DE2245357C2 - Wärmetauscher mit einer Anzahl parallel nebeneinander angeordneter Rohre mit wendelförmigen Rippen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein derartiger Wärmetauscher ist bekannt (NL-OS 64 10 981). Bei diesem bekannten Wärmetauscher sind Rippenrohre nebeneinander angeordnet und durch zwischen und -«berhalb von ihnen angeordnete Leitbleche abgedeckt. Durch diese Leitbleche wird zwar eine vorteilhafte Ausbildung der Strömung des Heizmediums erzielt und es werüer. auch durch die wie eine Abschirmung wirkenden Leitblei.ne Strahlungsverluste vermindert, weil nur wenig Wärmestrahlung durch den Wärmetauscher hindurchtreten kann. Es ragen jedoch bei diesem bekannten Wärmetauscher die Leitbleche bis zwischen die Rippenrohre und es muß deshalb der Abstand der Achsen der Rippenrohre voneinander deutlich größer sein als der Außendurchmesser der Rippe eines Rohres, weshalb erhebliche Anteile 'les Heizmediums durch den Wärmetauscher hindurchtreten können, die nicht in engen Kontakt mit dem Rippenrohr treten und dadurch nur wenig ihrer Wärme an das Rippenrohr abgeben. Dies beeinträchtigt Wirkungsgrad und Leistung eines derartigen Wärmetauschers vorgegebener Größe.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird daher darin gesehen, einen Wärmetauscher der bekannten Art hinsichtlich Baugröße, Strahlungsverlusten und Wärmeübertragung zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst.

Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Wärmetauschers liegen darin, daß die Wärmeübertragung durch Optimierung des Kanaleffektes verbessert wird. Messungen haben ergeben, daß der Wirkungsgrad erhöht ist, Tri'U der abgekanteten Lippen und der ^: gegenüber dem bekannten Wärmetauscher wesentlich "engeren Anordnung der Rippenröhre wird ein optima* ler Kamineffekt mit günstiger Durchströmüng des Heizmediums erzielt, Durch die engere Packung der Rippenrohre wird bei vorgegebener Wärmeaustausch* fläche das Volumen des Wärmetauschers Vermindert bzw. wird bei vorgegebenem Dürchtfittsqüefschnitt die WärmeaüstäUschfläche vergrößert, Schließlich Wird eine Verminderung der Strahlungsverluste ebenso erzielt wie eine vereinfachte Befestigung der Leitbleche, die zu dem mit weniger Materialaufwand hergestellt werden können, da sie nicht mehr bis zwischen die ί Rippenrohre reichen, wie bei dem bekannten Wärmetauscher.

Dadurch, daß die Rippen mit den Rohrmanteüinien einen Winkel von weniger als 90° einschließen, lassen sich die Rippensegmente in einfacher Weise abbiegen,

ίο beispielsweise mit zwei im wesentlichen flachen, parallelen Stempelteilen einer Presse. Es können daher auch Rohre mit derart abgebogenen Segmenten eng nebeneinander angeordnet sein, wobei es besonders günstig ist, wenn die abgebogenen Segmente nebeneinander liegender Rohre entgegengesetzt gerichtet sind. Dadurch läßt sich vermeiden, daß Strahlungswärme unmittelbar an die Rauchkappe abgegeben wird, was zur Verbesserung des Wirkungsgrades beit.ägL Dabei können auch bei einem Wärmetauscher die abgebogenen Segmente eines Teiles der Rippenrohre in einer konkav gekrümmten Ebene liegen, wobei die abgebogenen Segmente der jeweils benachbarten Rippenrohre in einer konvex gekrümmten Ebene liegen. Ebenso können die abgebogenen Segmente eines Rippenrohres immer in einer winkligen Ebene liegen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäß aufgebauten Wämetauschers liegt darin, daß sich dit über den Rippenrohren befindlichen Leitbleche in sehr einfacher Weise und ohne zusätzlichen Aufwand durch Blechschrauben befestigen lassen, weil diese Schrauben zwischen abgebogene Segmente der Rippen jeweils eines Paares benachbarter, darunterliegender Rippenrohre eingedreht werden können. Dabei sind diese Schrauben zwischen den einander zugekehrten Seiten der abgebogenen Rippensegmente eingeklemmt, was einen sehr preiswerten Aufbau eines Wärmetauschers mit Leitblechen ermöglicht.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnung näher erläutert und beschrieben. Es zeigen in vereinfachter Darstellung unter Weglassung für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlicher Einzelheiten: die Fig. I bis 3 eine bekannte Anordnung der Rippenrohre eines Wärmetauschers, nämlich

F i g. 1 schematisch ein Schaubild eines gasbeheizten Kessels mit Brennerbett und darüber angeordneten Wärmeaustauscher, in dem Teile der Kesselwandung weggebrochen sind:

F i g. 2 einen Horizontalschnitt zweier bekannter Rippenrohre, die nebeneinander in einem Wärmeaustauscher nach F i g. I angeordnet sind:

F i g. 3 einen Vertikalschnitt eines Teiles des Wärmeaustauschers nach Fig. I.und

die Fig. 4 bis 6 eine erfindungsgemäße Anordnung der Rippenrohre eines Wärmetauschers, nämlich

F i g. 4 einen Hori/.ontalschniit zweier Rippenrohre in einem Wärmeaustauscher nach der Erfindung:

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Rippenrohres nach F ig. 4:

Fig. b einen Fig. 3 entsprechenden Vertikalschnitt eines Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung.

