DE2101432B2 - Wärmeaustauscher mit Rohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit Rohren, die von einem ersten Medium durch- und von einem zweiten Medium umströmt werden und deren Oberflächen durch aufgesetzte und innig mit den Rohroberflächen verbundene von den Rohren abstehende Elemente vergrößert sind, wobei die Elemente unter einem im wesentlichen rechten Winkel mit den Rohroberflächen verbunden sind.

Bei einem solchen bekannten Wärmeaustauscher (US 19 32 610) strömt das die Rohre außen umströmende Medium quer zu den Rohren. Die Elemente, die der Vergrößerung der Heizfläche der Rohre dienen, stehen in Form von Blechstreifen vornehmlich senkrecht von der Rohroberfläche ab und sind in sich gerade, so daß sich zwischen ihnen freie Gassen in Richtung der Strömungsrichtung des sie durchströmenden Mediums ergeben. Die Elemente können auch unter einem spitzen Winkel zur Rohroberfläche angeordnet sein, so daß im gleichen Raum eine gewisse, jedoch nur geringe Vergrößerung der Gesamtheiztiäche erreicht wird. Dann steigt jedoch der von ihnen verursachte Strömungswiderstand schnell an. Auch die bei dieser Ausführung erwähnte Möglichkeit, die Elemente gebogen auszuführen, führt zwar zu einer geringen Vergrößerung der Heizfläche, jedoch immer schnell zur Vergrößerung des Strömungswiderstandes. Statt der Blechstreifen werden bei anderen Wärmeaustauschern auch senkrecht auf die Rohroberfläche aufgesetzte Drähte oder Stifte verwendet.

Bei einer anderen Ausbildung eines Wärmeaustauschers mit Rohren sind die flachen Elemente tangential am Rohr befestigt und stehen von der Rohroberfläche in Bogenform etwas ab (US 25 54 661). Dieser Wärmeaustauscher soll einen Wärmeaustausch zwischen dem das Rohr durchströmenden Medium und dem Erdreich ermöglichen. Bei Einführung des Rohres in das Erdreich legen sich die elastischen flachen Elemente an das Rohr an und spreizen sich auseinander, wenn das Rohr nach der Einführung ein wenig nach oben gezogen wird. Dadurch dringen sie in das Erdreich ein und erbringen den gewünschten Kontakt.

Eine Umströmung des Rohres durch ein zweites Medium findet nicht statt, so daß die flache Form der Elemente ohne Rücksicht auf Strömungsvorgänge ausgewählt werden konnte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art dahin weiter zu entwickeln, daß eine wesentlich größere Heizfläche bei unveränderten Abmessungen des Wärmeaustauschers erreicht wird, ohne daß der Strömungswiderstand für das durchströmende Medium erhöht wird.

Diese Aufgabe wir.d erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elemente aas runden, steifen Drähten oder Stiften bestehen, deren freie Enden in der zu den Achsen der Rohre parallelen Strömungsrichtung des die Rohre umströmenden Mediums umgebogen sind, so daß sie

to parallel zur Oberfläche der Rohre verlaufen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert
F i g. 1 zeigt in einem axialen Teilschnitt längs der Linie A-A in Fig.2 ein mit drei die Oberfläche vergrößernden Elementen versehenes Rohr, das einen Bestandteil eines Wärmeaustauschers bildet

F i g. 2 zeigt in einer Abwicklung die Verteilung der die Oberfläche vergrößernden Elemente bei dem Wärmeaustauscher nach F i g. 1.

