DE3220957A1 - Spiralrohrwaermetauscher - Google Patents

Description

• Beschreibung
• @ie Erfindung bezieht sich auf einen Spiralrohrwärmetauscher gemäß uem Oberbegriff des Anspruches 1. Der Wärmetauscher dieses typs besteht aus zwei parallelen Rohren, die in Kontakt miteinander zehen und in denen ein erstes Medium durch das eine Rohr und ein zweites Meuium durch das andere Rohr fließt. bie Rohre -;ind normalerweise spiralig auf einem Wickelkern angeordnet, wobei ein drittes Me@ium durch eine Vielzahl von Kanälen geführt weruen kann, die zwischen den ersten und zweiten Rohrspiralen gebildet werden, wobei diese ersten und zweiten Rohrspiralen eine Wärmetauscheranordnung bilden, die in einem geeigneten Kessel eingeschlossen ist.
• Ler metallische Kontakt zwischen den Rohren, durch die die verschiedenen Medien zur Erzielung eines Wärmeaustauschs strömen, ist bei Wärmeaustauschverfahren an sich bekannt. Es ist bei solchen Wärmetauschern auch schon bekannt, eine verbesserte Wärmeübertragung durch eine spezielle Ausgestaltung des Querschnitts der Spiralrohre zu erzielen, so daß die Kontaktfläche zwischen zwei benachbarten Rohren vergrößert wird. Eine andere Maßnahme zur Vergrößerung des metallischen Kontakts besteht in der Flächenpressung zwischen den Rohren.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die Wärmeaustauscheigenschaften der bekannten Wärmetauscher dieses Typs weiter zu verbessern.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Lurch das gemeinsame spiralige Winden der beiden Rohre kommt das eine Rohr an der Außenseite des anderen Rohrs zu liegen, wobei ein metallischer Kontakt zwischen allen Windungslagen der Rohre von der innersten bis zur äußersten Lage geschaffen wird. Dementsprechenu sieht die vorliegende Erfindung eine Wärmetauscheranordnung vor, die aus Spiralrohren besteht, welche zusammen mindestens einen ersten unü einen zweiten Fließweg bilden und deren Rohre für den crr;lulll uiiu en zweiten Fließweg jeweils paarweise gewunden sind, wobei diese Rohre innerhalb der Windung in engem gegenseitigen Kontakt liegen und die Rohre für den ersten und den zweiten Fließweg in der Weise miteinaxider abwechseln, daß in jedem Querschnitt senkrecht zur Windungsachse die eine Reihe in der Windung dem ersten Fließweg und die benachbarte Reihe dem zweiten Fließweg zugeordnet ist, usw.
• Die Erfindung soll nun im einzelnen anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung näher erläutert werden; es zeigen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Anordnung mit zwei Kreisläufen; Fig. 2 einen Vertikal schnitt durch einen Wärmetauscher mit drei Kreisläufen; Fig. 3 ein Windungsschema dieses Wärmetauschers; und Fig. 4 einen Teilbereich von Fig. 2 in vergrößerter Darstellung Die in Fig. 1 dargestellte Wärmetauscheranordnung weist einen Einlaß 10 und einen Auslaß 11 für ein erstes Medium sowie einen Einlaß 12 und einen Auslaß 13 für ein zweites Medium auf. Die Anordnung besteht aus einer Vielzahl von Windungen von parallelen spiralig gewundenen Rohren 14, 15, welche die jeweiligen Medien einschließen und von den Einlässen 10, 12 zu den jeweiligen Auslässen 11, 13 leiten. Die Rohre sind auf einem Wickelkörper oder einem Wickelkern 16 aufgewickelt oder bilden nur ein Windungspaket. Die Enden der Rohre 14, 15 der betreffenden Kreisläufe, die bei den Einlässen 10 und 12 beginnen, gehen gemeinsam in die Windung über, wobei das eine Rohr neben dem andern liegt, d.h. die Rohre wechseln von der einen Lage zur andern ab, so daß jede zweite Lage mit dem einen Kreislauf und die dazwischen liegenden Lagen mit dem anderen Kreislauf verbunden sind (vgl. Fig. 3). Die Rohre 14, 15 sind dabei Windung für Windung in radialer Richtung gegeneinandergepreßt.
• @er metallische Kontakt erzeugt eine Wärmeleitung von Rohr 14 zum Rohr 15. Diese Art der Windung der Rohre, wie sie in der vorliegenden Wärmetauscheranordnung verwendet wird, schränkt die Expan sionsmöglichkeit der Rohre im belasteten Zustand, d.h. wenn die Rohre mit den Meciien beaufschlagt sind, ein und brlngt eine Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen den benachbarten Rohren der Anordnung mit sich. Diese Vergrößerung der Kontaktfläche und der vergrößerte Druck, uen die Rohre aufeinander ausüben, verbessern den Wärmeübergang durch metallischen Kontakt zwischen den Rohren.
• In uer in Fig. 2 gezeigten Variante ist die Rohrschlangenanordnung in einem Kessel 17 angeoranet, der ein drittes Medium, das z.B.
• Wasser sein kann, aufnimmt. Der Kessel weist eine Endwand 18 an seiner Unterseite und eine andere Endwand 19 an seiner Oberseite auf und ist geschlossen, um das Wasser unter Druck zu halten, so daß es zu den Radiatoren oder dgl. zirkulieren kann. Die Rohrschlangenanoranung ist zentral im Kessel untergebracht, der mit Einlaß- sowie Auslaßanschlüssen für das dritte Medium versehen ist.
• Die Rohrschlangenanordnung besteht aus einem Windungspaket, das dem vorstehend in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen entspricht und das die Medien innerhalb seiner Rohrkreisläufe von den betreffenden Einlaßanschlüssen zu den Auslaßanschlüssen leitet. Das dritte Medium fließt über ein Rohr 20 in das Innere des Kessels und wird während seines Durchgangs durch die Rohrschlangenanordnung, die es von innen nach außen in den ebenfalls spiralförmigen Kanälen 21 zwischen -den Rohren 14, 15 bis zum Auslaß hin durchfließt, durch das in den Rohren 14 fließende erste Medium erwärmt, bevor es dann durch ein Rohr 22, das durch die Wand des Kessels 17 hindurchführt, aus dem Kessel austritt. Die Rohre 14, 15 sind in der Rohrschlangenanordnung in axialer Richtung zusammengepreßt, wie vorstehend beschrieben. Dies bewirkt eine Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen den Rohren und verbessert dabei den Wärmeübergang, der in bekannter Weise auch durch das dritte Medium bewirkt wird.
• Wie aus Fig. 4 ersehen werden kann, werden die Rohre in dem Rohrschlangenwickel in einen ovalen Querschnitt verformt. Dies bringt eine Vergrößerung der genannten Kontaktfläche und eine Verbesserung des Wärmeubergangs zwischen den Rohren mit sich.
• Die vorstehenu beschriebenen Ausführungsformen sollen nur als Beispiele dafür verstanden werden, wie die Erfindung ausgeführt werden kann. Es sind jedoch verschiedene alternative Ausgestaltungen möglich. Das Rohr 14 kann z.B. die Lagen mit ungerader Zahl in einem horizontalen Abschnitt oder Bereich des Rohrbündels bilden, während es in dem benachbarten Abschnitt bzw. Bereich die Lagen mit gerader ZZll bildet, wobei das Rohr 15 in denselben Abschnitten bzw. Bereicnen dann die geraden bzw. die ungeraden Zahlen hat.

