DE3043219C2

DE3043219C2 - Heat exchanger element

Info

Publication number: DE3043219C2
Application number: DE3043219A
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: 1983-05-11
Also published as: FR2494421A1; IT8124998A0; DE3043219A1; FR2494421B1; IT1140492B

Description

Sq/dSq / d
Sl/dSl / d
n/an / A
H/TH / T

- 1,5 bis 3,0 - 1.5 to 3.0

- 1,0 bis 2^- 1.0 to 2 ^

- 0,7 bis 7,0- 0.7 to 7.0

- 0,2 bis 0,9- 0.2 to 0.9

Mean therein

Sq — Rohrteilung quer zur Hauptströmungsrichtung (Pfeil A) Sq - pipe division across the main flow direction (arrow A)

SI - pipe division in main flow direction

d — Durchmesser des Rohres (1) d - diameter of the pipe (1)

η - Anzahl der Pyramiden (5) zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter Zentren der Rohrdurchbrüche in zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden gegenseitig versetzten Reihen, η - number of pyramids (5) between the midpoints of two adjacent centers of the pipe openings in two mutually offset rows immediately following one another,

a - Sq/Sl a - Sq / Sl

H — Höhe der Pyramide (5) oder des Pyramidenstumpfes H - height of the pyramid (5) or the truncated pyramid

T m Abstand zwischen zwei Warmeaustauseherelementen. T m distance between two heat exchanger elements.

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

Bei einem bekannten Wärmeaustauscherelement 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 35 15 207)!In a known heat exchanger element of the aforementioned type, the corrugation has pipe openings surrounding, flat, square surfaces that offset are arranged to each other and between which there are V-shaped channels in cross section (US 35 15 207)!

Es sind auch andere aus Blech bestehende Wärmeaustauscherelemente bekannt, bei denen zwischen den Rohrdurchbrüchen zusätzliche Durchbrüche vorgesehen sind, die von dreieckförmigen Lappen begrenzt «ind, 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 m.iß. 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 hindurchgeführten Medium stammende Schmutzteilchen absetzen, wodurch sich eine Verringerung des Strömungsquerschnittes ergibt und die Wärmeübertragungsleistung abnimmt (US 36 31 922).There are also other heat exchanger elements made of sheet metal are known in which between the Pipe openings additional openings are provided, which are limited by triangular tabs «Ind, which in plan view of the heat exchanger element limit a star-shaped gap seen. The openings next to the pipe openings through the heat exchanger element reduce its strength, which is why the number of these breakthroughs to be limited The raised tabs have a high pressure loss between the heat exchanger elements flowing medium result. You can also look at this flap from the between the medium passed through the heat exchanger elements settle dirt particles, whereby there is a reduction in the flow cross-section and the heat transfer capacity decreases (US 36 31 922).

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 mit sie durchdringenden Rohren in Wirkverbindung (DE-PS 9 75 075 und DE-OS 2340711).It is also known to provide heat exchanger surfaces on one side with pyramidal projections provided, whereas -the other side is flat or as a cylinder jacket. is formed The surfaces of the known pyramidal projections do not interact with neighboring surfaces of the same type, these surfaces are still in operative connection with pipes penetrating them (DE-PS 9 75 075 and DE-OS 2340711).

