DE2828094A1 - Hochleistungswaermeaustauscher - Google Patents
HochleistungswaermeaustauscherInfo
- Publication number
- DE2828094A1 DE2828094A1 DE19782828094 DE2828094A DE2828094A1 DE 2828094 A1 DE2828094 A1 DE 2828094A1 DE 19782828094 DE19782828094 DE 19782828094 DE 2828094 A DE2828094 A DE 2828094A DE 2828094 A1 DE2828094 A1 DE 2828094A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- refrigerant
- tube
- pipe
- cooled
- heat exchanger
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B39/00—Evaporators; Condensers
- F25B39/02—Evaporators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Värmeaustauscheinheiten, bei
denen ein Kältemittel durch das Innere eines Rohres hindurchstromen kann, während gleichzeitig das zu kühlende Strömungsmittel
über die Außenseite desselben Rohres strömt. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf Hochleistungs-Direktverdampfungsktihler
mit einem Gehäuse und einem Rohr*
Wärmeaustauscher mit einem Gehäuse und einem Rohr werden allgemein
bei Klimatisierungs- und Kühlanlagen größeren Umfangs
kommerziell verwendet, wobei ein Umwälzströmungsmittel, im
allgemeinen Wasser in dem Wärmeaustauscher gekühlt und anschließend im Gebäude umgewälzt und den bestimmten Bereichen
zugeführt wird, wo eine Kühlung erforderlich ist. Häufig wird ein Wärmeaustauscher mit Gehäuse und Rohr als ein Bestandteil
einer kompletten Kühleinheit mit einem herkömmlichen Dampfdruckkühltakt verkauft. Hierbei strömt das Kältemittel durch
einen Kompressor, wo seine Temperatur und sein Druck erhöht werden, strömt dann weiter zu einem Kondensator, wo das Kältemittel
gekühlt wird. Von dem Kondensator strömt das Kältemittel durch eine Expansionssteüereinrichtung, in welcher der Druck
des Kältemittels vermindert wird, und schließlich strömt das Kältemittel zu dem aus einem Gehäuse und einem Rohr bestehenden
Wärmeaustauscher, in welchem das flüssige Kältemittel seinen Zustand in ein gasförmiges Kältemittel verändert und Wärme aus
der in dem Verfahren zu kühlenden Flüssigkeit absorbiert.Danach
kehrt das gasförmige Kältemittel zu dem Kompressor zurück, wo es wiederum komprimiert wird, um den nächsten Takt zu beginnen.
809883/0824 "*/6
282809«
Aus Gehäuse und Rohr bestehende Wärmeaustauscher sind in der
Kälteindustrie auch bereits getrennt verkauft worden, und zwar hauptsächlich als ¥asserkühleinheiten in Kühlmaschinen für
kommerzielle und Geschäftsanlagen·
Die typische Direktverdampfungsabkühl- oder -kühlanlage besitzt
eine Vielzahl paralleler, kältemittelführender Rohre, die zwischen Sammelrohren gelagert sind, welche mit Einlaß- und
Auslaßleitungen innerhalb des zylindrischen Gehäuses in Verbindung stehen. Das Kältemittel wird durch die Rohre umgewälzt,
während das zu kühlende Strömungsmittel über die Rohre umgewälzt wird. Das Kältemittel ändert seinen Aggregatzustand innerhalb
der Rohre des Wärmeaustauschers, während es Wärme aus dem zu kühlenden Strömungsmittel absorbiert. Das nun gekühlte Strömungsmittel
kann umgewälzt werden, um die notwendigen Kühlerfordernisse der Installation zu befriedigen. Bekannte Wärmeaustauscher
haben mit Kupferrohren oder Rohren aus anderem Material gearbeitet, die eine glatte Innen- und Außenfläche hatten, und die insbesondere
als primäre Oberflächenrohre bezeichnet wurden. Es waren sternförmige Einsätze vorhanden, um innere Rippen innerhalb der
Rohre zu bilden, jedoch haben sich diese als kostspielig erwiesen und wurden in der Industrie nicht übermäßig gut aufgenommen«
Rohre mit angeformten inneren spiralförmigen Rippen sind seit
geraumer Zeit bekannt und bilden den Gegenstand der folgenden US-Patente, alle von French, Nr. 3 422 518, 3 622 4O3, 3 622 582,
3 750 709 und 3 776 018. Andere US-Patente, die sich auf Metall-
809883/0824 .../7
rohre mit inneren Rippen beziehen, sind folgende: 511 900 von
Laine, 3 768 2<?1 von Rieger, 3 58O 026 von Luca, 3 118 328 von
Issott, 3 292 kO8 von Hill, 3 298 451 von Koch et al., 3 83O
von Nakamura, 1 k65 073 von Davis, 1 985 833 von Lampart,
1 989 507 von Diescher, 2 392 797 von Hackett und 2 397 5kh von
Garand.
Mit Innenrippen versehene Rohre sind seit vielen Jahren im Handel erhältj.ich. Bereits durchgeführte Prüfungen dieser Rohre
in allgemein üblichen aus Gehäuse und Rohr bestehenden Austauschern
haben in der Gesamtleistungsfähigkeit der Einheit nur geringfügige Verbesserungen gezeigt. Diese früheren Prüfungen
wurden durchgeführt durch Ersatz eines Rohres mit Innenrippen anstelle des vorhandenen Rohres mit glatter Oberfläche. Es
ist nunmehr festgestellt worden, daß eine leistungsfähige Verwendung eines mit Innenrippen versehenen Rohres einen geringeren
Temperaturabfall über die Länge des Rohrkreislaufs verlangt als den Temperaturabfall über einen üblichen Kreislauf mit glattem
Rohr. Außerdem zeigt das mit Innenrippen versehene Rohr - wenn überhaupt - vernachlässigbare Verbesserungen in der Gesamtleistung,
wenn es bei demselben Temperaturabfall über den Rohrkreislauf wie dem eines glatten Rohres betrieben wird. Demzufolge ist es
für die Erlangung der von einem mit Innenrippen versehenen Rohr erwünschten Hochleistung erforderlich, einen Innenkreislauf
innerhalb des Wärmeaustauschers derart zu wählen, daß der Temperaturabfall
an dem Kreislauf beträchtlich geringer ist als an einem ähnlichen Kreislauf mit glatten Rohren.
