DE2163951C3

DE2163951C3 - Wärmeaustauscher mit einem im Inneren eines von Fluid durchströmten Rohres angeordneten Störelement

Info

Publication number: DE2163951C3
Application number: DE2163951A
Authority: DE
Inventors: Andre Meudon Hauts-Deseine Chartet (Frankreich)
Original assignee: Sa Des Usines Chausson Asnieres Hauts-De-Seine (frankreich)
Current assignee: Sa Des Usines Chausson Asnieres Hauts-De-Seine (frankreich)
Priority date: 1971-01-28
Filing date: 1971-12-22
Publication date: 1981-02-05
Also published as: IT944595B; BE777179A; GB1360907A; US3783938A; DE2163951B2; FR2123195A1; BE778489A; ES398702A1; DE2163951A1; FR2123195B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher mit einem im Inneren eines von Fluid durchströmten Rohres angeordneten Störelement, welches aus einem dünnen Metallband mit in Reihen angeordneten, aus Durchbrechungen abgebogenen, vorspringenden Laschen besteht, deren Enden an der Rohrinnenwand anliegen, wobei die Laschen mit einem Durchlaß versehen sind.

Bei einem derartigen, aus der DE-PS 12 92 826 bekannten Wärmeaustauscher füllen die Laschen jeweils die obere bzw. die untere Hälfte eines elliptischen Strömungsquerschnittes aus, wobei an den Schmalseiten des Strömungsquerschnittes in den Laschen sehr kleine Durchlässe vorgesehen sind, um in diesen Bereichen strömungsbedingte Toträume zu vermeiden. Durch diese Durchlässe tritt nur eine relativ geringe Strömung hindurch, um so sonst auftretende Störgeräusche zu vermeiden.

Die aus der US-PS 23 59 288 bekannten herausgebogenes Laschen sind in sich geschlossen, so daß zwar eine starke Durchwirbelung der Flüssigkeit hervorgerufen wird, sich dadurch aber eine starke Druckverminderung einstellt. Die freien Enden der abgebogenen Laschen sind leicht umgebogen, so daß sich die kurzen umgebogenen Endbereiche an die Innenwandung der Rohre anlegen können.

Das in der DD-PS 47 044 beschriebene Störelement weist aus Durchbrechungen abgebogene Laschen auf, die ebenfalls in sich geschlossen sind. Durch die herausgebogenen Laschen entstehen Öffnungen im Blechstreifen. Entsprechend dieser Ausbildung des Störelemenies kann keine ausreichende Durchwirbelung des Strömungsmittels erfolgen und insofern auch kein ausreichender Wärmeübergang, welcher den derzeitigen Anforderungen an die Wärmeaustauscher gerecht wird.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß bei geringem Druckverlust eine bessere Durchwirbelung des Strömungsmittels erfolgen kann und dadurch eW) guter

ι ο Wärmeübergang gewährleistet ist

Diese Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ergebenden Merkmale in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst

Durch die Erfindung ist es möglich, die Wärmeabgabe eines Rohres beträchtlich zu vergrößern, ohne praktisch den Druckabfall für die umlaufende Flüssigkeit zu erhöhen. Außerdem kann erfindungsgemäß die Wärmeabgabe so vergleichmäßigt werden, daß sie längs eines Rohres großer Länge, d. h. mit einer Länge von mehreren zehn Zentimerten, praktisch homogen wird, selbst wenn die Strömungsmenge des Strömungsmittels innerhalb des Rohres klein ist Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Störelement oder die Störelemente in ein Austauscherrohr sehr leicht eingesetzt werden können, ohne daß hierfür eine spätere Lötung vorgenommen werden muß.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schaubildliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Störelementabschnittes,

Fig.2 eine Draufsicht auf einen Störelementabschnitt

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung eines anderen Störelementabschnittes,

Fig.4 einen Querschnitt eines Wärmeaustauscherrohrs mit einem erfindungsgemäßen Störelement

ίο F i g. 5 eine längsgeschnittene Teilansicht des Rohres der Fig.4 in größerem Maßstab, welche einen besonderen, durch das erfindungsgemäße Störelement erhaltenen Effekt zeigt,

F i g. 6 eine Teilschnittanoicht mit einer Ausführungseinzelheit,

Fig. 7 einen schematischen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers und

F i g. 8 einen der F i g. 7 entsprechenden Längsschnitt eines anderen WärnTeaustauschers.

so F i g. 1 zeigt ein Störelement in seiner einfachsten Ausführung. Das Störelement wird von einem dünnen Metallband 1 gebildet, in welchem Durchbrechungen 2, 3, z. B. gemäß zwei parallelen Reihen, ausgebildet sind, obwohl diese Zahl keine Beschränkung darstellt. Je nach

^r>5 der Ausbildung des Austauscherrohres, in welches das Störelement eingesetzt werden soll, kann nämlich die Zahl der Durchbrechungsreihen sowohl auf eine beschränkt werden als auch größer als zwei sein.

