DE3122944A1 - Rohrwaermetauscher - Google Patents

Description

Be Schreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rohrwärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Lie Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Typ eines sogenannten Parallelrohrwärmetauschers, in welchen ein erstes Medium in einer Vielzahl von eng beieinander angeordneten Rohrspiralen und ein zweites Medium in einer Vielzahl von zweiten Rohrspiralen, die an den ersten Rohrspiralen anliegen, geführt ist. Ein drittes Medium kann eventuell durch eine Vielzahl von Kanälen geleitet werden, die zwischen den ersten und zweiten die Batterie darstellenden und in einem Gehäuse eingeschlossenen Rohrspiralen gebildet werden.

Der metallische Kontakt zwischen den die verschiedenen Medien leitenden Rohrspiralen ist in erster Linie für den Wärmeaustausch zwischen den Medien vorgesehen, wobei der metallische Kontakt den Wärmetransport durch ein eventuell außenseitiges Medium vervollständigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Wärmeaustausch zwischen den Medien durch konstruktive Ausgestaltungen des Rohrwärmetauschers zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch das Merkmal des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die spezielle Ausgestaltung des Querschnitts der Spiralrohre des Wärmetauschers, die gemäß der Erfindung nun einen nicht-kreisrunden Querschnitt aufweisen sollen, wird durch die

Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen zwei benachbarten Rohren in der Batterie eine erhebliche Verbesserung des Wärmeaustausches gegenüber den bisher bekannten Wärmetauschern dieses Typs erreicht. Außerdem erlaubt diese Ausgestaltung des Rohrquerschnitts, daß aufgrund des inneren Drucks in den Rohren eine Verformung der Rohrwände eintritt, welche zu einem höheren Berührungsdruck der metallischen Kontaktflächen zwischen den benachbarten Rohren in der Batterie führt.

Lie Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen näher erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1 einen rechteckigen Querschnitt des Rohrs; Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Batterie

mit zwei Rohrkreislaufen mit metallischem

Kontakt zwischen den Rohren; Fig. 3 A und 3 B vergrößerte Darstellungen der

Rohrquerschnitte; und Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt durch einen

Wärmetauscher mit drei Kreisläufen.

Wie vorstehend bereits erwähnt wurde, weist der Querschnitt der Rohre einen nicht-kreisrunden Querschnitt auf. In Fig. ist ein solcher Querschnitt als rechteckiger Querschnitt dargestellt. Dabei zeigt das durchgezogene Rechteck den Querschnitt im unbelasteten Zustand, d.h. wenn das Material der Rohrwände sich im Ruhezustand befindet. Wenn auf das Rohr ein innerer Druck aufgebracht wird, welcher in der. Fig. durch Pfeile angedeutet ist, biegen sich die Wände aufgrund der Elastizität ihres Materials durch, was durch die gestrichelten Linien dargestellt ist. Dieser Belastungsfall kann mit einem an seinen Enden eingespannten und entlang seiner Länge belasteten Balken verglichen werden. Die Belastung

verleiht dem Balken eine Durchbiegung, welche von der Elastizität seines Materials abhängt. Andere nicht-kreisförmige Ausbildungen des Querschnitts verhalten sich in derselben Weise. Dies gilt auch für Rohre mit einem elliptischen Querschnitt, wie in Pig. 2 und 3 dargestellt, auch wenn die auffälligste Durchbiegung im flachsten Bereich des elliptischen Querschnitts auftritt (Fig. 3). Auch hier bezieht sich die durchgezogene Linie auf den unbelasteten Zustand, während sich die gestrichelte Linie auf den belasteten Zustand bezieht, d.h. wenn ein innerer Druck aufgebracht wird.

Die Wärmetauscherbatterie in Pig.2 ist mit einem Einlaßrohr 1 und einemAuslaßrohr 2 zum Führen eines ersten Mediums sowie mit einem Einlaßrohr 3 und einem Auslaßrohr 4 zum Führen eines zweiten Mediums ausgestattet. Die Batterie umfaßt mindestens in einer Lage gewundene Rohre 5, 6, welche die Medien vom Einlaß bis zum Auslaß umschließen und führen. Die Rohre sind auf einem Spulenkörper 7, welcher zwei Endflanschen 8,9 aufweist, gewunden. Die Enden der gewundenen Rohre 5, 6 der betreffenden Kreisläufe münden in den Einlaßrohren 1, 3 und wechseln sich so ab, daß jeder zweite Windungsgang zu dem einen Kreislauf und die anderen Windungsgänge zu dem anderen Kreislauf gehören. Die gewundenen Rohre 5, 6 sind gegeneinander gepreßt, wobei die Endflanschen 8, 9 die Windungen in axialer Richtung zusammenpressen. Der metallische Kontakt sorgt für eine Wärmeleitung vom Rohr 5 zum Rohr 6. Diese Art von gemeinsam gewundenen Rohren, die hier in der Batterie angewandt ist, begrenzt die Ausdehnung der Roiirkörper im belasteten Zustand und bringt eine Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen den benachbarten Rohren innerhalb der Windungen mit sich. Diese Vergrößerung der Kontaktfläche und der erhöhte Druck, den die Rohre aufeinander ausüben, verbessern den Wärmetransport durch den metallischen Kontakt zwischen den Rohren.

