DE2123722B2

DE2123722B2 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE2123722B2
Application number: DE2123722A
Authority: DE
Inventors: Laszlo Dr. Budapest Forgo; Gyula Kovacs; Karoly Jaszbereny Laszlo; Oszkar Dipl.-Ing. Phol
Original assignee: HUETOEGEPGYAR JASZBERENY (UNGARN)
Current assignee: HUETOEGEPGYAR JASZBERENY (UNGARN)
Priority date: 1971-05-13
Filing date: 1971-05-13
Publication date: 1980-06-19
Also published as: DE2123722C3; DE2123722A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit Rohren und damit verbundenen, senkrecht zu den Jo Rohren angeordneten Rippen, die von einem Kragen aus Rippenmattrial umgebene öffnungen aufweisen und mit den Kragen, insbesondere durch einen Preßvorgang, an die Rohre angeschlossen sind, wobei die Rippen aus dem Ripp«nmateriai aufgebogene Turbulenzerzeuger für das zwischen den Rippen strömende Wärmetauschermedium aufweisen.

Derartige Wärmetauscher werden in vielen technischen Gebieten, z. B. in der Lufttechnik, Kältetechnik, bei Trockenkühltürmen usw. verwendet. Folglich ■»< > bestehen sie aus Leichtmetali, insbesondere Aluminium, das sich einerseits wegen seiner guten Wärmeleitfähigkeit und andererseits wegen seines geringen spezifischen Gewichtes sowie seiner günstigen Korrosionseigenschaften als wirtschaftlich erwiesen hat. Bei Verwendung von Aluminium können jedoch die üblichen Lot- und Schweißverfahren zum Verbinden von Rohren und Rippen aus technologischen oder wirtschaftlichen Gründen nicht angewendet werden. Deshalb ist man dazu übergegangen, Rohre und Rippen *> durch einen Preßvorgang zu verbinden.

Die aus Aluminium bestehenden Rippen sollen aus einem sehr dünnen Blech bestehen, um den Strömungswiderstand der zwischen den Rippen strömenden Luft gering zu halten. Um den Wärmeübergang zwischen « den Rippen und der daran vorbeiströmenden Luft zu verbessern, ordnet man Turbulenzerzeuger an, die den Austausch der an den Rippen vorbeiströmenden Luft verbessern und insbesondere bei laminarer Strömung den Umschlag zu turbulenter Strömung herbeiführen ^h0 sollen. Diese Turbulenzerzeuger müssen so ausgebildet und angeordnet sein, daß sie die Festigkeit der sehr dünnen Rippen nicht beeinträchtigen und keine wesentlichen Strömungskräfte erzeugen, die die Rippen verformen können. ¹^

Bei einem bekannten Wärmetauscher (US 34 37 134) sind die Turbulenzerzeuger als Blechstreifen gebildet, die quer zur Strömungsrichtung aus der Rippenebene herausgebogen und zu Schlaufen oder ösen geformt sind, deren Achse sich in Strömungsrichtung oder unter einem Winkel dazu erstreckt. Abgesehen davon, daß die Herstellung derartiger Rippen wegen der schlaufenartigen Form der Turbulenzerzeuger aufwendig ist, haben die Turbulenzerzeuger, wenn sich die Achsen der Schlaufen in Strömungsrichtung erstreckt, nur eine verhältnismäßig geringe Wirkung, während eine Anordnung, bei der die Achsen der Schlaufen unter einem Winkel zur Strömungsrichtung stehen, zwangsläufig erhebliche Strömungskräfte ergibt, die bei Rippen aus einem sehr dünnen Material unerwünscht sind.

