DE2815560A1 - Waermeaustauscher fuer wahlweise verwendung als verdampfer oder kondensator - Google Patents

Waermeaustauscher fuer wahlweise verwendung als verdampfer oder kondensator

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DE2815560A1
DE2815560A1 DE19782815560 DE2815560A DE2815560A1 DE 2815560 A1 DE2815560 A1 DE 2815560A1 DE 19782815560 DE19782815560 DE 19782815560 DE 2815560 A DE2815560 A DE 2815560A DE 2815560 A1 DE2815560 A1 DE 2815560A1
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DE
Germany
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heat exchanger
tubes
nozzle plate
end wall
flow
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19782815560
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English (en)
Inventor
Kjell Oskar Hultberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stal Refrigeration AB
Original Assignee
Stal Refrigeration AB
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/026Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0278Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of stacked distribution plates or perforated plates arranged over end plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28BSTEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B1/00Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
    • F28B1/02Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using water or other liquid as the cooling medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0068Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for refrigerant cycles

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  • Wärmeaustauscher für wahlweise Verwendung als Verdampfer
  • oder Kondensator Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher für wahlweise Verwendung als Verdampfer oder Kondensator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solcher Wärmeaustauscher kann vorzugsweise in einer Wärmepumpenanlage Verwendung finden.
  • Eine Wärmepumpenanlage besteht im Prinzip aus einem geschlossenen Kreis, in welchem ein Kompressor, ein erster Wärmeaustauscher, ein Expansionsventil und ein zweiter Wärmeaustauscher liegen. In einer ersten Betriebsart arbeitet der erste Wärmeaustauscher als Kondensator, in welchem das im geschlossenen Kreis zirkulierende Kühlmittel kondensiert wird, während der zweite Wärmeaustauscher als Verdampfer für das Kühlmittel arbeitet.
  • Eine Wärmemenge wird auf diese Weise aus der Umgebung vom Kühlmittel in dem zweiten Wärmeaustauscher aufgenommen und bei einer höheren Enthalpie über den ersten Wärmeaustauscher von dem Kühlmittel an den Wärmeverbraucher abgegeben. Beispielsweise kann man sich vorstellen, daß der erste Wärmeaustauscher sich in einem Wohnhaus befindet, während sich der andere Wärmeaustauscher außerhalb des Hauses befindet. Bei dieser ersten Betriebsart, die während der kälteren Jahreszeit angewendet wird, wird dem Wohnhaus von außen Wärme zugeführt.
  • Während der wärmeren Jahreszeit wünscht man stattdessen,das Wohnhaus zu kühlen, so daß der erste Wärmeaustauscher als Verdampfer und der zweite Wärmeaustauscher als Kondensator arbeiten muß.
  • In diesem Fall ist die Strömungsrichtung des Kühlmittels häufig entgegengesetzt zur Strömungsrichtung im ersten Fall.
  • Bei Wärmepumpen der beschriebenen Art werden häufig Rohrwärmeaustauscher mit Wasser oder einer anderen gleichwertigen Flüssigkeit als Wärme- oder Kälteträger verwendet. Um einen solchen Wärmeaustauscher alternativ als Verdampfer oder Kondensator verwenden zu können, war es bisher notwendig, daß das Kühlmittel über die Außenseite der Rohre strömt. Durch eine solche Verwendungsart werden nämlich gewisse Funktionsprobleme beim Übergang des Wärmeaustauschers zwischen dem Verdampfer- und Kondensatorbetrieb vermieden. Gleichzeitig wird jedoch der Nachteil in Kauf genommen, daß eine verhältnismäßig große Kühlmittelmenge in das System eingefüllt werden muß. Als Folge hiervon sind große und daher teure und viel Raum erfordernde Flüssigkeitsabscheider und Sammelbehälter für Kühlmittel erforderlich.
  • Um diese Nachteile zu beseitigen, wäre es daher ein Vorteil, wenn man das Kühlmittel innerhalb der Rohre strömen lassen könnte. Dies ist auch möglich, solange man nur verlangt, daß der Rohrwärmeaustauscher entweder nur als Verdampfer oder Kondensator arbeitet. Der Rohrwärmeaustauscher enthält normalerweise ein Bündel gerader Röhren, d.h. Rohre sind nach den Seiten abdichtend in zwei Stirnwände eingelassen und befestigt, welche Stirnwände häufig als Rohrplatten bezeichnet werden und die von einem Mantel umgeben sind, der dichtend an den Rohrplatten befestigt ist.
  • Wenn ein solcher Rohrwärmeaustauscher als Verdampfer arbeiten soll, wird er mit einer Anordnung zur Verteilung des Kühlmittels ausgerüstet, entweder in Gestalt von Drosseleinrichtungen in jeder Rohröffnung oder in Gestalt einer sogenannten Düsenplatte, die eine Anzahl Düsen enthält, von denen jede mit je einem Rohr koaxial angeordnet ist. Die Düsenplatte ist unmittelbar im Anschluß an die Rohröffnungen angeordnet.
  • Wenn der Rohrwärmeaustauscher dagegen als Kondensator arbeiten soll, dann ist er nicht mit einer Kühlmittelverteilungseinrichtung ausgerüstet, sondern nur mit einer Einlaufkammer im Anschluß an die Rohre, so daß das in Gasform einströmende Kühlmittel sich auf die Rohre verteilen kann. Im Anschluß an das Auslaufende der Rohre befindet sich eine entsprechende Kammer für das Sammeln und Abführen des kondensierten Kühlmittels.