In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels ist die Wärmetausclierbatterie in einem Behälter 10 eingeschlossen (Fi-g. 4), der ein drittes Medium, welches z. B. Wasser sein kann, enthält. Der Behälter weist eine untere Endwand 11 und eine obere Endwand 12 auf und ist geschlossen, um das Wasser unter Lruck zu halten, so daß eine Zwangsumwälzung zu den Eadiatoren oder dergleichen erreicht wird. Die Wärmetauscherbatterie ist im Zentrum des Behälters angeordnet und mit Einlaß- und Äuslaßrohrleitungen 13 bzw. 14 für ein erstes Medium sowie Einlaß- und Auslaßrohrleitungen 15 bzw. 16 für ein zweites Medium ausgestattet. Die Batterie ist aus zwei in verschiedenen Lagen und Windungen gewundenen Rohren 17>. 18 aufgebaut, welche elliptische Querschnitte aufweisen und die Medien von den Einlaß- zu den Auslaßrohren führen. Das dritte Medium strömt über das Rohr 19 in den Behälter ein und wird während seines Durchgangs durch die Batterie innerhalb der zwischen den Rohren verbleibenden spiralförmigen Kanäle 20 bis hin zum Auslaßrohr 21 durch das das erste Medium enthaltende Rohr 17 erwärmt. Die gewundenen Rohre 17» 18 sind innerhalb des Behälters zusammengepreßt; die Endwände 11, 12 drücken in axialer Richtung gegen die Batterie. Dies bewirkt eine Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen den Rohren und verbessert den Wärmeübergang- durch, den metallischen Kontakt zwischen diesen Rohren, wenn ein innerer Druck aufgebracht wird, wie dies vorstehend beschrieben wurde.

Die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen lediglich, wie die Erfindung verwirklicht werden kann. Es gibt jedoch Möglichkeiten, diese Ausführungsbeispiele im Rahmen der Erfindung abzuwandeln. Das Rohr mit einem ellipsen— förmigen Querschnitt kann mit der Längsachse der Ellipse entweder senkrecht zu der Axialrichtung der Windungen (Fig. 3 A) oder parallel zu dieser Richtung (Fig. 3 B) gewunden sein.

Claims (3)

1. PATENTANWALT

   DIPL.-ING. A. BÄRNREUTHER

   D-8000 MÜNCHEN 15 POSTFACH (P. O. B.) 15 03

   TELEGRAMM: PATMARKLAW MUENCHEN

   mein zeichen: Parca 2/81 P 10. Juni 1981

   PARCA NORRAHAMMAK AB, WOKKAHAMMAR/SCHWEDEN

   Rohrwärmetauscher

   Patentansprüche

   '. 1.) Rohrwärmetauscher mit einer Wärmetauscher-Batterie aus Spiralrohren, die zusammen mindestens jeweils einen ersten und einen zweiten Pließweg bilden und die innerhalb der Batterie paarweise mit jeweils einem Rohr für jeden der genannten Fließwege in eng aneinanderliegenden Windungsgängen gewunden sind, wobei diese Windungsgänge durch den Druck eines Paares von miteinander verbundenen Batteriewänden gegeneinander gepreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr mindestens eines der Fließwege einen nichtkreisrunden Querschnitt aufweist.
2. 2. Rohrwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt elliptisch ausgebildet ist.

   3· Rohrwärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Langachse des elliptischen Querschnitts senkrecht zur Axialrichtung der Rohrwindungen der Batterie liegt (Fig.
3. 3 A)

   4· Rohrwärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Langachse des elliptischen Querschnitts parallel zur Axialrichtung der Rohrwindungen der Batterie steht (Fig. 3 B)

   5- Rohrwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein tertiärer Pließweg durch die Spiralkanäle (20) geschaffen ist, die von dem Zwischenraum zwischen den Rohren (17, 18) in der Batterie und den Innenseiten des die Batterie umschließenden Wärmetauschergehäuses (10) gebildet werden.