DE2119345A1

DE2119345A1 - Finned tube - fin dimensions ensure optimum heat conduction at minimum material usage

Info

Publication number: DE2119345A1
Application number: DE19712119345
Authority: DE
Inventors: Gisbert Dipl.-Ing. 5757 Wickede. P Zolinski
Original assignee: R. & G. Schmöle Metallwerke, 575OMenden
Priority date: 1971-04-21
Filing date: 1971-04-21
Publication date: 1972-11-02

Abstract

Finned tubes mfd. from materials, having a heat conduction coeff. of is not >100 koal/m h degree C, such as brass (CuZn28Sn and CuZnZoAl) carbonsteels, stainless steels, Cu-Ni alloys, Cu-Al alloys and others, have optimum fin dimensions of between 0.8-1.25mm high and 0.2-0.3 mm thick, and have 19 fins/inch. The finning is produced by rolling of a thick-walled tube. This ensures economic material usage of optimum heat conduction, and lower cost. The tube are partic. suitable for water cooled refrigeration condensers.

Description

Warmeaustauscherrohr für Kältemittel-KondensatorenHeat exchanger tube for refrigerant condensers

Die Erfindung betrifft ein Warmeaustauseherrohr für · Kältemittel-Kondensatoren, welches außenseitig von dem zu kondensierenden Kältemittel beaufschlagt und innenseitig von Kühlwasser durchströmt ist und welches aus einem Metall oder einer Metallegierung mit einer Wärmeleitfähigkeit bis zu etwa 100 kcal/ m h ⁰C besteht und das außenseitig mit vorzugsweise durch Walzen hergestellten Rippen versehen ist, wobei die Rippenhöhe höchstens 1,5 mm und die Rippendicke höchstens 0,4 mm beträgt, während die Rippenteilung sich auf höchstens 1,6 mm beläuft.The invention relates to a heat exchanger pipe for refrigerant condensers, which has the refrigerant to be condensed on the outside and cooling water flows through it on the inside and which consists of a metal or a metal alloy with a thermal conductivity of up to about 100 kcal / mh ⁰ C and which on the outside has is preferably provided by rolling ribs, the rib height is at most 1.5 mm and the rib thickness is at most 0.4 mm, while the rib pitch is at most 1.6 mm.

Es ist bekannt, daß unter bestimmten Bedingungen außenseitig mit Rippen versehene Wärmeaustauscherrohre wesentlich günstiger für die Wärmeübertragung von einem Medium auf das andere sind als unberippte Rohre. Mit Hilfe berippter Wärmeaustauseherrohre lassen sich vor allem vorhandene unterschiedliche Wärmeübergangsbedingungen der im Wärmeaustausch stehenden Medien zumindest aneinander annähern, wenn nicht sogar ausgleichen. Zum Beispiel strömt bei einem Kältemittel-Kondensator für halogenierte Kohlenwasserstoffe als Kältemittel (Freon) das die Rohre innenseitig durchströmende Kühlmittel (Wasser) im allgemeinen mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,5 bis 4,5 m/s durch das System aus Wärmeaustauscherrohren, während das die Rohrauflenseite umspülende dampfförmige Kältemittel auf der Rohroberfläche kondensiert. Die Stoffwerte der halogenierten Kohlenwasserstoffe, insbesondere ihre Wärmeleitfähigkeit, bedingen einen verhältnismäßig geringen It is known that, under certain conditions, heat exchanger tubes provided with ribs on the outside are significantly more favorable for the transfer of heat from one medium to the other than unfinished tubes. With the help of finned heat exchanger tubes, above all existing different heat transfer conditions of the media involved in the heat exchange can at least approach one another, if not even compensate for them. For example, in the case of a refrigerant condenser for halogenated hydrocarbons as refrigerant (freon), the coolant (water) flowing through the tubes on the inside generally flows through the system of heat exchanger tubes at a speed of about 1.5 to 4.5 m / s, during the Vaporous refrigerants flowing around the outside of the pipe condenses on the pipe surface. The physical properties of the halogenated hydrocarbons, in particular their thermal conductivity, are relatively low

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Wärmeübergang im Vergleich zu dem auf der Rohrinnenseite strömenden, aus Wasser bestehenden Kühlmittel. Auf der Seite des . schlechteren Wärmeübergangs - nämlich der Außenseite des Wärmeaustauscherrohres - hat man daher bereits eine Berippung vorgesehen, um dort die wärmeübertragende Außenfläche des Wärmeaustauscherrohres zu vergrößern und über diese vergrößerte Fläche den schlechteren Wärmeübergangswert des kondensierenden Kältemittels auszugleichen.Heat transfer compared to that flowing on the inside of the pipe, coolant consisting of water. On the side of the. poor heat transfer - namely the outside of the heat exchanger tube - One has therefore already provided ribs around the heat-transferring outer surface of the heat exchanger tube to enlarge and over this enlarged area the poorer heat transfer value of the condensing refrigerant balance.