809883/0824
Es ist außerdem festgestellt worden, daß die bekannten »it
Innenrippen versehenen Rohre auf einen Steigungswinkel begrenzt sein können, den Winkel, den die Rippe mit der Achse des Rohres
bildet, und zwar annähernd I5 · Es ist außerdem festgestellt
worden, daß die Rohrleistung bei Yergrößerung dieses Winkels
verbessert wird, und zwar wird die Rohrleistung bei Winkeln von erheblich mehr als 20° maximiert.
Um wirksamen Gebrauch von den Xnnenrippenrohren zu machen, hat es sich als notwendig erwiesen, sowohl den Steigungswinkel der
Innenrippe zu vergrößern als auch den Väraeaostauscher alt eine«
Temperatürabfall über den Kältemittelkreis zu betreiben,der erheblich kleiner ist als der vorher benutzte· Unter Beachtung der
obigen Bedingungen ist es möglich, axt einem Innenrippenrohr
die Kapazität vorhandener Gehäuse- und Rohrwärmeaustauscher erheblich zu erhöhen, indem man den Kreislauf innerhalb des
Wärmeaustauschers so abwandelt, daß in etwa der richtige Temperatur
abfall entsteht, und den Steigungswinkel innerhalb der Rohre so abzuwandeln, daß ihre Värmeaustaurchleistung aaximxert
wird· Dieser Leistungsanstieg wird erreicht mit sehr geringfügig
gesteigerten Kosten und mit nur sehr wenig zusätzlich erforderlicher Zusammenbauzeit·
D;le Aufgabe der Erfindung besteht im Betrieb eines aus Gehäuse
und Rohr bestehenden Wärmeaustauschers mit Hochleistungs-Innejirippenrohren,
so daß der Temperaturabfall an dem Kältemittelkreislauf innerhalb eines Bereiches zur vollen Ausnutzung der
809883/0824
mit den Innenrippenrohren erzielbaren erhöhten Leistung liegt·
Bin besonderes Merkmal der Erfindung besteht in der Benutzung
eines Innenrippenrohres innerhalb eines aus Gehäuse und Rohr
bestehenden Wärmeaustauschers, wobei dies Rohr einen Steigungswinkel hat, der zur Optimierung des Wärmeaustauschkoeffizienten
der Rohre ausreicht·
Ein weiterer Vorzug der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung und eines Verfahrens, um die gegenwärtig vorhandenen, aus Gehäuse und'Rohr bestehenden Wärmeaustauscher
leistungsfähiger zu machen und die Kapazität dieser Wärmeaustauscher zu erhöhen, ohne die Kosten wesentlich zu steigern.
Weitere Merkmale und Vorzüge gehen aus der folgenden Beschreibung
und den beigefügten Ansprüchen hervor·
Die oben genannten Merkmale werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsfora der Erfindung erreicht durch Schaffung eines aus
Gehäuse und Rohr bestehenden Wärmeaustauschers mit einer Anzahl paralleler Innenrippenrohre, die so angeordnet sind, daß der
Kühlkreislauf die richtige Länge hat und der Temperaturabfall des Kältemittels an dem Kreislauf 50F nicht überschreitet und
unter Vollastbedingungen innerhalb des Bereichs von 3 bis k
optimal ist· Insbesondere wird dieser Temperaturabfallbereich herbeigeführt durch eine Verminderung der Gesamtlänge des Kreislaufs gegenüber der bei glatten langen Rohren verwendeten Länge.
Es kommt in dem Wärmeaustauscher ein mit angeformten Innenrippen
809883/0824 .../10
versehenes Rohr zur Anwendung, welches einen Steigungswinkel
zwischen den Rippen und der Achse des Rohres von wenigstens 20°, optimal im Bereich von 20 bis h$ aufweist. Die Kombination des
Innenrippenrohres mit dem höheren Steigungswinkel und der Betrieb
des Wärmeaustauschers bei dem geringeren Temperaturabfall über die Länge des Kreislaufs wirken zusammen zur Bildung eines Hochleistungswärmeaustauschers·
Es zeigen»
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines aus Gehäuse und Rohr bestehenden "Wärmeaustauschers,
Fig. 2 eine fortgeschnittene Darstellung des Rohres mit angeformten
Innenrippen,
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Kapazität in BTU je
Stunde gegenüber dem Temperaturabfall eines gesättigten Kältemittels über die Länge des Kreislaufs für ein Rohr
mit glatter Oberfläche und für z\a. mit Innenrippen versehene
Rohre,
Fig. h eine graphische Pars teilung des durchschnittlichen
Wärmeübertragungskoeffizienten eines mit Innenrippen versehenen Rohres gegenüber dem Steigungswinkel der
Rippen in Grad,
Fig. 5 eine graphische Darstellung des Wärmeübertragungskoeffizienten
eines mit Innenrippen versehenen Rohres gegenüber dem Steigungswinkel der Rippen, wo das Kältemittel innerhalb
der Rohre zu J?0^ aus Dampf besteht.
