DE2408886A1 - Heat exchanger tube for a gaseous medium - has indentations, slanting to the tube axis - Google Patents

Heat exchanger tube for a gaseous medium - has indentations, slanting to the tube axis

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Abstract

The tube is suitable as exhaust gas- or heating-gas tube behind the combustion chamber of a heating boiler. The tube wall has elongated indentations, positioned at an angle to the tube axis, and distributed at a distance over the complete length of the tube. The indentations are located in opposite wall sections, and face each other, to reduce the cross section; or staggered, to produce a helical line. The indentation depth is kept constant over the entire tube length, or alternatively depth at rear end of tube may be increased.

Description

Von einem gasförmigen Medium durchströmtes Rohr eines Wärmeaustauschers Insbesondere bei Heizkesseln ist es bekannt, ein gasförmiges Medium, und zwar die Heiz- bzw. Rauchgase, durch Rohre zu leiten und die vorhandene Wärmeenergie weitgehend an das die Rohre umgebende Heizwasser zu übertragen. Solche Rohre- können bei allen Arten von Kesseln und sonstigen Wärmeaustauschern eingesetzt und in beliebiger Weise dem Brennraum zugeordnet werden. A heat exchanger tube through which a gaseous medium flows In particular in boilers, it is known to use a gaseous medium, namely the To conduct heating or flue gases through pipes and largely use the existing thermal energy to be transferred to the heating water surrounding the pipes. Such pipes can be used by everyone Types of boilers and other heat exchangers used and in any way assigned to the combustion chamber.

Zur Erhöhung der Wärmeübertragung werden die Rohre häufig mit Einprägungen versehen, welche je nach deren Gestaltung und Zuordnung eine Turbulenz oder wedelförmige Strömung bewirken.To increase the heat transfer, the tubes are often embossed provided, which, depending on their design and assignment, a turbulence or a wavelike Cause flow.

Auf diese Weise wird eine stärkere Anströmung und eine Aufreißung der Grenzschicht im Bereich der Rohrwände sowie eine änderung der Gasgeschwindigkeit erzielt. Alle diese Faktoren begünstigen den Wärmeaustausch.In this way there is a stronger flow and a tear the boundary layer in the area of the pipe walls and a change in the gas velocity achieved. All of these factors favor heat exchange.

Es ist bekannt, die Einprägungen kugelförmig, länglich in Strömungsrichtung oder länglich quer zur Strömungsrichtung der Gase zu gestalten. Eine kugelförmige oder länglich in Strömungsrichtung der Gase verlaufende Einprägung besitzt eine relativ geringe Wirkung, weil keine besondere Querschnittsverengung und somit nur eine geringe Turbulenz der Gase zu erzielen ist. Man ist deshalb stärker dazu übergegangen, die Einprägungen quer zur Strömungsrichtunganzuordnen.It is known that the impressions are spherical, elongated in the direction of flow or elongated transversely to the direction of flow of the gases. A spherical one or elongated in the direction of flow of the gases has an indentation relatively little effect because there is no particular narrowing of the cross-section and therefore only a low turbulence of the gases can be achieved. There has therefore been a stronger move towards to arrange the embossments transversely to the direction of flow.

Solche Einprägungen quer zur Strömungsrichtung besitzen bedeutende Nachteile. Damit sie überhaupt wirksam werden, müssen sie eine ausreichende Einprägtiefe und auch eine möglichst große Länge besitzen. Je mehr sich die Länge der Einprägungen dem Rohrdurchmesser nähert, desto schwieriger wird es, eine ausreichende Einprägtiefe zu erreichen. Es stellt sich zudem ein recht abrupter Übergang zum Rohranßenmantel ein, welcher zur Bildung von Quetschfalten führt.Such impressions transverse to the direction of flow have significant ones Disadvantage. In order for them to be effective at all, they must be sufficiently deeply engraved and also have the greatest possible length. The more the length of the imprints Approaching the pipe diameter, the more difficult it becomes to achieve a sufficient impression depth to reach. There is also a rather abrupt transition to the outer pipe jacket one which leads to the formation of pinch folds.

Diese Quetschfalten können die Ausgangsposition für Anrisse im Rohr bilden, die auf jeden Fall verhindert werden müssen.These pinch folds can be the starting position for cracks in the pipe which must be prevented in any case.