Abgesehen von den durch die Eigenschaften der im Wärmeaustausch stehenden Medien bedingten Wärmeübergangswerten und den herrschenden Temperaturbedingungen ist bei einem Wärmeaustauscherrohr für Kältemittel-Kondensatoren die Geometrie der Kondensationsoberfläche, d.h. der Rohraußehseite* bestimmend für die Höhe des Wärmeübergangswertes auf die Außenseite des WSrmeaustausoherrohres. Für glatte Wärmeaustauscherrohre ist als charakteristische Länge (Abströmlänge des anfallenden Kondensates) der Rohrdurchmesser bei horizontaler Anordnung des Rohres, die hier zugrundegelegt wird, maßgebend. Die Bedingungen für die charakteristische Abströmlänge werden günstiger, d.h. die charakteristische Abströmlänge wird kleiner, wenn das Wärmeaustauscherrohr außenseitig mit Rippen versehen wird. Und zwar wird die Abströmlänge entlang der Rippe kleiner und damit günstiger als am Kernrohr. Aus den Wärmeübergangs-Verhältnissen am Kernrohr einerseits und den Rippen andererseits läßt sich ein äquivalenter Durchmesser des Rippenrohres definieren, der kleiner ist als der Durchmesser eines Glattrohres. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß ein außenseitig beripptes Wärmeaustauscherrohr für einen Kältemittel-Kondensator eine wesentlich höhere Kühl- oder Kondensationsleistung besitzt, als ein Glattrohr gleicher Abmessungen.Apart from the heat transfer values caused by the properties of the media involved in heat exchange and the prevailing temperature conditions is the geometry of a heat exchanger tube for refrigerant condensers the condensation surface, i.e. the outside of the pipe * for the level of the heat transfer value on the outside of the heat exchanger pipe. For smooth heat exchanger tubes is the characteristic length (outflow length of the resulting condensate) the pipe diameter with a horizontal arrangement of the pipe, which is used here as a basis, is decisive. The conditions for the characteristic discharge length are cheaper, i.e. the characteristic outflow length is smaller, if the heat exchanger tube is provided with ribs on the outside will. In fact, the outflow length along the rib is smaller and therefore cheaper than on the core tube. From the heat transfer conditions an equivalent diameter of the finned tube can be found on the core tube on the one hand and the ribs on the other define which is smaller than the diameter of a smooth tube. In other words, it means that there is an outside finned heat exchanger tube for a refrigerant condenser has a significantly higher cooling or condensation capacity, than a smooth tube of the same dimensions.

Wärmeatistauacherrippen werden in der verschiedensten Weise auf die Kernrohre aufgebracht. So ist es bereits beispiels-Heat accumulator ribs are in the most diverse Way applied to the core tubes. So it is already for example

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weise bekannt, Wärmeaustauscherrohre durch Walzen mit schraubenlinienförmig verlaufenden Rippen zu versehen. Solche Wärmeaustauscherrohre zeichnen sich dadurch aus, daß sie eine einwandfreie wärmeleitende Verbindung zwischen dem Kernrohr und den Rippen besitzen, daß sie sich einwandfrei biegen lassen und daß sie eine wirtschaftliche Fertigung ermöglichen.wise known, heat exchanger tubes by rolling with helical shape to provide running ribs. Such heat exchanger tubes are characterized by the fact that they are flawless have a thermally conductive connection between the core tube and the ribs that they can be bent properly and that they enable economical production.

Die zur Verbesserung der Wärmeübertragungsbedingungen mit Hilfe von Wärmeaustauscherrippen angestrebte Vergrößerung der wärmetauschenden Flächen auf der Rohraußenseite kann über die Rippenhöhe, die Rippendicke und die Rippenteilung sehr unterschiedlich gestaltet werden. Bei den hier zu betrachtenden gewalzten Wärmeaustauscherrohren aus metallischen Werkstoffen, die gegenüber Kupfer eine geringere Wärmeleitfähigkeit, nämlich nur bis zu etwa 100 kcal/m h°C, besitzen, wurden bisher Rippenhöhen von etwa 1,5 mm, Rippendicken von etwa 0,4 mm und eine Rippenteilung von etwa 1,6 mm (16 Rippen pro Zoll) gewählt. Bei den in Rede stehenden Werkstoffen für diese bekannten Wärmeaustauscherrohre handelt es sich vor allem um Messinglegierungen, wie z.B. CuZn 28 Sn und CuZn 20 Al, Kohlenstoffstähle, rostfreie Stähle, wie z.B. Chrom-Nickel-Stähle, Kupfer-Nickel-Legierungen, Kupfer-Aluminium-Legierungen, Kupfer-Zinn-Legierungen und ähnliche Legierungen, die eine Wärmeleitfähigkeit zwischen etwa 10 und 90 kcal/m h°C besitzen. Diese Werkstoffe besitzen zwar eine wesentlich geringere Wärmeleitfähigkeit als Kupfer und sind außerdem teilweise gegenüber Kupfer wesentlich schwerer verformbar, werden Jedoch trotzdem für bestimmte Korrosionsbedingungen vielfach Kupfer vorgezogen.The enlargement sought to improve the heat transfer conditions with the aid of heat exchanger fins the heat-exchanging surfaces on the outside of the pipe can be over the rib height, the rib thickness and the rib pitch can be designed very differently. With those to be considered here rolled heat exchanger tubes made of metallic materials that have a lower thermal conductivity than copper, namely only up to about 100 kcal / m h ° C, have previously been rib heights of about 1.5 mm, rib thicknesses of about 0.4 mm and one Rib pitch of around 1.6 mm (16 ribs per inch) was chosen. In the case of the materials in question for these known heat exchanger tubes it is mainly brass alloys, such as CuZn 28 Sn and CuZn 20 Al, carbon steels, stainless Steels such as chrome-nickel steels, copper-nickel alloys, copper-aluminum alloys, copper-tin alloys and the like Alloys that have a thermal conductivity between approximately 10 and 90 kcal / m h ° C. These materials have a significantly lower thermal conductivity than copper and are also partially much more difficult to deform compared to copper, However, they are still used for certain corrosion conditions often preferred to copper.

