DE3043219A1

DE3043219A1 - HEAT EXCHANGE ELEMENT

Info

Publication number: DE3043219A1
Application number: DE19803043219
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Ing. Strähle (FH), 7441 Unterensingen
Original assignee: Kuhlerfabrik Langerer and Reich GmbH and Co KG
Current assignee: Kuhlerfabrik Langerer and Reich GmbH and Co KG
Priority date: 1980-11-15
Filing date: 1980-11-15
Publication date: 1982-12-30
Also published as: DE3043219C2; IT8124998A0; FR2494421A1; IT1140492B; FR2494421B1

Description

DIPL.-ING. H. FINK PATENTANWALT · D 7300 ESSLINGEN BEI STUTTGART · HINDENBURGSTRASSE A4 DIPL.-ING. H. FINK PATENTANWALT · D 7300 ESSLINGEN NEAR STUTTGART · HINDENBURGSTRASSE A4 Pafnhinwolt HNK-D 7300 E»»lmg»n lN«d»r), HinJ«nburg»trofl«Pafnhinwolt HNK-D 7300 E »» lmg »n lN« d »r), HinJ« nburg »trofl« MM.

-t- 24. Okt. 1980 By -t- Oct. 24, 1980 By

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Kühlerfabrik Längerer & Reich, Echterdinger Straße 57, 7024 Filderstadt 1Radiator factory Längerer & Reich, Echterdinger Strasse 57, 7024 Filderstadt 1

'Wärmeaustauscherelement"'Heat exchanger element "

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wärmeaustauscherelement entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a heat exchanger element according to the preamble of claim 1.

Bei einem bekannten WHrmeaustauscherelement der vorgenannten Art hat die Riffelung Rohrdurchbrüche umgebende, ebene, quadratische Flächen, die versetzt zueinander angeordnet sind und zwischen denen sich im Querschnitt V-förmige Kanäle befinden (US-PS 3 515 207).In a known heat exchanger element of the aforementioned Art, the corrugation has flat, square surfaces surrounding pipe openings that are offset to one another are arranged and between which there are channels V-shaped in cross section (US Pat. No. 3,515,207).

Es sind auch andere aus Blech bestehende Wärmeaustauscherelemente bekannt, bei denen zwischen den Rohrdurchbrüchen zusätzliche Durchbrüche vorgesehen sind, die von dreieckförmigen Lappen begrenzt sind, welche in Draufsicht auf das Wärmeaustauscherelement gesehen einen sternförmigen Spalt begrenzen. Die neben den Rohrdurchbrüchen vorhandenen Durchbrüche durch das Wärmeaustauscherelement vermindern dessen Festigkeit, weshalb die Zahl dieser Durchbrüche begrenzt sein muß. Die hochgestellten Lappen haben einen hohen Druckverlust des zwischen den Wärmeaustauscherelementen strömenden Mediums zur Folge. Auch können sich an diesen Lappen von dem zwischen den Wärmeaustauscherelementen hindurchgeführtenThere are also other heat exchanger elements made of sheet metal known in which between the pipe openings additional openings are provided, which are limited by triangular lobes, which in Limiting a star-shaped gap as seen from above on the heat exchanger element. The one next to the pipe breakthroughs existing breakthroughs through the heat exchanger element reduce its strength, which is why the The number of these breakthroughs must be limited. The raised lobes have a high pressure loss between the heat exchanger elements flowing medium result. You can also use this flap of the passed between the heat exchanger elements

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-4- 24, Qkt. 1980 Bv-4- 24, Qct. 1980 Bv

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Medium stammende Schmutzteilchen absetzen, wodurch sich eine Verringerung des Strömungsquerschnittes ergibt und die Wärmeübertragungsleistung abnimmt (US-PS 3 631 922)«Dirt particles originating from the medium settle, which results in a reduction in the flow cross-section and the heat transfer capacity decreases (US-PS 3 631 922) «

Es ist auch bekannt, Wärmeaustauscherflächen auf einer Seite mit pyramidenförmigen Vorsprüngen zu versehen, wogegen die andere Seite eben oder als Zylindermantel ausgebildet ist. Die Flächen der bekannten pyramidenförmigen Vorsprünge wirken weder mit benachbarten gleichartigen Flächen zusammen, noch stehen diese Flächen mi-t sie durchdringenden Rohren in Wirkverbindung (DE-PS 975 und DE-OS 23 40 711).It is also known to have heat exchange surfaces on a Side to be provided with pyramid-shaped projections, while the other side is flat or as a cylinder jacket is trained. The surfaces of the known pyramid-shaped projections neither act with neighboring similar ones Surfaces together, these surfaces are still in operative connection with pipes penetrating them (DE-PS 975 and DE-OS 23 40 711).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Wärmeaustauscherelement der im ersten Absatz aufgeführten Art eine höhere Wärmeübertragungsleistung unter geringem Druckverlust des zwischen zwei Wärmeaustauscherelementen hindurchströmenden Mediums zu erzielen. (Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Hauptanspruches erfindungsgemäß gelöst. Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Wärmeaustausqherelement ist eine Vielzahl von Anströmkanten und Anström-i flächen für das zwischen diesem und dem benachbarten, gleich ausgebildeten Wäremaustauschelement strömende Medium, insbesondere Gas, vorhanden, so daß dieses stark verwirbelt wird. Die die Wärmeaustauscherelemente durchsetzenden Rohre werden auf ihrer Außenseite nahezu ganz von dem Medium beaufschlagt, wodurch sich eine verbesserte Wärmeübertragungsleistung ergibt. Ein mit den erfindungsgemäßen Warmeaustauscherelementen ausgestatteter wärmeaustauscher hat daher eine höhere Leistung als der bekannte Wärmeaustauscher oder sein Raumbedarf ist; bei gleicher Wärmeübertragunqsleistung geringer. Auch ergibt sich ein wesentlich geringerer Druckverlust des durch zwei Wärmeaustauscherelemente hindurchstrfimenden Mediums als bei den bekannten Wärmeaustauschern. Die Wärmeaus-The present invention is based on the object in a heat exchanger element in the first paragraph listed type a higher heat transfer capacity with a low pressure loss between two heat exchanger elements to achieve flowing medium. (This task is carried out by the characteristics in the marking part of the main claim solved according to the invention. In the case of the heat exchange element designed according to the invention is a multitude of leading edges and leading surfaces for the between this and the neighboring, identically designed heat exchange element flowing medium, in particular gas, present, so that this strong is swirled. The tubes passing through the heat exchanger elements become almost entirely on their outside acted upon by the medium, which results in an improved heat transfer performance. One with the invention Heat exchanger equipped with heat exchanger elements therefore has a higher performance than the known heat exchanger or its space requirement is; at same heat transfer performance lower. There is also a significantly lower pressure loss through the two heat exchanger elements flowing through the medium than with the known heat exchangers. The heat ex-

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tauscherelemente lassen sich bei Verschmutzung leicht und mit einem nur geringen Aufwand an flüssigen Reinigungsmitteln reinioen.Exchanger elements can be easily removed when dirty and with only a small amount of liquid cleaning agents clean.

Die Riffelung des erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherelementes ist vorzugsweise pyramidenförmig, wobei die Pyramiden alle nach einer Seite gerichtet sind. Es ist jedoch auch eine Ausbildung mit Pyramidenstümpfen möglich. The corrugation of the heat exchanger element according to the invention is preferably pyramidal, the pyramids all pointing to one side. It is however, training with truncated pyramids is also possible.

Obwohl Pyramiden mit rautenförmigem Grundriß bevorzugt werden, sind auch mehreckige, vorzugsweise symmetrische Grundflächen für die Pyramiden bzw. Pyramidenstümpfe möglich. In Hauptströmungsrichtung des Mediums gesehen, können die Pyramiden ungleichmäßig ausgebildet sein.Although diamond-shaped pyramids are preferred, they are polygonal, preferably symmetrical Base areas for the pyramids or truncated pyramids possible. Seen in the main flow direction of the medium, the pyramids can be irregular.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. In dieser ist ein Wärmeaustauscher ohne Gehäuse als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt« Es zeigenFurther advantages result from the other claims, the description and the drawing. In this is a heat exchanger without a housing as an exemplary embodiment of the subject matter of the invention shown schematically «show it

Fig. 1 eine Draufsicht,Fig. 1 is a plan view,

Fig. 2 eine Seitenansicht,Fig. 2 is a side view,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in größerem Maßstab,3 shows a detail from FIG. 1 on a larger scale,

Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3„Fig. 4 shows a section along line IV-IV in Fig. 3 "

Der gehäuselose Wärmeaustauscher nach den Fig. 1 und 2 wird auch mit Wärmeaustauschernetz bezeichnet. Es hat in Hauptströmungsrichtung (Richtung des Pfeiles A) gesehen in gleichen Abständen hintereinander angeordnete Reihen von Rohren 1, durch die eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, hindurchfließt, wobei jede Rohrreihe gegenüber der benachbarten Rohrreihe versetzt angeordnet ist. Die Rohre 1 durchsetzen aus Blech bestehende undThe housing-less heat exchanger according to FIGS. 1 and 2 is also referred to as a heat exchanger network. It has seen in the main flow direction (direction of arrow A) at equal intervals one behind the other Rows of tubes 1 through which a liquid, in particular water, flows, each row of tubes is arranged offset with respect to the adjacent row of tubes. The tubes 1 penetrate existing sheet metal and

.-O¹J 304321? .-O ¹ J 304321?

