DE3018813C2 - Wärmetauscher für indirekten Wärmetausch zwischen zwei Medien bestehend aus einer Rohrtafel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für indirekten Wärmetausch zwischen zwei Medien, von denen eines gasförmig ist, bestehend aus einer Rohrtafel für den Umlauf des flüssigen Mediums, deren Rohre fest in eine gemeinsame Wand eingesetzt sind, wobei die Verbindungsstellen oder Berührungslinien zwischen der Wand und den Rohren längs einer Erzeugenden der Röhre Verlaufen Und der Wärmetauscher durch Falten oder eine analoge Formung einer rechteckigen Rohrwand um eine rohrparallele Achse hergestellt ist.

Derartige Wärmetauscher, die für mit Gas beheizte Warmwasserbereiter verwendet werden, gehören zum Stand der Technik.

Aus der DE-PS 6 90 953 ist ferner ein Kondensator für Kältemaschinen bekannt, der aus einer spiralförmig aufgewickelten Wandung mit Ausbuchtungen zur Bildung von Kältemittelkanälen besteht, die als Anlage für die aufgewickelte Wandung dienen sollen, so daß innerhalb der Spirale jeweils zwei voneinander getrennte Räume miteinander abwechseln.

Zum Stande der Technik gehören ferner Heizelemente, die aus Doppelblechen mit vorgeformten Beulenfeldern bestehen, die steppdeckenähnlich miteinander verbunden sind (vgl. DD-PS 46 725).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistung der bekannten Wärmetauscher bei gleichzeitiger beträchtlicher Verminderung des Herstellungsaufwandes zu erhöhen.

Ausgehend von einem Wärmetauscher der eingangs beschriebenen Art besteht die Erfindung darin, daß die Wand längs geradlinig verlaufender Faltlinien um Winkel von 90° gefaltet ist, wobei mehrere Falten mehrere senkrecht nebeneinanderliegende Kanäle mit rechteckigem Querschnitt bilden, die durch Abschnitte der Wand voneinander getrennt sind und an ihren oberen und unteren Enden miteinander in Verbindung stehen, und daß wenigstens zwei Kanäle an ihren gleichgerichteten Enden durch einen Deflektor miteinander verbunden sind.

Bei einem derartig ausgebildeten Wärmetauscher wird das gasförmige Medium mit erhöhter Temperatur in einem in besonderer Weise ausgebildeten Abzug längs einer Wandung, an der sich die Rohre für den Umlauf des Wassers befinden, entlanggeführt Der Abzugskanal wird, ausgehend von einer ebenen, mit den Rohren vorfabrizierten Wandung erhalten und ist so ausgebildet, daß das gasförmige Medium gezwungen wird, zickzackförmig durch den Innenraum des Austauschers zu strömen. Dadurch ist es möglich, bei Verminderung des Herstellungsaufwandes die Leistung gegenüber bekannten Austauschern zu erhöhen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausfphrungsbeispiel der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines Wärmeaustauschers gemäß vorliegender Erfindung,

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende vereinfachte perspektivische Darstellung, die den Umlauf des gasförmigen Mediums verdeutlicht,

F i g. 3 eine abgewickelte Darstellung des Wärmeaustauschers, die die gemeinsame Wandung mit dem Rohrnetz zeigt, aus der der Wärmeaustauscher besteht und

Fig.4 eine Ansicht des Wärmeaustauschers von unten in schematischer Darstellung.

In den Fi g. 1 und 3 ist ein Wärmeaustauscher für den Wärmeaustausch zwischen zwei Medien dargestellt, von denen das eine flüssig und das andere gasförmig ist. Das gasförmige Medium ist mit G, das flüssige mit L bezeichnet. Die Strömungsrichtung ist mit Pfeilen angedeutet Der Wärmeaustausch erfolgt an einer Wand 2, die eine Tafel von Rohren 1 enthält, in denen das flüssige Medium L umläuft; die Rohre berühren die Wand längs ihrer Erzeugenden.

Nach einer bekannten Methode erfolgt die Anbringung der Rohre an der Wand in der Weise, daß man zwei aufeinanderliegende Bleche aus einer Aluminiumlegierung oder einer nicht rostenden Legierung teilweise miteinander verschweißt, wobei nicht verschweißte Streifen freigelassen werden. Durch Aufblähen der nicht verschweißten Streifen mit geeigneten Mitteln erhält man rohrföimige, in Längsrichtung

verlaufende Abschnitte, die die Rohrtafel bilden, Dieses bekannte Erzeugnis ist for die praktische Ausführung eines Wärmeaustauschers gemäß vorliegender Erfindung besonders geeignet. Es kann jedoch selbstverständlich auch eine in anderer Weise gefertigte, mit s Rohren versehene Wand benutzt werden.