Die bekannten Wärmeaustauscherrohre für Kältemittel-Kondensatoren mit den vorerwähnten, bislang unabhängig von den Eigenschaften des verwendeten Werkstoffes benutzten Abmesaungsverhältniseen, welche aus «inen Metall oder einer Metallegierung mit einer Wärmeleitfähigkeit bis zu etwa 100 koal/m h°C bestehen,The well-known heat exchanger tubes for refrigerant condensers with the aforementioned dimensioning ratios, which have so far been used independently of the properties of the material used, which consist of a metal or a metal alloy with a thermal conductivity of up to about 100 koal / m h ° C,

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besitzen den wesentlichen Nachteil, daß bei ihnen der Werkstoff im Hinblick auf die Wärmeübertragung bei weitem nicht ausgenutzt wird. Dies bedeutet, daß bei den bekannten Wärmeaustauscherrohren dieser Art wesentlich mehr Werkstoff für die Herstellung der Rippen verwendet wird als zur Erzielung gleicher Wärmeübertragungsleistung tatsächlich erforderlich ist. Dies hat zunächst zur Folge, daß die Rohre erheblich schwerer sind als sie eigentlich zu sein brauchten. Außerdem sind die Außenabmessungen dieser bekannten Wärmeaustauscherrohre erheblich größer als dies an sich W erforderlich wäre, so daß sie einen entsprechend großen Platzbedarf besitzen. Daher sind auch die Abmessungen der Kältemittel-Kondensatoren, in denen diese Wärmeaustauscherrohre verwendet werden, größer als dies eigentlich erforderlich wäre, wodurch die Einbaumöglichkeiten dieser Kältemittel-Kondensatoren beeinträchtigt werden. Außerdem wird bei der Herstellung der bekannten Wärmeaustauscherrohre der vorstehend beschriebenen Art eine viel zu große Werkstoffmenge verbraucht, die bei weitem nicht ausgenutzt wird und daher eingespart werden könnte.have the major disadvantage that with them the material is by far not fully utilized in terms of heat transfer. This means that in the known heat exchanger tubes of this type, significantly more material is used for the production of the fins than is actually required to achieve the same heat transfer performance. The first consequence of this is that the pipes are considerably heavier than they actually needed to be. In addition, the external dimensions of these known heat exchanger tubes are much larger than would be required to be W, so that they have a correspondingly large amount of space. Therefore, the dimensions of the refrigerant condensers in which these heat exchanger tubes are used are larger than would actually be necessary, as a result of which the installation options for these refrigerant condensers are impaired. In addition, a much too large amount of material is consumed in the production of the known heat exchanger tubes of the type described above, which is far from being used and could therefore be saved.

Die vorstehend beschriebenen bekannten gewalzten Wärmeaustauscherrohre für Kältemittel-Kondensatoren sind somit schon k allein wegen ihres hohen Gewichtes, ihres großen Platzbedarfes und ihres hohen Materialverbrauchs unwirtschaftlich. Diese Nachteile sind die Folge davon, daß die Rippenhöhe und die Rippendicke bei den bekannten Wärmeaustauscherrohren zu groß bemessen ist und infolgedessen mehr Werkstoff aufgewendet wird als zur Übertragung der gleichen Wärmemenge notwendig und zur Erzielung der erforderlichen mechanischen Festigkeit unbedingt benötigt wird. Außerdem hat man bei diesen bekannten Wärmeaustauscherrohren aber auch die Rippenteilung xxxxxxxxxxxxxx zu groß gewählt. The known rolled heat exchanger tubes described above for refrigerant condensers there are no more than just because of their high weight and their large space requirements and their high material consumption uneconomical. These disadvantages are the result of the fact that the fin height and fin thickness in the known heat exchanger tubes are too large and as a result, more material is used than for Transfer of the same amount of heat is necessary and essential to achieve the required mechanical strength will. In addition, the rib spacing xxxxxxxxxxxxxx has been chosen too large for these known heat exchanger tubes.

