DE2603586C3 - Rohrwärmetauscher mit einem Mantel und einem in diesem fluchtend angeordneten Kern - Google Patents

Rohrwärmetauscher mit einem Mantel und einem in diesem fluchtend angeordneten Kern

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rohrwärmelauscher mit einem Mantel und einem in diesem fluchtend angeordneten Kern, auf den im wesentlichen gleichlangen schraubenförmig durch ein rippenbilden- <les Element umwundene Rohre zum Durchgang je tines fließbaren Mediums in und zwischen diesen in dem durch das Mantelrohr und den Kern begrenzten Hohlraum in mindestens zwei Schichten aufgewickelt find.
Der erfindungsgemäße Rohrwärmetauscher kann in der Tiefkühltechnik, insbesondere bei Erdgasverflüssigungs- und Verlegungsanlagen mit gutem Erfolg Verwendung finden. Er kann ebenfalls in einem lclicbigcn Zweig der Technik, in welchem wirkungsvolle, in gedrängter räumlicher Bauweise erstellte Rohr-.wärmetauscher erforderlich sind, verwendet werden.
- Am zweckmäßigsten wird er bei Tieftemperaturkühlsystemen, insbesoiidere bei Heliumkühlanlagen und -verflüssigern verwendet.
Rohrwärmetauscher von Heliümkühianlagen müssen einer Reihe von Anforderungen gerecht Werden, die
sich aus folgenden Besonderheiten ihrer Betriebsbedingungen ergeben:
Bei Rohrwärmetauschern von Heliumkühlanlagen wird die Käite in einem weiten Temperaturbereich (von 3,5 K bis 330 K) zurückgewonnen. Deswegen sind ein starkes Temperaturgefälle und beträchtliche Wärmebelastungen für diese kennzeichnend, was jeweils große Wärmetauscherflächen erfordert. Gleichzeitig ist der verfügbare Energieverbrauch für den Transport des Heliums durch den Apparat sehr niedrig, weil die zulässigen Druckverluste in den Linien des warmen Heliumleichtstromes in den Röhren (üblicherweise beträgt sein Druck 8 bis 25 atm) und besonders in der Linie des kalten Heliumgegenstromes im Rohrzwischenraum (sein Druck beträgt 0,5 bis 1,5 atm), begrenzt sind. Bei Kühlanlagen mit einer Kältegewinnung bei einem Temperaturniveau von 4,5 K dürften z. B. die zulässigen Druckverluste in der Heliumgegenstromlinie, weiche Rohrwärmetauscher, sämtliche Rohrleitungen, Sammelstücke und Stutzen umfaßt, nicht über 3000 mn WS liegen.
Hinsichtlich von Rippen umwundenen Rohrwärmetauschern bedingen diese zwei Bedingungen in der Regel die Entwicklung mehrschichtiger Apparate, bei denen die Rohre in mehreren Lagen auf einem Kern aufgewickelt sind.
Um gute Energieverbrauchswerte bei einer Kühleinrichtung zu gewim en. müssen die Rohrwärmetauscher kleine Temperaturdifferenzen aufweisen. Besonders notwendig ist das bei Rohrwärmetauschern, die auf einem Temperaturniveau von unter 20 K betrieben werden. Hier darf der Temperaturunterschied zwischen den Wärmetauschströmen ein Grad nicht überschreiten. Es ist sehr wirtschaftlich, wenn die Temperaturdifferenz innerhalb von 0,1 bis 0.5° liegt.
Die Entwicklung von wirkungsvollen, d. h. den angegebenen Anforderungen in genügendem Maß entsprechenden Rohrwärmetauschern ist eine komplizierte Entwicklung Aufgaoe. Besonders schwer ist es. infolge des sog. Sekundäreffekte1 kleine Temperaturdifferenzen zu gewährleisten.