809883/0824
.../11
Die Ausführungsform der Erfindung, die im folgenden besenrieben
wird, ist geeignet zum Gebrauch in eine» Direktentspannungsvärmeaustauscher,
obwohl die Erfindung selbstverständlich ebenso Anwendung findet bei anderen Formen von ¥ärmeaustauschereinheiten
und anderen Gebrauchsformen mit angeformten Rippen versehener Rohre. Der aus Gehäuse und Rohr bestehende Wärmeaustauscher,
der im Anschluß hieran beschrieben vird, ist zum Gebrauch als Verdampfer in der herkömmlichen Direkt-entspannungs-Dampfkompressor-Kühlanlage
ausgelegt· In einer solchen Anlage komprimiert der Kompressor gasförmiges Kältemittel, häufig
R-12 (Trichlormonofluormethan) oder R-22 {Dichlordif luormethan),
das dann durch einen Verdampfer umgewälzt wird, wo es gekühlt
und verflüssigt und dann durch eine gesteuerte Entspannungsvorrichtung
zur Niederdruckseite der Anlage geführt wird» Nach dem Einströmen in die Niederdruckseite der Anlage wird der Kälteträger, innerhalb
des aus Gehäuse und Rohr bestehenden Wärmeaustauschers verdampft, während er aus dem zu kühlenden Strömungsmittel Wärme
absorbiert und dabei seine Phase von teilweise flüssig und teilweise dampfförmig zu einem überhitzten Dampf ändert. Der überhitzte
Dampf strömt zum Kompressor, um den Takt zu vollenden.
Es wird nunmehr auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen Fig. 1 einen typischen aus Gehäuse und Rohr bestehenden Wärmeaustauscher
oder eine Kühleinrichtung teilweise in Ansicht zeigt, axt einer Anzahl Rohre 20. Die Rohre sind in den Rohrplatten 56
an jedem Ende des Wärmeaustauschers gelagert. Eine Zwischenrohrlagerung ist allgemein durch Verwendung von Leitplatten gegeben,
die auch zur wiederholten Lenkung des Flusses der durch das Rohr
809883/0824 .../12
gekühlten Normalflüssigkeit zum Rohrbündel dienen» In dem Gehäuse 10 ist eine Strömungsmitteleinlaßöffnung 12 für den Eintritt des
zu kühlenden Strömungsmittels vorgesehen, welches durch den Einlaß 12 eintritt,über die Rohre 20 strömt und dann durch den Strömungsmittelauslaß
lh aus dem Gehäuse austritt· Das Strömungsmittel, allgemein Wasser, Ethylenglykol, Seewasser oder andere Salzlösung,
wird beim Durchgang durch den Wärmeaustauscher durch das in den Rohren 20 vorhandene Kältemittel gekühlt.
Der Kältemitteleinlaß 16 verbindet den Wärmeaustauscher mit der
gesteuerten Entspanrmngseinrichtung(nicht gezeigt)innerhalb der
Dampfdruckkühlajilage. Das Kältemittel tritt durch den Einlaß
16 in die EinlaßSammelleitung 22 ein. Wie in Fig. 1 gezeigt,
strömt dann das Kältemittel längs eines Rohres zu der Auslaßsammelleitung 30. Beide Sammelleitungen sind in Abteile unterteilt,
um das Kältemittel von einem Durchgang des Wärmeaustauschers zu dem nächsten Durchgang zu führen. Die Anzahl spezifischer
Durchgänge, auf denen sich das Kältemittel von einer Seite des Wärmeaustauschers zu der anderen bewegt, bildet einen Kreislauf.
Der Einfachheit halber wird in Fig. 1 nur ein Rohrkreislauf gezeigt, jedoch haben die üblichen aus Rohr und Gehäuse bestehenden
Wärmeaustauscher mehrere parallele Kreisläufe, wobei die
Sammelleitungen jeden Kreislauf an den verschiedenen Stufen verbinden. An jedem Ende der in Fig. 1 gezeigten Kühleinrichtung
sind Röhrenplatten 56 vorgesehen, um die Rohrenden zu befestigen.
Innerhalb des Gehäuses sind Leitplatten 19 vorgesehen, um die Rohre zu lagern und das zu kühlende Strömungsmittel durch die
Kühleinrichtung hindurchzuführen.
809883/0824 .../13
282809t
Im einzelnen tritt das Kältemittel von der Einlaßsammelleitung 22 von der Einlaßdüse 16 aus in die erste Kammer Zk der Einlaßsammelleitung
ein· Yon der Einlaßkamner Zk strömt das
Kältemittel weiter durch ein Rohr zu der ersten Auslaßkammer 32, dann zurück durch ein weiteres Rohr und durch die zweite Einlaßkammer 26, dann durch ein drittes Rohr zu der zweiten
Auslaßkammer 3kt dann durch ein viertes Rohr zur dritten Einlaßkammer 28 und dann durch ein fünftes und letztes Rohr zur dritten Auslaßkanraer 36 und danach zum Kältemittelauslaß 18, der an den Kompressor (nicht gezeigt) in der Dampfdruckanlage angeschlossen ist. Die Länge jedes einzelnen Kreislaufs wird bestimmt durch die Länge der Rohre in jeder gegebenen Reihe zwischen den Sammelleitungen, die innerhalb der Sammelleitungen zurückgelegte Entfernung, sowie die Anzahl Rohre in dem einzelnen Kreislauf.
