DE3041754A1

DE3041754A1 - Evaporative heat exchanger assembly - has troughs delivering fluid to be vaporised above pipes containing medium

Info

Publication number: DE3041754A1
Application number: DE19803041754
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Masch.-Ing. Laszlo Perbal Fodor; Dipl.-Masch.-Ing. Oszkar Budapest Pohl
Original assignee: VILLAMOS IPARI KUTATO INTEZET; Villamosenergiaipari Kutato Intezet Rt
Current assignee: VILLAMOS IPARI KUTATO INTEZET; Villamosenergiaipari Kutato Intezet Rt
Priority date: 1979-11-06
Filing date: 1980-11-05
Publication date: 1981-05-14
Also published as: HU183043B; DE3041754C2

Abstract

The evaporative heat exchanger transfers heat between a medium flowing in pipes and gas or vapour flowing along the outside of the pipes. It operates with the aid of a liq. vaporised as it is delivered onto the outside of the pipes. In order to distribute the liq. evenly over the surface of the pipes (5) a system of troughs (13) is mounted above them, the liq. being delivered to the troughs via profiled guide bodies (6') above and bearing against them. The troughs can be spaced apart for the same intervals as the pipes and parallel to them, there being lengthwise ribs under the troughs extending down to the pipes.

Description

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft einen evaporativen Wärmeaustauscher, bei welchem die Wärmeübertragung zwischen einem im Inneren von Wärmeübertragungsrohren und/oder von deren Rippen (im weiteren einheitlich Wärmeübertragungsrohre) strömenden Medium und einem entlang der Außenfläche der Wärmeübertragungsrohre strömenden gasförmigen Medium mit Hilfe der Verdunstung eines auf die Außenfläche der Wärmeübertragungsrohre beförderten flüssigen Mediums stattfindet. Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher kann insbesondere als Verflüssiger (Kondensator) bei Kühlanlagen Anwendung finden. In der Beschreibung wird sowohl beim Stand der Technik als auch bei der Erläuterung der Erfindung von einem Verdunstungsverflüssiger (evaporativen Kondensator) gesprochen, das will allerdings keinerlei Einschränkung bedeuten, nachdem das Wesen der Erfindung auch bei anderen evaporativen Wärmeaustauschern vereendet werden kann.The invention relates to an evaporative heat exchanger in which the heat transfer between an inside of heat transfer tubes and / or from their ribs (hereinafter uniformly heat transfer tubes) flowing medium and a gaseous one flowing along the outer surface of the heat transfer tubes Medium with the help of the evaporation of an on the outer surface of the heat transfer tubes conveyed liquid medium takes place. The heat exchanger according to the invention can be used in particular as a condenser in cooling systems. In the description is both prior art and when explaining the invention of an evaporative condenser (evaporative Capacitor) spoken, but that does not mean any restriction after the essence of the invention also applies to other evaporative heat exchangers can be.

Heutzutage gewinnt die Leistungserhbhung der Verflüssiger von Kältemaschinen, von Kiililanlagen immer mehr an Bedeutung. J)ie Erhöhung der Kühlleistung des Verflüssigers bei einer gegebenen Kältemaschine vermindert den Verflüssigerdruck, was eine Leistungserhöhung der Kältemaschine, eine Abnahme des E1ektroenergieerbrauches des Vcrdichtermotora und eine Verlängerung der Lebensdauer des Verdichters zur Folge hat.Nowadays, the increase in the performance of the condenser of refrigeration machines is gaining of cooling systems is becoming more and more important. J) Increasing the cooling capacity of the condenser for a given chiller, the condenser pressure is reduced, which increases the capacity of the refrigeration machine, a decrease in the electrical energy consumption of the compressor motor and extends the life of the compressor.

Die Leistung eines gegebenen Verflüssigertypes kann auf verschieden Wegen erhöht werden: - Durch die Erhöhung der Wärmeübertragungsflächen, die mit zusätzlichen Material und Arbeitskosten verbunden ist.The performance of a given type of condenser can vary Due to be increased: - By increasing the heat transfer areas associated with additional material and labor costs.

- Durch die Erhöhung der Luftgeschwindi@gkeit mittels der Erhöhung der Luftförderleistung der Yentilatoren, wodurch aber auch der Elektroenergieverbrauch zunimmt.- By increasing the air speed by means of the increase the air flow rate of the Yentilatoren, which also means the electrical energy consumption increases.