Dazu gehören in erster Liniü eine iongitudinale Wärmeleitung in den Bauelementen der Rohrwärmetauscher und eine Ungleichmäßigkeit in der Verteilung der Gasströme nach den einzelnen Kanälen des Wärmetauscher·
Ausgehend von diesen Betriebsbedingungen müssen die Rohrwärmetauscher von Heliumkühlanlagen folgenden Anforderungen gerecht werden. Sie müssen:
eine in gedrängter Bauweise erstellte Wärmelauscherfläche aufweisen, damit große Wärmetauscherflächen im Wärmetauscher mit annehmbaren Außenabmessungen Platz finden können,
gute Wärmeeigenschaften bei relativ kleinen Druck-Verlusten aufweisen.
kleine Größen der Sekundäreffekte aulweisen, die die Bildung von kleinen Temperaturunterschieden zwischen den Wärmetauscherströmen gewährleisten,
fertigungsgerecht und wirtschaftlich herstellbar sein, einen hohen Faktor der Betriebssicherheit haben.
Es ist ein Rohrwärmetauscher bekannt, der von Firmen in den USA, Großbritannien und Frankreich bui "Hcliumkraftanlagen und -verflüssigern benutzt wird.
Dieser den auf dem Gebiet der Tiefkühltechnik tätigen Fachleuten bekannte Apparat, der als Wärmetauscher in Coilins^Bauweise genannt wird, enthält einen zylindrischen Kern, auf welchem mit spiralförmig umwundenen Rippen aus dünnem Band umwundene
Rohre angeordnet sind. Es sind hierbei nachgiebige Dichtungsschnur vorgesehen, die in den Windungslükken der Rohre an deren Außen- und Innenseite Platz finden. Dieser bekannte Rohrwärmetauscher weist ein äußeres Mantelrohr und Abstandsrohre auf, die zwischen den Rohrschichten angeordnet sind. In jeder Schicht sind die rippenurnwundenen Rohre derart angeordnet, daß der axiale Mittenabstand der Querschnitte der Rohre zwischen den nebeneinander angeordneten Windungen der einen Schicht sowie der in Abstand zwischen diesen Mitten und denen der Querschnitte der Rohre in den Windungen der zweiten radial daran angrenzenden Schicht den Summenbetrag von einem Durchmesser der Rohre und zwei Höhen der Rippen gleicht. Dadurch kommen die Windungen in r> jeder Schicht nur mit den Stirnflächen der Rippen in Berührung, während die Oberflächen der Rohre in den Windungen sich nicht berühren, weil die Rohre in den Schichten durch die Abstandsmantelrohre voneinander getrennt sind. >o
Die Rippen sind bei diesem Rohrwärmetauscher am Rohr durch Löten befestigt.
Derartige bekannte Rohrwärmetauscher zählen zu sehr wirksamen Apparaten, weil sie bei verhältnismäßig kleinen Druckverlusten im Zwischenraum des Apparates gute Wärmeeigenschaften aufweisen.
Kin Nachteil dieser bekannten Rohrwärmetauscher besteht in der baulichen Gestaltung. Bei diesen bekannten Rohrwärmetauschern sind zwischen den Rohrschichten Abstandsmantelrohre angeordnet, die den Abstand zwischen den Schichten der Rohre fixieren und eine Verformung der Rippen sowie ein Eindringen derselben in benachbarte Schichten verhindern. Gleichzeitig bieten die Abstandsmantelrohre die Möglichkeit, die Wärme an der Wärmetauschfläche vorbei überströ- r> men zu lassen, indem die Wärme durch diese Abstandsmantelrohre strömt. Dies kann einen Anstieg der Temperaturdifferenz zwischen den Wärmetauschströmen mit sich bringen. Außerdem ist bei einer solchen baulichen Gestaltung ein Aufwickeln der Rohre -tn mit nachgi"bigen Schnüren vorgesehen. Die Schnüre bewirken ein vollständiges Umströmen der rippenumwundenen Oberfläche und füllen eventuelle Undichtigkeiten zwischen den Rohrschichten und den Mantelrohren aus.
