DE2527147A1 - Blechplatten-rohrwaermetauscher - Google Patents

Blechplatten-rohrwaermetauscher

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DE2527147A1
DE2527147A1 DE19752527147 DE2527147A DE2527147A1 DE 2527147 A1 DE2527147 A1 DE 2527147A1 DE 19752527147 DE19752527147 DE 19752527147 DE 2527147 A DE2527147 A DE 2527147A DE 2527147 A1 DE2527147 A1 DE 2527147A1
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Nobuyuki Kobayashi
Hiroshi Kogure
Masaaki Tanaka
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Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • F28F1/325Fins with openings

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Description

  • Blechplatten-Rohrwärm etauscher Die Erfindung betrifft einen Blechplatten-Rohrwärm etauscher, ins -besondere für Klimageräte.
  • Wärmetauscher dieser Art enthalten mehrere Blechplatten und kreuzweise oder quer dazu angeordnete Rohre, wobei ein Wärme- oder Heizmittel durch die Rohre treten kann, während Luft in direkter Berührung mit den Platten so zwangsbewegt wird, daß die Wärme des Wärmemittels wirksam auf die Luft übertragen werden kann. Das durchgeführte Wärmetauschverfahren ist in folgende Einzelschritte aufgliederbar: Zunächst wird die Wärme vom Wärmemittel auf die Rohre übertragen und von den Rohren zu den Platten und dann auf die Luft. Da das Wärmeübertragungsverhältnis von den Platten zur Luft im Vergleich mit dem vom Wärmemittel auf die Rohre sehr gering ist, ist es üblich, Platten mit großer Gesamtoberfläche zu verwenden und dadurch das Innenflächen-/A ußenflächenverhältnis des Wärmetauschers beträchtlich zu erhöhen. Das erhöht jedoch die Kosten und die Größe des Geräts, wodurch Schwierigkeiten beim Einbau der Wärmetauscher in Klimageräte wegen der begrenzten Raumverhältnisse bestehen.
  • Es wurden schon verschiedene Versuche unternommen, die Wärrneübertragung von den Platten zur Luft zu verbessern. Eine erfolgreiche Verbesserung war das so Schlitzen der Platten, daß jede Wärmegrenzluftschicht, die an der Kante jeder Platte gebildet ist, durch die so gebildeten Haubenausschnitte gebrochen wird zur Bildung einer neuen Wärmegrenzluftschicht, wobei dieser Zyklus wiederholt wird zur verbesserten Wärmeleitung.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher dieser Art anzugeben, der leichter herzustellen ist und besseren Wärmetausch ermöglichst.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Stapel aus zusammengebauten Platten, mehreren Rohren mit ca. 10 mm (3/8 in.) Außendurchmesser und U-Bögen, wobei die Platten mit Kurz-Haubenausschnitten und Lang-Haubenausschnitten und mit Öffnungen mit Bunden in mehreren Zügen so ausgebildet sind, daß jeder der Züge aus jeweils zwei Reihen der Kurz-Haubenausschnitte und der Lang-Haubenausschnitte besteht, die abwechselnd mit einer Reihe der Bunde im rechten Winkel zur Luftstromrichtung und symmetrisch zur Bund-Reihe angeordnet sind, die ausgeschnittenen und unausgeschnittenen Bereiche 2,0 bis 2,2 mm breit sind und abwechselnd und äquidistant vorgesehen sind, die Höhe der Haubenausschnitte gleich der halben Höhe der Bunde ist, die höchstens 1,8 mm beträgt, die Bunde so in zueinander versetzten Reihen angeordnet sind, daß die Mitten jeweils dreier Bunde ein gleichseitiges Dreieck mit einem gegenseitigen Bund-Abstand von 23,5 bis 25 mm bilden, jede Platte symmetrisch zu den Bund-Reihen ausgebildet ist, die Platten-Breite, die jede Bund-Reihe enthält, in Luftstromrichtung gemessen 20,4 bis 21,7 mm beträgt, die Vorder- und Hinterkanten jeder Platte etwa 3 mm breite unausgeschnittene Ränder besitzen, und etwa 6 mm breite unausgeschnittene Zwischenzonen zwischen benachbarten Bund-Reihen vorgesehen sind.
  • Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen! Fig. 1 perspektivisch im Teilschnitt einen erfindungsgemäßen Wärme metauscher, Fig. 2 eine Einzelheit einer Platte des Wärmetauschers, Fig. 3 einen Schnitt III-III gemäß Fig. 2, Fig. 4 in Teilansicht eine Platte.
  • In der Zeichnung dargestellte Blech(-Leit- )platten 1 werden aus einer Aluminiumplatte oder -tafel hergestellt, die in Stücke gewünschter Abmessungen geschnitten ist, wobei jede Platte mit Rändern, Wulsten oder Bunden la versehene Öffnungen aufweist und in sie Haubenausschnitte (vgl. insbesondere Fig. 1 und 3) (1 b, lc) eingedrückt oder eingeprägt sind. Die Bunde la erstrecken sich in den wärmezutauschenden Luftstrom und sind in mehreren versetzten Reihen angeordnet, so daß die Mitten jeweils dreier Bunde 1 a ein gleichseitiges Dreieck bilden. Die Achsen der Haubenausschnitte lb, lc ragen in rechten Winkeln zur Luftstrom richtung und sind abwechselnd und symmetrisch zu den Reihen der Bunde la angeordnet, um Züge oder Serien zu bilden. Jeder Zug besteht, wie dargestellt, aus zwei Reihen Kurz-Haubenausschnitte lb und zwei Reihen Lang-Haubenausschnitte lc, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Lang-Haubenausschnitte lc die äußeren Reihen des Zugs bilden. Rohre 2 sind in die mit dem Bund 1 a versehenen Öffnungen mehrerer Platten 1 eingesetzt, die zu einem Paket oder Stapel vereinigt sind und sind ausgeweitet zur festhaltenden Anbringung an und zum Wärmekontakt mit den Platten 1. Die beiden offenen Enden der Rohre 2 sind durch U-Bögen 3 verbunden mittels Schweißen oder Löten, so daß das Wärmemittel einen serpentinenförmigen oder wellenförmigen Zwangsströmungsweg durch den Platten-Stapel durchführt.
  • Der Wärmetauscher mit dem beschriebenen Aufbau wirkt so, daß, wenn das Wärmemittel durch ein Einsatzrohr 4 in die gesamte Anordnung der miteinander verbundenen Rohre 2 eingeführt wird, die Wärme des Wärmemittels von den Rohren 2 auf die Platten und dann auf den Luftstrom übertragen wird, der entlang der Oberflächen der Platten 1 strömt. Da die Platten 1 geschlitzt oder ausgeschnitten sind, wird die Wärmegrenzluftschicht, die anfangs an der Eingangskante jeder Platte 1 gebildet wird, durch die ersten Haubenausschnitte lc gebrochen, die an der Vorderseite des ersten Zugs angeordnet sind, und die so durch die Haubenausschnitte lc erzeugte Wärmegrenzschicht wird auf der Rückseite der Haubenausschnitte 1 c auf Null verringert, wobei dieser Vorgang bei den folgenden Haubenausschnitten lc wiederholt wird, so daß ein verbessertes Wärmeübertragungsverhältnis erreicht wird. Dadurch wird ein Konzept verwirklicht, das als solches üblich ist. Auch die regelmäßige "Dreieck"-Befestigung und versetzte Anordnung der Bunde la der Platten 1 macht es möglich, den Wärmetauscher mit U-Bögen 3 gleicher Größe und Form aufzubauen. Bei den herkömmlichen Wärmetauschern, die Platten mit Haubenausschnitten aufweisen, wie die Haubenausschnitte lb und lc gemäß der Erfindung, erzeugen diese Haubenausschnitte einen solchen Luftströmungs-Widerstand, daß mehr Luft entlang der ungeschlitzten oder unausgeschnittenen Bereiche als entlang der geschlitzten oder ausgeschnittenen Bereiche, oder vor den Bereichen um die Bunde la strömt. Gemäß der Erfindung wird im Gegensatz dazu der Luftstrom gleichmäßig verteilt, da die Bunde la versetzt angeordnet sind und deshalb erreicht der Luftstrom, der an den Umfängen der Bunde 1 a vorbeigetreten ist, die Mitten der Haubenaus schnitte lb und 1 c und trifft dann an den Umfängen der folgenden Bunde la ein. Dadurch wird die durch den Wärmetauscher geführte Luft stets durch die Haubenausschnitte lb, lc hindurch zwangsgeführt.