Alle bisher bekannten Einprägungen in die Wände von Rohren zur Verbesserung des Wärmeüberganges stellen einen Kompromiß dar. Runde Einprägungen können eine ausreichende Tiefe erzielen. Infolge der abgerundeten Übergänge ist die Wirbelbildung jedoch nur sehr gering. Längliche Einprägungen in Strömungsrichtung bewirken trotz ausreichender Tiefe keine günstige Querschnittsverengung. Längliche Einprägungen quer zur Strömungsrichtung sind entweder im Sinne der Querschnittsverengung nicht tief genug oder sie führen zu den gefürchteten Quetschfalten am Rohraußenmantel.All previously known impressions in the walls of pipes for improvement of the heat transfer represent a compromise. Round impressions can be a achieve sufficient depth. As a result of the rounded transitions, there is vortex formation but only very little. Elongated impressions in the direction of flow cause despite sufficient depth is not a favorable cross-sectional constriction. Elongated impressions transverse to the direction of flow are either not in the sense of the cross-sectional constriction deep enough or they lead to the dreaded pinch folds on the outer pipe jacket.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, daß die Einprägungen als längliche, schräg zur Rohrachse angeordnete, über die Länge des Rohres in Abständen verteilte Sicken ausgebildet sind.According to the invention it is now proposed that the embossments as elongated, arranged obliquely to the pipe axis, distributed over the length of the pipe at intervals Beads are formed.

Diese Gestaltung der Einprägungen führt zu technologischen und wärmetechnischen Vorteilen. Infolge der Schräglage können die Einprägungen eine ausreichende Länge und Einprägtiefe besitzen; ohne daß die gefürchteten Quetschfalten am RohrauBnmantel entstehen. Im Gegensatz zu den Einprägungen quer zur Strömungsrichtung entsteht kein abrupter, sondern ein fließender Übergang zum Rohraußenmantel. Diese günstige Verformungsmöglichkeit erlaubt es, alle Arten von Rohren, auch Iängsnahtgeschweißte Rohre, zu verwenden, da die Anrißneigung reduziert wird.This design of the imprints leads to technological and thermal engineering Benefits. As a result of the inclined position, the embossments can be of sufficient length and have engraving depth; without the dreaded pinch folds on the outer tube jacket develop. In contrast to the indentations transverse to the direction of flow not an abrupt one, but one smooth transition to the pipe outer jacket. This favorable deformation option allows all types of pipes, including longitudinally welded ones Pipes, as the tendency to crack is reduced.

Infolge der günstigeren Verformbarkeit ist es möglich, die schrägen Einprägungen tiefer zu gestalten als bei einer Anordnung quer zur Strömungsrichtung. Die wärmetechnische Wirksamkeit wird wegen der damit verbundenen größeren Querschnittsverengung und höheren Turbulenz verbessert. Zum anderen handelt es sich um eine strömungsgünstigere Querschnittsverengung als bei Einprägungen quer zur Strömungsrichtung, so daß hierdurch eine geringere Druckerhöhung im Rohr auftritt. Die schrägen Einprägungen bewirken zudem eine stärkere Anströmung bestimmter Rohrpartien.As a result of the more favorable deformability, it is possible to use the bevels To make embossings deeper than with an arrangement transverse to the direction of flow. The thermal effectiveness is because of the associated larger cross-sectional constriction and higher turbulence. On the other hand, it is a more aerodynamic one Cross-sectional constriction than in the case of indentations transversely to the direction of flow, so that this a lower pressure increase occurs in the pipe. The oblique impressions cause in addition, a stronger flow of certain pipe sections.

Es ist zweckmäßig, die Sicken in Strömungsrichtung hintereinander in gegenüberliegende Wandungsteile der Rohre einzuprägen. Bei einem waagerechten Einbau der Rohre in den Kessel bzw. Wärmeaustauscher sollten die eingeprägten Wandungsteile senkrecht stehen, um eine untere gerade Fläche innerhalb des Rohres zu erlangen. Die Reinigungsmöglichkeit der Rohre wird dadurch verbessert.It is advisable to place the beads one behind the other in the direction of flow emboss in opposite wall parts of the pipes. With a horizontal The embossed wall parts should be used for installing the pipes in the boiler or heat exchanger stand vertically to get a lower straight surface inside the pipe. This improves the ability to clean the pipes.