In Fig.3 ist eine abgewickelte Draufsicht auf die Wand 2 und die Tafel der Rohre 1, in denen die Flüssigkeit L umläuft, dargestellt Die gemeinsame Wand 2, die praktisch rechteckig ist, enthält fünf in Richtung der längeren Seiten verlaufende Faltlinien A-A', B-B', C-C, D-D'und £"-E'und ist in Querrichtung längs der Mittellinie F-F' bis zu einer mittleren Ausnehmung 3 eingeschnitten. Auf diese Weise werden zwei symmetrische rechte und linke Abschnitte durch die Linie F-F' begrenzt Sie sind miteinander durch einen seitlichen Streifen 4 verbunden, der durch zwei kurze Faltlinien H-H'und /-/'begrenzt wird, der keine Rohre enthält

Die Rohrtafel besteht aus Sammlern la, die über die Rohrstücke 16 miteinander in Verbindung stehen, die parallel zwischen den Sammlern la verteufen. Die Strömungsrichtung des flüssigen Mediums L ist durch Pfeile angedeutet und aus der Zeichnung so deutlich ersichtlich, daß sich eine nähere Beschreibung erübrigt

Das Medium wird auf diese Weise gezwungen, vom Eingang zum Ausgang zu strömen und dabei nacheinander die Sammler la zu durchlaufen, die in der mittleren Zone und den seitlichen Teilen der gemeinsamen Wand 2 angeordnet sind. Zwischen den Faltlinien A-A', B-B', C-C, D-D' und £-£'der gemeinsamen Wand befinden sich in Längsrichtung verlaufende Zonen, die auf beiden Seiten der Linie F-F' identisch sind und die senkrechten Wände des Wärmeaustauschers bilden.

Ausgehend von der gemeinsamen Wand 2, die auf F i g. 3 dargestellt ist erhält man den in den F i g. 1 und 4 dargestellten Wärmeaustauscher wie folgt:

Ein erster Streifen wird um 90° längs der Linie A-A' nach innen gefaltet worauf weitere Faltungen um 90° längs den Faltlinien B-B' usw. bis zur Faltlinie E-E' vorgenommen werden. Auf diese Weise wird die in F i g. 3 dargestellte Wand praktisch mit im wesentlichen rechten Winkeln »aufgerollt« und ein Paralleiepiped mit rechten Winkeln gebildet, das sich in Längsrichtung der aufgewickelten Wand erstreckt. Der Einschnitt F-F' ermöglicht es dann, den rechten und den linken Abschnitt des Parallelepipeds um 90° längs der Biegelinien, die durch die kurzen Faltlinien //-//'und /-/' gebildet werden, umzubiegen. Diese zweite Faltung bringt die symmetrischen, in Längsrichtung verlaufenden Zonen in senkrechte, parallele Ebenen, die senkrecht verlaufende Ab7ugskanäle für den Durchtritt der heißen Gase begrenzen. Die in Längsrichtung verlaufenden Flächen, die durch die Linien A-A'und E-E' begrenzt werden, haben unterschiedliche Längen, die vorgesehen sind, damit sie bei der Montage an benachbarten Kanälen entsprechender Länge enden. Man erhält auf diese Weise einen Wärmeaustauscher, wie er in Fig.2 dargestellt ist. Gs sind nur wenige Schweißstellen 5 erforderlich, um die sich überlappenden Wände aneinander zu befestigen. Ein seitlieh angebrachter Streifen 6, der in Fig. 1 sichtbar ist, verschließt den zentralen Kanal 7, an dessen unteren Abschnitt das gasförmige Medium G zugeführt wird. Stopfenartige Verschlösse 9, die ebenfalls in Fig. 1 dargestellt sind, werden an den unteren, seitlichen öffnungen des Wärmeaustauschers angebracht Diese Verschlüsse sind gegebenenfalls mit wenigstens einem kleinen Rohr versehen, das dicht in das Ausgangsrohr für das flüssige Medium L paßt Das gasförmige Medium durchströmt den Wärmeaustauscher in der in Fig.2 durch Pfeile angedeuteten Weise. Am oberen Ende des zentralen Kanals 7 trifft es auf einen Deflektor, der aus dem seitlichen Streifen 4 besteht Die heißen Gase müssen daher von oben nach unten in den beiden anderen mittleren Kanälen 10, die neben dem zentralen Kanal 7 angeordnet sind, umlaufen, steigen dann durch die seitlichen Kanäle 11 wieder auf und verlassen den Wärmeaustauscher am oberen Ende auf beiden Seiten des Deflektors 4 (siehe auch F i g. 4).