Kältemittel weiter durch ein Rohr zu der ersten Auslaßkammer 32, dann zurück durch ein weiteres Rohr und durch die zweite Einlaßkammer 26, dann durch ein drittes Rohr zu der zweiten
Auslaßkammer 3kt dann durch ein viertes Rohr zur dritten Einlaßkammer 28 und dann durch ein fünftes und letztes Rohr zur dritten Auslaßkanraer 36 und danach zum Kältemittelauslaß 18, der an den Kompressor (nicht gezeigt) in der Dampfdruckanlage angeschlossen ist. Die Länge jedes einzelnen Kreislaufs wird bestimmt durch die Länge der Rohre in jeder gegebenen Reihe zwischen den Sammelleitungen, die innerhalb der Sammelleitungen zurückgelegte Entfernung, sowie die Anzahl Rohre in dem einzelnen Kreislauf.
Fig 2 zeigt eine abgeschnittene Darstellung eines einstückig ausgebildeten Innenrohres. ¥ie hier gezeigt, werden die Rippen
auf der Innenseite des Rohres bei einem Winkel zwischen der Richtung der Rippe und der Achse kZ des Rohres geformt, dieser
Winkel wird als Steigimgswinkel bezeichnet. Die Rippen kk
werden bei Bildung eines Steigungswinkels kO zur Achse k2
gezeigt.
werden bei Bildung eines Steigungswinkels kO zur Achse k2
gezeigt.
Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung der Leistung bei verschiedenen
Temperaturabfällen glatter Rohroberflächen gegenüber Innenrippenrohren. Vie aus Fig. 3 ersichtlich, zeigt die Linie 50,
.../Ik
809883/0824
- i4 -
die die Leistung eines Rohres mit glatter Oberfläche gegenüber
dem Temperaturabfall über die Kreislauflänge wiedergibt, daß die Leistungsspitze für dies Rohr im Bereiche eines Temperaturabfalls
von 7°F liegt. Die Kurven 52 und 54 in Fig. 3 zeigen
die Leistung für zwei getrennte Innenrippenrohre, die jeweils
eine maximale Kapazität in einem Bereich von 3 bis 4° Temperaturabfall
haben.
Es ist üblich, einen aus Gehäuse und Pohr bestehenden Wärmeaustauscher
so auszulegen, daß der in der Konstruktion festgelegte Temperaturabfall unter den Vollastbedingungen stattfindet,
Stets dann, wenn die Einheit bei weniger als Vollast betrieben wird, ist der Temperaturabfall über den Kreislauf geringer, da
weniger Kältemittel an den Kreislauf herangeführt wird und demzufolge die Geschwindigkeit des Kältemittels geringer ist. Wie
aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Leistungsspitze des Hochleistungsrohres im Bereich von 3 bis 4° höher als die Leistungsspitze
des glatten Rchres in dem Bereich von 7 bis 8°. Es ist ferner
ersichtlich, daß beim Betrieb der Einheit bei Teillast die Leistung des einstückigen Rippenrohrs dem glatten Rohr bei
weitem überlegen ist. Häufig kann bei sehr geringen Belastungen die Einheit nur mit einem halben Grad Temperatürabfall arbeiten.
Bei diesem besonderen Temperaturabfall zeigt Fig. 3 eine erhebliche
Unterscheidung in der Leistung zwischen dem Innenrippenrohr
und dem glatten Rohr.
Es wird nunmehr auf Fig. 4 Bezug genommen, aus der ersichtlich ist, daß der Wärmeübertragungskoeffizient des Rohres mit dem
809883/0824 .../15
Steigungswinkel der Rippe innerhalb des Rohres schwankt. Aus der graphischen Darstellung geht klar hervor, daß zur Erlangung
der maximalen Kapazität für ein gegebenes Rohr der Steigungswinkel der Rippen 20° übersteigen sollte.
Es wird behauptet, daß das Kältemittel beim Eintritt in ein mit Innenrippen versehenes Rohr mit einem Steigungswinkel von
mehr als 20 schneller im Inneren des Rohres herumgewirbelt wird, als wenn das Rohr einen geringeren Steigungswinkel hat.
Das Kältemittel tritt allgemein in zwei Phasen in einen aus Gehäuse und Rohr bestehenden Wärmeaustauscher ein, und zwar in
einer gasförmigen Phase von etwa 20 Gew. -$ und 80 Volumen-^
und einer flüssigen Phase von etwa 20 Vol.-$ und 80 Gew.-^. Die
¥irbeltätigkeit, die dem Kältemittelgemxsch durch die Rippen erteilt wird, zwingt die flüssige Phase des Kältemittels, die
gesamte Rohroberfläche zu benetzen, was zu einem höheren Gesamtwärmeübertragungskoeffizienten
zwischen dem Kältemittel und dem Rohr führt. Außerdem bieten die Rippen einen zusätzlichen Oberflächenbereich
auf dem Inneren des Rohres, wodurch mehr Wärme von dem Rohr übertragen werden kann. Wenn eine Rippe mit
geringerem Steigungswinkel verwendet wird, dann ist die Länge, welche das Kältemittel längs dem Rohr zurücklegen muß, bevor es
einen Wirbel innerhalb des Rohres beendet, viel größer, als wenn der Steigungswinkel erhöht ist. Durch Zunahme der Wirbelwirkung
verden die Wände des Rohres gleichmäßiger benetzt als bei einem geringeren Steigungswinkel. Außerdem wird in den Bereichen des
Wärmeaustauschers von sehr hoher Dampfqualität die geringe ver-
809883/0824
bleibende Flüssigkeitsmenge auf die Rohroberflächen und um die Innenfläche herumgedrückt, vas zu einer gleichmäßigeren Benetzung
der Rohroberfläche führt und den von der verbleibenden Flüssigkeit unbenetzten Bereich verringert.In Versuchen hat sich gezeigt, daß
die Bereiche des Rohres hoher Dampfqualität in der Gesamtleistung mit Innenrippen stark erhöht werden. Diese Leistungszunähme in
Bereichen hoher Dampfqualität ist besonders nützlich, da sie eine Vollendung des Kältemittelkreislaufs ohne den Einschluß eines
oder mehrerer Durchgänge lediglich für die Überhitzung des Kältemittels
gestattet und zusätzliche Rohrlänge für den Yärmeaustausch,
in dem leistungsfähigeren Bereich hoher Dampfqualitat
verfügbar läßt. Fig. 5 zeigt eine versuchsweise interpolierte Beziehung zwischen dem Wärmeübertragungskoeffizienten und dem
Steigungswinkel der Rippen, wenn das Kältemittel °0# Dampf und
10 Gew. -$> Flüssigkeit hat. Aus dieser graphischen Darstellung
ist ersichtlich, daß eine deutliche Verbesserung in dem Wänaeübertragungskoeffizienten
gegeben ist, wenn der Rippensteigungswinkel 20° überschreitet.