Vor allem durch die zu große Rippenhöhe, aber auch durch die zu größe Rippendicke, ergeben sich beträchtliche Schwierigkeiten bei' der Herstellung der gewalzten WärriieaustauseherrolireThere are considerable difficulties, in particular due to the excessively large rib height, but also due to the excessively large rib thickness in the manufacture of the rolled heat exchanger rolls

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bekannter Bauart, was zu einer relativ hohen Ausschußquote führt. So kommt es z.B. beim Walzvorgang leicht zu einem Aufreißen der Rohre, weil diese während des Walzvorganges erheblichen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Außerdem wird mit zunehmender Rippenhöhe auch der Werkstoff im Bereich der äußeren Rippenkanten zunehmend stark beansprucht, was häufig zu Rissen in den äußeren Bereichen der Rippen führt-. Man benötigt wegen der großen Rippenhöhe und Rippendicke als Ausgangsmaterial für den Walzvorgang Rohre mit verhältnismäßig •dicker Wand, wobei dann der Verformungsgrad des Materials sehr hoch ist. Die Rippendioke konnte deshalb bei den bekannten Wärmeaustauscherrohren nicht verringert werden, weil wegen der relativ großen Rippenhöhe bei einer geringeren Rippendicke Schwierigkeiten bei der Verformung während des Walzens der Rippenrohre aufgetreten wären. Der bei den bekannten Wärmeaustauscherrohren für Kältemittel-Kondensatoren erforderliche hohe Verformungsgrad bedingt naturgemäß Walzmaschinen größerer Antriebsleistung und stabilerer Ausführung, was wiederum die Investitionskosten und die Betriebskosten erheblich ansteigen läßt. Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, daß die Walzgeschwindigkeit beim Herstellen der Rippen wegen des größeren Verformungsgrades aufgrund der relativ hohen und dicken Rippen relativ niedrig gehalten werden muß, so daß auch die Fertigungszeit verhältnismäßig lang ist, was sich ebenfalls auf die Herstellungskosten der bekannten Wärmeaustauscherrohre für Kältemittel-Kondensatoren nachteilig auswirkt.known design, which leads to a relatively high reject rate. For example, tearing can easily occur during the rolling process of the pipes, because they are exposed to considerable mechanical stresses during the rolling process. aside from that the material in the area of the outer rib edges is also increasingly stressed with increasing rib height, which often leads to cracks in the outer areas of the ribs. Because of the great height and thickness of the ribs, tubes with a relatively large amount of raw material are required for the rolling process • thick wall, in which case the degree of deformation of the material is very high is high. The rib dioke could therefore be used in the known heat exchanger tubes not be reduced because difficulties because of the relatively large rib height with a smaller rib thickness would have occurred in the deformation during the rolling of the finned tubes. The one in the known heat exchanger tubes The high degree of deformation required for refrigerant condensers naturally requires rolling machines with greater drive power and more stable execution, which in turn increases the investment costs and the operating costs considerably. Another The disadvantage arises from the fact that the rolling speed when producing the ribs due to the greater degree of deformation the relatively high and thick ribs must be kept relatively low, so that the production time is also proportionate is long, which also affects the manufacturing costs of the known heat exchanger tubes for refrigerant condensers has a detrimental effect.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gewalztes, mit außenseitigen Rippen versehenes Wärmeaustauscherrohr für Kältemittel-Kondensatoren zu schaffen, dem die vorstehend behandelten Nachteile der bekannten Bauarten nicht anhaften, sondern das ein besonders niedriges, auf die übertragene Wärmemenge bezogenes Gewicht besitzt und durch bessere Ausnutzung des Werkstoffes in wirtschaftlicher Weise eine optimale Wärmeübertragung erzielt sowie billiger herzustellen ist als die vorstehendThe invention is based on the object of a rolled heat exchanger tube provided with external ribs for To create refrigerant condensers, which do not adhere to the disadvantages of the known types discussed above, but which has a particularly low weight related to the amount of heat transferred and through better utilization of the material achieved in an economical manner an optimal heat transfer and is cheaper to manufacture than the above

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beschriebenen bekannten Rohre. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination folgender Merkmale:known pipes described. According to the invention, this object is achieved by the combination of the following features:

a) die Rippenhöhe beträgt etwa 0,8 bis 1,25 mm, vorzugsweise etwa 1,0 mm,a) the rib height is approximately 0.8 to 1.25 mm, preferably about 1.0mm,

b) die Rippendicke beträgt etwa 0,2 bis 0,3 mm,b) the rib thickness is about 0.2 to 0.3 mm,

c) die Rippenteilung ist gleich oder kleiner als 1,34 mm (mindestens I9 Rippen pro Zoll).c) the pitch of the ribs is equal to or smaller than 1.34 mm (at least I9 ribs per inch).

