DE3047580A1

DE3047580A1 - Rippenrohr-waermetauscher

Info

Publication number: DE3047580A1
Application number: DE19803047580
Authority: DE
Inventors: Arpád Dipl.-Ing. Bakay; János Dipl.-Ing. 1026 Budapest Bodas; László Dipl.-Ing. Dr. 1055 Budapest Forgo; Gyula Dipl.-Ing. 1025 Budapest Kovacs; Károly Dipl.-Ing. 5100 Jászberény Laszlo; István Dipl.-Ing. 1024 Budapest Papp
Original assignee: Transelektro Magyar Villamossagi Kulkereskedelmi
Current assignee: Transelektro Magyar Villamossagi Kulkereskedelmi
Priority date: 1980-03-11
Filing date: 1980-12-17
Publication date: 1981-12-24
Also published as: CH655385A5; US4830102A; JPH05695Y2; JPH01169983U; SU1314963A3; UA5941A1; FR2478291A1; JPS56130597A; HU181538B; GB2071304B; FR2478291B1; GB2071304A; DE3047580C2; ZA807950B

Description

Rippenrohr-Wärmetauscher

Die Erfindung betrifft einen Rippenrohr-Wärmetauscher. Gemäß der Erfindung sind vertikal zu den auf die Rohre aufgezogenen Rippenblechen ausgebildete Turbulenzerzeuger entlang der Mittellinie zwischen den Rohren und/oder entlang gemeinsamer Tangenten der Rohre angeordnet.

Es ist allgemein bekannt, daß sich das wesentliche für die Funktion des Rippenrohr-Wärmetauschers daraus ergibt, daß in den Rohren oder in den Rinnen dasjenige flüssige oder dampfförmige Medium strömt, welches von den an der Wärmeübertragung teilnehmenden Medien die bessere Wärmeübertragungszahl aufweist, während entlang der zu den Rohren senkrecht verlaufenden Rippen das Medium mit der schlechteren Wärmeübertragungszahl strömt, im allgemeinen ein Gas, z.B. Luft.

Die schlechtere Wärmeübertragungszahl wird durch die größere Oberfläche der Rippen ausgeglichen. Jedoch ist es nicht gleichgültig, wie die Rippen selbst ausgebildet sind. Die Wärmeübertragung zwischen dem entlang der Rippe strömenden Medium und der Oberfläche der Rippe wird hauptsächlich durch die Geschwindigkeit des Mediums bzw. die Strömungsform bestimmt. Die Strömungsform wird durch zwei Faktoren beeinflußt: und zwar einerseits durch den Strömungszustand, ob nämlich eine turbulente oder laminare Strömung vorliegt, und andererseits durch die Geschwindigkeitsverteilung entlang der Rippenfläche.

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Im Falle einer Gas- oder Luftströmung entlang eines ebenen Bleches bildet sich eine laminare Schicht aus, welche von der Eintrittskante ausgehend sich ständig vergrößert. Es besteht die Möglichkeit, die Ausbildung der Grenzschicht zu vermeiden, und zwar durch Unterbrechung der ebenen Fläche des Bleches durch Ausbildung sogenannter Kleinrippen.

Die Kleinrippen, durch welche eine turbulente Strömung ermöglicht bzw. herbeigeführt wird, wurden bisher so ausgeführt, daß aus dem Blechmaterial senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums schmale Streifenlaschen ausgeschnitten sind. Des weiteren wurden bei einigen Lösungsarten diese ausgeschnittenen Streifenlaschen entfernt, wodurch jedoch die Wärmeübertragungsfläche vermindert ist.

Bei der Bestimmung der Anzahl, der Anordnung und der Ausbildung von Turbulenzerzeugern sollen auch die Verhältnisse in Betracht gezogen werden, welche durch den Strömungswiderstand und durch die Wärmeleitung entstehen. Die Turbulenzerzeuger dürfen nur in Übereinstimmung mit der Strömungslehre angeordnet werden; die Anzahl und die Anordnung der Turbulenzerzeuger sollen also strömungstechnisch richtig bestimmt werden. Es ist nämlich bekannt, daß durch die Turbulenzerzeugungsvorrichtungen nicht nur die Wärmeübertragung erhöht, sondern auch der Strömungswiderstand des Wärmetauschers erhöht werden. Es soll also die Auswirkung der Wärmeübertragung und des Strömungswiderstandes auf den Gesamtwirkungsgrad in Betracht gezogen werden.