Man stellt die Theorie auf, daß die Vorrichtung, die zu der Verbesserung
der Gesamtleistung des integralen Rippenrohres bei einem geringeren Temperaturabfall führt, eine Funktion verschiedener
Faktoren ist. Allgemein ist das Ausmaß der Wärmeübertragung von einem Yärmeaustauscherelement zu einem anderen
Element gleich dem Gesamtkoeffizienten der Wärmeübertragung mal dem Bereich der Oberfläche mal dem Temperaturunterscbied
zwischen dem Strömungsmittel, von welchem die Wärme auf das die Wärme absorbierende Strömungsmittel übertragen wird. Diese
809883/0824 .../17
Beziehung wird allgemein in der folgenden Gleichung dargestellt:
In dem Innenrippenrohr wird der Temperaturabfall bestimmt durch
die Reibungsverluste, die eine Funktion der Kältemittelgeschwindigkeit zum Quadrat sind, und den Wechsel in dem Wärmeübertragungskoeffizienten,
der eine Funktion der Kälteträgergeschwindigkeit hoch 0,8 ist. Daher wird bei einer Erhöhung der Geschwindigkeit
der Wärmeübertragungskoeffizient Ξ mit 0,8 potentiert· Jedoch wird gleichzeitig der Wert Δ T, der Unterschied in der Temperatur
zwischen dem Kältemittel und dem durch den Wärmeaustauscher hindurchströmenden
Strömungsmittel^ um die Reibungsverluste innerhalb des Rohres vermindert. Die graphische Darstellung der Fig. 3
zeigt diese beiden Faktoren in ihrer Zusammenwirkung. Es ist ersichtlich, daß bei niedrigeren Temperaturabfällen der Anstieg
des Wärmeübertragungskoeffizienten vorherrscht und die Gesamtkapazität bei einer Zunahme des Temperaturabf alls ausgehend von
Null erhöht wird. Bei weiterer Zunahme des Temperaturabfalls beginnt der Reibungsverlu&tfaktor entsprechend dem Geschwindigkeitsquadrat
vorherrschend zu werden und erzeugt schließlich einen Abwärtsbogen auf der graphischen Darstellung in den
Bereichen höheren Temperaturabf alls. Durch den Betrieb dieser Hochleistungsrohre in den unteren Bereichen der in Fig. 3
gezeigten graphischen Darstellung ist es möglich, den Wänneübertragungskoeffizienten
als den primären Faktar zu benutzen und so eine erhöhte Leistung von dem Innenrippenrohr vorzusehen.
Ein Ergebnis des Betriebes bei einem geringeren Kreislauftem-
809883/0824 .../i8
peraturabfall besteht in der Erhöhung des durchschnittlichen Unterschieds zwischen der Temperatur des Kältemittels und der
Temperatur der zu kühlenden Flüssigkeit. Durch Erhöhung dieses Unterschieds ( £± τ) wird die Wärmeübertragungsgeschwindigkeit
(q) des Rohres erhöht.
Die hier beschriebene Erfindung lehrt die Verwendung von Hochleistungs-Innenrippenrohren
in einem aus Gehäuse und Rohr bestehenden Wärmeaustauscher sowie das optimale Verfahren zum
Betrieb einer solchen Einheit. Es liegt im Bereich und der Bedeutung dieser Erfindung, eine solche Vorrichtung zu betreiben,
wie auch Innenrippenrohre mit entsprechenden Steigungswinkeln
zur Erzielung der hier festgelegten Ergebnisse zu konstruieren.
Die Erfindung ist im einzelnen unter besonderer Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden, es können
natürlich selbstverständlich Abwandlungen und Modifikation innerhalb des Gedankens und des Bereichs der Erfindung vorgenommen
werden.