Bei dem erfindungsgemäßen Warmeaustauscherrohr für ™ Kältemittel-Kondensatoren ist die Rippenhöhe verglichen mit den Abmessungen der eingangs behandelten bekannten RLppenrohre für Kältemittel-Kondensatoren erheblich geringer. Von der Erfindung wurde nämlich erkannt, daß die bislang verwendete, wesentlich größere Rippenhöhe bei den in Rede stehenden Werkstoffen mit einer Wärmeleitfähigkeit bis zu etwa 100 kcal/m h°C nicht erforderlich ist und daß die in der Zeiteinheit übertragene Wärmemenge auch dann die gleiche bleibt, wenn die Rippenhöhe wesentlich niedriger als bisher gehalten wird. Der Grund hierfür liegt vor allem darin, daß die Wärmeleitfähigkeit der in Rede stehenden Werkstoffe nicht ausreicht, um eine genügend große Wärmemenge von dem äußeren Randbereich der Rippen bis zu der ) vom Kühlwasser beaufschlagten Innenwandung des Wärmeaustauscherrohres zu leiten. Der Wärmeleitwiderstand der in Rede' stehenden Werkstoffe ist vielmehr so groß, daß die äußeren Randabschnitte der Rippen bei den bekannten Wärmeaustauscherrohren für die Wärmeübertragung von dem kondensierenden Kältemittel auf das die Rohre innenseitig durchströmende Kühlwasser kaum nutzbar gemacht werden können. Durch die Erfindung ist somit erkannt worden, daß die durch die größere Rippenhöhe bei den bekannten Wärmeaustauscherrohren für Kältemittel-Kondensatoren vorhandene größere Wärmeaustauscherfläche nutzlos ist.In the heat exchanger tube according to the invention for ™ refrigerant condensers is the fin height compared to the dimensions of the known RLppenrohre discussed at the beginning considerably lower for refrigerant condensers. From the invention it was recognized that the previously used, much greater rib height in the materials in question with a thermal conductivity of up to about 100 kcal / m h ° C is not required and that the transferred in the unit of time The amount of heat remains the same even if the fin height is kept much lower than before. The reason for that lies mainly in the fact that the thermal conductivity of the in question standing materials is not sufficient to a sufficiently large amount of heat from the outer edge area of the ribs to the ) the inner wall of the heat exchanger tube acted upon by the cooling water to direct. The thermal resistance of the materials in question is rather so great that the outer edge sections the ribs in the known heat exchanger tubes for the heat transfer from the condensing refrigerant to the Cooling water flowing through pipes on the inside can hardly be made usable. The invention has thus recognized that the larger one that is present in the known heat exchanger tubes for refrigerant condensers due to the greater height of the ribs Heat exchange surface is useless.

Eine geringfügige Verbesserung könnte man zwar dadurch erzielen, daß man die Rippendicke gegenüber dem beanspruchtenA slight improvement could be achieved through this achieve that the rib thickness compared to the claimed

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Bereich vergrößert, was jedoch den Nachteil hätte, daß man die Rippenteilung großer wählen und damit die Anzahl der Rippen je Längeneinheit des Rohres verkleinern müßte, wodurch die insgesamt zur Verfügung stehende wärmetauschende Oberfläche auf der Außenseite des Wärmeaustauscherrohres entsprechend verringert würde. Außerdem wirkt sich eine Vergrößerung der Rippendicke auf die Verbesserung eines Rechenwertes für den Rippenwirkungsgrad der betreffenden Rippe in geringerem Maße aus als die Veränderung der Rippenhöhe. Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Abmessungsverhältnisse für Wärmeaustauscherrohre für Kältemittel-Kondensatoren mit durch Walzen hergestellten Rippen, die aus einem Werkstoff mit einer Wärmeleitfähigkeit bis zu etwa 100 kcal/m h°C bestehen, bilden ein Optimum, bei dem bei geringstem Materialaufwand eine größtmögliche Wärmemenge von einem die Rohre außenseitig beaufschlagenden dampfförmigen Kältemittel auf das die Rohre innenseitig durchströmende Kühlwasser übertragen wird.Area enlarged, but this would have the disadvantage that you would have the Choose a larger rib division and thus the number of ribs The unit of length of the tube would have to be reduced, thereby reducing the total available heat-exchanging surface on the outside of the heat exchanger tube would be reduced accordingly. In addition, an increase in the thickness of the ribs affects the Improvement of a calculated value for the rib efficiency of the rib in question to a lesser extent than the change the rib height. The dimensional ratios proposed according to the invention for heat exchanger tubes for refrigerant condensers with ribs produced by rolling, which are made of a material with a thermal conductivity of up to about 100 kcal / m h ° C exist, form an optimum in which the greatest possible amount of heat from one die with the least amount of material Vaporous refrigerant acting on the tubes on the outside is transferred to the cooling water flowing through the tubes on the inside will.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Wärmeaustauscherrohres für Kältemittel-Kondensatoren hat somit zunächst den Vorteil, daß bei gleicher Leistung eine wesentlich geringere Menge des meist verhältnismäßig teuren Werkstoffes für die Herstellung der Rohre gebracht wird, was sich vorteilhaft auf den Herstellungspreis auswirkt. Außerdem hat der geringere Materialaufwand auch ein geringeres Gewicht des Wärmeaustauscherrohres zur Folge, so daß die Halterungen, das Gehäuse od. dgl. der Geräte, in denen das erfindungsgemäße Wärmeaustauscherrohr verwendet wird, wesentlich leichter gebaut werden können und auch hierbei Gewicht, Werkstoff und Kosten eingespart werden. Ferner nimmt das erfindungsgemäße Wärmeaustauscherrohr für Kältemittel-Kondensatoren wegen der geringeren Rippenhöhe wesentlich weniger Platz in Anspruch, so daß die Geräte, in die dieses Wärmeaustauscherrohr eingebaut wird, einen geringeren Platzbedarf haben und sich infolgedessen beim Einbau wesentlich leichter unterbringen lassen.The inventive design of the heat exchanger tube for refrigerant condensers thus initially has the Advantage that with the same performance a much smaller amount of the mostly relatively expensive material for the production the pipes is brought, which has a beneficial effect on the manufacturing price. In addition, it has lower material costs also results in a lower weight of the heat exchanger tube, so that the brackets, the housing or the like of the devices, in which the heat exchanger tube according to the invention is used, can be built much lighter and also here Weight, material and costs can be saved. Furthermore, the heat exchanger tube according to the invention for refrigerant condensers because of the lower rib height, much less space is required, so that the devices in which this heat exchanger tube is installed, have a smaller footprint and as a result can be accommodated much more easily during installation permit.