Es ist auch ein Rohrwärmetauscher bekannt, der ein Mantelrohr und eLien zylindrischen Kern mit auf diesen in mehreren Schichten aufgewickelten, mit Runddraht rippenumwundenen Rohren enthält. In jeder Schicht sind die Rohre auf den Kern mit einem gewissen Spiel zwischen den Nachbarvindungen derart aufgewickelt, daß der axiale Mittenabstand der Querschnitte der Rohre zwischen nebeneinander angeordneten Windungen der einen Schicht die Größe überschreitet, die dem Summenbetrag von zwei Rohrdurchmessern des Rohres und zwei Höhen der Rippen gleicht, während der Miitenabstand der Querschnitte der Rohre in den Windungen der zweiten radial dazu angrenzenden Schichten dem Summenbetrag von zwei Durchmessern des Rohres und zwei Höhen der Rohre gleicht. Dadurch t>n stehen die Oberflächen der Rohre in der Schicht in keinem Kontakt miteinander und berühren sich lediglich mit denStirnflächen der, Rippen zwischenberiachbärten Schichten (siehe Buch von E. L AntonöVj et. al. »Uströivstvo dlya akhläzhdeniya prismnikov islucheniya«, S. 102, Verlag »Mashinostroeriiä«, Leningrad, 1969,UdSSR).
Die bauliche Gestaltung dieses bekannten RohrWärmetauschers, der drahtberippte Rohre aufweist, ist einfach und in der Herstellung unkompliziert. Ein Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht jedoch in der gleichbleibenden Steigung der Rippen in den Schichten. Diese Rohrwärmetauscher können nur mit einer kleinen Anzahl von Rohrschichten (1 bis 3) Verwendung finden. Bei einer weiteren Erhöhung der Zahl der Schichten nimmt der Durchmesser einer jeden Schicht der Rohre im Vergleich zum Durchmesser des Kernes wesentlich zu.
Bei konstanter Steigung unterscheiden sich die Rohre in den einzelnen Schichten beträchtlich in ihrer Länge. Dieses bewirkt eine ungleichmäßige Verteilung von fließfähigem Medium, z. B. Helium, in den Rohren, was die Möglichkeit ausschaltet, im Wärmeaustauscher eine kleine Temperaturdifferenz zu erreichen, wobei der Apparat bei mehrschichtiger Gestaltung des Rohrwärmetauschers nicht funktionsfähig ist.
Es ist auch ein Rohrwärmetauscher aus rippenumwundenen Rohren bekannt (DE-PS 19 95 571), bei dem als Benppung ein Draht mit "-'idem Querschnitt verwendet wird, wobei die Abstünde zwischen den Rohren über ihre gesamte Länge die gleichen sind, so daß sich der Nachteil ergibt, daß in den Rohren keine Verwirbelung des Fluidums erzielbar ist und so.nit kein intensiver Wärmeaustausch erreichbar ist.
Es ist auch ein aus Rohrbündeln bestehender Rohrwärmetauscher mit Abstandsstücken bekannt, die in Form eines als Rippe um einen kurzen Teil de:, Rohres gewickelten Drahtes gestaltet sind, wobei die Abstandsstücke in gewissen Rohrabschnitten angeordnet sind und sich nicht über die gesamte Länge der Rohre erstrecken, wobei sie lediglich dazu dienen, die Rohre des Bündels in ihrer gegenseitigen Lage zu sichern.
Es sind auch Rohrwärmeaustauscher bekannt, die aus Rohren mit Rippen in Form eines Bandes bestehen (DE-PS 19 37 652. DE-PS 4 50 232 und US-PS
13 67 881), wobei die Anordnung der Rohre in zueinander gleichmäßigem Abstand vorgesehen ist. Derartige bekannte Rohrwärmetauscher ermöglichen jeioch keine Intensivierung des Wärmeaustausches.
