DE29517325U1

DE29517325U1 - Heat exchanger tube

Info

Publication number: DE29517325U1
Application number: DE29517325U
Authority: DE
Original assignee: Buderus Heiztechnik GmbH
Current assignee: Bosch Thermotechnik GmbH
Priority date: 1995-11-02
Filing date: 1995-11-02
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2005-11-03
Also published as: EP0772017A3; EP0772017A2

Description

BUDERUS HEIZTECHNIK GMBHBUDERUS HEATING TECHNOLOGY GMBH

G 1278 TE-P Z/PfG 1278 TE-P Z/Pf

BeschreibungDescription WärmetauscherrohrHeat exchanger tube

Die Neuerung bezieht sich auf ein Wärmetauscherrohr- nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.The innovation relates to a heat exchanger tube according to the generic term of claim 1.

Mehrere solcher Rohre werden zu sogenannten Rohrbündel-Wärmetauschern zusammengefügt. Diese kommen auch in der Heizungstechnik zum Einsatz. Dort gewinnt die Brennwerttechnik zunehmend an Bedeutung, d.h. die Heizkessel nutzen die im Wasserdampf enthaltene Kondensationswärme durch Abkühlung der Verbrennungsgase bis unter den Taupunkt. Die verwendeten Wärmetauscher benötigen einerseits eine, den geringeren Temperaturdifferenzen zwischen Abgas und Heizwasser angepaßte, große Wärmeübertragungsfläche, andererseits sind aber Bauvolumen und Materialaufwand begrenzt. Zusätzlich muß die Korrosionsbeständigkeit sowie ein geringer Druckverlust beim Beaufschlagen mit Abgas und Kondenswasser gewährleistet sein, weshalb vorwiegend Edelstahl zum Einsatz kommt.Several such pipes are joined together to form so-called tube bundle heat exchangers. These are also used in heating technology. Condensing technology is becoming increasingly important here, i.e. the boilers use the condensation heat contained in the water vapor by cooling the combustion gases to below the dew point. The heat exchangers used require a large heat transfer surface adapted to the lower temperature differences between exhaust gas and heating water, but on the other hand the construction volume and material expenditure are limited. In addition, corrosion resistance and a low pressure loss when exposed to exhaust gas and condensate must be guaranteed, which is why stainless steel is mainly used.

Allgemein gilt, daß die Wärmeübertragungsleistung sehr stark von den
Strömungsbedingungen an den Wärmetauscherrohren abhängt. Dabei hat sich eine turbulente Strömung im Inneren der Rohre als günstig erwiesen. Diese läßt sich mit entsprechendem Materialaufwand durch Turbulatoren, welche in die Rohre eingeschoben werden, oder durch eine besondere
Gestaltung der Rohrwand erreichen.In general, the heat transfer performance depends very strongly on the
The flow conditions at the heat exchanger tubes are dependent on the turbulent flow inside the tubes. This can be achieved with the appropriate material expenditure by means of turbulators which are inserted into the tubes or by means of a special
Design of the pipe wall.

Zur Verbesserung der Wärmeübertragungsleistung kennt man
beispielsweise aus dem DE-GM 74 27 097 Wärmetauscherrohre mit
muldenartigen Einpressungen, die sich auf kurzen Teilstücken mit runden Rohrquerschnitten abwechseln.To improve heat transfer performance,
for example from DE-GM 74 27 097 heat exchanger tubes with
trough-like indentations, which alternate with round pipe cross-sections on short sections.

Der Neuerung lag die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstig herstellbares
Wärmetauscherrohr zu schaffen, welches bei geringem Materialeinsatz
durch gezielte Strömungsführung hohe Wärmeübertragungsleistungen
erreicht.The innovation was based on the task of creating a cost-effective
To create a heat exchanger tube that uses little material
High heat transfer performance through targeted flow guidance
reached.

Neuerungsgemäß wird dies mit den im Schutzanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.According to the innovation, this is solved with the features mentioned in claim 1.

Das Wärmetauscherrohr besitzt an seinen beiden Enden einen
kreisförmigen Anschlußquerschnitt. Der gesamte dazwischenliegende
mittlere Rohrteil ist durch Pressen von zwei Seiten als flacher Kanal ausgebildet, dessen Querschnittsform über die Länge variiert oder konstant ist.
Im wesentlichen weist der mittlere Rohrteil einen ovalen oder rechteckigen Querschnitt auf. So ist es mit einfachen Umformtechniken möglich, diesen in Längsrichtung zu variieren, um die Strömungsgeschwindigkeit der innenThe heat exchanger tube has a
circular connection cross-section. The entire intermediate
The middle part of the pipe is formed by pressing from two sides as a flat channel, the cross-sectional shape of which varies or is constant over the length.
The middle section of the pipe essentially has an oval or rectangular cross-section. Using simple forming techniques, it is possible to vary this in the longitudinal direction in order to adjust the flow velocity of the inner

strömenden Heizgase bei Abkühlung auf gleichem Niveau zu halten. Durch die flachen Kanäle wird eine Kernströmung vermieden und die Wärmeabgabe im Wandbereich begünstigt. Beim Einsatz unter hohen Druckbelastungen von außen lassen sich in der Profilmitte leicht Abstützpunkte durch Zusammenpressen von zwei gegenüberliegenden Rohrwänden schaffen.to keep the flowing heating gases at the same level when cooling down. The flat channels prevent core flow and promote heat dissipation in the wall area. When used under high pressure loads from the outside, support points can easily be created in the middle of the profile by pressing two opposing pipe walls together.