Ferner kennt man Wärmetauscher, bei denen die Ein- und Austrittskanten der Rippen zu einem profilartigen Querschnitt umgebördelt sind (US 17 52 879). Damit soll der Lufteintritt bzw. Luftaustritt in den bzw. aus dem Wärmetauscher vergleichmäßigt und verbessert werden. Die Erzeugung von Turbulenzen soll damit verhindert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Wärmetauscher der eingangs angegebenen Gattung die Herstellung der Rippen mit Turbulenzerzeugern zu vereinfachen und die Wirkung der Turbulenzerzeuger zu verbessern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Turbulenzerzeuger als im wesentlichen in Strömungsrichtung aus der Rippe rückgebördelte Lappen sind, die wenigstens an ik/en Enden bis auf die Rippe zurückgebogen sind.

Das ermöglicht zunächst eine wirtschaftlichere Herstellung, weil im einfachsten Fall die Lappen um 180° zurückgebördelt sind, parallel zur Rippe verlaufen und auf dieser aufliegen. Darüber hinaus wird aber auch die Wirkung der Turbulenzerzeuger verbessert, weil diese, in Strömungsrichtung gesehen, Ein- und Austrittskanten aufweisen, die sich quer zur Strömungsrichtung erstrecken und damit einen verhältnismäßig großen Strömungsbereich erfassen. Durch z.B. versetzte Anordnung der Turbulenzerzeuger kann die Strömung praktisch im gesamten Bereich i;r Rippe beeinflußt werden. Diese Beeinflussung der Strömung findet hauptsächlich und insbesondere im Bereich der Grenzschicht statt, so daß mit Sicherheit ein Umschlag von laminarer zu turbulenter Strömung herbeigeführt wird. Damit verbunden ist immer ein Austausch zumindest in grenzschichtnahen Strömungsschichten.

Eine weitere Beeinflussung der Strömung läßt sich dadurch erreichen, daß die Lappen zusammen mit den von ihnen überdeckten Teilen der Rippe einen in Strömungsrichtung profilförmigen Querschnitt bilden. Da die Lappen jeweils aus dem Material der Rippe gebildet sind, befinden sich vor und hinter den T'irbulenzerzeugern Ausnehmungen in der Rippe, durch die die Luft ebenfalls strömen kann. Auch das fördert den Austausch zwischen benachbarten Strömungsschichten.

Im folgenden werden in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert; es zeigen

F i g. 1 bis 3 in aufeinander folgenden Herstellungsphasen das Umbördeln der als Turbulenzerzeuger dienenden Lappen an Rippen für einen Wärmetauscher,

F i g. 4 weitere Ausfuhrungsformen fertiger Rippen,

F i g. 5 teilweise einen Schnitt durch einen Wärmetauscher mit auf Rohre aufgesetzten Rippen, *

F i g. 6 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 5.

Gemäß F i g. 1 werden aus einem dünnen Aluminiumblech mehrere Lappen, von denen nur einer dargestellt

ist, ausgeschnitten, Die Lappen werden dann aufgebogen bzw. aufgebördelt (F i g, 2) und anschließend auf das Aluminiumblech zurückgebogen (Fig.3), so daß im Bereich der zurflckgebördelten Lappen eine Materialverstärkung entsteht Dadurch bilden die zurückgebördelten Lappen mit dem Rippenblech einen Turbulenzverstärker.

Bei den in Fig.4 dargestellten Ausführungsformen sind die Lappen lediglich mit ihren Enden auf das Rippenblech Turückgebogen, wobei eine Profilform ι ο entstanden ist Die so gebildeten Turbulenzerzeuger a in Fig.4 besitzen eine zu der durch Pfeile angedeuteten Strötnungsrichtung parallele Mittellinie. Die von dem rückgebogenen Lappen und dem Aluminiumblech gebildeten Profilwanduiigen sind beidseits aus der Ebene des Aluminiumbleches herausgebogen.