- Durch die Erhöhung der Luftgeschwindigkeit mittels der Verminderung des luftseitigen Widerstandabeiwertes der einzelnen Konstruktionsteile (Rohre, Tropfenabscheider u.s.w.), wodurch keine zusätzlichen Eosten entstehen.- By increasing the air speed by reducing it the air-side resistance value of the individual construction parts (pipes, droplet separators etc.), which means that there are no additional costs.

- Mit Hilfe einer solchen Konstruktion, die das umgewälzte flüssige Medium (im weiteren Wasser) auf die Außenfläche der Wärmeübertragungsrohre leitet und dort eine gleichmäßige Verteilung desselben sicherstellt.- With the help of such a construction that the circulated liquid Medium (in the further water) on the External surface of the heat transfer tubes directs and there ensures an even distribution of the same.

Diese Lösung hat die Abnahme der durch die Umwälzpumpe umgewälzten Wassermenge bzw. die Verminderung des Elektroenergieverbrauches des Pumpenmotors zur Folge.This solution has the decrease in the amount circulated by the circulation pump Amount of water or the reduction of the electrical energy consumption of the pump motor result.

Bei den bekannten Kühlanlagen wird das Wasser auf die Wärmeübertragungsrohre indirekt durch die Versprühung des Wassers in die Luft zugeführt. Mit dieser Methode kann das Herunterfallen einer Teilmenge des versprüht ten Wassers bzw. sein Herabfließen an der Wand der Kühlanlage nicht vermieden werden. Erfahrungsgemäß gibt es aber dagegen auch solche Stellen des Wärmeübertragungsrohres, die von dem versprühten Wasser nicht erfaßt werden und dort die Erscheinung das nassen Wärmeaustausches nicht zustande kommen kann, Diese Unvollkommenheiten wirken auf die Kühlleistung des Verflüssigers, als Ganzes, recht nachteilig aus.In the known cooling systems, the water is on the heat transfer pipes indirectly fed into the air by spraying the water. With this method the falling of a portion of the sprayed th water or its flowing down on the wall of the cooling system cannot be avoided. But experience shows that there are on the other hand, also those points of the heat transfer pipe that were sprayed by the Water cannot be detected and there the phenomenon of wet heat exchange can not come about, These imperfections affect the cooling performance of the condenser, as a whole, is quite detrimental.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Behebung der erwähnton Nachteile der bekannten Vorrichtungen und die Schaffung einer Konstruktion, die dio Leistung der evaporativen Wärmeaustauscher in einfacher Weise wesentlich erhöht.The object of the invention is to remedy the disadvantages mentioned the known devices and the creation of a construction that dio performance the evaporative heat exchanger is increased significantly in a simple manner.

Um erfindungsgemäß eine bedeutende Leistungserhöhung zu erreichen, muß das Wasser direkt auf die Wärmeübertragungsrohre zugeführt werden, und zwar in der Weise, daß dio Wärmeübertragungsrohre durch eine gleichmäßige Wasserschicht gedeckt wexden.In order to achieve a significant increase in performance according to the invention, the water must be fed directly to the heat transfer pipes, namely in such a way that the heat transfer tubes pass through an even layer of water covered wexden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur gleichmäßigen Verteilung des flüssigen Mediums auf der Außenfläche der Wärmeübertragungsrohre oberhalb dieser Rohre ein Rinnensystem angeordnet ist, oberhalb dessen zur Zuführung des flüssigen Mediums auf das Rinnensystem sich der oberen Ebene des Rinnensystems anschmiegende Leitprofilkörper angeordnet sind.The object is achieved according to the invention in that for uniform distribution of the liquid medium on the outer surface of the heat transfer tubes above these pipes a gutter system is arranged above which for feeding the liquid medium on the gutter system clinging to the upper level of the gutter system Leitprofilkörper are arranged.

Die Teilung der den Wärmeübertragungsrohren parallelen Rinnen des Rinnensystems atimmt zweckmäßigerweise mit der Teilung der unter ihnen angeordneten Wärmeübertragungsrohre überein und @@terhalb diesen, den Wärmeübertragungsrohren parallelen Rinnen sind Längsrippen ausgebildet, deren Höhe der Höhenlage der darunterliegenden Wärmeübertragungsrohre angepasst ist.The division of the grooves parallel to the heat transfer pipes The gutter system expediently matches the division of those arranged below them Heat transfer pipes and @@ below these, the heat transfer pipes parallel grooves are formed longitudinal ribs, the height of the height of the underlying Heat transfer tubes is adapted.

Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung sind an manchen Stcllen des Rinnensystems an den Wärmeübertragungsrohren abstützbare, den Längsrippen ähnliche Stützelemente ausgebildet. Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, wenn das Rinnenavatem und die Leitprofilkörper in einer Bsueinheit zusammengefaßt sind. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Rinnensystem gitterförmig ausgebildet ist.According to a further advantageous embodiment of the invention are at some points of the gutter system that can be supported on the heat transfer pipes, the longitudinal ribs similar support elements formed. According to the invention, it is useful when the gutter avatem and the guide profile bodies are combined in a single unit are. It is also advantageous if the gutter system is designed in the form of a grid is.

Die Erfindung wird ausführlicher anhand der beigelegten Zeichnung erläutert, In der Zeichnung zeigen Fig. 1 einen herkömmlichen Verdunstungsverflüssiger (evaporativen Kondensator), schematisch dargestellt; Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Verdunstungsverflüssiger, ebenfalls in schematischer Darstellung und ?ig. 3 einen erfindungsgemäßen Verdunstungsverflüssiger ira Schnitt.The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawing explained, In the drawing Fig. 1 shows a conventional evaporative condenser (evaporative condenser), shown schematically; Fig. 2 shows an inventive Evaporation condenser, also in a schematic representation and ig. 3 one Evaporation condenser according to the invention in a section.

Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Verdunstungsverflüssiger als Beispiel für den Aufbau eines evaporativen Wärmeaustauschers. Das überhitzte Kältemittel kommt von einem (nicht dargestellten) Verdichter über eine Rohrleitung 1 in einen Dampfvorkühler 2, wo es seine Überhitzungswarme verliert und über einen Ölabscheider 3 hindurchströmend in ein kondensierendes Rohrsystem 4 gelangt, welches aus Wärmeübertragungsrohren 15 ausgebildet ist. Bei einigen Typen wird der Dampfvorkühler von dem kondensierenden Rohrsystem nicht getrennt bzw.Fig. 1 shows a conventional evaporative condenser as an example for the construction of an evaporative heat exchanger. The overheated refrigerant comes from a (not shown) compressor via a pipe 1 into a Steam pre-cooler 2, where it loses its superheating heat and via an oil separator 3 flows through into a condensing pipe system 4, which consists of heat transfer pipes 15 is formed. In some types, the steam pre-cooler is separated from the condensing one Pipe system not separated or

kein Ölabscheider wird in der Anlage verwendet.no oil separator is used in the system.

Das kondensierte Kältemittel wird über eine Rohrleitung 5 in den Kühlkreislauf zurückgeführt. Das kondensierende Rohrsy.stem 4 wird durch Sprühelemente 6 mit Wasser berieselt, das auf den Außenflächen der Wärmeübertragungsrohre 15 herunterfließend teilweise verdunstet, und mit seiner Verdunstung die Wärmeübertragung zwischen der durch die Ventilator 7 bewegten Luft und dem Kältemittel erhöht. Das nicht verdunstete Wasser fällt in eine Tropfenschale 8 herunter, woher es mit Hilfe einer Umxälzpumpe 9 über die Rohrleitung 10 zu den Sprühelementen 6 zurückgeführt wird. Die Tropfenverluste werden durch die Verwendung von einem Tropfenabscheider 11 vermindert.The condensed refrigerant is fed into the cooling circuit via a pipe 5 returned. The condensing Rohrsy.stem 4 is through spray elements 6 with water sprinkled, flowing down on the outer surfaces of the heat transfer tubes 15 partially evaporates, and with its evaporation the heat transfer between the increased by the fan 7 moving air and the refrigerant. That didn't evaporate Water falls down into a drip tray 8, where it comes from with the help of a circulating pump 9 is returned to the spray elements 6 via the pipeline 10. The drop losses are reduced by the use of a mist eliminator 11.

Die Tropfenverluste, die Verdunstungverluste sowie die durch das Absohlämmen entstehenden Verluste werden durch über die Rohrleitung 12 zugeführtes Wasser ersetzt.The drop losses, the evaporation losses as well as those caused by the scrubbing Any losses that occur are replaced by water supplied via the pipeline 12.