Man kann die schrägen Sicken in den gegenüberliegenden Wandungsteilen zur Erzielung von Querschnittsverengungen auf gleicher Höhe oder zur Erzielung eines Wedelzuges versetzt zu einander anordnen. Die erste Anordnung verbunden mit einer gleichsinnigen Schrägstellung gegenüberliegender Sicken hat sich bei Versuchen als günstigste Gestaltung bezüglich der Wärmeübertragung erwiesen. Grundsätzlich könnten gegenUber-oder hintereinanderliegende Sicken auch einen entgegengesetzten Anstellwinkel besitzen. In diesem Fall würde eine höhere Turbulenz der Gase entstehen. Eine Verteilung der Sicken auf dem gesamten Rohrumfang ist ebenfalls möglich.You can see the inclined beads in the opposite wall parts to achieve cross-sectional constrictions at the same level or to achieve one Arrange the weaving train offset to each other. The first arrangement associated with one inclination of opposite beads in the same direction has proven to be in tests the most favorable design in terms of heat transfer has been proven. Basically could opposite or one behind the other beads also have an opposite angle of attack own. In this case, the gases would be more turbulent. A distribution the beads on the entire pipe circumference is also possible.

Die Sicken können auf der Rohrlänge gleichmäßig verteilt und mit gleicher Tiefe eingeprägt sein. Ein geringerer Abstand zwischen den Sicken bzw. eine tiefere Einprägung im hinteren Bereich des Rohres kann sich wärmetechnisch als zweckmäßig erweisen, da hier die Heizgase bereits eine geringere Temperatur besitzen. Je nach Eingangstemperatur der Heizgase kann auch ein bestimmter Rohrabschnitt ohne Einprägungen sein.The beads can be evenly distributed over the length of the pipe and with the same Be embossed in depth. A smaller distance between the beads or a deeper one Embossing in the rear area of the pipe can prove to be expedient from a thermal point of view prove that the heating gases are already at a lower temperature here. Depending on Inlet temperature of the heating gases can also be a certain pipe section without indentations be.

Die beigefügte Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.The accompanying drawings illustrate embodiments of the invention represent.

Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Heizkessel mit eingebauten Rohren, Fig. 2 ein Rohr in der Seitenansicht, Fig. 3 den Schnitt A-A aus Fig. 2, Fig. 4 ein Rohr in der Seitenansicht, Fig. 5 den Schnitt B-B aus Fig. 4, Fig. 6 - Fig. 7 mehrere Rohre in der Seitenansicht und Fig. 8 einen Längsschnitt durch ein Rohr.They show: FIG. 1 a cross section through a heating boiler with built-in Pipes, Fig. 2 a pipe in side view, Fig. 3 the section A-A from Fig. 2, 4 shows a side view of a tube, FIG. 5 shows section B-B from FIG. 4, FIG. 6 FIG. 7 shows several tubes in a side view, and FIG. 8 shows a longitudinal section through a pipe.

Der Heizkessel wird durch einen Brenner 1 in der Fronttüre 2 befeuert. Vom Brennraum 5 aus gelangen die heißen Gase durch Umlenkung in die Rauchrohre 4 , von hier in die hinteren Sammler 5 und zum Abzugstutzen 6 . Die Rauchrohre 4 durchqueren den Wasserraum 7 . Sie können den Brennraum 5 ringförmig umgeben oder als Rohrbündel über oder seitlich des Brennraumes angeordnet sein. Ihre Verwendung ist bei allen Typen von Heizkesseln oder Wärmeaustauschern unabhängig von dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel möglich.The boiler is fired by a burner 1 in the front door 2. From the combustion chamber 5, the hot gases are diverted into the smoke tubes 4 , from here to the rear collector 5 and to the exhaust nozzle 6. Cross the smoke tubes 4 the water space 7. You can surround the combustion chamber 5 in a ring or as a tube bundle be arranged above or to the side of the combustion chamber. Your use is for all types of boilers or heat exchangers regardless of the one shown here Embodiment possible.