809883/0824
Claims (1)
- ( 1 · JHochleistungswäxmeaustauscher zur Verwendung in einem Kühlkreis mit einem durch ein Kältemittel zu kühlenden Strömungs-(20) mittel, gekennzeichnet durch ein Rohr/mit schneckenförmigen,(kh) (10)innen angeformten Ripper/, Einrichtungen/zur Zufuhr des Kältemittels zu dem Rohr, Einrichtungen zur Aufnahme des(26, 28, 32, 3*0 Kältemittels aus dem Rohr, Einrichtungen/zum Führen des Kältemittels durch, das Rohr von der Zuführeinrichtung zu dor Aufnahme einrichtung, wobei jede Einrichtung zur Führung einen getrennten Durchflußkreis bildet, so daß dsr Temperaturabfall bei Vollast infolge der Rohrform 5 F nicht überschreitet, sowie Einrichtungen, die das zu kühlende Strömungsmittel mit dem das Kältemittel führenden Rohr din809883/0824ORtGINAL INSPECTEDWärmeaustausch bringen, wodurch. ¥ärme von dem Strömungsmittel auf das Kältemittel übertragen wird.2. Hochleistungswärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr ein Rohrbündel mit einer Anzahl beabstandeter Rohre einschließt.3· Hochleistungswärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrippenrohre parallel zueinander angeordnet sind und die Einrichtung, die das zu kühlende Strömungsmittel in Wärmeaustausch mit den Rohren bringt,(10) · . ein. das Rohrbündel einschließendes Gehäuse/enthält, durchwelches das zu kühlende Strömungsmittel hindurchgeführt wird.k, Hochleistungswärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel der Rippen in dem Rohr im Bereiche von 20-45° liegt.5. Hochleistungswärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreislauflänge derart ist, daß der Temperaturabfall bei Vollast zwischen 3 W 4°P liegt.6. Verfahren zum Betrieb eines HocfcJLeistungswärmeaustauschers mit einem Strömungsmittel, welches durch ein Kältemittel gekühlt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:Hindurchführen, des Kältemittels durch ein mit angeformtenRippen, versehenes löinenroh^, Lenken des zu kühlenden Ströinungs· mittels in wärmeaustauschender Beziehung mit dem Rohr, durch809883/0824welches das Kältemittel strömt, sowie Umwälzen des Kältemittels, so daß der Temperatur abfall des Kältemittels innerhalb des Rohres unter Vollast 5°F nicht überschreitet·7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Verfahrens schritt des Hindurchführens des Kältemittels durch das Rohr um ein Hindurchführen des Kältemittels durch eine Anzahl Rohre handelt, die ein Rohrbündel bilden·8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Umwälzung des Kältemittels ein Temperaturabfall in dem Kältemittel innerhalb des Rohres bei Vollast im Bereich von 3 bis 4°F stattfindet.9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mit angeformten inneren Rippen versehene Rohr so ausgebildet ist, daß die inneren Rippen schneckenförmig verlaufen und der Steigungswinkel der Rippen 20° oder größer ist.10, Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Formvorgang der Rippensteigungswinkel im Bereich von 20-45° gehalten wird,11. Verfahren zum Betrieb eines Verdampfers einer Kühlanlage mit einem Strömungsmittel, das durch ein Kältemittel gekühlt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Hindurchführen des Kältemittels durch das mit angeformten Rippen ver-(20)
sehene Innenrohr/ Lenken des zu kühlenden Strömungsmittels in809883/0824 .../4wärmeaustauschender Beziehung mit dem Rohr, durch we lebe β das Kältemittel hindurchströmt, Übertragen von Värme von dem zu kühlenden Strömungsmittel auf das Kältemittel, sowie Umwälzen des Kältemittels, so daß bei Betrieb der Kühlanlage bei der in der Konstruktion vorgesehenen Vollast der Ten— peraturabfall des Kältemittels in dem Rohr 5°F nicht überschreitet«12» Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt der Umwälzung des Kältemittels einen Temperaturabfall des Kältemittels innerhalb des Rohres bei in der Konstruktion vorgesehener Vollast im Bereich von 3 bis 4°F beinhaltet.13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der. Schritt der Übergabe einen Zustandewechsel des Kältemittels beinhaltet, so daß das Kältemittel bei Beendigung der Umwälzung vollständig Dampf ist.14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das mit angeformten Rippen versehene Innenrohr so geformt wird, daß die inneren Rippen von spiralförmiger Gestalt sind und der Steigungswinkel der Rippen 20° oder größer ist,15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel beim Formen im Bereich von 20 bis h$ liegt.809883/0824
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/811,211 US4118944A (en) | 1977-06-29 | 1977-06-29 | High performance heat exchanger |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2828094A1 true DE2828094A1 (de) | 1979-01-18 |
Family
ID=25205897
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782828094 Ceased DE2828094A1 (de) | 1977-06-29 | 1978-06-27 | Hochleistungswaermeaustauscher |
Country Status (14)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4118944A (de) |
