DE2117780B2

DE2117780B2 - Kondensatabführung aus gasbeaufschlagten Wärmeübertragern

Info

Publication number: DE2117780B2
Application number: DE19712117780
Authority: DE
Inventors: Kurt Ddr 9803 Mylau Breite; Hans Dipl.-Ing. Doelz; Ekkehard Dipl.-Ing. Ddr 4200 Merseburg Frauendorf; Eberhard Ddr 9800 Reichenbach Keller; Gottfried Dipl.-Ing. Mann; Detlef Dipl.-Ing. Ddr 8210 Freital Wunderlich
Original assignee: VEB KOMBINAT LUFT- und KAELTETECHNIK DDR 8080 DRESDEN
Current assignee: VEB KOMBINAT LUFT- und KAELTETECHNIK DDR 8080 DRESDEN
Priority date: 1970-06-12
Filing date: 1971-04-13
Publication date: 1979-04-05
Also published as: DE2117780A1; SU456431A3; HU169569B; BG20830A3; DE2117780C3; CS154692B2; RO60897A; AT306758B; FR2095202A1; FR2095202B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kondensatabführung aus gas- insbesondere luftbeaufschlagten Wärmeübertragern, die zur Kühlung von gasförmigen Medien und/oder zur Kondensation des Gases, einer Komponente des Gases oder eines Teiles einer Komponente des Gases dienen und die zur Verbesserung der Wärmeübertragung mit oberflächenvergrößernden Elementen wie Rippen oder Lamellen versehen sind.

Bei Wärmeübertragern, die dem Gas Wärme entziehen, erfolgt bei bestimmten Betriebsbedingungen eine Kondensation an der Wärmeübertrageroberfläche. Die kondensierte Flüssigkeit muß kontinuierlich von der Wärmeübertrageroberfläche abgeführt werden, um eine Verschlechterung des Wärmedurchganges, eine Verringerung des gasseitigen Strömungsquerschnittes und eine dadurch bedingte Vergrößerung des Druckabfalles am Wärmeübertrager zu vermeiden.

Bei den bisher bekannten Ausführungen gasbeaufschlagter Wärmeübertrager mit oberflächenvergrößernden Elementen werden, durch eine geneigte Anordnung der geradlinigen Unterkanten oder einer auf- und absteigenden, vorzugsweise sägezahnförmigen Ausbildung der Unterkanten der oberflächtnvergrößernden Elemente bevorzugte Abtropfstellen für das Kondensat geschaffen. Das sich an den bevorzugten Abtropfstellen sammelnde Kondensat wächst zu einem Tropfen, der durch seine Oberflächenkräfte, die im Kondensat als sogenannte Adhäsionskräfte zwischen Kondensat und dem oberflächenvergrößernden Element wirken, an den Abtropfstellen so lange verweilt, bis die Schwerkraft größer ist als die Adhäsions- bzw.

is Kohäsionskräfte. Wird das Gas im Gegenstrom zur Abtropfrichtung des Kondensats geführt, so tritt eine Erhöhung der Verweilzeit und Verschlechterung des Abtropfens ein.

Die Weiterentwicklung der Wärmeübertrager zwingt zu einer kompakten Bauweise. Der Verkleinerung der Wärmeübertrager, die vorwiegend durch Verringerung der Teilung der oberflächenvergrößernden Elemente erreicht wird, sind Grenzen gesetzt Diese bestanden bisher darin, daß sich das an zwei gegenüberliegenden Flächen der oberflächenvergrößernden Elemente bildende Kondensat berührt und somit eine Kondensatbrücke entsteht Dadurch werden zusätzliche Oberflächenkräfte wirksam, die als sogenannte Kapillarkräfte bezeichnet werden und ein Ansteigen des Kondensats an den gegenüberliegenden Flächen der oberflächenvergrößernden Elemente entgegen der Schwerkraft bis zu einer Höhe bewirken, die sich aus der Benetzbarkeit der oberflächenvergrößernden Elemente mit Kondensat aus der Teilung der oberflächenvergrößernden Elemente, dem spezifischen Gewicht des Kondensats und den Verhältnissen der Gasströmung ergibt. Nach Überschreiten dieser Höhe kommt es zum Abtropfvorgang.
Bei auf- und absteigenden, beispielsweise sägezahnförmigen Unterkanten werden zwar bevorzugte Abtropfstellen geschaffen, die Steighöhe des Kondensats jedoch bedingt eine von der Winkellage der Sägezähne abhängige Breite der Kondensatbrücken. Die relativ breiten Kondensatbrücken verringern gasseitig den wirksamen Strömungsquerschnitt des Wärmeübertragers, erzeugen einen größeren Druckabfall und führen somit zu einer Verschlechterung der Wärmeübertragerleistung.
Zweck der Erfindung ist es, das Kondensatabtropfen