Nach Fig. 3 ist der Wärmeaustauscher 3 versehen mit einer Mehrzahl nebeneinander liegender Rotkupfemppenröhre 4 bis einschließlich 7,'Die Rippenröhre bestehen aus einem Rohrkörper 8 und das Rohr Wendeiärtig umschlingenden Rippen 9. Rohre samt Wendelrippen Werden gleichzeitig als ein Ganzes extrudiert. Die Betrachtung der Rohre im Horizontalschnitt läßt erkennen, daß die Rippen nicht senkrecht zum Rohr stehen, sondern in einem Winkel «, der

kleiner als 9CT ist.

Bei dem bekannten Kessel nach den Fig. 1, 2 und 3 sind die Rippenrohre einander parallel zwischen zwei schematised angegebenen Wasserbehältern 21 und 22 angeordnet. Bei diesem Wärmeaustauscher durchströmt das Wasser die Rohre 8, während die Rauchgase zwischen die Rippen 9 hindurchströmen und ihre Wärme an diese Rippen und Rohre abgeben. Zwecks eines guten Nutzeffekts werden die Rohre einander möglichst nal,; angeordnet. Der Relativabsiand der Rohrachsen kommt in der Regel dem vom Rohrfabrikanten garantierten Höchstrippendurchmesser gleich, in dem Sinne, jedoch daß die Rippen benachbarter Rohre einander nicht berühren dürfen.

Um zu vermeiden, daß die Rauchgase im wesentli- ii dien über den Weg des geringsten Widerstandes, d. h. über die Außenseite der Rippen {siehe Pfeile) durch den Wärmeaustauscher hochströmen, sind jeweils in dem V-Raum zwischen zwei Rippenrohren Leitbleche 10 vorgesehen (siehe F i g. 3).

Diese Leitbleche zwängen die Rauchgase in die durch Pfeile bezeiehneie Bahn längs der Rippenrohre, in der sie an die Rippen mehr Wärme abgeben köirfien. Auch läßt sich dann ihre Geschwindigkeit besser beherrschen.

Außer durch Konvektion werden die Rippenrohre auch durch Strahlung erwärmt. Ein Teil der Wärmestrahlung trifft hierbei jedoch zwischen die Rippen hindurch auf die Innenseite der Rauchkappe auf, so daß diese Strahlungswärme verlorengeht. In Fig.3 sind einige dieser Strahlungsbereiche über dem Wärmeaus- jo tauscher eingezeichnet und mit den Buchstaben A und B bezeichnet

Die Fig.4 und 5 zeigen Rippenrohre gemäß der Erfindung im Schnitt bzw. Seitenansicht Diese Rippenrohre sind in einer Presse etwas zusammengedrückt, y, wobei auf beiden Seiten ein Sektor 11,12 der Rippen 9 abgebogen ist. Weil die Rippen 9 nicht senkrecht zu dem Rohr 8 stehen, sind alle Sektoren 11, 12 beim Zusammendrücken nach der Seite abgebogen, an der die Rippen den Winkel λ mit dem Rohr 8 einschließen.

Die abgebogenen Sektoren jeder Seite können, wie wiedergegeben, in einer ebenen Fläche liegen, aber selbstverständlich ist es auch möglich, die Sektoren konkav, winklig oder sonstig zu gestalten.

Durch die Abbiegung einander gegenüberliegender Sektoren der Rippenrohre entstehen einander diametral gegenüberliegende Flächen, welche es ermöglichen, die Rohre dichter zusammenzudrücken, wodurch der Durchlaß für die Verbrennungsgase verengt wird (siehe F i g. 6). Um jedoch die Oberflächen der Sektoren 11,12 auch dann voll auszunützen, wird ein geringer Abstand zwischen diesen Sektoren benachbarter Rippenrohre beibehalten. Die Rauchgase strömen dann sowohl zwischen diese Sektoren, wie auch zwischen die Rippen 9 hindurch und geben durch Konvektion eine maximale Menge Wprme an die Rippenrohre ab.

Zweckmäßig werden die Rohre 4'' s einschl. T derart nebeneinander angeordnet, daß die abgebogenen Teile 11, 12, wechselweise in einerund der anderen Richtung zeigen (Fig.4 und 6). Die einen übergreifen so, in Seitenansicht betrachtet, teilweise die Öffnungen der anderen. Der Effekt davon ist, daß die Wärmestrahlen abgefangen werden und daß folglich nur ein weit geringerer Teil der Strahlungswärme unbenutzt zwischen die Rippen hindurch entweicht (siehe Strahlungsbereiche A 'und B).

Liegen die Abbiegungen 11, 12 eines Rippenrohrensatzes in einer konkaven Ebene, ordnet man zwischen diesen zweckmäßig Rippenrohre mit in eine konvexe Ebene abgebogenen Teile an, und zwar so, daß der Raum zwischen den abgebogenen Teilen über die volle Breite der Abbiegungen praktisch derselbe ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Wärmetauscher mit einer Anzahl parallel nebeneinander angeordneter Rohre mit wendeiförmigen Rippen sowie jeweils über Jen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Rippenrohren angeordneten Leitbischen zur Führung des zwischen den Rippenrohren durchströmenden Heizmediums, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (9), die aus der Rohrwandung (8) heraus extrudiert sind, mit Rohrmantellinien einen Winkel von weniger als 90° einschließen, daß die Rippen in einander diametral gegenüberliegenden Bereichen je über einen gleichen Teil ihres Umfangs zu Lippen (11 und 12) abgebogen sind, die im wesentlichen in zueinander und zur Rohrachse parallelen Ebenen liegen, daß die Lippen benachbarter Rippenrohre voneinander einen geringen Abstand (a) aufweisen und zueinander etwa parallel ausgerichtet sind, und daß die einander benachbarten Lippen zweier Rippenrohrc in entgegengesetzter Richtung weisen.