Um den Wärmeübergang zu begünstigen, sind am mittleren Rohrbereich vorzugsweise drallförmig oder radial verlaufende Prägungen oder Sicken angebracht. Weiterhin kann die Rauhigkeit der inneren Rohrwand durch eine Beschichtung erhöht werden. Die Maßnahmen führen zur Ausbildung einer durchgehenden hochturbulenten Grenzschicht ohne nennenswerte Kernströmung. Die Wärmeübertragungseigenschaften erreichen Qualitäten wie bei Plattenwärmetauschern. Mit der Verwendung von Rohren ergeben sich, neben der einfachen Umformung, zusätzlich Vorteile in Bezug auf Festigkeit und spannungsarme Verbindung bei der Erstellung größerer Einheiten. Versuche haben geringere heizgasseitige Druckverluste dieser Rohre als mit eingeschobenen Turbulatoren bestätigt. Somit lassen sich sehr effiziente, kompakte und materialsparende Wärmetauscher, besonders für das Anwendungsgebiet Brennwerttechnik, herstellen.To promote heat transfer, swirl-shaped or radial embossings or beads are preferably applied to the middle of the pipe. The roughness of the inner pipe wall can also be increased by a coating. The measures lead to the formation of a continuous, highly turbulent boundary layer without any significant core flow. The heat transfer properties achieve qualities similar to those of plate heat exchangers. In addition to the simple forming, the use of pipes also offers advantages in terms of strength and low-stress connections when creating larger units. Tests have confirmed that these pipes have lower pressure losses on the hot gas side than with inserted turbulators. This makes it possible to produce very efficient, compact and material-saving heat exchangers, particularly for condensing technology applications.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Neuerung dar. Es zeigt:The drawing shows examples of the innovation. It shows:

Fig. 1: Ein Wärmetauscherrohr mit gleichmäßiger Veränderung desFig. 1: A heat exchanger tube with uniform change of the

Querschnitts.
Fig. 2: Ein Wärmetauscherrohr mit stufenweiser Veränderung descross-section.
Fig. 2: A heat exchanger tube with stepwise change of the

Querschnitts.cross-section.

Fig. 3: Einen Schnitt durch ein Rohr mit ovalem Querschnitt.Fig. 3: A section through a pipe with oval cross-section.

Fig. 4: Einen Schnitt durch ein Rohr mit rechteckigem Querschnitt.Fig. 4: A section through a pipe with rectangular cross-section.

Fig. 5: Einen Schnitt durch ein Rohr mit Abstützpunkten für hoheFig. 5: A section through a pipe with support points for high

Druckbeständigkeit.
Fig. 6: Ein Wärmetauscherrohr mit kreuzdrallförmig eingebrachtenPressure resistance.
Fig. 6: A heat exchanger tube with cross-twisted

Sicken.
Fig. 7: Einen Schnitt durch ein Rohr mit drallförmig eingebrachtenbeads.
Fig. 7: A section through a pipe with spiral-shaped

Sicken.beads.

Das Wärmetauscherrohr besitzt an seinen beiden Enden einen kreisförmigen Anschlußquerschnitt 1. Der gesamte dazwischenliegende mittlere Rohrteil ist durch Pressen von zwei Seiten als flacher Kanal 2 ausgebildet, dessen Querschnittsform über die Länge konstant ist oder variiert. Beispielsweise erfolgt die Querschnittsänderung kontinuierlich wie in Fig. 1 oder in Stufen 3 wie in Fig. 2. Es lassen sich im wesentlichen ovale 4 sowie rechteckförmige Querschnitte 5 herstellen. An eingeprägten Abstützpunkten 6 tragen die Rohrwände hohe Druckbelastungen von außen ab. Um den Wärmeübergang zu begünstigen, sind am mittleren Rohrbereich drallförmig oder kreuzdrallförmig verlaufende Sicken 7 angebracht.The heat exchanger tube has a circular connection cross-section 1 at both ends. The entire middle tube section in between is formed by pressing from two sides as a flat channel 2, the cross-sectional shape of which is constant or varies over the length. For example, the cross-sectional change occurs continuously as in Fig. 1 or in stages 3 as in Fig. 2. Essentially oval 4 and rectangular cross-sections 5 can be produced. The tube walls absorb high pressure loads from the outside at embossed support points 6. To promote heat transfer, swirl-shaped or cross-swirl-shaped beads 7 are attached to the middle tube area.

Claims

• · · IJ ··· BUDERUSHEIZTECHNIKGMBH " "** '··· G 1278 TE-P Z/Pf Protection claims heat exchanger tube

1. Heat exchanger tube, in particular for tube bundle heat exchangers of condensing boilers, with circular connection cross-sections and with indentations to improve heat transfer,

characterized in that the pipe part lying between the connection cross-sections (1) is formed into a flat channel (2) by pressing on both sides, the cross-section of which is adapted to the volume of the heating gases flowing through inside.

2. Heat exchanger tube according to claim 1,

characterized in that the middle pipe part has a substantially oval (4) or rectangular (5) cross-section or, in a high-pressure version, is compressed at some points (6) in the middle of the cross-section until it touches two opposite pipe walls.

2 .2 .

3. Heat exchanger tube according to claims 1 to 2, characterized in that, in addition, for example, swirl-shaped or radially extending embossings of the beads (7) are applied to the central tube part.

4. Heat exchanger tube according to claims 1 to 3,

characterized in that the roughness of the pipe wall is increased on the inside and outside of the middle pipe section by means of turned grooves or an applied coating.