so so zu gestalten, daß gasbeaufschlagte Wärmeübertrager kleiner und kompakter gebaut werden können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die oberflächenvergrößernden Elemente der Wärmeübertrager so auszubilden und anzuordnen, daß die kondensierte Flüssigkeit auch bei solchen Teilungen, bei denen sich das Kondensat zweier gegenüberliegender oberflächenvergrößernden Elemente berührt kontinuierlich abtropft und der dadurch verursachte Druckabfall in geringen Grenzen gehalten wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe auf einem ersten Lösungsweg dadurch gelöst, daß die Unterkanten der oberflächenvergrößernden Elemente des Wärmeübertragers Abtropfstreifen aufweisen, deren Längsachse in Abtropfrichtung zeigt, wobei die Höhe der Abtropfstreifen größer ist als die kapillare Steighöhe des Kondensats und die Breite der Abtropfstreifen um ein vielfaches kleiner ist als deren Höhe. Dadurch wird erreicht, daß die Kondensatbrücken nur noch zwischen

den Abtropfstreifen benachbarter oberflächenvergrößernder Elemente stehen. Die Abtropfstreifen können hierbei an den tiefsten Stellen von auf- und absteigend geführten Unterkanten der obecflächenvergrößernden Elemente angebracht sein Es ist zweckmä- ßig, die Abtropfstreifen senkrecht unterhalb eines Rohres oder einer Rohrreihe anzuordnen. ' Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die Abtropfstreifen an ihren Obergängen zu den Unterkanien der oberflächenvergrößernden Elemente um einen Winkel von 90° verwunden sind. Die schmalen Seitenflächen der verwundenen Abtropfstreifen nähern sich hierbei den schmalen Seitenflächen der verwundenen Abtropfstreifen benachbarter oberflächenvergrößernder Elemente fast bis zur Berührung, so daß ein unterbrochener Steg entsteht, der rechtwinklig zu den oberflächenvergrcßernden Elementen verläuft und eine besonders schmale Ausbildung der Kondensatbrückeabreite bewirkt

Ein zweiter Lösungsweg der Erfindung besteht darin, daß die tiefsten Punkte der auf- und absteigend geführten Unterkanten benachbarter oberflächenvergrößernder Elemente um das 0,25 bis 0,5fache der Teilung t\ versetzt sind, wobei ihre Kreuzungspunkte K in der Höhe h_k über der Steighöhe h_v des Kondensats liegen. Durch diese Anordnung wird ein Anstauen von Kondensat zwischen den oberflächenvergrößernden Elementen vollkommen vermieden, da der Abstand der rechtwinklig zu deren Längsebene liegenden Abtropf- Ji) punkten das 2 bis 4fache der Teilung t₂ der oberflächenvergrößernden Elemente beträgt und genügend groß ist, um die Bildung von Kondensatbrücken sowohl zwischen den oberflächenvergrößernden Elementen als auch zwischen den tiefsten Punkten der auf- und absteigend geführten Unterkanten zu verhindern.

Mit den erfindungsgemäßen Lösungen ist es möglich, die Wärmeübertrager mit Kondensatabfall kompakt und kleiner zu bauen. Die technischen und ökonomischen Parameter der Wärmeübertrager werden verbes- sert, weil eine höhere spezifische Kühlleistung und ein geringerer gasseitiger Druckverlust den bekannten Wärmeübertragern mit oberflächenvergrößernden Elementen verwirklicht wird.

Nachstehend soll die Erfindung an Ausführungsbeispielen erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt

F i g. 1 die Kondensatabführung des Wärmeübertra

gers mit Abtropfstreifen an der Vorderansicht,

F i g. 2 eine Seitenansicht nach F i g. 1,

F i g. 3 die Kondensatabführung des Wärmeübertragers bei versetzter Anordnung der tiefsten Punkte benachbarter sägezahnförmig ausgebildeter Unterkanten der Lamellen in der Vorderansicht,

F i g. 4 eine Seitenansicht nach F i g. 3.

