DE2517249A1

DE2517249A1 - Heat exchanger tube with helical corrugations - with smaller corrugations superimposed to increase turbulence

Info

Publication number: DE2517249A1
Application number: DE19752517249
Authority: DE
Inventors: Kurt Mueller
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1975-04-18
Filing date: 1975-04-18
Publication date: 1976-10-28

Abstract

A heat exchanger tube of metal with helical corrugations of small pitch and large depth is overlaid with a number of further corrugations of counter-running direction, essentially smaller in depth and at least a fifth as great pitch, pref. a tenth. A process for manufacture passes the smooth tube over a mandrel, with an eccentrically rotating corrugating tool immediately behind the support position to impress the tube transverse to the direction of corrugations of smaller pitch. The turbulence of the fluid surrounding the tube is increased over previous designs, increasing heat transfer.

Description

Wärmetauscherrohr aus Metall mit einer schraubenlinienförmigen Wellung Die Erfindung betrifft ein Wärmetauscherrohr aus Metall mit einer schraubenlinienförmigen Wellung mit geringer Steigung und großer Welltiefe.Metal heat exchanger tube with a helical corrugation The invention relates to a metal heat exchanger tube with a helical shape Corrugation with a slight slope and great depth of corrugation.

Für Wärmetauscherrohre kommt es in erster Linie darauf an, den Wärmeübergang zwischen dem wärmeabgebenden und dem wärmeaufnehmnnden Medium möglichst günstig zu gestalten. Aus diesem Grunde ist bereits vorgeschlagen worden, Wellrohre in Wärmetauscherrohren einzusetzen. Der verbesserte Wärmeü-bergang bei Wellrohren wird nicht nur durch die vergrößerte Oberfläche der Wellrohre gegenüber einem Glattrohr hervorgerufen, sondern hat auch seine Ursache in einer intensiven Verwirbelung der Medien an der gewellten Rohrwandung.For heat exchanger tubes, it is primarily the heat transfer that is important between the heat-emitting and the heat-absorbing medium as favorable as possible to design. For this reason, it has already been proposed to use corrugated tubes in heat exchanger tubes to use. The improved heat transfer in corrugated pipes is not only due to the increased surface area of the corrugated pipes compared to a smooth pipe, but also has its cause in an intense turbulence in the media at the corrugated pipe wall.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wärmeübergang bei Wellrohren noch zu verbessern. Diese Aufgabe wird bei einem Wärmetauscherrohr der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß der Wellung eine Vielzahl von weiteren Wellungen mit gegenläufiger Wellenrichtung, wesentlich geringerer Welltiefe und einer zumindest fünfmal so großen Wellensteigung überlagert ist. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es gelungen, ein Wärmetauscherrohr mit wesentlich günstigeren Wärmeübergangszahlen zu errei shen, ohne die günstigen Eigenschaften des Wellrohres, wie beispielsweise Flexibilität,zu beeinträchtigen.The invention is based on the problem of heat transfer in corrugated pipes still to be improved. In the case of a heat exchanger tube, this task is carried out at the beginning mentioned type solved in that the corrugation a plurality of further corrugations with opposite wave direction, much smaller wave depth and at least one five times the wave slope is superimposed. By the measures according to the invention has succeeded in creating a heat exchanger tube with significantly more favorable heat transfer coefficients to achieve without the favorable properties of the corrugated pipe, such as Flexibility to compromise.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, der Wellung mit geringer Steigung zumindest fünf vorzugsweise zehn Wellungen mit gleicher Wellensteigung zu überlagern. Dabei sollten die große und die kleine Wellensteigung senkrecht zueinander gerichtet sein. Die Welltiefe der Wellung mit größerer Steigung sollte sich in Richtung der Steigung stetig verändern. Dadurch wird erreicht, daß die Rohrrejbungsverluste bei wesentlich ünstigeren Wärmeübergangszahlen sich nicht wesentlich erhöhen.It has also proven to be beneficial to the corrugation with low pitch at least five preferably ten corrugations with the same wave pitch to overlay. The major and minor wave gradients should be perpendicular to each other be directed. The corrugation depth of the corrugation with greater slope should be in the direction of constantly change the slope. This ensures that the Rohrrejbungsverluste if the heat transfer coefficients are considerably less favorable, they do not increase significantly.