Es ist bekannt, daß die Wärme in den Rippen des Rippenrohr-Wärmetauschers durch Wärmeleitung übertragen wird.

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Das bedeutet, daß z.B. die Temperatur der Rippe am Rippenfuß den Höchstwert erreicht und mit zunehmendem Abstand vom Rippenfuß immer niedriger wird, wobei entlang der Mittellinie zwischen zwei Rohren der niedrigste Wert erreicht wird. Daher werden gemäß der Erfindung die Turbulenzerzeuger möglichst an solchen Stellen angeordnet, wo die Wärmeleitung nicht behindert wird, wo also die Temperatur der Rippen den niedrigsten Wert erreicht.

Ferner kommt es für die Anordnung der Turbulenzerzeuger auf den Geschwindigkeitsverlauf entlang der Rippenfläche an. Die Turbulenzerzeuger sollen derart angeordnet werden, daß dadurch die Gleichmäßigkeit der Luftverteilung begünstigt wird. Es ist bekannt, daß in der Strömung hinter den Rohren die Luftverteilung ungleichmäßig ist. Aus diesem Grund besteht die Möglichkeit, daß durch eine geeignete Anordnung der Turbulenzerzeuger auch die Gleichmäßigkeit der Strömung erhöht werden kann. Dieser Zustand kann gemäß der Erfindung dadurch erreicht werden, daß die Turbulenzerzeuger entlang mit der Strömungsrichtung übereinstimmenden gemeinsamen Tangenten an die Rohre verteilt angeordnet werden.

Der erfindungsgemäße Rippenrohr-Wärmetauscher entspricht dadurch den oben stehenden Prinzipien und Anforderungen, daß die Anordnung der angewendeten speziellen kombinierten Turbulenzerzeuger von derjenigen der bisherigen durchaus abweichend ist, weil bei der erfindungsgemäßen Lösung die strömungstechnischen und die wärmetechnischen Gesichtspunkte gleichzeitig berücksichtigt sind und außerdem auch die Gleichmäßigkeit des Abstandes der Rippen voneinander, die konstante Rippenteilung, gewährleistet ist. Die erfindungsgemäßen Turbulenzerzeuger erfüllen

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also eine dreifache Funktion: Wärmeabgabe der Rippen mit gutem Wirkungsgrad, Beeinflussung der Strömung und Rippen-Abs tandshaltung.

Das Wesen der Erfindung ergibt sich insbesondere daraus, daß an den Plattenoberflächen des Rippenrohr-Wärmetauschers, welcher aus mehreren Rohren mit Kreisquerschnitt und senkrecht zu den Rohren und zueinander parallel verlaufenden Platten ausgebildet ist, die an den Rohren befestigt sind, derartige Turbulenzerzeuger ausgebildet sind, welche aus aus der ursprünglichen Plattenfläche trapezförmig ausgestanzten und um 90° ausgebogenen Laschen bestehen. Zwei-Zwei solche Laschen bilden eine Turbulenzerzeugereinheit. Die verdoppelten Turbulenzerzeuger sind derartig an der Plattenfläche angeordnet, daß sie abwechselnd entweder entlang der mit der Strömungsrichtung gleichlaufenden Tangenten an die Rohre, oder auf der Mittellinie zwischen den Rohren liegen. Die erfindungsgemäße Lösung kann im Falle von geradläufigen, also hintereinander zueinander parallel angeordneten Rohrsätzen ebenso angewendet werden, wie auch im Falle von solchen Rippenrohr-Wärme tauschern, bei welchen die Rohrsätze schachbrettartig angeordnet sind.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsformen erläutert, die aus der Zeichnung ersichtlich sind. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen gebräuchlichen Rippenrohr-Wärmetauscher in Seitenansicht,

Fig. 2 die Draufsicht auf eine Platte des erfindungsgemaßen Rippenrohr-Wärmetauschers mit paralleler Anordnung der Rohrsätze,

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Fig. 3 die Draufsicht auf eine Platte des erfindungsgemäßten Rippenrohr-Wärmetauschers mit schachbrettartiger Anordnung der Rohrsätze, und

Fig. 4 die Seitenansicht einer Turbulenzerzeuger-Lasche.