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Die geringere Rippenhöhe erleichtert auch die Fertigung des Wärmeaustauscherrohres, selbst wenn dieses aus relativ schwer verformbaren Werkstoffen, wie z.B. rostfreiem Stahl, hergestellt wird, erheblich, weil der Verformungsgrad beim Walzen bei geringerer Rippenhöhe naturgemäß niedriger liegt. Infolgedessen ist ein Reißen des Wärmeaustauscherrohres während des Walzvorganges nicht zu befürchten. Ebenso werden die äußeren Randabschnitte der durch Walzen hergestellten Rippen bei weitem nicht so hoch beansprucht, daß sie einreißen, wie dies bei den bekannten Wär-. meaustauscherrohren vorkommt. Infolgedessen ist die Ausschußquote bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher-The lower rib height also makes it easier to manufacture the heat exchanger tube, even if it is relatively heavy deformable materials, such as stainless steel, is produced considerably, because the degree of deformation during rolling is lower Rib height is naturally lower. As a result, the heat exchanger tube cracks during the rolling process not to fear. Likewise, the outer edge portions of the ribs made by rolling are nowhere near as high claims that they tear, as is the case with the known heat. exchange tubes occurs. As a result, the reject rate is in the production of the heat exchanger according to the invention

P rohres wesentlich niedriger und kaum nennenswert. Außerdem kann man bei dem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohr für Kältemittel-Kondensatoren mit einer wesentlich geringeren Ausgangswandstärke des noch ungewalzten Rohres auskommen, was ebenfalls verdeutlicht, daß der Verformungsgrad beim Walzen und die Menge des erforderlichen Werkstoffes wesentlich geringer ist als bei den bekannten Wärmeaustauscherrohren für Kältemittel-Kondensatoren. Ferner läßt sich die Walzgeschwindigkeit wesentlich erhöhen, so daß die Herstellungszeit kürzer ist, was sich ebenfalls vorteilhaft auf den Herstellungspreis auswirkt. Schließlich ist es möglich, wegen des niedrigeren Verformungsgrades mit Walzmaschinen geringerer Leistung auszukommen, was sowohl die Investitionskosten als auch die Betriebskosten dieser Maschinen erheblich senkt.P pipe much lower and hardly worth mentioning. In addition, in the case of the heat exchanger tube according to the invention for refrigerant condensers get by with a significantly lower initial wall thickness of the still unrolled pipe, which is also shows that the degree of deformation during rolling and the amount of material required is much lower than with the well-known heat exchanger tubes for refrigerant condensers. Furthermore, the rolling speed can be increased significantly, so that the manufacturing time is shorter, which also has an advantageous effect on the manufacturing price. Finally is it is possible, because of the lower degree of deformation, with rolling machines get by with lower performance, which both the investment costs and the operating costs of these machines considerably lowers.

Da - wie bereits dargelegt - die Rippendicke keinen nennenswerten Einfluß auf die Menge der übertragenen Wärme hat, ist die Rippendicke bei dem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohr für Kältemittel-Kondensatoren ebenfalls erheblich geringer als bei den bekannten Wärmeaustauscherrohren dieser Art. Die Rippendicke ist nach oben hin dadurch begrenzt, daß eine Vergrößerung der Rippendicke über einen Wert von etwa 0,j5 mm hinaus nur noch eine derart geringe Steigerung der Wärmeübertragung bewirkt, daß sich der dazu erforderliche Materialaufwand nicht mehr auszahlt. Wegen der gegenüber den bekannten Wärmeaustauscher-Since - as already explained - the fin thickness has no significant influence on the amount of heat transferred, is the fin thickness in the heat exchanger tube according to the invention for refrigerant condensers also considerably less than with the known heat exchanger tubes of this type The top of the rib thickness is limited by an increase in the rib thickness beyond a value of about 0.15 mm only causes such a slight increase in heat transfer that the material outlay required for this does not increase pays more. Because of the compared to the known heat exchanger

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rohren für Kältemittel-Kondensatoren wesentlich geringeren Rippenhöhe ist es überdies bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmeaustauscherrohr ohne weiteres möglich, die Rippendicke wesentlich kleiner zu bemessen als bei den bekannten Bauarten, da trotz einer wesentlich geringeren Rippendicke bei der durch Walzen erfolgenden Herstellung der Rippen keine unzulässigen Verformungen der Rippen, insbesondere kein Einreißen der äußeren Randabschnitte der Rippen, befürchtet zu werden brauchen. Nach unten hin ist die Rippendicke durch die Fertigungsmöglichkeiten und durch die Mindestanforderungen an die mechanische Festigkeit der Rippen begrenzt. Es sollten deshalb etwa 0,2 mm nicht unterschritten werden.tubes for refrigerant condensers have a significantly lower fin height it is also in the case of the one proposed according to the invention Heat exchanger tube easily possible to dimension the fin thickness much smaller than with the known types, since, despite a much smaller rib thickness, when the ribs are produced by rolling, no impermissible ones Deformations of the ribs, especially no tearing of the outer ones Edge portions of the ribs need to be feared. The rib thickness is downwards due to the manufacturing possibilities and limited by the minimum requirements for the mechanical strength of the ribs. It should therefore not be less than 0.2 mm will.