Außerdem ist bekannt, Wärmeaustauscherflächen mit kegelförmigen Vorsprüngen zu versehen, die in gegenseitigen Abständen voneinander angeordnet sind und auf einer Seite des Wärmeaustauscherelementes oder auch auf beiden Seiten vorstehen können. Mittels dieser kegelförmigen Vorsprünge soll die Turbulenz der zwischen zwei Wärmeaustauscherelementen strömenden Luft vergrößert und kühlere Luft gegen das erwärmte Metall geführt werden. Durch diese kegelförmigen Erhebungen so!! auch die Anzahl der Sielien der Wärmeaustauscherelemente erhöht werden, von denen Wärme schneller als von flachen Oberflächen abgestrahlt wird, wodurch die Wärmeabstrahlungskapazität vergrößert werden solL Die kegelförmigen Vorsprünge sind auf einer Seite des Wärmeaustauscherelementes etwa um das Drei/ache des Durchmessers ihrer Grundfläche voneinander entfernt Wenn die Vorsprünge auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Wärmeaustauscherelementes angeordnet sind, so sind die jeweiligen Abstände der Grundflächen dieser Vorsprünge etwas geringer. Wegen der gegenseitigen Abstände der kegelförmigen Vorsprünge wird keine ständige Beeinflussung des darüberstreichenden Luftstromes erreicht (US 15 75 864).It is also known to provide heat exchanger surfaces with conical projections which are shown in FIG mutual distances from each other are arranged and on one side of the heat exchanger element or can protrude on both sides. By means of these conical projections, the turbulence of the Air flowing between two heat exchanger elements is enlarged and cooler air against it heated metal. Because of these conical bumps so !! also the number of slides of the Heat exchanger elements are raised, from which heat radiates faster than from flat surfaces which should increase the heat radiation capacity. The tapered protrusions are on one side of the heat exchanger element about three / ache the diameter of their Base apart When the projections on two opposite sides of the Heat exchanger element are arranged, so are the respective distances between the base surfaces of these Projections a little less. Because of the mutual spacing of the conical projections, there is no constant influencing of the air flow sweeping over it achieved (US 15 75 864).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Wärmeaustauscherelement der im ersten Absatz aufgeführten Art eine höhere Wärmeübertragungsleistung unter geringem Druckverlust des zwischen zwei Wärmeaustauscherelementen hir.durchströmenden Mediums zu erzielen.The invention is based on the object in a heat exchanger element in the first paragraph listed type a higher heat transfer capacity with low pressure loss between two Heat exchanger elements flowing through the medium to achieve.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Hauptanspruches erfmdungsgemäß gelöstThis object is according to the invention by the features in the characterizing part of the main claim solved

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Wärmeaiii tauscherelement ist eine Vielzahl von Anströmkanten und Anströmflächen für das zwischen diesem und demIn the case of the heat aiii designed according to the invention Exchanger element is a multitude of leading edges and leading surfaces for the between this and the

benachbarten, gleich ausgebildeten Wftrmeaustauscherelement strömende Medium, insbesondere Gas, vorhanden, so daß diesji stark verwirbelt wird. Die die Wärmeaustauscherelemente durchsetzenden Rohre werden auf ihre Außenseite nahezu ganz von dem edium beaufschlagt, wodurch sich eine verbesserteadjacent, identically designed heat exchanger element flowing medium, in particular gas, present, so that this is strongly swirled. The those Heat exchanger elements penetrating tubes are on their outside almost entirely of the edium is applied, whereby an improved

ärmeübertragungsleistung ergibt Ein mit den erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherelementen ausgestatteter Wärmeaustauscher hat daher eine höhere Leistung als der bekannte^. Wärmeaustauscher oder sein Raumbedarf ist bei gleicher Wärmeübertragungsleistung geringer. Auch ergibt sich ein wesentlich geringerer Druckverlust des durch zwei Wärmeaustauscherelemente hindurchströmenden Mediums als bei den bekannten Wärmeaustauschern. Die Wärmeaustauscherelemente lassen sich bei Verschmutzung leicht und mit einem nur geringen Aufwand an flüssigen Reinigungsmitteln reinigen.poor transfer performance results in one equipped with the heat exchanger elements according to the invention Heat exchanger therefore has a higher performance than the known ^. Heat exchanger or its space requirement is less with the same heat transfer capacity. There is also an essential lower pressure loss of the medium flowing through two heat exchanger elements than with the well-known heat exchangers. The heat exchanger elements can be easily and if dirty Clean with only a small amount of liquid cleaning agents.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.Further advantages result from the other claims.

In der Zeichnung ist ein Wärmeaustauscher ohne Gehäuse als Ausführungsbeispiei des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigtIn the drawing is a heat exchanger without a housing as Ausführungsbeispiei the subject of Invention shown schematically. It shows

F i g. 1 a plan view, F i g. 2 a side view,

F i g. 3 einen Ausschnitt aus F i g. 1 in größerem Maßstab,F i g. 3 shows an excerpt from FIG. 1 on a larger scale,

F i g. 4 shows a section along line IV-IV in FIG. 3.