Es ist auch ein Rohrwärmetauscher bekannt (FR-PS
14 09 932), welcher an der Rohrwandung Prägungen aufweist, die jedoch lediglich zu dem Zwecke dienen, an der Außenwandung des Rohrwärmetajschers gelegene spiralförmige Kanäle am Außenring zu bilden. Mit derartigen an den Außenwänden angeordneten Kanälen wird jedoch keine Beeinflussung und Verbesserung des Wärmeaustausches durch das in den Kanälen fließende Medium erzielt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Rohrwärmetauscher zu schaffen, der hohe thermische und hydrodynamische Eigenschaften aufweist und eine bessere Übertragung des Wärmetausches erzielbar ist. wobei es auch ermöglicht worden soll, mit einfachen, in der Technik bekannten Mitteln den Konvektionswärmetausch in langen gewickelten und gerippten Rohren mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser zu :itensivieren.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das rippenbildende Element auf jedes Rohr mit einer Steigerung an der radialen Außenseite des Rohres Von mindestens zwei Dicken des Elementes aufgewunden ist und die Röhre in jeder Schicht derart auf den Kern aufgewickelt sind, daß der axialt Mittenabstand der Querschnitte der Rohre zwischen den nebeneinander angeordneten Windungen der einen Schicht sowie der Abstand
zwischen diesen Mitten und denen der Querschnitte der Rohre in dan Windungen der zweiten, radial daran angrenzenden Schicht sich Von einer dem Summenbetrag von einem Durchmesser des Rohres und zwei Höhen der Rippe gleichen Größe bis zU einer dem Summenbetrag von einem Durchmesser des Rohres und einer Höhe der Rippe gleichen Größe allmählich ändern^ wobei diese Abstandsänderungen sich auf der gesamten Länge über den Querschnitt des Wärmeaustauschers periodisch wiederholen, Wodurch die Stirriflächan der Rippen einer jeden Windung des Rohres abwechselnd mit den Stirnflächen der Rippen und den Oberflächen der Rohre der Nachbarwindungen in Berührung kommen.
Eine derartige Lösung bietet die Möglichkeit, die Steigerung der Rohre bei mehrschichtigen Rohrwärmeaustauschern schichtweise zu ändern, ohne daß zusätzliche bauliche Abstandselementc verwendet werden müssen, so daß auf unkomplizierte Weise eine Verbesserung des Wärmeaustausches erzielbar ist.
Es ist zweckmäßig, wenn jedes Rohr an seiner Außenfläche eine über seine gesamte Länge reichende schraubenförmige rinnenartige Prägung aufweist.
Eine derartige Gestallung ermöglicht es, die Wärmeabgabe in den Rohren zu intensivieren, was die Gesamtwärmeübertragungszahl des Rohrwärmetauschers erhöht.
Es ist vorteilhaft, wenn das am Rohr Rippen bildende Element einen runden, ovalen oder stromlinienförmigen Querschnitt aufweist.
Mit einer derartigen Gestaltung des rippenbildenden Elementes kann die Rippe gleichzeitig als Abstandselement zwischen den Rohrschichten und -windungen dienen.
Beim spielfreien Aufwickeln der mit einem rippenbildenden Element von solcher Form berippten Rohre bilden sich zwischen den Rohrschichten stromlinienförmige und kleine Abmessungen aufweisende Kanäle aus, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, sehr kompakte Rohrwärmetauscher zu erhalten.
Im Vergleich mit bekannten derartigen Rohrwärmetauschern bietet die erfindungsgemäße Gestaltung die
verhältnismäßig kleinen Druckverlusten eine sehr gedrängte Bauweise und Sicherheit zu erreichen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 den Rohrwärmetauscher in schematischer Darstellung, teilweise im Längsschnitt.
Fig.2 ein mit einem als Rundrad gestalteten rippenbildenden Element rippenumwundenes Rohr des Rohrwärmetauscheii, teilweise im Längsschnitt,
Fig.3 den Rohrwärmetauscher (in zweischichtiger Gestaltung), in schematischer Darstellung, teilweise in Draufsicht,
Fig.4 ein mit ringförmigen Prägungen versehenes Rohr des Rohrwärmetauschers mit einem aus Draht gestalteten rippenbildenden Element, teilweise im Längsschnitt,
Fig.5 das mit Draht rippenumwundene Rohr des Rohrwärmetauschers mit in ihrer Lage mit der der Rippen übereinstimmenden wendeiförmigen Prägungen,
F i g. 6 eine Gestaltung gemäß F i g. 5, bei der die Lage der Prägung nicht mit der der Rippen übereinstimmt
Der Rohrwärmetauscher kann bei Heliumkühlanlagen und -verflüssigern von kleiner, mittlerer und großer Leistung mit gutem Erfolg verwendet werden. Der Rohrwärmetauschcr enthält ein zylinderförmiges Mantelrohr 1 (Fig. 1, 3). Im Mantelrohr ist ein mit diesem fluchtender zylindrischer Kern angeordnet, auf welchem im wesentlichen gleichlanget mit einem rippenbil· ί denden Element rippenumwundene Röhre (Fig. 1—6) mirideslens in zwei Schichten aufgewickelt sind.