Fig. 1 zeigt einen gebräuchlichen Rippenrohr-Wärmetauscher mit Wärmetauscherrohren 1, in welchen das die bessere Wärmeübertragungszahl aufweisende Medium strömt. Weiter sind auch die Rippenbleche 2 dargestellt, welche senkrecht zum Rohr verlaufend angeordnet bzw. befestigt sind. Die Bleche sind mittels der aus dem Blech herausgestülpten Halsansätze 3 mit den Rohren 1 verbunden. Durch diese kragenartig ausgebildeten Halsansätze 3 sind auch die Abstände zwischen den Rippen 2 bestimmt.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf eine Rippenplatte 2 des erfindungsgemäßen Rippenrohr-Wärmetauschers, im Falle der Anordnung der Rohre in parallelen Reihen, in denen die Rohre der Reihen senkrecht zur Strömungsrichtung A auf gleicher Höhe liegen. Es ist aus der Zeichnung ersichtlich, daß die Rohre in Reihen hintereinander angeordnet sind, die parallel zur Strömungsrichtung verlaufen, die durch die Pfeile A dargestellt ist. Weiter sind auch die speziellen kombinierten Turbulenzerzeuger 4, 5, 6, 7, 8, 9 ersichtlich. Bei dieser Ausführungsform sind die einzelnen Turbulenzerzeuger aus zwei einander gegenüberliegenden aufgebogenen Laschen ausgebildet. Die Laschen sind jeweils paarweise durch Stanzen der aus der Zeichnung ersichtlichen Sechsecke entlang je zwei einander diagonal gegenüberliegenden Paaren einander benachbarter Sechseckseiten und entlang der Diagonalen des Sechsecks durch die beiden von

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den Seitenpaaren jeweils gebildeten Ecken entstanden, so daß entsprechend Fig. 4 jede der Laschen 10 trapezförmig ist und mit ihrer Laschenebene nach dem Abbiegen parallel zur Strömungsrichtung A verläuft. Die Turbulenzerzeuger 4, 5, 6, 7, sind in Richtung der mit der Strömungsrichtung gleichlaufenden, parallelen Tangenten an die Wärmeübertragungsrohre 1 zwischen den Rohren jeder Rohrreihe angeordnet. Die Turbulenzerzeuger 8, 9 hingegen sind entlang der zwischen einander benachbarten Rohrreihen verlaufenden Mittellinie auf der durch die Achsen der beiden senkrecht zur Strömungsrichtung benachbarten Rohre 1
laufenden Verbindungslinie angeordnet.

Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf eine Rippenplatte 2 des erfindungsgemäßen Rippenrohr-Wärmetauschers mit schachbrettartiger Anordnung der Rohrsätze, bei der die Rohre 1 der einander benachbarten, parallel zur Strömungsrichtung verlaufenden Rohrreihen auf Lücke gegeneinander versetzt angeordnet sind. Auch hier sind die Turbulenzerzeuger 4, 5, 6, 7, ersichtlich, welche entlang der mit
der Strömungsrichtung gleichlaufenden Tangenten an die
Rohre 1 verteilt angeordnet sind. Die Turbulenzerzeuger 8, 9 sind hingegen entlang der senkrecht zur Strömungsrichtung laufenden Mittellinien zwischen den einander
benachbarten Rohren 1 jeder Reihe auf der die Achsen
dieser Rohre verbindenden Linie angeordnet. Die Anordnung der Turbulenzerzeuger im Falle der Fig. 3 kann
auch dadurch beschrieben werden, daß sie entlang derartiger Geraden verteilt angeordnet sind, welche mit
der Luftströmungsrichtung einen Winkel von 45 bis 60°
einschließen und welche einander in den Halbierungspunkten des Abstandes zwischen den in Strömungsrichtung einander benachbarten Rohren 1 wie auch zwischen den

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senkrecht zur Strömungsrichtung einander benachbarten Rohren

1 kreuzen.