Der Turbulenzerzeuger b «ii Fig.4 besitzt eine ähnliche Form wie der Turbulenzerzeuger a, wobei sich der rückgebördelte Lappen jedoch im wesentlichen parallel zur Ebene des Aluminiumbleches erstreckt

Der Turbulenzerzeuger c weist eine zur Strömungsrichtung geneigte Mittellinie auf, die dadurch entstanden ist daß die vom Aluminiumblech gebildete Wandung des Profils nicht verformt ist während der Lappen profilförmig auf die Oberseite des Aluminiumblechs zurückgebogen ist

Der untere Teil der F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der Turbulenzerzeuger b und c in Strömungsrichtung aufeinander folgend im Wechsel angeordnet sind. Da die Mittellinien der aufeinander folgenden profilförrnigen Turbulenzerzeuger unter wechselnden Winkeln angeordnet sind, ermöglicht das eine wellenlinienförmige Strömung, die die Ausbildung von Turbulenzen begünstigt

In allen Fällen sind die Turbulenzerzeuger als im wesentlichen in Strömungsrichtung aus der Rippe rückgebördelte Lappen ausgebildet, die einen vergleichsweise geringen Strömungswiderstand besitzen. Die Turbulenzerzeuger sind an besonders günstigen Stellen, nämlich jeweils an den in Strcmungsrichtung vorderen Kanten der bei der Herstellung gebildeten Durchbrechungen angeordnet wo sie insbesondere die grenzschichtnahe Strömung im Hinblick auf konvektiven Wärmeaustausch vorteilhaft beeinflussen.

Wie die F i g. 5 und 6 zeigen, werden jeweils mehrere zueinander parallele, mit Turbulenzerzeugern versehene Rippen auf Rohren des Wärmetauschers angeordnet Dazu werden von der Herstellung der Turbulenzerzeuger flanschartige Ringe aus den Rippen herausgeschnitten bzw. gepreßt so daß Durchgangsöffnungen für die Rohre entstehen. Die Rippen werden dann auf die Rohre aufgereiht im entsprechenden Abstand angeordnet und schließlich durch Aufweiten der Rohre fixiert. Als Abstandshalter können die aus den Rippen herausgepreßten flanschartigen Ringe dienen.

Bei der in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform sind identische Rippenbleche so auf die Rohre des Wärmetauschers aufgereiht daß die Turbulenzerzeuger sich in einer Projektion senkrecht z".r Strömungsrichtung überdecken.

Bei der in F i g. 6 dargestellten Ausführungsform sind einerseits Rippen a und andererseits Rippen b im Wechsel auf die Rohre des Wärmetauschers aufgesetzt Die Rippen b sind identisch mit der Ausführungsform der Rippen nach Fig.5. Bei den Rippen a sind die flanschartigen Ringe an anderen Stellen herausgepreßt so daß die Turbulenzerzeuger der Rippen a bzw. b in einer Projektion senkrecht zur Strömungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.

Bei Verwendung von Rippen in den Ausführungsformen der F i g. 4 können quer zur Strömungsrichtung aus der Rippe herausgebogene Lappen bzw. Teile der Turbulenzerzeuger auch als Abstandshalter zur nächsten Rippe dienen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher mit Rohren und damit verbundenen, senkrecht zu den Rohren angeordneten Rippen, die von einem Kragen aus Rippenmaterial umgebene öffnungen aufweisen und mit den Kragen, insbesondere durch einen Preßvorgang, an die Rohre angeschlossen sind, wobei die Rippen aus dem Rippenmaterial aufgebogene Turbulenzerzeuger für das zwischen den Rippen strömende Wärmetauschermediumaufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenzerzeuger als im wesentlichen in Strömungsrichtung aus der Rippe rückgebördelte Lappen sind, die wenigstens an ihren Enden bis auf die Rippe zurückgebogen sind <

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen um 180° rückgebördelt sind, parallel zur Rippe verlaufen und auf dieser aufliegen.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen zusammen mit den von ihnen überdeckten Teilen der Rippe einen in Strömungsrichtung profilförmigen Querschnitt bilden.

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