Das rippenbilddnde Element dient zum Durchtritt eines fließbaren Mediums, gegebenenfalls eines Stromes von warmem gasförmigen Helium. Die Rohre 4 sind mit
jo einer nachgiebigen Schnur (F i g. Ii), die" zum Abdichten eines eventuellen Spielraumes zwischen dem zylindrischen Kern 2 und der ersten Schicht der Rohre 3 dient, auf den Kern 2 aufgewickelt. Mit Hilfe dieser Schnur 5 bildet sich ein Kanal aus, der der Form nach den zwischen den Schichten der Rohre 3 gebildeten Kanälen nahekommt. In den Kanälen zwischen dem Kern 2 und der ersten Schicht der Rohre 3 schafft dies solche Bedingungen der Wärmeübertragung, die denen in den Kanälen zwischen den Rohrschichten nahe sind.
verschiedenartige Vorsprunge oder Aussparungen am Kern mit rundem, ovalem, dreieckigem Querschnitt u. ä. m. können die Funktion als Schnur 5 erfüllen. Auf die Außenschichten der Rohre 3 ist ebenfalls die nachgiebige Schnur 5 aufgewickelt, die gemeinsam mit einer Folie 6 (F i g. 3) eine gewisse Abweichung von der zylindrischen Form der letzten Schicht der Rohre 3 und eventuelle Undichtigkeiten zwischen der letzten Schicht der Rohre 3 und dem Mantelrohr 1 ausgleicht.
In deifi durch das Mantelrohr 1 und den Kern begrenzten Hohlraum fließt zwischen den Rohren 3 ein fließbares Medium, gegebenenfalls ein kalter gasförmiger Heliumgegenstrom. Auf die Rohre 3 ist das rippenbildende Element 4 (Fig. 1 bis 6) aufgewickelt, das bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung einen Draht darstellt. Der Draht ist mit einer Steigung an der radialen Außenseite des Rohres von mindestens zwei Dicken H des als Element 4 verwendeten Drahtes aufgewunden. Bei dem Rohrwärmetauscher sind die Rohre 3 in jeder Schicht derart auf den Kern aufgewickelt, daß der axiale Mittenabstand M der Querschnitte der Rohre 3 zwischen den nebeneinander angeordneten Windungen der einen Schicht sowie der AhUand 7wi«-hpn diesen Mitten und denen der Querschnitte der Rohre 3 in den Windungen der zweiten radial daran angrenzenden Schicht sich von einer den Summenbetsrag von einem Durchmesser Ddes Rohres 3 und zwei Höhen H der Rippen 4 gleichen Größe bis zu einer dem Summenbetrag von einem Durchmesser D des Rohres 3 und einer Höhe H der Rippe 4 gleichen Größe allmählich ändern, wobei diese Abstandsänderungen sich auf der gesamten Länge und dem Querschnitt des Rohrwärmetauschers periodisch wiederholen, wodurch die Stirnflächen der Rippen 4 einer jeden Windung des Rohres 3 abwechselnd mit den Stirnflächen der Elemente 4 und den Oberflächen der Rohre 3 der Nachbarwindungen in Berührung kommen. Eine derartige Aufwickelung der Rohre 3 bietet die Möglichkeit, die Steigung der Rohre schichtweise zu ändern, ohne daß zusätzliche bauliche Abstandselemente zwischen den Rohrschichten angeordnet werden müssen.