Außer durch die Rippenhöhe und die Rippendicke läßt sich die wärmetauschende Fläche pro Meter Wärmeaustauscherrohr noch durch die Rippenteilung verändern. Infolge der gegenüber den bekannten Wärmeaustauscherrohren für Kältemittel-Kondensatoren wesentlich kleineren Rippenteilung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmeaustauscherrohres und der dadurch bewirkten erheblichen Vergrößerung der Anzahl der Rippen je Längeneinheit des Rohres wird die wärmetauschende Fläche je Längeneinheit des Rohres wesentlich vergrößert. Von der Erfindung wurde erkannt, daß sich optimale Verhältnisse bei den von der Erfindung vorgeschlagenen Werten für die Rippenhöhe und die Rippendicke dann ergeben, wenn die Rippenteilung gleich oder kleiner als 1,3& mm ist, was einer Rippenzahl von mindestens 19 Rippen pro Zoll entspricht. Diese sehr enge Rippenteilung hat zur Folge, daß die wärmetauschende Oberfläche je Längeneinheit des Rohres wesentlich größer ist als bei den bekannten Bauarten. Nach unten hin ist die Rippenteilung allerdings dadurch begrenzt, daß sich bei einer sehr engen Teilung von z.B. 0,9 mm bei den vorgeschlagenen Werten der Rippenhöhe und Rippendicke die Beaufschlagung verschlechtert. Es em-In addition to the rib height and the rib thickness, the heat-exchanging area per meter of heat exchanger tube can be determined still change by dividing the ribs. As a result of the compared to the known heat exchanger tubes for refrigerant condensers significantly smaller fin division of the heat exchanger tube proposed according to the invention and the resulting considerable increase in the number of ribs per unit length of the tube, the heat-exchanging area per unit length of the Tube significantly enlarged. It was recognized by the invention that optimum conditions are found in those proposed by the invention Values for the rib height and the rib thickness result when the rib pitch is equal to or smaller than 1.3 & mm is what corresponds to a rib count of at least 19 ribs per inch. This very narrow rib division has the consequence that the heat-exchanging surface per unit length of the tube is much larger than in the known types. Is down the rib pitch is limited by the fact that with a very narrow pitch of e.g. 0.9 mm in the case of the proposed Values of the rib height and rib thickness deteriorate the loading. It em-

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pf.iehlt sich daher nicht, die Rippenteilung kleiner als etwa 0,9 mm zu wählen. Eine Vergrößerung der Rippenteilung auf mehr als 1,3^ mm (19 Rippen pro Zoll) führt einerseits zu einer unerwünschten Verkleinerung der- wärmetauschenden Außenfläche' des.Rohres und ist auch deshalb nicht sinnvoll, weil dann keine Verbesserung der Baufschlagung der Rippen durch das die Rohre außenseitig beaufschlagende dampfförmige Kältemittel mehr eintritt, sondern lediglich Rahrlänge verschenkt wird..Therefore, it is not advisable to choose a rib pitch smaller than about 0.9 mm. An increase in the division of the ribs to more than 1.3 ^ mm (19 ribs per inch) on the one hand results in a undesired reduction in size of the heat-exchanging outer surface 'des.Rohres and is also not useful because then none Improvement of the construction of the ribs through the pipes externally applied vaporous refrigerant enters more, but only Rahrlänge is given away ..

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß dann, wenn das Rohr und seine Rippen in an sich bekannter Weise aus einem Werkstoff mit einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 10 bis 50 kcal/ m h°C bestehen, die Rippenhöhe etwa 0,8 bis 1,0 mm beträgt. Demgegenüber empfiehlt es sich dann, wenn das Rohr und seine Rippen in an sich bekannter Weise aus einem Werkstoff mit einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 50 bis 90 kcal/m* h°C bestehen, die Rippenhöhe auf etwa 1,0 bis 1,25 mm bemessen wird. Hieraus ergibt sich, daß bei einer höheren Wärmeleitfähigkeit des Rohr- und Rippenwerkstoffes auch die Rippenhöhe zweckmäßigerweise größer bemessen wird, während sie bei geringerer Wärmeleitfähigkeit entsprechend niedriger zu halten ist. Eine Vergrößerung der Rippenhöhe über die vorstehend genannten Werte würde beiIt has proven advantageous that when the tube and its ribs in a known manner from one Material with a thermal conductivity of about 10 to 50 kcal / m h ° C, the rib height is about 0.8 to 1.0 mm. In contrast, it is recommended when the tube and its ribs in a known manner from a material with a Thermal conductivity of about 50 to 90 kcal / m * h ° C exist, the rib height is measured to about 1.0 to 1.25 mm. From this it follows that with a higher thermal conductivity of the pipe and fin material, the fin height is also expedient is dimensioned larger, while it is with lower thermal conductivity is to be kept correspondingly lower. An increase in the height of the ribs beyond the values mentioned above would result in

relativ
einem Werkstoff/geringer Wärmeleitfähigkeit bei Kältemittel-Kondensatoren keine nennenswerte Verbesserung der pro Zeiteinheit übertragenen Wärmemenge mit sich bringen. . ^relative
a material / low thermal conductivity in refrigerant condensers do not bring about any significant improvement in the amount of heat transferred per unit of time. . ^