Zur Herstellung derartiger Wärmetauscherrohr hat sich ein Verfahren als besonders verteilhaft erwiesen, bei dem ein kontinuierlich bewegtes Glattrohr über einen im Innern des Glattrohres angeordneten Dorn abgestützt, mittels eines ex zentrisch gelagerten sich auf der Oberfläche des Rohres abwizenden, unmittelbar hinter dem Abstützpunkt angreifenden Wellwerkzeuges gewel&t und die Exzentrizität des Weflwerkzeuges so eingestellt wird, daß das Rohrmaterial quer zur Richtung der geringeren WeIl steigung in Abständen gestaucht bzw. gefaltet wird. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, Wärmetauscherrohre in nahezu unendlichen Längen in wirtschaftlicher Weise herzustellen. Aufgrund ihrer guten Flexibilität können die hergestellten Wärmetauscherrohreauf übliche Kabeltrommeln aufgetrommelt und bei Bedarf die notwendigen Längen von dieser Vorratstrommel abgezogen werden.A method has been found for producing such heat exchanger tubes proved to be particularly distributable in the case of a continuously moving smooth tube supported by a mandrel arranged inside the smooth tube, by means of a eccentrically mounted on the surface of the pipe wiping, directly corrugating tool acting behind the support point and the eccentricity of the milling tool is set so that the pipe material is transverse to the direction of the smaller gradient is compressed or folded at intervals. With the help of this It is possible to manufacture heat exchanger tubes in almost infinite lengths in an economical process Way to manufacture. Due to their good flexibility, the manufactured heat exchanger tubes can be usual cable drums rolled up and, if necessary, the necessary lengths from this Storage drum can be withdrawn.

Das Formen eines Metallbandes, Längsnahtverschweißen der Bandkanten und Wellen des Rohres Dllte dabei zweckmäßig erweise in einem Arbeitsgang geschehen.Forming a metal band, longitudinal seam welding of the band edges and corrugations of the tube should be done in one step.

Die Erfindung ist anhand der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten AuJführungbaipiele e näher erläutert.The invention is shown schematically on the basis of FIGS. 1 and 2 Execution plans explained in more detail.

In der Figur 1 ist ein metallisches Wellrohr, vorzugsweise aus Edelstahl, dargestellt, dessen Grundwellung in Richtung der Achse A schraubenlinienförmig verläuft. Es hat sich nun gezeigt, daß die Wärmeübergangszahlen bei Wellrohre wesentlich gesteigert werden können, wenn man die Wellung so ausbildet, daß an den Wellenflanken Stauch- bzw. Faltstellen entstehen, die nahezu senkrecht zur Achse A verlaufen. Die Gesamtheit dieser Falt- bzw. Stauchstellen 1 ergibt das Bild mehrerer die in Richtung der Achse A verlaufenden Wellung überlagernden Wellungen, die in Richtung der Achse C bzw B verlaufen.In the figure 1 is a metallic corrugated pipe, preferably made of stainless steel, shown, whose basic corrugation runs in the direction of the axis A helically. It has now been shown that the heat transfer coefficients in corrugated pipes are essential increased if the corrugation is formed in such a way that compression or folds arise that run almost perpendicular to the A axis. The totality these folds or upsets 1 gives the image of several in the direction of the axis A extending corrugation superimposing corrugations in the direction of the axis C or B run.

Ein derartiges Rohr läßt sich vorteilhafterweise in Wärmetauscherrohren einsetzen, die aus zwei konzentrischen Wellrohren bestehen. Bei dem Innenrohr handelt es sich um ein übliches, schraubenlinienförmig gewelltes Metallrohr. Als Außenrihr wird das Rohr gemäß der Lehre der Erfindung verwendet, dessen Grundwellung der Wellung des Innenrohres entgegengerichtet ist. Das Wärmeträgermedium durchströmt den Ringraum zwischen den Rohren.Such a tube can advantageously be used in heat exchanger tubes insert, which consist of two concentric corrugated tubes. The inner tube is it is a common, helically corrugated metal tube. As an outer ring if the tube is used according to the teaching of the invention, the basic corrugation of the corrugation of the inner tube is opposite. The heat transfer medium flows through the annulus between the pipes.

Das Innenrohr wird aus einem Edelrfahlglattrohr mit einem Außendurchmesser von 52 mm und einer Wanddicke von 0,5 mm gefertigt. Nach dem Wellen beträgt der Außendurchmesser 51,3 mm und die lichte Weite (Innendurchmesser) 41,3 111. Die Wellensteigung, d.h. der axiale Abstand zweier Wellenberge bzw Wellentäler ist 12 mm.The inner tube is made from a smooth stainless steel tube with an outer diameter of 52 mm and a wall thickness of 0.5 mm. After the wave the is Outside diameter 51.3 mm and the clear width (inside diameter) 41.3 111. i.e. the axial distance between two wave crests or wave troughs is 12 mm.