Während des Durchgangs durch den Wärmeaustauscher kühlen sich die Gase, bei denen es sich beispielsweise um Verbrennungsgas eines Gasbrenners handeln kann, während des Kontaktes mit den Wänden, in denen das kältere Heizwasser zirkuliert ab. Umgekehrt erwärmt sich das in den Rohren umlaufende Wasser ständig. Das aufzuheizende Wasser des Heizki eises, z. B. Rücklaufwasser, tritt in die Rohrtafel im Gegenstrom zu den Gasen ein, d. h. auf der Seite, die in der Nähe des Austritts der Kanäle 11 liegt und zirkuliert dann im Gegenstrom zu den Gasen zum unteren Teil des Wärmeaustauschers, dann nach oben und erneut nach unten. Es tritt am Ausgang des Heizkreises in der Eintrittszone der heißen Gase am unteren Abschnitt des zentralen Kanals 7 aus. Man erhält auf diese Weise einen äußerst wirksamen Wärmeaustausch, der es ermöglicht den Taupunkt der Gase unter Bildung von Kondenswasser im Bereich der seitlichen Kanäle 11 zu erreichen, das sich an den Verschlüssen 9 sammelt Da die inneren Wände der Kanäle aus der gemeinsamen Wand bestehen und von den Rohren durchzogen werden, ist der Wirkungsgrad der Vorrichtung von besonderem Interesse. Der Wärmeaustauscher enthält zwei Eintritte und zwei Ausgänge für das flüssige Medium L Nicht dargestellte Verbindungsleitungen können am oberen und unteren Ende des Wärmetaustauschers angebracht werden, um nur einen einzigen Ein- und Austritt für das Wasser vorzusehen.

Die Umlenkzone 4 kann je nach dem gewählten Kreislauf mehr oder weniger abgekühlt werden. Tatsächlich können die Gase, die den Taupunkt in den Längszonen, die in der Nähe ihres Austritts liegen, erreicht haben, nach Belieben erhitzt werden. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, sich von dem Taupunkt ZJ entfernen und die Gase ohne Kondensation in einer üblichen Abzugsleitung abzuführen.

Selbstverständlich können die Rohrtafeln, die mit der gemeinsamen Wand verbunden sind, auch in anderer Weise ausgebildet werden. Ferner können im Bereich des Deflektors 4 kleine Bögen 12 vorgesehen werden, die von dem Kollektor la, wie mit gestrichelten Linien angedeutet ist, abgezweigt Werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentanspreche;

1. Wärmetauscher für indirekten Wärmetausch zwischen zwei Medien, von denen eines gasförmig ist, bestehend aus einer Rohrtafel fQr den Umlauf des flüssigen Mediums, deren Rohre fest in eine gemeinsame Wand eingesetzt sind, wobei die Verbindungsstellen oder Berührungslinien zwischen der Wand und den Rohren längs einer Erzeugenden der Rohre verlaufen und der Wärmetauscher durch Falten oder eine analoge Formung einer rechteckigen Rohrwand um eine rohrparallele Achse hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (2) längs geradlinig verlaufender Faltlinien (z. B. A, A')um Winkel von 90° gefaltet ist, wobei mehrere Falten mehrere senkrecht nebeneinanderliegende Kanäle (10, 11) mit rechteckigem Querschnitt bilden, die durch Abschnitte der Wand voneinander getrennt sind und an ihren oberen und unteren Enden miteinander in Verbindung stehen, und daß wenigstens zwei Kanäle an ihren gleichgerichteten Enden durch einen Deflektor (4) miteinander verbunden sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (2) in Querrichtung längs einer mittig verlaufenden Linie (F-F') bis zu einer mittleren Ausnehmung (3) eingeschnitten ist

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Querschnittlinie (F-F') zueinander symmetrische Abschnitte miteinander durch einen seitlichen Streifen (4a) verbunden sind, der zwei Faltlinien (//-//'undA/'Jaufweisi

4. Wärmetauscher njch einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er durch eine Anzahl erster, in Längsrichtung verlaufender Falten um 90" längs der Faltlinien (A-A'bis E-E')und eine anschließende Faltung längs der verlaufenden Faltlinien (H-H' und I-I') gebildet ist, die die in Längsrichtung verlaufenden symmetrischen Abschnitte in parallele senkrechte Ebenen bringt, die den zentralen Kanal (7) für die Zufuhr der heißen Gase begrenzen.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrtafel (1) für den Umlauf des flüssigen Mediums aus Kollektoren (\a) besteht, die miteinander einanderfolgend durch jeweils mehrere, zueinander parallele Rohre (1/^verbunden sind.

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