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Rippenteilung zwischen \,~5k und 0,975 nun, was einer Rippenzahl von 19 bis 26 Rippen pro Zoll entspricht. Eine Rippenteilung von etwa 1,34 mm (19 Rippen pro Zoll) wird man in erster Linie bei relativ schwer verformbaren Werkstoffen, wie z.B. Kohlenstoff-Stahl und Chrom-Nickel-Stahl, wegen der bei diesen Werkstoffen im allgemeinen verwendeten, etwas größeren Rippendicke von etwa 0,3 mm anwenden, während man bei leichter verformbaren Werkstoffen, wie z.B. Messing-Legierungen und Zinnbronzen, eine kleinere Rippenteilung von beispielsweiseIn a preferred embodiment of the invention, the rib pitch is between ~ 5k and 0.975, which corresponds to a number of ribs of 19 to 26 ribs per inch. A rib pitch of about 1.34 mm (19 ribs per inch) is primarily used in materials that are relatively difficult to deform, such as carbon steel and chromium-nickel steel, because of the somewhat larger rib thicknesses generally used in these materials Use about 0.3 mm, while with more easily deformable materials, such as brass alloys and tin bronzes, a smaller rib pitch of, for example

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0,975 mm (entsprechend 26 Rippen pro Zoll) anwenden wird, da bei derartigen Werkstoffen wegen ihrer besseren Verformbarkeit die Rippendicke wesentlich kleiner gehalten werden kann als bei relativ schwer verformbaren Werkstoffen und nur etwa 0,2 mm zu betragen braucht.0.975 mm (equivalent to 26 ribs per inch) will apply since With such materials, because of their better deformability, the rib thickness can be kept much smaller than with relatively difficult to deform materials and only needs to be about 0.2 mm.

In der Zeichnung ist ein kurzer Längenabschnitt eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohres 1 für Kältemittel-Kondensatoren im Längsschnitt dargestellt. Wie deutlich erkennbar, besitzt das mit 2 bezeichnete Kernrohr Wärmeaustauscherrippen j5, die einstückig mit dem Kernrohr 2 ausgebildet und durch Walzen eines glatten Rohres hergestellt sind. Die Rippen umgeben das Kernrohr 2 schraubenlinienförmig, was in der Zeichnung nicht zu erkennen ist. Demgegenüber veranschaulicht die Zeichnung jedoch die Rippenhöhe h, die Rippendicke d und die Rippenteilung t. Das Wärmeaustauscherrohr 1 ist außenseitig von einem dampfförmigen Kältemittel, beispielsweise halogeniertem Kohlenwasserstoff,beaufschlagt, während es innenseitig von Kühlwasser durchströmt wird.The drawing shows a short length of a heat exchanger tube 1 according to the invention for refrigerant condensers shown in longitudinal section. As can be clearly seen, the core tube labeled 2 has heat exchanger fins j5, which are formed in one piece with the core tube 2 and made by rolling a smooth tube. Ribs surround the core tube 2 in a helical manner, which cannot be seen in the drawing. In contrast, the However, the drawing shows the rib height h, the rib thickness d and the rib pitch t. The heat exchanger tube 1 is on the outside acted upon by a vaporous refrigerant, for example halogenated hydrocarbon, while it is inside of Cooling water is flowed through.

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Claims

Patent claims:

/ l ^ / heat exchanger tube for refrigerant condensers, which is acted upon by the refrigerant to be condensed on the outside and cooling water flows through it on the inside and which consists of a metal or a metal alloy with a thermal conductivity of up to about 100 kcal / m h ° C and that is provided on the outside with ribs preferably produced by rolling, the rib height at most 1.5 and the Rip pend thickness is a maximum of 0.4 mm, while the rib spacing is a maximum of 1.6 mm by combining the following features

a) the rib height (h) is about 0.8 to 1.25 mm, preferably about 1.0 mm,

b) the rib thickness (d) is approximately 0.2 to 0.3

c) the rib pitch (t) is equal to or less than 1.34 mm (at least 19 ribs per inch).

2. Heat exchanger tube according to claim 1, characterized in that the tube (1) and its ribs (3) in a manner known per se from a material with a Thermal conductivity of about 10 to 50 kcal / m h ° C. And that the rib height is about 0.8 to 1.0 mm.

3. Heat exchanger tube according to claim 1, characterized in that the tube (1) and its ribs (3) in a manner known per se from a material with a Thermal conductivity of about 50 to 90 kcal / m h C exist and that the rib height (h) is about 1.0 to 1.25 mm.

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4. Heat exchanger tube according to claim 1 or one of the following, characterized in that the fin pitch (t) is between \, ~ 5K and 0.975 mm (19 to 26 fins per inch).

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L e e r s e i t eL e r s e i t e