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Riffelungen aufweisende Wärmeaustauscherelemente 2, die parallel zueinander angeordnet sind. Zwischen jeweils zwei einander benachbarten Wärmeaustauscherelementei} 2 fließt ein Gas, insbesondere Luft, in Hauptströmungsrichtung, Pfeil A, hindurch. Die Rohre 1 sind durch Pohrdurchbrüche 3 im Wärmeaustauscherelement 2 hindurchgeführt, die jeweils einen aufgestellten, an dem zugeordneten Rohr 1 anliegenden Kragen 4 haben, der, wie Fig. 4 zeigt, am benachbarten Wärmeaustauscherelement abgestützt und mit dem jeweiligen Rohr fest und gut wärmeleitend verbunden ißt.Corrugated heat exchanger elements 2, which are arranged parallel to one another. A gas, in particular air, flows through in the main flow direction, arrow A, between each two adjacent heat exchanger elements 2. The tubes 1 are passed through perforations 3 in the heat exchanger element 2, each of which has a raised collar 4 resting on the associated tube 1, which, as shown in FIG .

Die Wärmeaustauscherelemente 2 sind pyramidenförmig ceriffelt, wobei die Pyramiden 5 alle nach einer Seite gerichtet sind. Einem Vorsprung auf der einen Seite liegt eine Vertiefung auf der anderen Seite gegenüber und umaekehrt. Die Pyramiden 5 sind jeweils gleich ausgebildet und gleichmäßig über das Wärmeaustauscherelement 2 verteilt. Die Pyramide 5 hat eine Raute als Grundfläche. Die Grundflächen der Pyramiden 5 grenzen aneinander an. Die längere Diagonale der Raute liegt in Hauptstrtfmungsrichtung, Pfeil A. Je zwei gegenüberliegende Seiten der Rauten sind, wie in der Zeichnung dargestellt, durch die Verbindungen der Mitten jeweils zweier unmittelbar hintereinander und versetzt zueinander angeordneter Rohrdprchbrüehe 3, d. h. durch das Muster der Verbindungslinien Q$r Zentren der Rohrdurchbrüche bestimmt. Beim Ausführunosbeispiel beträgt die Länge einer Seite der Raute 1/4 des Abstandes zwischen den Mitten zweier unmittelbar benachbarter und versetzt zueinander angeordneter Rohrdurchbrüche 3.The heat exchanger elements 2 are pyramidal ceriffelt, the pyramids 5 are all directed to one side. A protrusion on one side is opposed to a depression on the other side and vice versa. The pyramids 5 are each formed identically and are evenly distributed over the heat exchanger element 2. The pyramid 5 has a diamond as a base. The bases of the pyramids 5 adjoin one another. The longer diagonal of the diamond lies in the direction of the main flow, arrow A. As shown in the drawing, two opposing sides of the rhombuses are each two directly one behind the other and offset from one another, by the connection of the connecting lines Q $ r centers of the pipe breakthroughs determined. In the exemplary embodiment, the length of one side of the rhombus is 1/4 of the distance between the centers of two immediately adjacent pipe openings 3 arranged offset from one another.

In den Fig. 3 und 4 sind folgende Maße eingezeichnet;The following dimensions are shown in FIGS. 3 and 4;

Sq - Rohrteilung in Querrichtung
Sl = Rohrteilung in Längsrichtung
d = Außendurchmesser des RohresSq - pipe division in the transverse direction
Sl = pipe division in the longitudinal direction
d = outside diameter of the pipe

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η = Anzahl der Pyramiden 5 zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter Zentren der F.ohrdurchbrüche 3 in zwei aufeinanderfolgenden, gegenseitig versetsten Reihen (in Fig. 3 im Bereich des Wärmeaustauscherelementes 2 voll und im Bereich der Rohrdurchbrüche 3 strichpunktiert eingezeichnet) H S= Höhe der Pyramide 5 oder des Pyramidenstumpfes T = Abstand zweier benachbarter Wärmeaustauscherelemente 2.η = number of pyramids 5 between the centers two adjacent centers of the ear openings 3 in two consecutive, mutually offset Rows (in Fig. 3 in the area of the heat exchanger element 2 fully and in the area of the pipe openings 3 shown with dash-dotted lines) H S = height of the pyramid 5 or of the truncated pyramid T = distance between two adjacent heat exchanger elements 2.

Die den Rohrdurchbrüchen 3 unmittelbar benachbarten Pyramiden 5 des Wärmeaustauscherelementes 2 haben wenigstens eine Fläche, welche gegen eine Wand eines den Rohrdurchbruch 3 durchsetzenden Rohres 1 gerichtet ist und einem Teil des zwischen den WSrmeaustauscherelementen strömenden Mediums eine gegen das benachbarte Rohr gerichtete Komponente erteilt.The pyramids 5 of the heat exchanger element 2 immediately adjacent to the pipe openings 3 have at least a surface which is directed against a wall of a pipe 1 penetrating the pipe opening 3 and part of the medium flowing between the heat exchanger elements is directed against the adjacent pipe Component granted.