Der gehäuselose Wärmeaustauscher nach den F i g. 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 vesetzt angeordnet ist Die Rohre 1 durchsetzen aus Blech bestehende und Riffelungen aufweisende Wärmeaustauscherelemente 2, die parallel zueinander angeordnet sind. Zwischen jeweils zwei einander benachbarten Wärmeaustauscherelementen 2 fließt ein Gas, insbesondere Luft in Hauptströmungsrichtung, Pfeil A, hindurch. Die Rohre 1 sind durch Rohrdurchbrüche 3 im Wärmeaustauscherelement 2 hindurchgeführt die jeweils einen aufgestellten, an dem zugeordneten Rohr 1 anliegenden Kragen 4 haben, der, wie F i g. 4 zeigt am benachbarten Wärmeaustauscherelement abgestützt urtd mit dem jeweiligen Rohr fest und gut wärmeleitend verbunden istThe housing-less heat exchanger according to FIGS. 1 and 2 is also referred to as a heat exchanger network.It has rows of pipes 1, which are arranged one behind the other at equal distances, through which a liquid, in particular water, flows, each row of pipes being offset from the adjacent row of pipes, as seen in the main flow direction (direction of arrow A) The pipes 1 pass through existing sheet metal and corrugations having 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 tube openings 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. 4 shows that it is supported on the adjacent heat exchanger element and is connected to the respective tube in a fixed manner and with good thermal conductivity

Die Wärmeaustauscherelemente 2 sind pyramidenförmig geriffelt 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 umgekehrt Die Pyramiden 5 sind jeweils gleich ausgebildet und gleichmäßig über das Wärmeaustauscherelement 2 verteilt Die Pyramide S hat eine Raute als Grundfläche. Die Grundflächen der Pyramiden 5 grenzen aneinander an. Die längere Diagonale der Raute liegt in Hauptströmungsrichtung, Pfeil A. Je zwei gegenüberliegende Seiten der Rauten sind, wie in der Zeichnung dargestellt, durch die Verbindungen derThe heat exchanger elements 2 are corrugated in the shape of a pyramid, the pyramids 5 all pointing to one side. A projection on one side is opposite a depression on the other side and vice versa. The pyramids 5 are each designed identically and are evenly distributed over the heat exchanger element 2. The pyramid S has a rhombus as a base. The bases of the pyramids 5 adjoin one another. The longer diagonal of the diamond lies in the main flow direction, arrow A. Each two opposite sides of the diamond are, as shown in the drawing, through the connections of the

Mitten jeweils zweier unmittelbar hintereinander und versetzt zueinander angeordneter Rohrdurchbrüche 3, d.h. durch das Muster der Verbindungslinien der Zentren der Rohrdurchbrüche bestimmt Beim Ausführungsbeispiel beträgt die Länge einer Seite der Raute '/« des Abstandes zwischen den Mitten zweier unmittelbar benachbarter und versetzt zueinander angeordneter Rohrdurchbrüche 3.In the middle of two pipe openings 3 arranged directly one behind the other and offset from one another, i.e. determined by the pattern of the connecting lines of the centers of the pipe openings In the exemplary embodiment is the length of one side of the diamond '/' of the distance between the centers of two immediately adjacent pipe openings 3 arranged offset to one another.

In den F i g. 3 und 4 sind folgende Maße eingezeichnet: In the F i g. 3 and 4 the following dimensions are shown:

SqSq
SISI
dd

jbohrlgitung/in Querrichtung l—l Rohrteilungjbohrlgitung / in transverse direction l-l pipe division

ftohrleitungftn Längsrichtung / j Rohrteil ungftohrleitungftn longitudinal direction / j pipe section approx

Außendurchmesser des Rohres
Anzahl der Pyramiden 5 zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter Zentren der Rohrdurchbrüche 3 in zwei aufeinanderfolgenden, gegenseitig versetzten Reihen (in F i g. 3 im Bereich des Wärmeaustauscherelerrxntes 2 voll und im Bereich der Rohrdurchbrüche 3 strichpunktiert eingezeichnet)
Höhe der Pyramide 5 oder di-s Pyramidenstumpfes Outside diameter of the pipe
Number of pyramids 5 between the midpoints of two adjacent centers of the pipe openings 3 in two successive, 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 with dash-dotted lines)
Height of pyramid 5 or di-s truncated pyramid