JP (1) | JPS5413055A (de) |
AR (1) | AR219943A1 (de) |
AU (1) | AU534894B2 (de) |
BR (1) | BR7804121A (de) |
CA (1) | CA1064718A (de) |
DE (1) | DE2828094A1 (de) |
ES (2) | ES471173A1 (de) |
FR (1) | FR2396260A1 (de) |
GB (1) | GB1604571A (de) |
IN (1) | IN148030B (de) |
IT (1) | IT1096148B (de) |
MX (1) | MX146277A (de) |
PH (1) | PH16935A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0591094A1 (de) * | 1992-10-02 | 1994-04-06 | Carrier Corporation | Wärmeübertragungsrohr im Innenrippen |
Families Citing this family (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4402359A (en) * | 1980-09-15 | 1983-09-06 | Noranda Mines Limited | Heat transfer device having an augmented wall surface |
US4443389A (en) * | 1981-04-27 | 1984-04-17 | Leonard Oboler | Heat exchange apparatus |
EP0114640B1 (de) * | 1983-01-25 | 1988-03-02 | Wickes Products, Inc. | Rippenrohr für Wärmetauscher mit optimierten Wärmeübertragungseigenschaften |
JPS60121046A (ja) * | 1983-12-05 | 1985-06-28 | Kuroki Kogyosho:Kk | 熱交換体及びその制造方法 |
JPS60142195A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-27 | Hitachi Cable Ltd | 内面溝付伝熱管 |
DK151834B (da) * | 1984-02-06 | 1988-01-04 | Elpan Aps | Lofts- eller vaegkonstruktion |
JPH0620861B2 (ja) * | 1984-08-30 | 1994-03-23 | マツダ株式会社 | 自動車の後方障害物警報装置 |
US4706355A (en) * | 1984-12-11 | 1987-11-17 | Q-Dot Corporation | Method of making an internally grooved and expanded tubular heat exchanger apparatus |
US4660630A (en) * | 1985-06-12 | 1987-04-28 | Wolverine Tube, Inc. | Heat transfer tube having internal ridges, and method of making same |
US4705103A (en) * | 1986-07-02 | 1987-11-10 | Carrier Corporation | Internally enhanced tubes |
JPH058742Y2 (de) * | 1987-03-24 | 1993-03-04 | ||
US4938282A (en) * | 1988-09-15 | 1990-07-03 | Zohler Steven R | High performance heat transfer tube for heat exchanger |
DE3843305A1 (de) * | 1988-12-22 | 1990-06-28 | Thermal Waerme Kaelte Klima | Verfluessiger fuer ein kaeltemittel einer fahrzeugklimaanlage |
US6302194B1 (en) * | 1991-03-13 | 2001-10-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Pipe with ribs on its inner surface forming a multiple thread and steam generator for using the pipe |
DE4108763A1 (de) * | 1991-03-18 | 1992-09-24 | Schiedel Gmbh & Co | Radiator fuer raumtemperierung sowie verfahren und vorrichtung zum herstellen von sektionen des radiators |
US5275234A (en) * | 1991-05-20 | 1994-01-04 | Heatcraft Inc. | Split resistant tubular heat transfer member |
US6067712A (en) * | 1993-12-15 | 2000-05-30 | Olin Corporation | Heat exchange tube with embossed enhancement |
US5785088A (en) * | 1997-05-08 | 1998-07-28 | Wuh Choung Industrial Co., Ltd. | Fiber pore structure incorporate with a v-shaped micro-groove for use with heat pipes |
SE0003015L (sv) * | 2000-08-25 | 2002-02-26 | Hydraul Syd Ab | Anordning vid manöverventilblock i hydraulsystem |
JP2004028376A (ja) * | 2002-06-21 | 2004-01-29 | Hino Motors Ltd | Egrクーラ |
US7021063B2 (en) * | 2003-03-10 | 2006-04-04 | Clean Energy Systems, Inc. | Reheat heat exchanger power generation systems |
US20050241311A1 (en) | 2004-04-16 | 2005-11-03 | Pronske Keith L | Zero emissions closed rankine cycle power system |
US7293602B2 (en) * | 2005-06-22 | 2007-11-13 | Holtec International Inc. | Fin tube assembly for heat exchanger and method |
US20090159248A1 (en) * | 2007-12-21 | 2009-06-25 | Mimitz Sr Timothy E | Heat exchanger, heat exchanger tube and methods of making and using same |
US8631871B2 (en) * | 2009-07-27 | 2014-01-21 | Innovative Steam Technologies Inc. | System and method for enhanced oil recovery with a once-through steam generator |
US10126356B2 (en) * | 2009-11-30 | 2018-11-13 | Essai, Inc. | Systems and methods for conforming test tooling to integrated circuit device with whirlwind cold plate |
US20130140013A1 (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | Gary Stanton Webster | Radiator fin |
US20150168074A1 (en) * | 2013-12-12 | 2015-06-18 | Penn Aluminum International LLC | Concentric Tube Heat Exchanger and Method |
EP3239649B1 (de) | 2015-01-30 | 2019-04-17 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | Dreidimensionale koordinatenmessvorrichtung |
US11255580B2 (en) * | 2015-08-20 | 2022-02-22 | Lennox Industries Inc. | Carbon dioxide cooling system with subcooling |
CN106679467B (zh) * | 2017-02-28 | 2019-04-05 | 郑州大学 | 具有外接管箱的管壳式换热器 |
CN106855367B (zh) * | 2017-02-28 | 2024-01-26 | 郑州大学 | 具有分布性出入口的管壳式换热器 |
US11982499B2 (en) | 2022-08-05 | 2024-05-14 | Hamilton Sundstrand Corporation | Heat exchanger with heat transfer augmentation features |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR717391A (fr) * | 1931-05-20 | 1932-01-07 | Ingersoll Rand Co | échangeurs de chaleur |
US2279548A (en) * | 1938-06-11 | 1942-04-14 | Babcock & Wilcox Co | Liquid vaporizing tube |
US2691281A (en) * | 1951-01-16 | 1954-10-12 | Servel Inc | Heat and material transfer apparatus |