Aufgrund des wellenförmigen Verlaufs der Rohre 3, die diese beim um die Achse des Kernes verlaufenden dichten Aufwickeln erlangen, ergeben sich dabei willkürlich veränderliche Mittenabstände M der Querschnitte der Rohre. Diese Lage der Rohre 3 am Rohrwärmetauscher gibt ihm eine Ähnlichkeit mit Wärmetauschern, die eine Aufsatz- und Aufschüttwär-
rrieaustauschflächc aufweisen.
Ebenso wie für diese Oberflächen ändert sich die Form und die Abmessungen der im Zwischenraum zwischen den Rohren des Rohrwärmetauschers gebildeten Kanäle kontinuierlich in einer bestimmten Reihenfolge, die von den Größen der Durchmesser des Rohres 3, des Drahtes und der Steigung der Wicklung abhängig ist. Di£ei haben die durchschnittlichen geometrischen Abmessungen der Kanäle konstante Werte. Diese Eigenschaft der baulichen Gestaltung ergibt gute Bedingungen für ein gutes Durchmischen (Verwirbeln) des Heliumstromes im Zwischenraum zwischen den Rohren des Rohrwärmetauschers, wobei hohe Werte des Wärmeabgabekoeffizienten gewährleistet werden. Außerdem ist sie zum Erreichen einer kleinen Temperaturdifferenz im Rohrwärmetauscher von großer Bedeutung. Durch diese bauliche Gestaltung wird eine gleichmäßige Verteilung des Heliumstromes über den Querschnitt des Rohrwärmetauschers gewährleistet. Letzten Endes schaltet die Ausführung des Wärmetauschers ohne zusätzliche Abstandselemente die Möglichkeit aus, die Wärme durch diese überströmen zu lassen und ermöglicht es, die Rohre 3 kontinuierlich auf den zylindrischen Kern 2 aufzuwikkeln.
Bei einer der Ausführungsvarianten des Rohrwärmetauschers kann jedes Rohr 3 über dessen gesamte Länge reichende schraubenlinienförmige, rinnenartige Prägungen 7 (F i g. 4—6) aufweisen.
Diese Prägungen 7 können ring- bzw. wendelförmig ausgeführt werden. Im letztgenannten Falle kann die Lage der wendeiförmigen Prägungen mit der Lage des auf das Rohr aufgewundenen Drahtes übereinstimmen, braucht es aber nicht zu tun. Die Prägungen 7 weisen eine stetig umrissene Form auf, wobei ihre Höhe im Verhältnis zum Durchmesser des Rohres 3 klein ist. Dadurch verhindert das Vorhandensein der Prägungen 7 am Rohre 3 die Berippung desselben nicht und stört auch nicht die Geometrie der Berippung.
Bei Heliumkühlanlagen und -verflüssigen! hoher ao Leistung wird der thermodynamische Kältekreislauf üblicherweise nach einem Niederdruckschema (6 bis
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den Rohren nicht genügend intensiv. Die dem Inneren des Rohres zugekehrte Konvexität bietet die Möglichkeit, die Wärmeabgabe zu intensivieren. Der Intensivierungseffekt des Wärmeaustauschers beruht auf periodischem Abreißen der Wandschicht des fließbaren Mediums von der glatten Wandung und einer künstlichen Verwirbelung desselben. Diese Erscheinung Bei derartiger Ausführung der Rippen können die rippenumwundenen Rohre ohne Gefahr einer Quetschung derselben spielfrei unter Spannung aufgewickelt werden. In diesem Fall kam) die Rippe gleichzeitig als Abstaridselemeht zwischen den Schichten und Wandungen der Röhre dienen.
Die Anwendung eines Drahtes als rippenbildendes Element 4 bietet die Möglichkeit, beim Rohrwärmctäu· scher Rohre3 mit kleinem Dufchmesserzu verwenden, wodurch eine gedrungene Bauart des Rohrwärrhetäüschers gewährleistet wird.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Lösung bietet sich also die Möglichkeit, einen wirkungsvollen, sehr kompakten, einfach herstellbaren und langlebigen gewundenen Rohrwärmetauscher zu schaffen.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäß gestalteten Rohrwärmetauschers ist wie folgt.
Fließendes Medium, z. B. ein Strom warmen, gasförmigen Heliums, tritt von einem (nicht dargestellten) Verdichter in eine (nicht dargestellte) Sammeirohrieitung des Rohrwärmetauschers ein, wo er sich in dem in mehreren Schichten auf den Kern 2 aufgewickelten Rohr 3 gleichmäßig verteilt.
In den Rohren 3 abgekühlt, strömt das Helium teilweise in eine (nicht dargestellte) Expansionsmaschine ein, wo es sich beim Ausdehnen zusätzlich abkühlt. Der andere Teil des Heliumstromes wird abgedrosselt und in Form eines kalten Heliumgegenstromes, der sich mit dem Heliumstrom nach der Expansionsmaschine vereinigt, dem Zwischenraum zwischen den Rohren des Rohrwärmetauschers zugeführt, wobei er seine Kälte an den Heliumstrom abgibt, der in den Rohren 3 strömt,
erhöht den Wärmeabgabekoeffizienten in den Rohren um ein 2- bis 3,5faches, wobei der Energieverbrauch für den Transport des fließbaren Mediums in den Rohren nur wenig zunimmt.
Das am rippenumwundenen Rohr angeordnete rippenbildende Element 4 weist einen stromlinienförmigen Querschnitt auf, wie das in F i g. 4 dargestellt ist.
Als rippenbildendes Element 4 kann Rund-, Ovaloder Profildraht mit stromlinienförmiger Stirnfläche öder können Rohre mit ähnlichem Querschnitt verwen-
Bei derartigen Ausführungen des rippenbildenden Elementes kann dieses unter Spannung auf das Rohr 3 aufgewunden werden. Dadurch wird ein zuverlässiger und inniger Kontakt zwischen dem Element 4 und dem Rohr 3 gewährleistet. In diesem Falle ist zum Verbinden des Rohres 3 mit dem Element 4 weder ein Löten noch ein Schweißen erforderlich.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen •30 240/282

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Rohrwärmetauscher mit einem Mantel und einem in diesem fluchtend angeordneten Kern, auf den im wesentlichen gleichlange schraubenförmig durch ein rippenbildendes Element umwundene Rohre zum Durchgang je eines fließbaren Mediums in und zwischen diesen in dem durch das Mantelrohr und den Kern begrenzten Hohlraum in mindestens zwei Schichten aufgewickelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das rippenbildende Element (4) auf jedes Rohr (3) mit einer Steigung an der radialen Außenseite des Rohres von mindestens zwei Dicken des Elementes (4) aufgewunden ist und die Rohre (3) in jeder Schicht derart auf den Kern (2) aufgewickelt sind, daß der axiale Mittenabstand (M) der Querschnitte der Rohre (3) zwischen den nebeneinander angeordneten Windungen der einen Schicht sowie der Abstand zwischen diesen Mitten und denen der Querschnitte der Rohre (3) in den WindungiT der zweiten, radial daran angrenzenden Schicht sich von einer dem Summenbetrag von einem Durchmesser (D) des Rohres (3) und zwei Höhen (H)der Rippe (4) gleichen Größe ois zu einer dem Summenbetrag von einem Durchmesser (D)des Rohres (3) und einer Höhe (H)der Rippe (4) gleichen Größe allmählich ändern, wobei diese Abstandsänderungen sich auf der gesamten Länge über den Querschnitt des Wärmeaustauschers periodisch wiederholen, wodurch die Stirnflächen der Rippen (4) einer jeden Windung des Rohres (3) abwechselnd mit den Stirnflächen der Rippen (4) und den Oberflächen der Rohre (3) der Nachbarwindungen in Berührung kommen
2. Rohrwärmetauschor nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß jedes iohr (3) an seiner Außenfläche eine über seine gesamte Länge reichende schraubenförmige rinnenartige Prägung (7) aufweist.
3. Rohrwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das am Rohr (3) Rippen bildende Element (4) einen runden, ovalen oder stromlinienförmigen Querschnitt aufweist.
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