  • Wenn man nun versucht, einen solchen als Verdampfer vorgesehenen Rohrwärmeaustaus2rals Kondensator zu verwenden, so erhält man einen schlechten Wirkungsgrad, weil in einer ersten möglichen Betriebsform das Gas durch die Kühlmittelverteilungsanordnung strömen muß, was einen relativ großen Druckabfall zur Folge hat.
  • In einer zweiten möglichen Betriebsform, bei welcher das Gas in der umgekehrten Richtung durch die Rohre strömt, füllen sich die Rohre zunächst zu einem großen Teil mit Kondensat, bevor ein Dränieren überhaupt erst möglich wird, wonach das Dränieren unter einem unnötigen Druckabfall stattfindet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art zu entwickeln, in welchem das Kühlmittel mit gutem Wirkungsgrad innerhalb der Rohre strömen kann.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Wärmeaustauscher nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in dem Unteranspruch genannt.
  • In der erfindungsgemäßen Ausbildung arbeitet ein Rohrwärmeaustauscher in effektiver Weise sowohl als Verdampfer wie auch als Kondensator mit einer mäßigen Kühlmittelmenge. Dank der geraden Durchströmungsrichtung erhält man eine schnelle Umstellung ohne Gefahr eines Schadens, wenn die Anlage reversiert wird.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der Abstand zwischen den in der Düsenplatte koaxial mit je einem Rohr angeordneten Düsen und den Rohreinläufen nicht minimal klein sein muß, um eine wirksame Verteilung der Flüssigkeit auf die Rohre zu erreichen. Man kann den Abstand so groß machen, daß sich eine Kammer.für angesammeltes Kondensat bildet, an welche ein Ablauf angeschlossen wird, welcher gewöhnlich in der Wand des Distanzringes selbst oder in der Nähe der Distanzringwand in der äußeren Stirnwand angeordnet wird. Dieser Ablauf fungiert als Eintrittsöffnung für Gas, wenn die Strömungsrichtung des Mediums im Kondensator dieselbe ist wie im Verdampfer.
  • Durch die die Erfindung weiterbildende Anordnung gemäß Anspruch 2 wird eine noch wirksamere Verteilung der einkommenden Flüssigkeit auf die Rohre sichergestellt, ohne daß der Kondensatfluß in einer von beiden Richtungen behindert wird.
  • Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch das eine Ende einer Ausführungsform eines Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine entsprechende Darstellung wie Fig. 1 von einer anderen Ausführungsform eines Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung.
  • In Fig.1, welche eine erste Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt, ist ein äußerer Mantel mit 1 bezeichnet, welcher zwischen zwei inneren Stirnwänden 2 befestigt ist, von denen nur eine in der Zeichnung dargestellt ist. Diese Stirnwände haben eine Anzahl Löcher 3, in welche je ein gerades Rohr 4 nach den Seiten dichtend eingesetzt ist. Der Wärmeaustauscher hat zwei äußere Stirnwände 5, die mit Anschlüssen 6 für das Medium versehen sind, welches durch die Rohre 4 hindurchströmen soll. An der Innenseite der dargestellten einen äußeren Stirnwand 5 befindet sich in einem geringen Abstand von dieser Stirnwand eine Düsenplatte 7, die mit einer Anzahl Düsen 8 versehen ist, von denen jede koaxial mit einem Rohr 4 angeordnet ist. Zwischen der inneren Stirnwand 2 und der äußeren Stirnwand 5 ist ein Distanzring 9 derart eingesetzt, daß sich eine Kammer 10 zwischen der inneren Stirnwand 2 und der Düsenplatte 7 bildet. Im unteren Teil des Distanzringes 9 befindet sich ein Anschluß 11, der entweder als Ablauf für das sich in der Kammer 10 sammelnde Kondensat dient oder als Eintrittsöffnung für Gas dient.
  • Wenn der beschriebene Wärmeaustauscher als Verdampfer verwendet wird, dann wird die Flüssigkeit durch den gezeigten Anschluß 6 zugeführt. Sie wird durch die Düsen 8 verteilt und strömt von diesen auf die Rohre 4, so daß die Flüssigkeit auf diese Rohre gleichmäßig verteilt wird.
  • Wenn dagegen der Wärmeaustauscher als Kondensator arbeiten soll, dann wird das zugeführte Gas entweder durch den anderen nicht gezeigten Anschluß 6 (am rechten Ende des in Fig. 1 angedeuteten Wärmeaustauschers) oder durch den Anschluß 11 eingeleitet und strömt durch die Rohre 4, wobei es kondensiert. Der in Fig. 1 dargestellte Anschluß 6 ist hierbei verschlossen. Das Kondensat strömt in dem ersten der beiden genannten Kondensatorbetriebsformen in die Kammer 10 und wird durch den Anschluß 11 abgeführt.
  • In der anderen Kondensatorbetriebsform strömt das Kondensat in eine Kammer an dem nicht dargestellten rechten Ende des Wärmeaustauschers, von wo aus es abgeführt wird.
  • In der anderen, aus Fig. 2 hervorgehenden Ausführungsform der Erfindung werden für entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet. Der Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und der oben beschriebenen besteht nur darin, daß rohrförmige Mundstücke 12 vorhanden ist, die sich von den Düsen 8 bis fast an den Eingang der Rohre 4 erstrecken. Es ist auch möglich, daß sich die Mundstücke 12 bis an die Rohre 4 oder sogar in diese hinein erstrecken. In diesem Falle wäre es erforderlich, daß zumindest der Teil der Mundstücke, welcher sich in diesem Falle in das Rohr hinein erstreckt, sowie ein kleines zusätzliches Ende einen kleineren Durchmesser hat als die Innenseite der Rohre, damit ein freier Durchtritt zwischen den Rohren und der Kammer 70 sichergestellt ist.
  • Die Arbeitsweise des Wärmeaustauschers gemäß Fig. 2 ist dieselbe wie bei dem Wärmeaustauscher gemäß Fig. 1.
  • L e e r s e i t e