Claims (3)

1. "Spiralrohrwärmetauscher" Patentansprüche 1. Spiralrohrwärmetauscher, der aus Spiralrohren besteht, welche zusammen mindestens einen ersten und einen zweiten Fließweg bilden, und dessen Rohre für den ersten und zweiten Fließweg jeweils paarweise gewunden sind, wobei diese Rohre innerhalb der Windung in engem gegenseitigen Kontakt liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (14, 15) für den e-rsten bzw. den zweiten Fließweg in der Weise miteinander abwechseln, da13 in jedem Querschnitt senkrecht zur Windungsachse die eine Reihe in der Windung dem ersten Fließweg und aie benachbarte Reihe dem zweiten Fließweg zugeordnet ist, usw.
2. 2. Spiralrohrwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die spiralförmigen Kanäle (21), die die ZwischenräMme zwischen den Rohren (14, 15) innerhalb der Windungen eines Rohrwickels einnehmen und die durch die Innenwände des Wärmetsuscherkessels (17), der die Windungen bzw. den aus den Windungen gebildeten Rohrwickel aufnimmt, begrenzt sind, ein dritter Fließweg gebildet ist.
3. 3. Spiralrohrwärmetauacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Rohre des einen und des anderen Fließweges elliptisch ausgebildet sind, wobei die größere Achse des elliptischen Querschnitts parallel zur Achse der Windungen bzw.

   der Achse des aus den Windungen gebildeten Rohrwickels liegt.