Der in Fig. 2 gezeigte erfindungsgemäße Verdunstungsverflüssiger unterscheidet sich von dem herkömmlichen Verflüssiger dadurch, daB es oberhalb des aus Wärmeübertragungsrohren 15 bestehenden kondensierenden Rohrsystems 4 mit einem Rinnensystem 13 versehen ist, dem das Wasser aus den schon früher verwendeten Sprühelementen 6 über Leitprofilkörper 6' zugeführt wird, deren unterer Teil sich der oberen Ebene des Rinnensystems 13 anschmiegend ausgebildet ist. Durch das Rinnensystem-13, das zweckmäßigerweise aus gitterförmig angeordneten Rinnen 14 besteht, wird die Verteilung der Flüssigkeit auf den Wärmeübertragungsrohren 15 wesentlich verbessert und die Wärmeübertragungsrohre 15 werden bei der Verwendung einer wesentlich geringeren Flüssigkeitsmenge gleichmäßig benäßt. Das Rinnensystem 13 erübrigt in gewissen Fällen sogar die Verwendung eines Tropfenebsoheiders.The evaporation condenser according to the invention shown in FIG. 2 differs differs from the conventional condenser in that it is located above the heat transfer pipes 15 existing condensing pipe system 4 is provided with a gutter system 13 is to which the water from the spray elements 6 used earlier, via guide profile body 6 'is fed, the lower part of which the upper level of the Channel system 13 is formed snugly. Through the gutter system-13, which is expedient consists of grooves 14 arranged in the form of a grid, the distribution of the liquid significantly improved on the heat transfer tubes 15 and the heat transfer tubes 15 become uniform when using a much smaller amount of liquid wet. The gutter system 13 even makes the use of a superfluous in certain cases Dropsebsoheiders.

Der Aufbau des Rinnensystems 13 ist aus Sig. 3 ersichtlich, wo das Rinnensystem 13 im Schnitt dargestellt ist.The structure of the gutter system 13 can be seen from Sig. 3, where the Channel system 13 is shown in section.

Die Flüssigkeit wird in die Rinnen 14 des Rinnensystems 13 aus einem beispielsweise dargestellten herkömmlichen Sprühelement 6 über einen Beitprófilkörper 6' zugeführt, der der oberen Ebene des Rinnensystems 13 anschmiegend ausgebildet ist. So gelangt die Flüssigkeit praktisch ohne Fall auf die Außenflächen der Wärmeübertragungsrohre 15, wodurch auch ohne Verwendung eines Tropfenabscheiders 11 eine wesentliche Verminderung der Tropfenverluste erreicht werden kann. Der Verzicht auf den Tropfenabscheider führt zu einer Verminderung des luftsaftigen Widerstandes, wodurch der Luftdurchfluß des Ventilators erhöht wird. Unter den Rinnen 14, die den Wärmeübertragungsrohren 15 parallel verlaufen, sind Längsrippen 16 ausgebildet, deren Höhe zweckmäßigerweise der Höhenlage der einzelnen Wärmeübertragungsrohre 15 angepasst ist. Die Wärmeübertragungsrohre 15 können sowohl *) in Reihe als auch in Quinkunzstellung (wie in Fig. 3) angeordnet sein. Aus Fig. 3 ist es ersichtlich, daß die Teilung der den Wärmeübertragungsrohren 15 parallelen Rinnen 14 zweckmäigerweise der Teilung der unter ihnen angeordneten Wärmeübertragungstrohre 15 entspricht. Diese Anordnung verringert den luftseitigen Widerstandsbeiwert des Rinnensystems auf ein Minimum, wodurch die Leistung *) auf Lücke des evaporativen Kondensators (Wärmeaustauschers) we@ter erhöht wird.The liquid is in the channels 14 of the channel system 13 from a for example shown conventional spray element 6 over a Beitprófilkörper 6 'fed to the upper level of the gutter system 13 is formed snugly is. In this way, the liquid reaches the outer surfaces of the heat transfer tubes with practically no fall 15, as a result of which a substantial reduction even without the use of a droplet separator 11 the drop losses can be achieved. The waiver of the droplet separator leads to a reduction of the air-juicy resistance, whereby the air flow of the fan is increased. Under the gutters 14 that support the heat transfer tubes 15 run parallel, longitudinal ribs 16 are formed, the height of which is expedient the height of the individual heat transfer tubes 15 is adapted. The heat transfer pipes 15 can be arranged both *) in series and in Quinkunzstellung (as in Fig. 3) be. From Fig. 3 it can be seen that the division of the heat transfer tubes 15 parallel grooves 14 expediently the division of the arranged below them Heat transfer tubes 15 corresponds. This arrangement reduces the air side Drag coefficient of the channel system to a minimum, which increases the performance *) gap of the evaporative condenser (heat exchanger) we @ ter is increased.