  • Für die Massenfertigung ist es zweckmäßig, wenn die Platten 1 durch einen einzigen Prägestempel geprägt und geschnitten werden, um die Bunde 1 a und Haubenausschnitte lb, lc jeweils in mehreren Reihen, wie in Fig. 4 dargestellt, zu bilden. Mit Rücksicht auf die Anwendungen müssen Platten 1 in verschiedenen Größen für z. B. große und kleine Wärmetauscher zur Verfügung stehen.
  • Die beiden Bedingungen können gemäß der Erfindung durch Bildung eines Werkstücks mit unausgeschnittenen Bereichen ld, die jeweils zwischen der letzten Reihe der Haubenausschnitte 1 c eines Zugs und der ersten Reihe der Haubenausschnitte 1 c des nächsten Zugs angeordnet sind, mit einer Zonenbreite a, die doppelt so groß ist wie die Breite b jeder unausgeschnittenen Zone 1 e zwischen der Kante jeder Platteneinheit und der ersten Reihe der Haubenausschnitte lc des ersten Zugs. Dann kann das Werkstück in Platteneinheiten verschiedener Größen eingetrieben werden, wie entlang den Strichlinien der Fig. 4. Auf diese Weise können verschiedene Platten durch einen einzigen Prägestempel hergestellt werden.
  • Es ist erwünscht, wenn die Breiten der Kurz-Haubenausschnitte lb, der Lang-Haubenausschnitte 1 c und der unausgeschnittenen Bereiche dazwischen, in Luftstromrichtung gemessen, einerseits gering sind im Hinblick auf das Wärmeübertragungsverhältnis, jedoch andererseits groß sind im Hinblick auf den Luftströmungs-Widerstand. Als Kompromiß konnte festgestellt werden, daß der Größenbereich 2,0 bis 2,2 mm die besten Ergebnisse zeigt.
  • Die Höhe c der Haubenausschnitte lb, lc (vgl. Fig. 3) ist gleich der halben Höhe d der Bunde la, Das vermeidet eine Ablenkung des Luftstroms weg vom Raum zwischen den Platten 1 und ermöglicht befriedigenden Wärmetausch. Wenn die Höhe d der Bunde 2 kleiner als 1,8 mm ist, nimmt der Luftströmungs-Widerstand abrupt oder stark zu, und die übertragene Wärmemenge nimmt trotz Erhöhen der Zahl der verwendeten Platten 1 ab. Aus diesem Grund ist gemäß der Erfindung der Abstand zwischen den Platten 1 nicht kleiner als 1,8 mm. Die Platten 1 können in geeigneten Abständen über dem Grenzwert gesetzt oder angebracht werden, abhängig von der Art und den Eigenschaften des Gebläses.
  • Das Ausschneiden der Platten 1 verbessert das Wärmeübertragungsverhältnis von den Platten 1 zur Luft, jedoch neigt der Plattenwirkungsgrad zum Abfallen. Um diesen Nachteil zu beseitigen, muß der Abstand zwischen den Rohren 2 verkürzt werden. Da die Fertigungskosten des Wärmetauschers zum größten Teil vom Rohrwerkstoff abhängen, kann die Verwendung dünnwandiger Rohre für diesen Zweck die Kosten verringern. Die Wanddicke der zu verwendenden Rohre wird durch die Grenz-Krümmung der U-Bögen 3 bestimmt. Bei den üblicherweise bei Klimageräten verwendeten Rohren mit ca. 10 mm (3/8 in) A ußendurchmesser beträgt der Maximalkrümm ungs-Durchmesser 23,5 bis 25 mm, und deshalb liegt der Rohrabstand im gleichen Bereich.
  • Die regelmäßige Dreieck-Befestigung und versetzte Anordnung der Bunde la der Platten 1 bestimmt die Plattenbreite e in Luftstromrichtung zu 20,4 mm pro Bund-Reihe, bei einem Rohr-Abstand 23,5 mm, oder zu 21,7 mm, bei einem Rohr-Abstand 25,0 mm. Wenn die Haubenausschnitt-Breite zwischen 2,0 und 2,2 mm beträgt, können vier Haubenausschnitt-Reihen gebildet werden. Dann ist die Abmessung b des unausgeschnittenen Randes le entlang der Vorderkante jeder Platte 1 3 mm und die Abmessung a des dazwischenliegenden unausgeschnittenen Bereiches ld 6 mm.
  • Eine Fertigung aufgrund der genannten Abmessungen erlaubt die sehr einfache Herstellung von Blechplatten-Rohrwärmetauschern mit hervorragendem Wärmetauschvermögen.