US2809019A (en) * | 1954-06-24 | 1957-10-08 | Coleman Co | Cooling apparatus |
US2913009A (en) * | 1956-07-16 | 1959-11-17 | Calumet & Hecla | Internal and internal-external surface heat exchange tubing |
DE1077681B (de) * | 1958-12-01 | 1960-03-17 | Ideal Standard | Rohrbuendelverdampfer fuer Kaelteanlagen |
US3088494A (en) * | 1959-12-28 | 1963-05-07 | Babcock & Wilcox Co | Ribbed vapor generating tubes |
US3612175A (en) * | 1969-07-01 | 1971-10-12 | Olin Corp | Corrugated metal tubing |
SE336143B (de) * | 1970-03-10 | 1971-06-28 | Electrolux Ab | |
FR2122806A5 (de) * | 1971-01-21 | 1972-09-01 | Brissonneau York Sa | |
JPS4828853U (de) * | 1971-08-11 | 1973-04-09 | ||
JPS4853643U (de) * | 1971-10-18 | 1973-07-11 | ||
FR2193188B1 (de) * | 1972-07-14 | 1976-09-17 | Universal Oil Prod Co | |
US3847212A (en) * | 1973-07-05 | 1974-11-12 | Universal Oil Prod Co | Heat transfer tube having multiple internal ridges |
DE2427805C2 (de) * | 1974-06-08 | 1981-01-15 | Pflueger Apparatebau Gmbh & Co, Kg, 4690 Herne | Rohrbündelverdampfer für Kältemittel |
JPS51142744A (en) * | 1975-06-04 | 1976-12-08 | Hitachi Ltd | Heat transfer tube |
JPS5238663A (en) * | 1975-09-22 | 1977-03-25 | Hitachi Ltd | Heat transmission tube |
JPS5161049A (ja) * | 1974-11-25 | 1976-05-27 | Hitachi Ltd | Dennetsukan |
US4044797A (en) * | 1974-11-25 | 1977-08-30 | Hitachi, Ltd. | Heat transfer pipe |
-
1977
- 1977-06-29 US US05/811,211 patent/US4118944A/en not_active Expired - Lifetime
-
1978
- 1978-05-12 CA CA303,191A patent/CA1064718A/en not_active Expired
- 1978-05-23 GB GB21611/78A patent/GB1604571A/en not_active Expired
- 1978-05-24 IN IN392/DEL/78A patent/IN148030B/en unknown
- 1978-05-26 AU AU36539/78A patent/AU534894B2/en not_active Expired
- 1978-06-14 JP JP7102178A patent/JPS5413055A/ja active Granted
- 1978-06-19 IT IT24704/78A patent/IT1096148B/it active
- 1978-06-26 PH PH21308A patent/PH16935A/en unknown
- 1978-06-27 DE DE19782828094 patent/DE2828094A1/de not_active Ceased
- 1978-06-27 FR FR7819132A patent/FR2396260A1/fr active Granted
- 1978-06-27 ES ES471173A patent/ES471173A1/es not_active Expired
- 1978-06-28 AR AR272744A patent/AR219943A1/es active
- 1978-06-28 MX MX173968A patent/MX146277A/es unknown
- 1978-06-28 BR BR787804121A patent/BR7804121A/pt unknown
- 1978-08-18 ES ES472685A patent/ES472685A1/es not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0591094A1 (de) * | 1992-10-02 | 1994-04-06 | Carrier Corporation | Wärmeübertragungsrohr im Innenrippen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT7824704A0 (it) | 1978-06-19 |
AU3653978A (en) | 1979-11-29 |
US4118944A (en) | 1978-10-10 |
FR2396260A1 (fr) | 1979-01-26 |
FR2396260B1 (de) | 1983-10-21 |
BR7804121A (pt) | 1979-01-16 |
ES472685A1 (es) | 1979-04-01 |
PH16935A (en) | 1984-04-24 |
JPS6119914B2 (de) | 1986-05-20 |
JPS5413055A (en) | 1979-01-31 |
IT1096148B (it) | 1985-08-17 |
ES471173A1 (es) | 1979-01-16 |
AU534894B2 (en) | 1984-02-23 |
IN148030B (de) | 1980-09-27 |
CA1064718A (en) | 1979-10-23 |
AR219943A1 (es) | 1980-09-30 |
MX146277A (es) | 1982-06-02 |
GB1604571A (en) | 1981-12-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2828094A1 (de) | Hochleistungswaermeaustauscher | |
DE69902369T2 (de) | Abhitzedampferzeuger | |
DE2516560A1 (de) | Waermepumpenanlage | |
DE69902366T2 (de) | Abhitzedampferzeuger | |
DE3341737A1 (de) | Waermetauscher mit fluessigkeitsfilmverdampfung | |
DE3205879A1 (de) | Luftgekuehlter dampfverfluessiger | |
EP0944801A1 (de) | Dampferzeuger | |
DE3635425A1 (de) | Klimatisierungs- und heisswasserversorgungssystem | |
DE3507981A1 (de) | Waermetauscher mit getrennt angeordneten verdampfungs-und kondensationszonen | |
CH632084A5 (de) | Vorrichtung zum transport von waermeenergie zwischen zwei orten unterschiedlicher temperatur. | |
DE2900153C2 (de) | Sprühgenerator zur Erwärmung der Lösung in einer Absorbtionskälteanlage | |
DE3233649C2 (de) | Absorptionskühl- und -heizsystem | |
DE4201637C3 (de) | Kondensator zur Verflüssigung von Dampf | |
WO1986001582A1 (en) | Refrigerator or heat pump and jet pump therefor | |
DE2721740A1 (de) | Verfahren und einrichtung zum waermeaustausch | |
DE112020000923T5 (de) | Wärmetauscher und fahrzeug-klimaanlage | |
DE2819839A1 (de) | Heiz- und ventilationssystem | |
DE10326027B4 (de) | Anlage zur Verdampfung eines flüssigen Wärmeträgermediums sowie Dampfkraftwerk und Latentwärmespeicher | |
DE2839638A1 (de) | Trockenkuehlsystem fuer kraftwerkanlagen | |
DE3906747A1 (de) | Ladeluftkuehler | |
EP0719378B1 (de) | Verfahren zum Betrieb von Wärmekraftwerken mit kühlwasserseitig in Reihe geschalteten Kondensatoren | |
DE3526122A1 (de) | Anlage zur erzeugung von prozessdampf durch solarenergie unter direktverdampfung | |
DE3638107C2 (de) | ||
DE19805955A1 (de) | Kondensator mit Rippen und ein Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE3418803C2 (de) | Kondensator für eine Kälteanlage |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
8131 | Rejection |