Das Außenrohr wird aus einem Edelstahlglattrohr mit einem Außendurchmesser von 69,4 mm und einer Wanddicke von 0,65 mm gefertigt. Nach dem Wellen, die Qrundwellung ist der Wellung des Innenrohres entgegengerichtet, ist der Außendurchmesser 70,5 mm und der Innendurchmesser 52 mm. Die Wellensteigung der Qrundwellung beträgt 30 mm.The outer tube is made from a smooth stainless steel tube with an outer diameter of 69.4 mm and a wall thickness of 0.65 mm. After the wave, the round wave if the corrugation of the inner tube is in the opposite direction, the outer diameter is 70.5 mm and the inner diameter 52 mm. The wave pitch of the round wave is 30 mm.

In der Figur 2 ist eine Vorrichtung schomatisch dargestellt, mit der das erfindungsgeiäße Wärmetauscherrohr in besonders wirtschaftlicher Weise hergestellt werden kann. In nicht dargestellter Weise wird ein längseinlaufendes Metallband kontinuierlich zu einem Schlitzrohr geformt, mittels elektrischer Lichtbogenschweißung verschweißt und anschließend einer Welleinrichtung 2 zugeführt. Die Welleinrichtung 2 besteht aus einem drehantnibbaren Wellerkopf 3, in dem ein Wellwerkzeug 4 drehbar gelagert ist. Das Glattrohr 5 wird durch eine feststehende Büchse 6 abgestützt. Im Inneren des Glattrohres 5 ist ein an einer Dornstange 7 befestigter Dorn 8 angeordnet.In the figure 2 a device is shown schematically with the the heat exchanger tube according to the invention produced in a particularly economical manner can be. In a manner not shown, a longitudinally running metal strip is used continually formed into a slotted tube, by means of electrical Arc welded and then fed to a shaft device 2. The shaft device 2 consists of a Drehantnibbaren corrugating head 3, in which a Corrugating tool 4 is rotatably mounted. The smooth tube 5 is fixed by a Bush 6 supported. Inside the smooth tube 5 is a mandrel 7 on a mandrel attached mandrel 8 arranged.

Die Dornstange 7 ist im Bereich der nicht mehr dargestellten Formeinrichtung für das Metallband befestigt. Der Dorn 8 wird nun so gelagert, daß sein Ende mit dem Ende der Büchse 6 fluchtet. Zur Erzeugung des erfindungsgemäßen Wärmetauscherrohres wird das Wellwerkzeug 4 in dem Wellerkopf 3 so weit in eineexzentrische Lage gebracht, bis das Rohrmaterial quer zur Richtung der Wellung in Abständen gestaucht bzw.The mandrel bar 7 is in the area of the molding device, which is no longer shown attached for the metal band. The mandrel 8 is now stored so that its end with the end of the sleeve 6 is aligned. To produce the heat exchanger tube according to the invention the corrugating tool 4 is brought into an eccentric position in the corrugating head 3 until the pipe material is compressed or compressed at intervals across the direction of the corrugation.

gefaltet wird, wie bei 1 dargestellt. Dorn 8 und Büchse ß stützen dabei das Glattrohr 5 ab und ermöglichen eine drart deformierte Wellung. Die exzentrische Lagerung des Wellwerkzeuges 4 im Wellerkopf 3 wird durch die Zapfen 9 ermöglicht, die in Bohrungen 10 geführt sind.is folded as shown at 1. Support mandrel 8 and bushing ß while the smooth tube 5 and allow a drart deformed corrugation. The eccentric one Storage of the corrugating tool 4 in the corrugating head 3 is made possible by the pin 9, which are guided in bores 10.

Claims

1. Metal heat exchanger tube with a helical shape Corrugation with a low pitch and a large wave depth, characterized in that the corrugation a multitude of other corrugations with opposite corrugation direction, much smaller wave depth and a wave gradient at least five times as great is superimposed.

2. Heat exchanger tube according to claim, characterized in that the Corrugation with a low pitch at least five @ preferably ten corrugations with the same Wave slope are superimposed and the large and small wave slope perpendicular are directed towards each other.

3. Heat exchanger tube according to claim 1 or 2, characterized in that that the corrugation depth of the corrugation with a greater slope in the direction of their position constantly changing.

4. A method for producing a heat exchanger tube according to claim 1 or one of the following, stating that a continuous moving smooth tube supported by a mandrel arranged inside the smooth tube and by means of an eccentrically mounted one that rolls on the surface of the pipe is corrugated immediately behind the support point attacking corrugated tool and the eccentricity of the corrugating tool is adjusted so that the pipe material transversely compressed or folded towards the direction of the lower wave incline in the A @ stands will.