer weiteren Ausführungsform können die Rohre 1 mit dem längsten Querschnitt zueinander verdreht und in konzentrischen Kreisen oder spiralförmig in den Rohrböden 10 angeordnet sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 3612770 A1 [0002]
    • DE 4343405 A1 [0003]

Claims (12)

  1. Rohr (1) zur Verwendung in einem Wärmeübertrager (8) zur Hochdruckanwendung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich des Rohres (1) einen ovalen Querschnitt oder einen Querschnitt mit einer langgestreckten Form mit abgerundeten Stirnseiten (7) aufweist und dass die Wand des Rohres (1) Erhöhungen (5) besitzt.
  2. Rohr (1) nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ovale Querschnitt des Bereichs des Rohres (1) eine Hauptachse mit Hauptscheiteln und eine orthogonal dazu verlaufende Nebenachse mit Nebenscheiteln besitzt, wobei der Abstand der Hauptscheitel größer als der Abstand der Nebenscheitel ist, und dass die Wand des Rohres (1) zwischen den Hauptscheiteln Erhöhungen (5) aufweist.
  3. Rohr (1) nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand des Rohres (1) zwischen den abgerundeten Stirnseiten (7) Erhöhungen (5) besitzt.
  4. Rohr nach den Schutzansprüchen 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhungen (5) der Wand des Rohres (1) beabstandet zueinander angeordnete Rippen (5) sind.
  5. Rohr (1) nach Schutzanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (5) der Wand des Rohres (1) parallel zueinander angeordnet sind.
  6. Rohr (1) nach Schutzanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Längsachse des Rohres (1) und den Rippen (5) jeweils verschieden von 0°, 90° und 180° ist.
  7. Rohr (1) nach Schutzanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden Rippen (5) der Wand des Rohres (1) gespiegelt zueinander angeordnet sind.
  8. Rohr (1) nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1) drei Bereiche (2, 3, 4) besitzt, wobei der Bereich (3) des Rohres (1) mit dem ovalen Querschnitt oder mit dem Querschnitt mit der langgestreckten Form mit abgerundeten Stirnseiten (7) zwischen zwei zylindrischen Bereichen (2, 4) des Rohres (1) angeordnet ist.
  9. Rohr (1) nach Schutzanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Bereiche (2, 4) beabstandet zu deren Enden jeweils eine innen eingebrachte und wenigstens bereichsweise umlaufende Sicke (6) aufweisen.
  10. Wärmeübertrager (8) mit Rohren (1) nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (1) als Geradrohre (1) in einem Rohrbündel mit Rohrböden (10) angeordnet sind, welches ein Bestandteil eines Rohrbündelwärmeübertragers (8) ist.
  11. Wärmeübertrager (8) nach Schutzanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrbündelwärmeübertrager (8) einen Hohlzylinder (9) mit zwei Böden (13) und zwei ersten Anschlüssen (11) aufweist, durch welchen ein erstes Medium strömt, dass die Rohre (1) als Rohrbündel mit Rohrböden (10) im Hohlzylinder (9) so verbunden sind, dass ein zweites Medium über zwei zweite Anschlüsse (12) durch die Rohre (1) strömt, wobei die wenigstens bereichsweise beabstandet zu den Rohrböden (10) angeordneten Böden (13) des Rohrbündelwärmeübertragers (8) jeweils einen zweiten Anschluss (12) besitzen und die an den Enden und/oder in den Endenbereichen des Hohlzylinders (9) angeordneten Rohrböden (10) den Hohlzylinder (9) abschließen.
  12. Wärmeübertrager (8) nach den Schutzansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (1) mit dem längsten Querschnitt zueinander verdreht und in konzentrischen Kreisen oder spiralförmig in den Rohrböden (10) angeordnet sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3612770A1 (de) 1986-04-16 1987-10-22 Wolfgang Haferkamp Waermetauscher
DE4343405A1 (de) 1993-12-18 1995-06-22 Friedrich Ambs Gmbh & Co Kg Ap Rohr, insbesondere zur Verwendung als Wärmetauschrohr für Rohrbündelwärmeübertrager

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