Die parallel zur Strömungsrichtung gemessene Längsabmessung der Turbulenzerzeugerlaschen entspricht vorzugsweise höchstens dem halben Durchmesser der Rohre 1.

Fig. 4 zeigt eine Turbulenzerzeuger-Lasche 10, welche als die eine Hälfte eines aus dem Blech trapezförmig ausgestanzten Laschenpaares ausgebildet ist. Die Höhe m dieser trapezförmigen Lasche 10 ist zur Abstandshaltung gleich dem Abstand zwischen den Rippenplatten 2 bzw. der Rippenteilung o. Die im Winkel zueinander verlaufenden Trapezseiten schließen jeweils einen'Winkel von 45 bis 85° mit der Fläche der Rippenplatten 2 ein. Dadurch wird verhindert, daß die eine Lasche 10 in den Stanzausschnitt für die Laschen der benachbarten Rippenplatte

2 hineinrutschen kann.

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Claims

PATENTANWÄLTE

VIERING & JENTSCHURA 3Q47580

zugelassene Vertreter beim Europäischen Palentamt Dipl.-!ng. Hans-Martin Viering · Dipl.-Ing. Rolf Jentschura · Steinsdorfstraße 6 · D-8000 München

Anwaltsakte 3765 17. Dezember 1980

TRANSELEKTRO Magyar Villamossäqi Külkereskedelmi Vällalat,

Budapest / UNGARN

Rippenrohr-Wärraetauscher

ANSPRÜCHE

Rippenrohr-Wärmetauscher mit aus parallelen oder gegeneinander versetzten Rohrsätzen bestehenden Rohren und darauf senkrecht befestigten Rippenblechen, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der ursprünglichen Blechfläche ausgestanzten und um 90° aufwärts gebogenen Turbulenzerzeugerlaschen (4 bis 7; 8, 9) oder Turbulenzerzeugerlaschenpaare abwechselnd entweder entlang der mit der Strömungsrichtung gleichlaufenden Tangenten an die wärmeabgebenden Rohre (1) und/oder an den Mittellinien zwischen den Rohren (1) verteilt angeordnet sind.

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Steinsdorfstraße 6 Telex: 5 212 306 jepa d Postscheck München 3067 26-801

D-BOOO München 22 Telegramm: Steinpat München Bayerische Vereinsbank München 567 695

Tolelon: (0 B9) 29 34 13 Telekopierer: (0 89) 222 066 Raiffeisenbank München 0321B18

(0 89) 29 34 14 (Siemens CCITT Norm Gruppe 2) Deutsche Bank München 2711 687

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2. Rippenrohr-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zu der Strömungsrichtung (A) gemessene Längsabmessung der Turbulenzerzeuger höchstens den halben Durchmesser der Rohre

(1) erreicht.
3. Rippenrohr-Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenzerzeugerlaschen (10) trapezförmig ausgebildet sind, wobei die Trapezhöhe (m) mit dem Abstand zwischen den Rippenplatten (2) bzw. mit der Rippenteilung (o) übereinstimmt.
4. Rippenrohr-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trapezseiten der Turbulenzerzeugerlaschen (10) mit der Fläche der Rippenplatte (2) einen Winkel von 45 bis 85° einschließen.
5. Rippenrohr-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit versetzter Anordnung der Rohre, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenzerzeuger entlang solcher Geraden verteilt angeordnet sind, welche mit der Luftströmungsrichtung einen Winkel von 45 bis 60° einschließen und welche einander in den Halbierungspunkten des Abstandes zwischen den in Strömungsrichtung einander benachbarten Rohren (1) wie auch zwischen den senkrecht zur Strömungsrichtung einander benachbarten Rohren (1) kreuzen (Fig. 3).

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