Das zur Bildung der Durchbrechungen 2 und 3 ausgeschnittene Metall wird so umgebogen, daß Laschen 4, Aa entstehen, aus welchen Fenster 5 ausgeschnitten sind. Das Ende einer jeden Lasche ist in der bei 6 dargestellten Weise abgebogen, wobei sich dieses abgebogene Ende 6 an der Innenwand eines zur

<" Aufnahme des Störelementes bestimmten Rohres 7 abstützen soll, wie in F i g. 5 dargestellt. Diese letztere Figur zeigt, daß das eingesetzte Störelement eine Zwischenwand innerhalb des Rohres bildet, welche

infolge der Durchbrechungen 2, 3 gelocht ist. Die Laschen 4, 4a bilden Teile, welche nur einen sehr geringen Druckabfall erzeugen, und zwar infolge ihrer Fenster 5, weiche fast bis zu dem umgebogenen Teil 8 des Fußes der Lasche und bis zu dem an der Rohrwand liegenden abgebogenen Ende 6 reichen, so daß sich nur die Dicke des die Lasche bildenden Metalls dem Umlauf der Flüssigkeit in Richtung des Pfeiles /1 widersetzt. Hierdurch wiiJi eine Ablösung der Grenzschichten sowohl an der Stelle der von dem Störelement gebildeten mittleren Wand als auch an der Stelle der Rohrwand ohne merklichen Druckverlust erzielt.

F i g. 2 zeigt ein weiteres Störelement, welches zwischen den Durchbrechungen 2, 2a, von welchen aus die Laschen ausgebildet sind, nacheinander querliegende Langlöcher 9 und seitliche Einschnitte 10, 11 aufweist Diese Langlöcher und Einschnitte verringern den durch das Störelement verursachten Druckabfall noch weiter, da durch Aussparungen des Metalls des Störelementes zwischen den Durchbrechungen die benetzte Oberfläche desselben und somit der Druckabfall durch Reibung verringert wird. Außerdem erteilen ihre Langlöcher und Einschnitte durch die abwechselnde Anordnung der in dem Rohr 7 strömenden Flüssigkeit verschiedene Wege, wodurch die Durchwirbelung der Flüssigkeit verbessert wird.

Die Abmessungen der Langlöcher und Einschnitte können mehr oder weniger groß sein, damit bei zwei in einer Flucht liegenden Störelementen die Laschen derselben einen mehr oder weniger großen Abstand haben, wodurch die längs des ganzen Rohres 7 abgestrahlte Wärmemenge geregelt werden kann.

Das obige Störelement kann in das Rohr 7 eingesetzt werden, ohne daß es an die Innenwand desselben angelötet werden muß, da die abgebogenen Enden 6 Anlageflächen bilden, weiche groß genug sind, um eine gute Wärmeübertragung auf die Wand des Rohres 7 zu gewährleisten. Damit diese Anlage möglichst einwandfrei erfolgt und um eine Verschiebung des Störelementes innerhalb des Rohres zu verhindern, werden, wie in F i g. 6 dargestellt, die Laschen 4,4a bei der Herstellung stärker abgebogen, als dies erforderlich ist. Wenn dann das Störelement in das Rohr in Richtung des Pfeiles h eingeschoben wird, werden die Laschen etwas zurückgebogen, und die Enden 6 legen sich gegen die Innenwand des Rohres. Wie man in dieser Figur sieht, ist dann die Schräglage der Laschen in dem durch den Pfeil f\ dargestellten S'.römungssinn gerichtet, so daß der auf die Laschen von der strömenden Flüssigkeit ausgeübte Druck ein Anstemmen der Laschen gegen die Wand des Rohres bewirkt

Damit d'us Störelement gut in dem Rohr gehalten wird, ist es, wie in F i g. 1 dargestellt, zweckmäßig, daß die Laschen von zwei Reihen abwechselnd in dem einen und dem anderen Sinn umgebogen sind, so daß sie schachbrettartig angeordnet sind, was außerdem die Durchwirbelung der strömenden Flüssigkeit verbessert.