F i g. 3 und 4 zeigen jeweils im Querschnitt weitere Ausfuhrungsformen erfindungsgemäßer Wärmeaustauscher.
Jeder der dargestellten Wärmeaustauscher umfaßt mehrere von einem ersten Medium durchströmbare Rohre 1, die in der gewünschten Anzahl vorgesehen und parallel zueinander angeordnet sind. Ein zweites Medium strömt parallel zu den Außenflächen der Rohre 1, d. h. die zwischen den Rohren vorhandenen Räume bilden Strömungskanäle für das zweite Medium. Auf jedem der Rohre 1 sind in Abständen die Oberfläche vergrößernde Elemente 2 in Form von Drähten oder Stiften angeordnet. Ein Endabschnitt jedes der Elemente 2 ist mit dem zugehörigen Rohr 1 innig verbunden und erstreckt sich im wesentlichen im rechten Winkel zur Rohrwand von dem Befestigungspunkt aus über eine kurze Strecke von dem Rohr weg. Der verbleibende Teil jedes Elements 2 ist so umgebogen, daß er sich im wesentlichen parallel zur Längsachse des zugehörigen Rohrs 1 und parallel zur Strömungsrichtung des außerhalb des Rohrs strömenden Mediums erstreckt. Im Vergleich zu dem Wärmeübergang, der erzielt würde, wenn sich die die Oberfläche vergrößernden Elemente über ihre ganze Länge im rechten Winkel zu den Achsen der Rohre erstrecken würden, führt diese Ausbildung der die Oberfläche vergrößernden Elemente zu einer erheblichen Verbesserung des Wärmeübergangs, wobei sich der Druckabfall in dem Wärmeaustauscher nicht verändert.

so Fig.3 zeigt einen Wärmeaustauscher, bei dem es möglich ist, die Oberfläche vergrößernde Stifte zu verwenden, die sämtlich die gleiche Länge haben, jedoch an von den Rohren verschieden weit entfernten Punkten umgebogen sind, so daß der gesamte Wärmeaustauscher jede gewünschte Querschnittsform erhalten kann, und daß es daher möglich ist, auf die Verwendung von Füllkörpern zu verzichten, die anderenfalls zwischen den verschiedenen mit den Stiften 2 versehenen Rohren 1 angeordnet werden müßten. Gemäß F i g. 3 sind Trennwände 4 vorgesehen, welche benachbarte Rohre ί voneinander getrennt halten, und ein zentral angeordnetes Rohr 5 ist in eine rohrförmige Trennwand 6 eingeschlossen.

Fig.4 zeigt einen weiteren Wärmeaustauscher, bei dem in einer größeren Anzahl vorgesehene Stifte 2 gleich weit von den zugehörigen Rohren umgebogen sind, bei dem jedoch eine kleinere Zahl von Stiften 7 nicht umgebogen sind, oder bei dem bestimmte Stifte 8

auf andere Weise umgebogen sind, so daß zwischen den verschiedenen Wärmeaustauscherrohren keine Füllkörper benötigt werden, während solche Füllkörper jedoch zwischen der durch die Rohre gebildeten Baugruppe und dem äußeren Gehäuse 3 angeordnet sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Stifte zum zugehörigen Rohr hin so umgebogen, daß die Längsachse des Rohrs und die Mittellinie des betreffenden Stiftes jeweils in einer Ebene liegen, wobei die Stifte an jedem Rohr so befestigt «sind» daß ihre Befestigungspunkte in der Strömungsrichtung eine zickzackförmige Linie bilden. Die Rohre können ferner mit teilweise geraden Elementen derart versehen sein, daß die Zahl der umgebogenen Stifte mindestens 50% der gesamten Zahl der bei dem Wärmeaustauscher vorgesehenen Stifte entspricht Weiterhin ist es möglich, Stifte zu verwenden, die im wesentlichen die gleiche Länge haben.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Wärmeaustauscher mit Rohren, die von einem ersten Medium durch- und von einem zweiten Medium umströmt werden und deren Oberflächen durch aufgesetzte und innig mit den Rohroberflächen verbundene von den Rohren abstehende Elemente vergrößert sind, wobei die Elemente unter einem im wesentlichen rechten Winkel mit den Rohroberflächen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente aus runden, steifen Drähten oder Stiften (2,7,8) bestehen, deren freie Enden in der zu den Achsen der Rohre {1) parallelen Strömungsrichtung des die Rohre (1) umströmenden Mediums umgebogen sind, so daß sie parallel zur Oberfläche der Rohre (1) verlaufen.