Die Rohre 4 besitzen Einprägungen in Form von schräg zur Rohrachse liegenden Sicken 8 . Die Sicken 8 sind bei den dargestellten Beispielen in gegenüberliegenden Wandungsteilen eingeprägt. Die Fig. 2 und 5 zeigen auf gleicher Höhe liegende und gleichgerichtete Sicken. Die Fig. 4 und 5 zeigen versetzt zueinander und gleichgerichtete Sicken. Fig. 6 zeigt in verschiedenen Abschnitten eines Rohres mehrere Möglichkeiten der Zuordnung und Schräglage der Sicken. Nach Fig. 7 können die Abstände zwischen den Sicken veränderlich bzw. gewisse Rohrabschnitte völlig glatt gestaltet sein.The tubes 4 have impressions in the form of oblique to the tube axis lying beads 8. The beads 8 are opposite in the examples shown Embossed wall parts. 2 and 5 show lying at the same level and rectified beads. 4 and 5 show offset from one another and in the same direction Beads. 6 shows several possibilities in different sections of a pipe the assignment and inclination of the beads. According to Fig. 7, the distances between the beads can be changed or certain pipe sections can be designed completely smooth.

Fig. 8 zeigt die Veränderung der Sickentiefe über die Länge des Rohres.Fig. 8 shows the change in the bead depth over the length of the pipe.

Claims (1)

Patentansprüche Claims Von einem gasförmigen Medium durchströmtes Rohr eines Wärmeaustauschers, insbesondere dem Brennraum eines Heizkessels nachgeschaltetes Rauch- oder Heizgasrohr mit Einprägungen in der Rohrwandung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einprägungen als längliche, schräg zur Rohrachse angeordnetei über die Länge des Rohres in Abständen verteilte Sicken ausgebildet sind.A heat exchanger tube through which a gaseous medium flows, in particular a smoke or hot gas pipe connected downstream of the combustion chamber of a boiler with impressions in the pipe wall, characterized in that the impressions as an elongated, oblique to the pipe axis arranged over the length of the pipe at intervals distributed beads are formed. 2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken jeweils in zwei einander gegenüberliegende Wandungsteile eingeprägt sind. 2. Tube according to claim 1, characterized in that the beads each are embossed in two opposing wall parts. 5. Rohr nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken in den gegenüberliegenden Wandungsteilen zur Erzeugung von Querschnittsverengungen auf gleicher Höhe liegen.5. Tube according to claims 1 and 2, characterized in that the Corrugations in the opposite wall parts to create cross-sectional constrictions lie at the same height. 4. Rohr nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken in den gegenüberliegenden Wandungsteilen zur Erzeugung eines Wedelzuges versetzt zueinander angeordnet sind.4. Tube according to claims 1 and 2, characterized in that the Corrugations in the opposite wall parts offset to generate a weaving train are arranged to each other. 5. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken in den gegenüberliegenden Wandungsteilen in gleichem Winkel schräg zur Rohrachse liegen.5. Pipe according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the beads in the opposite wall parts inclined at the same angle lie to the pipe axis. 6. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken in den gegenüberliegenden Wandungsteilen in entgegengesetztem Winkel schräg zur Rohrachse liegen. 6. Pipe according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the beads in the opposite wall parts at opposite angles lie at an angle to the pipe axis. 7. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Sicken jeweils in entgegengesetztem Winkel schräg zur Rohrachse liegen. 7. Pipe according to one of claims 1 to 4, characterized in that that in the direction of flow one behind the other beads arranged in opposite directions At an angle to the pipe axis. 8. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken auf dem gesamten Umfang der Rohrwandung verteilt eingeprägt sind. 8. Tube according to claim 1, characterized in that the beads on are embossed distributed over the entire circumference of the pipe wall. 9. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken über die gesamte Rohrlänge in gleichmäßigen Abständen verteilt eingeprägt sind.9. Tube according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the corrugations are impressed over the entire length of the pipe at regular intervals are. 10. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken im hinteren Bereich einen geringeren Abstand zueinander besitzen als im vorderen Bereich.10. Pipe according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the beads in the rear area have a smaller distance from one another than in the front area. 11. Rohr nach einem der Ansprüch e 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken nur im hinteren Bereich eingeprägt sind.11. Tube according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the beads are only embossed in the rear area. 12. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einprägtiefe der Sicken über die Rohrlänge gleichbleibend ist.12. Tube according to one of the preceding claims, characterized in that that the embossing depth of the beads is constant over the length of the pipe. 13. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis ll, dadurch gekennzeichnet, daß die Einprägtiefe der Sicken im hinteren Bereich größer ist als im vorderen Bereich.13. Pipe according to one of claims 1 to ll, characterized in that that the embossing depth of the beads in the rear area is greater than in the front area.
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