F i g. 3 zeigt ein weiteres Merkmal, gemäß welchem die seitlichen Ränder des Bandes 1 in der bei 12 dargestellten Weise umgebogen werden, wodurch das Störelement versteift und seine Einführung in das Rohr 7 erleichtert wird, indem sich die umgebogenen Ränder 12 an den Seiten des Rohres abstützen, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist

F i g, 7 zeigt einen Wärmeaustauscher, welcher durch das, mehrere in der oben beschriebenen Weise ausgeführte Störelemente enthaltende, Rohr 7 gebildet wird, wobei die Ausbildung so getroffen ist daß der Austauscher über seine ganze Länge eine etwa gleichmäßige Wärmemenge abführt.

ίο Das Rohr 7 ist außen mit Strahlgliedern 13 versehen und enthält in seinem in dem durch den Pfeil /i angedeuteten Strömungssinn der Flüssigkeit strömungsaufwärts liegenden Abschnitt ein erstes Störelement 11, dessen Laschen 4 auseinanderliegen, d. h. dieses erste Störelement ist z. B. in der in F i g. 2 oder in F i g. 3 dargestellten Weise mit querliegenden Langlöchern 9 und seitlichen Einschnitten 10, Si großer Breite hergestellt

Das Rchr 7 enthält anschließend ein zweites Störelement I2, welches mit dem er.-...«n in einer Flucht liegt, dessen Laschen 4 jedoch einander näher liegen, was durch Verringerung der Breite der Langlöcher 9 und der Einschnitte 10, 11 erzielt wird, und hierauf ein drittes Störelement I3, welches wie in F i g. 1 ausgeführt ist d. h. keine Langlöcher 9 und keine Einschnitte 10,11 enthält

Hierdurch wird die in dem Rohr 7 strömende Flüssigkeit immer stärker gestört was die Wärmeabfuhr selbst bei geringen Strömungsmengen der Flüssigkeit

JO vergleichmäßigt

Fig.8 zeigt die Ausführung eines anderen Wärmeaustauschers mit zwei Rohren 7|, 72, welche beide außen mit Strahlgliedern 13 versehen sind. Das in dem oberen Teil des Austauschers angeordnete Rohr 7| enthält ein Störelement la, welches in der oben unter Bezugnahme auf F i g. 7 beschriebenen Weise ausgebildet sein kann. Das Gleiche gilt für das ein Störelement Xb enthaltene Rohr 72. Zweckmäßig liegen jedoch, *ie iy der Zeichnung dargestellt die Laschen des Störelementes oder der Störelemente Ib näher aneinander als die Lasjhen des Störelementes oder der Störelemente la, so daß das Rohr 72 eine größere Wärmemenge abführt.

Eine derartige Anordnung findet eine vorteilhafte Anwendung bei der Herstellung von Heizkörpern für Kraftfahrzeuge, bei welchen der untere Teil des Passagierraumes stärker geheizt werden soll als die Windschutzscheibe. Wenn dieser Eigenschaft besondere Bedeutung zukommen soll, sind, wie in der Zeichnung dargestellt, die Strahlglieder 13 der Rohre 7,, 7₂ durch

5" eine Wand oder einen Schirm 14 getrennt, welcher durch eine dünne Metallfolie gebildet werden kann, aber vorzugsweise aus Kunststoff oder einem anderen Isolie^toff besteht, um die beiden dann durch die Rohre

71 und 72 gebildeten Austauschkreise scharf voneinander zu trennen. Die äußren Strahlglieder der Rohre 7i und

72 können von Folien 15 bzw. 16 überdeckt werden, welche so Führungskanäle für Luft oder ein anderes Gas abgrenzen, welches durch die in den Rohren 7i, 7₂ strömende Flüssigkeit erwärmt oder abgekühlt werden

b0 soll.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Wärmeaustauscher mit einem im Inneren eines von Fluid durchströmten Rohres angeordneten Störelement, welches aus einem dünnen Metallband mit in Reihen angeordneten, aus Durchbrechungen abgebogenen, vorspringenden Laschen besteht, deren Enden an der Rohrinnenwand anliegen, wobei die Laschen mit einem Durchlaß versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der ein Fenster (5) bildende Durchlaß der Laschen (4) von der Nähe des Fußes einer jeden Lasche (4, 4aJ bis zu dem sich an der Innenwand des Rohres (7) abstützenden abgebogenen Ende (6) und über den größten Teil der Breite des Fußes erstreckt, und daß in dem Metallband (1) zusätzlich zwischen den Durchbrechungen (2) quer angeordnete Ausnehmungen (9,10, 11) vorgesehen sind.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen zwischen den Durchbrechungen (2) durch abwechselnd quer angeordnete Langlöcher (9) und an beiden Seiten des Metallbandes (1) vorgesehene Einschnitte (10, 11) gebildet sind.

3. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Laschen (4) in Strömungsrichtung des Fluids abnimmt

4. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Laichen (4) in benachbarten Rohren (7|, 7τ) unterschiedlich groß ist