Vorteilhafte Bauformen des WHrmeaustauscherelementes 2 liegen in folgenden Bereichen:Advantageous designs of the heat exchanger element 2 are in the following areas:

So/d = 1,5 bis 3,0
Sl/d = 1,0 bis 2,5
n/a = 0,7 bis 7,0
a = Sq/Sl
H/T = 0,2 bis 0,9.So / d = 1.5 to 3.0
Sl / d = 1.0 to 2.5
n / a = 0.7 to 7.0
a = Sq / Sl
H / T = 0.2-0.9.

Die Pyramiden 5 können auch eine andere Anzahl von Pyramidenflächen als vier aufweisen, was eine andere Grundform als eine Raute bedingt. Die Summe der Projektionen der Pyramidenflächen quer zur Hauptströmungsrichtunq gesehen, Pfeil A, ist jedoch in jedem Falle größer als in Hauptströmungs ri chtung.The pyramids 5 can also have a different number of pyramid surfaces than four, which requires a different basic shape than a rhombus. The sum of the projections of the pyramid surfaces seen transversely to the main flow direction, arrow A, is in any case larger than in Main flow direction.

Die Verteilung der Pyramiden in Haut>tströmungsrichtung, Pfeil A, kann ungleichmäßig sein, wobei die Höhe der Pyramiden 5 durchweg gleich ist oder variiert, ferner _g^The distribution of the pyramids in the main flow direction, Arrow A, can be irregular, the height of the pyramids 5 being the same or varying throughout, furthermore _g ^

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kann die Grundfläche anders sein. Es kann günstig sein, in Richtung des Pfeiles A gesehen am Anfang des WSrmeaus·* tauscherelementes 2 weniger Pyramiden 5 je Flächenein» heit vorzusehen als am Ende des Wärmeaustauscherelementes.the base can be different. It can be favorable to see in the direction of the arrow A at the beginning of the WSrmeau * exchanger element 2 fewer pyramids 5 per surface area » unit than at the end of the heat exchanger element.

Statt aus Pyramiden 5 kann die Riffelung der WMrmeaustauscherelemente 2 auch aus vorzugsweise wenig abgeflachten Pyramidenstümpfen bestehen.Instead of pyramids 5, the corrugation of the heat exchanger elements 2 also consist of preferably slightly flattened truncated pyramids.

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Claims

DIPL.-ING. H. PINK PATENTANWALT · D 7300 ESSLINGEN BEI STUTTGART · HINDENBURGSTEASSEDIPL.-ING. H. PINK PATENTANWALT · D 7300 ESSLINGEN NEAR STUTTGART · HINDENBURGSTEASSE

FINK . D 730OEnImB'" (N»dtor), HlndtrbufBitlwB· 44FINK. D 730OEnImB '"(N» dtor), HlndtrbufBitlwB · 44

Oct. 24, 1980 By P 6651

Cooler factory Längerer & Reich, Echterdinger Strasse 57, Filderstadt 1

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Expectations

Heat exchanger element to form a grid with others of the same design and spaced parallel to one another Heat exchanger elements that flow in a certain main direction during operation, which consists of sheet metal and has a similar pattern running at least transversely to the direction of flow having corrugation is provided, wherein the projections of the corrugation are opposite depressions and vice versa, and the openings for the passage arranged evenly over its surface tubes arranged in parallel, characterized in that the corrugation of a pyramid (5) is based on at least the truncated pyramid that is transverse to the main flow direction (Arrow A) the sum of the projections of the pyramid surfaces is greater than along the main flow direction seen and that the pipe openings (3) adjacent pyramids at least one against the pipe breakthrough have an inclined surface.

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2. Heat exchanger element according to claim 1, characterized in that the base area the pyramid (5) is a rhombus, the longer diagonal of which lies in the main flow direction (arrow A) and from the two sides run parallel to the connecting line between the centers of two pipe openings (3), which, viewed in the main flow direction, lie directly behind one another at an angle.

3. Heat exchanger element according to claim 1 or 2, characterized in that the following Relationships exist:

Sq / d = 1.5 to 3.0
Sl / d = 1.0 to 2.5
n / a = 0.7 to 7.0
H / T = 0.2-0.9

Mean therein

Sq = pipe division across the main flow direction (arrow A)

Sl = pipe division in the main flow direction d = diameter of the pipe (1)

η = number of pyramids (5) between the centers two adjacent centers of the pipe breakthroughs in two immediately successive mutually staggered rows,

a = Sq / Sl

H = height of the pyramid (5) or the truncated pyramid

T = distance between two heat exchanger elements.

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