In der Zeichnung sind die Kühlrohre 1, als oberflächenvergrößernde Elemente die Lamellen 2 mit sägezahnförmig ausgebildeter Unterkanten 3 und die Abtropfstreifen 4 dargestellt Die Unterkante der Lamelle 2 kann jedoch auch brückenbogenförmig oder einseitig geneigt ausgebildet sein. Die Abtropfstreifen 4 können als Bestandteil der Lamelle 2 in einem Schnitt ausgestanzt werden. Es ist aber auch möglich, die Abtropfstreifen 4 gesondert zu fertigen und an der Unterkante der Lamellen mit bekannten Verbindungsmethoden zu befestigen. Das sich an den Kühlrohren 1 und Lamellen 2 bildende Kondensat fließt entgegen der Gasströmung 5 an den Oberflächen der Lamellen 2 nach unten. Durch die Neigung der sägezahnförmig ausgebildeten Unterkante 3 wird das Kondensat den Abtropfstreifen 4 zugeführt, wobei es zur Bildung von Kondensatbrücken 6 kommt Wie aus F i g. 1 und F i g. 2 ersichtlich, verweilen die Kondensatbrücken 6 zwischen den Abtropfstreifen 4 benachbarter Lamellen 2, wobei die Kondensatbrücken 6 die Steighöhe h_s erreichen, die unter der Höhe h der Abtropfstreifen 4 liegt Wird die Steighöhe h_s überschritten, kommt es zum Abtropfen, wobei mehrere benachbarte Kondensatbrücken 6 bei der Bildung eines Tropfens 8 beteiligt sein können. In den F i g. 3 und 4 sind die tiefsten Punkte der auf- und absteigend geführten Unterkanten 3 benachbarter Lamellen 2 um das 0,5fache der Teilung t\ versetzt angeordnet Das an den Kühlrohren 1 und den Lamellen 2 gebildete Kondensat läuft entgegen der Gasströmung 5 nach unten und wird durch die sägezahnförmige Ausgestaltung der Lamellen 2 an deren tiefsten Punkt gesammelt Nach der Sammlung des zur Tropfenbildung führenden Kondensatvorrates 7 der Höhe A_n bildet sich der Tropfen 8 und fällt ab. Der Kreuzungspunkt K der sägezahnförmig ausgebildeten Unterkanten 3 benachbarter Lamellen 2 liegt in der Höhe A*über der Höhe h_v des Kondensatvorrates 7, der zur Tropfenbildung führt. Durch die Versetzung der tiefsten Punkte benachbarter Lamellen 2 ist eine Kondensatbrückenbildung zwischen den Lamellen 2 und den benachbarten tiefsten Punkten nicht mehr möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Kondensatabführung an gasbeaufschlagten Wärmeübertragern, die zur Kühlung von gasförmigen Medien und/oder zur Kondensation des Gases, einer Komponente des Gases oder eines Teiles einer Komponente des Gases dienen und die zur Verbesserung der Wärmeübertragung an den Leitungen für das Kühlmittel mit oberflächenvergrößernden Elementen wie Rippen oder Lamellen versehen, sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkanten der oberflächenvergrößernden Elemente des Wärmeübertragers Abtropfstreifen (4) aufweisen, deren Längsachse in Abtropfrichtung zeigt, wobei die Höhe der Abtropfstreifen (4) größer als die kapillare Steighöhe des Kondensats und die Breite der Abtropfstreifen (4) um ein vielfaches kleiner ist als deren Höhe.

2 Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtropfstreifen (4) an den tiefsten Stellen von auf- und absteigend geführten Unterkanten der oberflächenvergrößernden Elemente angebracht sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtropfstreifen (4) senkrecht unterhalb eines Rohres (1) oder einer Rohrreihe angeordnet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtropfstreifen an ihren Übergängen zu den Unterkanten der oberflächenvergrößernden Elemente um einen Winkel von 90° verwunden sind.

5. Einrichtung zur Kondensatabführung an gasbeaufschlagten Wärmeübertragern, die zur Kühlung von gasförmigen Medien und/oder zur Kondensation des Gases, einer Komponente des Gases oder eines Teiles einer Komponente des Gases dienen und die zur Verbesserung der Wärmeübertragung mit oberflächenvergrößernden Elementen mit auf- und absteigenden Unterkanten versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die tiefsten Punkte der auf- und absteigend geführten Unterkanten benachbarter oberflächenvergrößernder Elemente um das 0,25- bis 0,5-fache ihrer Teilung t\ versetzt sind, wobei ihre Kreuzungspunkte K in der Höhe Λ* über der Steighöhe h_vdes Kondensats liegen.