Claims (2)

  1. PATENT ANSPRÜCHE: 1. Wärmeaustauscher für wahlweise Verwendung als Verdampfer oder Kondensator für ein Medium, vorzugsweise für eine Wärmepumpenan--lage, wobei das zu verdampfende bzw. zu kondensierende Medium vorzugsweise in entgegengesetzter Richtung durch den Wärmeaustauscher inneren strömen, mit einem Mantel, einer ersten und einer zweiten/stirnwand, die mit einer Anzahl vorzugsweise paarweise angeordneter koaxialer Löcher versehen sind, zwischen denen dichtend eine Anzahl Rohre zum Durchströmen des Mediums befestigt sind, mit einer ersten und einer zweiten äußeren Stirnwand mit vorzugsweise zentral angeordnetem Anschluß und mit einer zwischen der ersten innere: Stirnwand und der ersten äußeren Stirnwand angeordneten Düsen platte, auf der koaxial zu jedem Rohr je eine Düse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten inneren Stirnwand (2) und der Düsenplatte (7) ein Distanzring (9) derart angeordnet ist, daß eine Kammer (10) für von den Rohren (4) kommendes Kondensat gebildet wird und daß ein Ablauf(ll) für das Kondensat bzw.
    ein Einlaß (11) für zu kondensierendes Medium entweder im oder nahe bei dem Distanzring (9) angeordnet ist.
  2. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenplatte (7) mit Mundstücken (12) versehen ist, die von den Düsen (8) ausgehen und sich in Richtung auf die Rohre (4) erstrecken, ohne jedoch mit den Rohren (4) in einer den Durchfluß des Mediums verhindernden Verbindung zu stehen.
DE19782815560 1977-04-22 1978-04-11 Waermeaustauscher fuer wahlweise verwendung als verdampfer oder kondensator Withdrawn DE2815560A1 (de)

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SE7704649A SE410220B (sv) 1977-04-22 1977-04-22 Reversibel forangare - kondensor for vermepump

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DE2815560A1 true DE2815560A1 (de) 1978-11-02

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2507299A1 (fr) * 1981-06-05 1982-12-10 Wieland Werke Ag Dispositif permettant de repartir egalement un milieu sur plusieurs tubes paralleles
EP0068057A2 (de) * 1981-06-26 1983-01-05 Societe Chimique De La Grande Paroisse, Azote Et Produits Chimiques Nitrationsreaktor für Kohlenwasserstoffe in der Gasphase

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2507299A1 (fr) * 1981-06-05 1982-12-10 Wieland Werke Ag Dispositif permettant de repartir egalement un milieu sur plusieurs tubes paralleles
EP0068057A2 (de) * 1981-06-26 1983-01-05 Societe Chimique De La Grande Paroisse, Azote Et Produits Chimiques Nitrationsreaktor für Kohlenwasserstoffe in der Gasphase
EP0068057A3 (en) * 1981-07-06 1984-02-01 Societe Chimique De La Grande Paroisse Azote Et Produits Chimiques Nitration reactor for hydrocarbons in the gas phase

Also Published As

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SE7704649L (sv) 1978-10-23
SE410220B (sv) 1979-10-01

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