Claims (1)

  1. Patentans pruch
    Blechplatten-Rohrwärm etaus cher, gekennzeichnet durch einen Stapel aus zusammengebauten Platten (1), mehreren Rohren (2) mit ca. 10 mm (3/8 in) Außendurchmesser und U-Bögen (3), wobei die Platten (1) mit Kurz-Haubenausschnitten (1 b) und Lang-Haubenausschnitten (1 c) und mit Öffnungen mit Bunden (1 a) in mehreren Zügen so ausgebildet sind, daß jeder der Züge aus jeweils zwei Reihen der Kurz-Haubenausschnitte (lb) und der Lang-Haubenausschnitte (lc) besteht, die abwechselnd mit einer Reihe der Bunde (la) im rechten Winkel zur Luftstrom richtung und symmetrisch zur Bund-Reihe angeordnet sind, die ausgeschnittenen und unausgeschnittenen Bereiche 2,0 bis 2,2 mm breit sind und abwechselnd und äquidistant vorgesehen sind, die Höhe (c) der Haubenausschnitte (1 b, lc) gleich der halben Höhe (d) der Bunde (la) ist, die höchstens 1,8 mm beträgt, die Bunde (la) so in zueinander versetzten Reihen angeordnet sind, daß die Mitten jeweils dreier Bunde (la) ein gleichseitiges Dreieck mit einem gegenseitigen Bund-Abstand von 23,5 bis 25 mm bilden, jede Platte (1) symmetrisch zu den Bund-Reihen ausgebildet ist, die Platten-Breite, die jede Bund-Reihe enthält, in Luftstromricntung gemessen 20,4 bis 21,7 mm beträgt, die Vorder- und Hinterkanten jeder Platte (1) etwa 3 mm breite unausgeschnittene Ränder (1 c) besitzen, und etwa 6 mm breite unausgeschnittene Zwischenzonen (led) zwischen benachbarten Bund-Reihen vorgesehen sind.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2393257A1 (fr) * 1977-05-09 1978-12-29 Serck Industries Ltd Echangeur de chaleur a surface secondaire
DE3819535A1 (de) * 1987-06-12 1988-12-22 Mitsubishi Electric Corp Waermetauscher und verfahren zu seiner herstellung
EP0305665A1 (de) * 1987-08-29 1989-03-08 Behr GmbH & Co. Wärmetauscher mit Lamellenrippen

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DE2527147B2 (de) 1979-10-25

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