Zur Abstützung des Rinnensystems 13 suf den Wärmedbertragungarohren 15 sind unter den Rinnen 14 an einigen Stellen rippenar@ge Stützelemente 16' ausgebildet, die ein auf den Wärmeübertragungsrohren 15 abstützbares, zweckmäßigerweise bogenförmiges Endstück aufweisen.To support the gutter system 13 suf the heat transfer tubes 15 rib-like support elements 16 'are formed in some places under the grooves 14, the one which can be supported on the heat transfer tubes 15 and is expediently arch-shaped Have end piece.

Der erfindungsgemäße Verdunstungsverflüssiger arbeitet in der Weise, daß das zu verdunstende Berieselungswasser aus den Sprühelementen 6 über die Leitprofilkörper 6' auf das gitterförmige Rinnensystem 13 gelangt, und in dessen rinnen 14 gleichmäßig verteilt wird. Das aus den Rinnen als Ü@erschuß austretendes, verteiltes Wasser fließt an den Seitenwänden der Rinnen 14 bzw. der darunterliegenden Längsrippen 16 direkt zu den Wärmeübertragungarohren 15 herunter und benäßt gleichmäßig deren wärmeübertragende Außenfläche.The evaporative condenser according to the invention works in the way that the sprinkling water to be evaporated from the spray elements 6 via the guide profile body 6 'reaches the grid-shaped gutter system 13, and in its gutters 14 evenly is distributed. The distributed water emerging from the gutters as Ü @ shot flows on the side walls of the channels 14 or the longitudinal ribs below 16 directly down to the heat transfer tubes 15 and evenly wets them heat transferring outer surface.

Die Anwendung der Erfindung hat die folgenden Vorteile: Eine gleichmäßige Benetzung der Wärmeübertragungsrohre kann mit einer geringeren Wassermenge erreicht werden als bisher. So wird die Oberflächentemperatur der Wärmeübertragungsrohre wirksamer verringert, wodurch die Intensität der Wärmeübertragung erhöht wird.The application of the invention has the following advantages: A uniform Wetting of the heat transfer pipes can be achieved with a smaller amount of water than before. So will the surface temperature of the heat transfer pipes reduced more effectively, thereby increasing the intensity of heat transfer.

Der Tropfenabscheider kann ohne Tropfenverlustzunahme weggelassen werden, infolge dessen die Luft- (Gas-)geschwindigkeit entlang der Wärmeübertragungsrohre auch bei der Verwendung des gleichen Ventilators erhöht werden kann. Dadurch wird die Intensität der Wärmeübertragung ebenfalls erhöht.The droplet eliminator can be omitted without increasing droplet loss as a result of which the air (gas) velocity along the heat transfer pipes can also be increased when using the same fan. This will the intensity of heat transfer also increases.

Durch die erfindungsgemäße Lösung kann also die Leistung des essporativen Wärmeaustauschers wesentlich gesteigert werden. Die vorgeschlagenen Änderungen können sowohl bei neuen Erzeugnissen als auch bei betriebenen Anlagen durchgeführt werden.Through the solution according to the invention, the performance of the essporative Heat exchanger can be increased significantly. The proposed changes can be carried out for new products as well as for operating systems.

Claims

Evaporative heat exchanger P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Evaporative Heat exchanger, in which the heat transfer between one in heat transfer tubes flowing medium and one flowing along the outer surface of the heat transfer tubes Vapor or gaseous medium with the help of the evaporation of an on the outer surface the heat transfer tubes b @ conveyed liquid medium takes place, thereby g e k e n n n n e i n e t that for the even distribution of the liquid medium on the outer surface of the heat transfer tubes (15) above these heat transfer tubes a gutter system (13) is arranged above which for supplying the liquid Medium on the gutter system (13) is the upper level of the gutter system (13) clinging guide profile bodies (6 ') are arranged 2. Evaporative heat exchanger according to claim 1, characterized in that the division of the heat transfer tubes (15) parallel gutters (14) of the gutter system (13) with the division of the under them arranged heat transfer tubes (15) matches, below these, the heat transfer tubes (15) parallel grooves (14) formed longitudinal ribs (16) are, the height of which corresponds to the height of the underlying heat transfer pipes (15) is adapted.

3. Evaporative heat exchanger according to claim 1 or 2, by g e It is not possible to say that at some points in the gutter system (13) at the Heat transfer tubes (15) which can be supported and support elements similar to the longitudinal ribs (16) (16 ') are formed.

4. Evaporative heat exchanger according to one of claims 1 to 3, in that the channel system (13) and the guide profile body (6 ') are combined in one structural unit.

5. Evaporative heat exchanger according to one of claims 1 to 4, as a result, the channel system (13) is designed in the form of a grid is.