Abstand zweier benachbarter Wärmeaustauscherelemente 2.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 Wärmeaustauscherelementen strömenden Mediums eine gegen das benachbarte Rohr gerichtete Komponente erteiltThe pyramids 5 of the heat exchanger element 2 immediately adjacent to the pipe openings 3 have at least one surface which rests against a wall of a pipe 1 passing through the pipe opening 3 is directed and a part of the medium flowing between the heat exchanger elements a component directed against the adjacent pipe is granted

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

Sq/dSq / d - 1,5 bis 3,0 - 1.5 to 3.0 Sl/dSl / d - 1,0 bis 2^- 1.0 to 2 ^ 4° n/a 4 ° n / a - 0,7 bis 7,0- 0.7 to 7.0 aa - Sq/Sl - Sq / Sl Hf:Hf: - 0,2 bis 0,9 - 0.2 to 0.9

The pyramids 5 can also have a different number

von Pyramidenflächen als vier aufweisen, was eine andere Grundform als eine Raute bedingt Die Summe der Projektionen der Pyramidenflächen quer zur Hauptströmungsrichtung gesehen, Pfeil A, ist jedoch in jedem Falle größer als in Hauptströmungsrichtung.of pyramid areas than four, which requires a different basic shape than a rhombus. The sum of the projections of the pyramid areas seen transversely to the main flow direction, arrow A, is in any case greater than in the main flow direction.

Die Verteilung der Pyramiden in Hauptströmungsrichtung, Pfeil Λ kann ungleichmäßig sein, wobei die Höhe der Pyramiden 5 durchweg gleich ist oder variiert ferner kann die Grundfläche anders sein. Es kann gflnst'g sein, in Richtung des Pfeiles A gesehen am Anfang des Wärmeaustauscherelementes 2 weniger Pyramiden 5 je Flächeneinheit vorzusehen als am Ende des Wärmeaustauscherelementes.The distribution of the pyramids in the main flow direction, Arrow Λ can be uneven, the height of the pyramids 5 being the same or varying throughout furthermore, the base area can be different. It may be favorable when viewed in the direction of arrow A on At the beginning of the heat exchanger element 2, fewer pyramids 5 are to be provided per unit area than at the end of the heat exchanger element.

Statt aus Pyramiden 5 kann die Riffelung der Wärmeaustauscherelemente 2 auch aus vorzugsweiseInstead of pyramids 5, the corrugation of the heat exchanger elements 2 can also preferably be made from

wenig abgeflachte-., Pyramidenstümpfen bestehen.little flattened., truncated pyramids exist.

For this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claims;

1.Heat exchanger element to form a grid with other identically designed and mutually spaced parallel heat exchanger elements, which is flown against in a certain main direction during operation, which consists of sheet metal and is provided with a corrugation at least transversely to the flow direction having a similar pattern, whereby the projections of the corrugation lie opposite depressions and vice versa, and which has openings arranged evenly above its surface for the passage of parallel arranged pipes, characterized in that the pattern of the corrugation of a pyramid (5) is based at least on its truncated pyramid and that transversely to the main flow direction (Arrow A) the sum of the projections of the pyramid areas is greater than seen along the main flow direction.

2. Heat exchanger element according to claim 1, characterized in that at least the den Pipe breakthroughs (3) adjacent pyramids with their bases directly adjoin one another, at least the sides of these base surfaces adjacent to the pipe openings at an angle are arranged to the main flow direction.

3. Heat exchanger element according to claim 1 or 2, characterized in that the base area of the pyramid (5) is a diamond, the longer diagonal of which flies in the main pink direction (arrow and from the two sides parallel to the line connecting the centers two; Breakthroughs in pipes (3) which, viewed in the main flow direction, lie directly at an angle one behind the other.

4. Heat exchanger element according to one of the preceding claims, characterized in that that the following relationships exist: