DE3332282A1

DE3332282A1 - Waermeuebertragungsrohr

Info

Publication number: DE3332282A1
Application number: DE19833332282
Authority: DE
Inventors: Akio Isozaki; Yoshiyuki Kanagawa Sato
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1982-09-08
Filing date: 1983-09-07
Publication date: 1984-03-08
Also published as: DE3332282C2; US4549606A

Description

TeDTKE -BüHLING T-KtNNE-- φ™«= " SSKSTKe» fi Pellmann - GraW- St^ ^:--^:-"· S&S^JSl«

Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe

_3_ Dipl.-Ing. B. Pellmann

Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent Mün

7. September 1983

DE 3288

case FP-0744-02 KS

Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.)

Kobe 651, Japan

WärmeÜbertragungsrohr

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wärmeübertragungsrohr. Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Wärmeübertragungsrohr, bei dem ein zu kühlendes Medium entlang der Außenfläche des Rohres und ein Kühlmedium entlang seiner Innenfläche geführt wird, wobei beide Flächen eine spezielle Form aufweisen, um dae Warme.austauschvermögen zwischen diesen Medien zu verbessern.

Ein ih Kühlschränken, Kühlern u.e. verwendeter I.ältemittelkondensator weist eine Vielzahl von Y.äriiieübertragungsrohren auf, die in einem zylindrischen Gehäuse angeordnet sind, und ein Medium, d.h. ein als haltemittel dienendes Gas, strömt an der Außenfläche der Kohre entlang und wird durch ein Kühlmedium, beispielsweise Wasser, das durch das üohr fließt, kondensiert. Um das V/Jirineübertragungsverinögen von derartigen V/ärmeübertragungsrohren zu verbessern, ist bereits eine Reihe von Versuchen unternommen worden:

(i) Zur Erhöhung der wirksamen Wärmoaustauschfläche pro Längeneinheit des Wärme.übertragungsrohres wurden spiralförmige Rippen auf der Aussenfläche des Kohres mit Hilfe eines Walzwerkzeuges erzeugt. Auf diese Weise wurde ein /4

Wärmeübertragungsrohr 100 mit niedrigen Rippen herge- stellt, das beispielsweise in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Das Kältemittelkondensat, das sich während des Wärmeaustausches bildet, verbleibt dabei auf der Oberfläche der Rippen 111, die einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen, so daß sich ein Flüssigkeitsfilm f bildet, der das Wärmeübertagungsvermögen beträchtlich herabsetzt. Andererseits kann man die Zahl der Rippenreihen in Axialrichtung des Rohres erhöhen, um dessen Außenfläche beträchtlich zu vergrößern. Die engen Nuten zwischen den einzelnen Rippen werden jedoch während des Wärmeaustausches mit dem Kondensat gefüllt, so daß keine Verbesserung des Wärmeübertragungsvermögens erwartet werden kann. Es ist auch möglich, größere Rippen vorzusehen, die jedoch größere Gehäuse erforderlich machen, in denen die Rippen angeordnet werden können. Dies führt zu großen und schweren Kondensatoren. In den Fällen, in denen die Kondensatoren als Gehäuse - Rohr - System montiert werden, ist ihre Montage arbeitsaufwendig und schwierig.

(2) Um die Ausbildung eines Flüssigkeitsfilmes auf der Oberfläche der Rippen zu verhindern, hat man auch bereits die Rippen aufgeschnitten, um ihre Spitzen zu verdünnen, wie in Figur 3 gezeigt. Wenn derartige dünne Rippenspitzen vorhanden sind, kann eine bestimmte Kondensatmenge unmittelbar in die Nuten 120 zwischen den Rippen 111 einfließen, so daß die Ausbildung des Flüssigkeitsfilmes f reduziert und dadurch das Wärmeübertragungsvermögen verbessert wird. Da jedoch im Endeffekt die Ausbildung des Flüssigkeitsfilmes unvermeidbar ist, ist das resultierende Wäremübertragungsvermögen noch geringerj

(3) Man hat ferner versucht, die Ausbildung des Flüssigkeitsfilmes durch Behandlung der Wärmeübertragungsfläche des Rohres mit Hilfe eines Überzuges zu verhindern. Dieser Versuch war von der Theorie her vorteilhaft, ist jedoch für _ 5 _

die Praxis ungeeignet, da sich zum jetzigen Zeitpunkt ein derartiges Oberflächenbehandlungsverfahren als unvollkommen erweist;

(4) Es wurde auch bereits versucht, das V/ärmeübertragungsvermögen an der Innenseite des Rohres ?.u verbessern. Dien ist nicht besonders wirksam, wenn der V/ürmeübertragungskoeffizient an der Gehäuseseite gegenüber dem V/äremübertragungsko effizienten an der Rohrseite dominiert, da-dadurch das Kältemittelkondensat

"Ό an der Außenfläche des Rohres nicht beseitigt werden kann.

Sämtliche der vorstehend aufgeführten Versuche versagten jedoch in bezug auf die Herstellung eines Wärmeübertragungsrohres mit geringer Größe und geringem Gewicht, das ein hohes Wärmeübertragungsvermögen besitzt.

In der US-PS 4330 036 ist ein Wärmeübertragungsrohr beschrieben, auf dessen Außenfläche eine Anzahl von Rippen einstückig ausgebildet ist. Obwohl hierbei die Rippen durch spiralförmig angeordnete Unterbrechungen mit einem vorgegebenen Abstand in mehrere Abschnitte aufgeteilt sind, um die wirksame Wärmeübertragungsfläche des Rohres zu erhöhen, ist das resultierende Wärmeübertragungsvermögen, insbesondere der Wirkungsgrad in bezug auf den Kondensationswärmeaustausch, in Relation zur Außenfläche des Rohres immer noch unzureichend.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß das Wärmeübertragungsvermögen in überraschender Weise verbessert werden kann, indem der obere Abschnitt einer jeden Rippe in mehrere Teile aufgeteilt und der Wärmeübertragungswiderstand an der Innenseite des Rohres herabgesetzt wird.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Wärmeübertragungsrohr, mit dem die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können,umfaßt somit:

— υ -

Einen zylindrischen Wärmeübertragungsrohrkörper und eine Vielzahl von i'n Umfangsrichtung verlaufenden oder spiralförmigen Hippen, die einstückig auf der Außenfläche des Hohrkörpers ausgebildet sind, wobei der obere Abschnitt einer jeden Rippe eine oder mehrere Umfangsnuten aufweist, so daß die Rippe in Umfangsrichtung in mindestens zwei Teile aufgeteilt ist, sowie eine Vielzahl von kxial verlaufenden Unterbrechungen, die den oberen Abschnitt einer jeden Rippe in Axialrichtung in eine Anzahl von Teilen unterteilen. Die Tiefe dieser Unterbrechungen ist vorzugsweise größer als die Tiefe der Umfangsnuten am oberen Abschnitt einer jeden Rippe.

■ Die in Umfangsrichtung verlaufenden oder spiralförmigen Rippen weisen des weiteren Unterbrechungen auf, die einen vorgegebenen Abstand in einer die Rippen kreuzenden Richtung besitzen, so daß die Rippen in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt sind. Eine Vielzahl von Sicken ist einstückig mit dem Rohrkörper ausgebildet und steht von der Innenfläche desselben unabhängig voneinander entlang imaginärer Linien vor, die einen Steigungswinkel aufweisen, der zu dem Steigungswinkel der Rippen entgegengesetzt ist. Die Sicken sind mindestens an einigen Schnittpunkten zwischen den imaginären Linien und den Rippen ausgebildet. De'r Abstand zwischen den Rippen ist vorzugsweise größer als die Breite der Unterbrechungen.

Erfindungsgemäß wird somit ein Y.'är;aeübertragungsrohr geschaffen, das ein wesentlich verbessertes Wärmeübertragungsvermögen und eine kompakte und leichte Konstruktion besitzt. 30

Weiterbildungen des ErfindungsgegenStandes gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen benchrieben.

Es zeigen: Figur

die Figuren und

Figur

eine seitliche Echnittansieht eines herkömmlich ausgebildeten V.'ärmeübertragungsrohres mit spiralförmigen Kippen, wobei Teile w^ggebrochen sind;

vergrößerte seitliche Teilschnittansichten des Rohres der Figur 1 zur Darstellung des an den Kippen verbleibenden Kältemittelkondensates;

eine seitliche Schnittansicht, teilweise weggebrochen, und eine vergrößerte perspektivische Teilansicht eines V/ärmeübertragungsrohres zum Vergleich mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Rohr;

eine vergrößerte perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten V/ärmeübertragungsrohres;

die Figuren und Ansichten zur Darstellung eines Herstellungsprozesses für das in Figur gezeigte Rohr;

Figur eine perspektivische Ansicht eines Rohres, das für das erfindungsgemäß ausgebildete V/ärrneübertragungsrohr Verwendung findet;

die Figuren und eine Teilschnittansicht und eine perspektivische Teilansicht eines anderen erfindungsgemäß ausgebildeten Wärme-

Figur 12 Figur 13

die Figuren und 1 5

14

Übertragungsrohre s;

eine Darstellung zur Erläuterung eines Herstellvorganges des in Figur 10 gezeigten Rohres;

eine Ansicht eines erfindungsgeinäß ausgebildeten V/ärmeübertragungsrohres; und

Diagramme, in denen die durch die Erfindung erzielbaren Wirkungen dargestellt sind.

Im nachfolgenden Text sind typische Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß diese in keiner Weise deren Umfang begrenzen . und daß weitere Änderungen und Modifikationen möglich sind.

In Figur 6 ist ein erfindungsgemäß ausgebildetes Wärme-Übertragungsrohr 1 dargestellt, das einen zylindrischen Wärmeübertragungsrohrkörper 10 und eine Vielzahl von spiralförmigen Hippen 11 umfaßt, die einstückig auf der Außenfläche des Körpers 10 ausgebildet sind. Der obere Abschnitt einer jeden Rippe 11 ist mit einer oder mehreren Umfangsnuten 13 versehen, die den oberen Abschnitt einer jeden Rippe 11 in drei Teile 11a, 11b und 11c unterteilen. Ferner weist der obere Abschnitt einer jeden Rippe 11 eine Vielzahl von axial verlaufender! Unterbrechungen 14 auf, die den oberen Abschnitt einer jeden Rippe 11 in eine Reihe von Teilen aufteilen. Die Tiefe hp der Unterbrechungen 14 ist vorzugsei se größer als die Tiefe h₁ der Umfangsnuten 13 am oberen Abschnitt einer jeden Rippe 11.

_ 9,

Da'die Hippen 1.1 auf der Außenfläche des Körpers 10 die Oberfläche vergrößern und die Unterbrechungen 14, die die Rippen 11 in eine Reihe von Teilen unterteilen, die Oberfläche weiter erhöhen, ist der Kontakt zwischen dem Kältemittel und dem Rohrkörper 10 sehr intensiv. Da ferner die oberen Abschnitte der Rippen 11 durch die Unterbrechungen 14 in einzelne Abschnitte unterteilt sind, und die Nuten 13 kontinuierlich durch die zugehörigen Unterbrechungen verlaufen, verbleibt das Kältemittelkondensat nicht in den Nuten 13» sondern strömt von den Nuten 13 zwischen den Zweigabschnitten 11a, 11b und 11c der Rippe 11 durch die Unterbrechungen 14 in die Nuten 12 zwischen den Rippen 11, wodurch die Ausbildung eines Flüssigkeitsfilmes auf den oberen Abschnitten der Hippen 11 unterdrückt wird. Aufgrund der vorstehend erwähnten Beziehung zwischen den Unterbrechungen 14 und den Hippen 13 kann darüberh.inaus das Kondensat in den Nuten 13 sofort entfernt werden, wodurch die Ausbildung des Flüssigkeitsfilmeß auf den oberen Zweigabschnitten der Hippen noch signifikanter unterdrückt wird. Die oberen Abschnitte der Rippen 11 sind daher zusätzlich zu der relativ großen Oberfläche immer frischem Kältemittel ausgesetzt, so daß das Y/Mrmeübertragungsvermögen stark verbessert wird. Ein Flüssigkeitsfilm bildet sich fast nie um die Ränder der Unterbrechungen 14 herum, so daß in diesen Bereichen ein v/irksamer Wärmeaustausch stattfinden kann. Die V/ärmeübertragungsgeschwindigkeit vom Kältemittel zur Rohrwandung steigt daher beträchtlich an.

In den Figuren 4- und 5 ist ein Wärme über üragungcrohr 111 dargestellt, das_: nicht mit den axial verlaufenden Unterbrechungen versehen ist, wie sie das vorstehend beschriebene, erfindungsgemäß ausgebildete V/ärmeübertragungsrohr 1 aufweist. Hierbei verbleibt somit das Kältemittelkondensat in den Nuten 130 zwischen den oberen Zweigabschnitten 111a, 111b und 111c der Rippen 111, so daß ein Flüssig-

keitsfilm gebildet wird, der das Wärmeübertragungsvermögen beträchtlich herabsetzt.

In Figur 10 ist ein weiteres erf;j.nd\jmgsgernäß ausgebildetes Wärmeübertragungsrohr 1 darbestellt, bei dem eine Vielzahl von spiralförmigen Rippen 11 mit Unterbrechungen 16 versehen ist, die einen vorgebenen Abstand (P in Figur 13) aufweisen, so daß die Rippen in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt sind. Auf der Innenfläche des Rohrkörpers 10 ist eine Vielzahl von einzelnen Sicken 2 entlang imaginärer Linien L ausgebildet, die einen Steigungswinkel besitzen, der dem Steigungswinkel der Rippen 11 entgegengesetzt ist. Die Sicken 2 sind an mindestens einigen Schnittpunkten zwischen den imaginären Linien L und den Rippen 11 vorgeseh$n. Sie können auf der Innenflache des Rohrkörpers 10 unregelmäßig geformt sein. Ferner sind auf der Rückseite des Rohrkörpers 10 WelLen 15 ausgebildet. Die Sicken 2 allein oder in Kombination mit den Wellen 15 bewirken eine Störung des Kühlflüssigkeitsstromes im Wärmeübertragungsrohr 1, so daß die Kühlflüssigkeit in einen turbulenten Zustand mit der Wand des Wärmeübertragungsrohres in kontakt gebracht und die Wärmeübertragungsgeschwindigkeit von der·Rohrwand auf die Kühlflüssigkeit beträchtlich erhöht wird.

Die Sicken 2 und die Y/ellen 15 bewirken somit ein verbessertes Wärmeübertragungsvermögen.

Wie man aus Figur 11 entnehmen kann, besitzen die Rippen auf der Außenfläche des Rohrkörpers 10 eine oder mehrere Umfangsnuten 13 und eine Vielzahl von axial verlaufenden Unterbrechungen auf ihren oberen Abschnitten, die wie bei dem Wärmeübertragungsrohr 1 der Figur 6 ausgebildet sind, wobei zwischen der Tiefe h₂ der Unterbrechungen 14 und der Tiefe h₁ der Nuten 13 vorzugsweise ebenfalls die Beziehung h₂ > h.. existiert. Es werden daher die gleichen Vorteile erreicht.

- 11-

Das erfindungsgemäß ausgebildete V/ärmeübertragungsrohr 1 wird in dernachfolgenden V/eise hergestellt:

Ein Herstellverfahren des Wärmeübertragungsrohres 1 ist in den Figuren 7, 8 und 12 dargestellt. Ein zylindrisches Rohr 1' mit einer glatten Oberfläche, das aus metallischen Materialien, wie beispielsweise Cu, Al, Legierungen dieuer Metalle o.a., besteht, und von einem Dorn 4 gehalten wird, wird in der Richtung des Pfeiles A bewegt, während WaIzwerkzeuge 3 in Richtung des Pfeiles B (jedes Y/erkzeug wälzt sich in Richtung des Pfeiles C ab) bewegt werden, um die spiralförmigen Rippen 11 auszubilden. Jedes Walzwerkzeug 3 umfaßt Vorwalzscheiben 3a, ein Schneidwerkzeug 3t> zum Einschneiden der axialen Unterbrechungen, eine Scheibe 2c zum Justieren der Außenfläche, ein Schneidwerkzeug 3"b zum Einschneiden der Urnfangsnuten und eine Glatt$cheibe 3e, die alle um die Achse 5 drehbar sind. Der Durchmesser der aufeinanderfolgenden Vorwalzscheiben 3& ist im vorderen Abschnitt größer, so daß allmählich Nuten in die Oberfläche des Rohres 1^f eingedrückt und damit die spiralförmigen Hüten 12 ausgebildet werden. Zur gleichen Zeit werden die Ausbauchungen des überschüssigen Rohrwandmaterials eingedrückt, um die diese Hüten 12 umgebenden spiralförmigen Rippen 11 auszubilden.

Danach ist das Schneidwerkzeug 3b in Betrieb und bildet eine Vielzahl von axial verlaufenden Unterbrechungen 14 im oberen Abschnitt der spiralförmigen Rippen 11 aus.

Die nächste Scheibe 3c stellt die JL'Orm der Kippen 11 ein, und das Schneidwerkzieug 3d schneidet in die Nuten 13 ein und bildet die Teile 11a, 11b und 11c oder 11a und 11b am oberen Abschnitt der Rippen 11 aus. Danach wird über die Glatt- bzw. Endbearbeitungsscheibe 3e die Form des oberen Abschnittes der Rippen 11 eingestellt, so daß das gewünschte V/ärmeübertragungsrohr 1

erhalten wird, das spiralförmige Rippen mit den Teilabschnitten 11a, 11b und 1 te aufweist," wie in Figur 6 gezeigt. Ein weiteres Rohr 1', das erfindungsgemäß Verwendung finden kann, ist in Figur 9 gezeigt. Dieses Rohr besitzt eine Reihe von axial verlaufenden Vorsprüngen 7 auf seiner Außenfläche, die als Unterbrechungen 14 im Endprodukt wirken. V/enn man daher das in Figur 9 dargestellte Rohr 1' verwendet, kann man das in Figur δ gezeigte Schneidwerkzeug 3b^! weglassen.

_;

Das in Figur 10 dargestellte V/ärmeübertragungsrohr 1 wird hergestellt, indem des weiteren ein Rotationswerkzeug 6 mit scharfen Kanten gegen die Außenfläche des in Figur 6 dargestellten Wärmeübertragungsrohres gepreßt wird, wobei das Y/erkzeug 6 bei Rotation des Rohres in einer Richtung abgewälzt Wird, die die der Rippen 11 kreuzt. Auf diese V/eise werdon die Rippen zur Ausbildung der Unterbrechungen 16 in, einem vorgegebenen Abstand eingeschnitten und eingedruckt. Das überschüssige Rohrwandmaterial wird an den Unterbrechungen 16 gequetscht, wobei durch die Ausbauchungen die Sicken 2 auf der Innenfläche des Rohres 1 gebildet werden,, während das Rohr in Axialrichtung gequetscht wird, um di.e kontinuierlichen Wellen 15 auf der Innenfläche d'es Rohres auszubilden.

Gemäß diesem Verfahren ist es möglioh, die Sicken 2 und die V/ellen 15 gleichzeitig mit den Unterbrechungen 16 auszubilden, wobei die Sicken 2 auf der Innenfläche unmittelbar gegenüberliegend zu den Unterbrechungen 16 geformt werden, so daß dor Abstand djer Unterbrechungen 16 notwendigerweise mit dem Abstand der Sicken 2 übereinstimmen. Es ist daher durch r.instellung der V/alzrichtung des die Unterbrechungen 16 formenden Rotationswerkzeuges 6 möglich, daß die die Sicken 2 miteinander verbindenden imaginären Linien L Spiralform annehmen. Wenn das Rotationswerkzeug 6 in AxJalrichtung des Rohres abgewälzt wird, ist es möglidh, die Unterbrechungen 16 und

- 13 -

die Sicken 2 entlang imaginärer Linien herzustellen, die parallel zur Achse des Rohres verlaufen. In einigen Fällen kann das Rotationswerkaeug 6 in Umfangsrichtung des Rohres abgewälzt werden, um -die Unterbrechungen und Sicken entlang imaginärer Linien auszubilden, die in Umfangsrichtung verlaufen..

Die Wellen 15 an der Innenfläche des Warmeübertragungsröhres werden nicht nur durch die Sicken 2 und die Ausbauchungen in den Umfangsbereichen sondern auch durch den Umfangsdruck des Rotationswerkzeuges 6 gebildet, der das*Material in Umfangsrichtung zusammenpreßt. Dies führt zu Wellungen mit einer bestimmten Wellenlänge in Richtung der Rohrachse, so, daß die Wellen 15 gebildet werden. Die Größe der Wellen 15 kann in der gewünschten Weise eingestellt werden, indem der Druck am Rotationswerkzeug geregelt wird. Wenn man daher diesen Druck unter Beachtung des Druckverlustes an der Innenfläche steuert, können die Turbulenzen erhöht werden. Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Wärmeübertragungsrohr gilt für den Abstand W. zwischen den Rippen 11 und der Breite Wg der Unterbrechungen 16 vorzugsweise die Beziehung W₁ > W₂. Da die Unterbrechungen 16 erfindungsgemäß durch Eindrücken der Rippen 11 und nicht durch Einschneiden oder Abscheren der Rippen hergestellt werden, würde in dem ■* Pall V/ < Wp der "wirksame Bereich der Außenfläche reduziert werden, so daß die erfindungsgenäßen Siele nicht erreicht werden könnten.

Wie vors behend beschrieben, entspricht die Höhe der Rippen des erfindungsgemäß ausgebildeten Wärmeübertragungsrohres etwa der eines herkömmlichen Wärmeübertragungsrohres mit niedrigen Rippen, so daß sich kompakte Kondensatoren herstellen lassen, die eine Reihe dieser Wärmeübertragungsrohre aufweisen. Die Rippen weißen eine große Anzahl von Unterbrechungen

- 14 -

14 und 16 in vorgegebenen Intervallen auf, wodurch die Oberfläche der Rippen, d.h. der wirksame Bereich der Wärmeübertragung, vergrößert wird. Darüberhinaus wird durch die Ausbildung der Unterbrechungen in den Kippen die Bildung und das Anhaften von Kondensatfilmen verhindert. Durch diese kombinierten Effekte wird das Wärmeübertragungsvermögen auf der Kälternittelseite stark verbessert.

Durch die Ausbildung einer großen Anzahl von Sicken und Wellen auf der Oberfläche der l-.ühlflüssigkeitsseite wird der Kühlflüssigkeitsstrom gestört, £o daß es möglich ist, auf der Kühlflüssigkeitsseite eine beträchtliche Wärmeübertragung zu erreichen, ohne daß hierzu die Strömungsgeschwindigkeit wesentlich erhöht werden muß.

Beispiel 1

Erfindungsgemäß ausgebildete Wärmeübertragungsrohre, deren Form und Abmessungen in Tabelle 1 wiedergegeben sind, wurden untersucht und mit herkömmlich ausgebildeten Rohren in bezug auf das Kondensationswärmeübertragungsvermögen (kcal/m χ h χ C) verglichen, indem Wasser als Kühlflüssigkeit durch das Rohr und R22-Gas als kältemittel über die Außenfläche des Rohres geleitet wurden, wobei man das Kältemittel kondensieren ließ. Die Ergebnisse sind in Figur 14 dargestellt, wobei zu erkennen ist, daß das V/ärmeübertragungsvermögen eines Rohres, das die erfindungsgemäße Form besitzt (neuer l'yp 1 ) 2, 3 bis 2,6 mal höher ist als das eines Rohres, das herkömmlich ausgebildet ist und niedrige Rippen besitzt (alter Typ 2). Es ist daher erfindungsgemäß möglich, unter Verwendung eines kompakten und leichten Wärmeübertragungsrohres ein hohes V.'ärmeübertragungsvermögen zu erzielen.

-15- -

Heu

1 Typ 2 Typ 1

Alt

Typ 2 Typ 3

Außendurchmesser des ursprünglichen Rohres (ram)

Wanddicke des ursprünglichen Rohres (ram)

Anzahl der Rippen/ Rohrlänge 25,4 mrn Rippenhöhe (mm)

Anzahl der verzweigten Abschnitte des oberen Teiles einer Jeden Rippe

Tiefe der Nuten zwischen den verzweigten Abschnitten der Rippen (mm)

Anzahl der Unterbrechungen in Umfangsrichtung

Abstand der Unterbrechungen (mm)

Tiefe der Unterbrechungen (mm)

19,05 19,05 19,05 19,05 19,05

1,4

28
1,25

1,4

2-o
1,25

0,5 0,5

1,4

35
0,9

75	75	75
0,6	0,6	0,8
0,7	0,3	0,7
Beispiel 2

1,4 1,4

28 2ci

1,4 1,25

0,5

Ein erfindungsgemäß ausgebildetes V.'ärmeübertragungsrohr, dessen Form und Abmessungen in Tabelle 2 angegeben sind,

^_n wurde untersucht und mit herkömmlich ausgebildeten Rohren in bezug auf das Gesanitwärmeübertragungsverrnögen (kcal/rn x hx

C) bei einer speziellen Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers innerhalb des Rohres verglichen, wobei von einem V/ärmeübertragungsvermögen pro Längeneinheit

-,i- (im) des Rohres von 2500 lccal/h ausgegangen vurde.

- 1b -

Die Ergebnisse sind in Figur 15 dargestellt. I.Ian erkennt, daß das Gesamtwärmcübertragungsvermögdn des erfindungsgemäß ausgebildeten Rohres etwa 1,6 mal so groß ist wie das des herkömmlich ausgebildeten Kohr„es mit niedrigen Rippen (alter Typ 3) und etwa 1,4 ¹MaI so groß ist wie das eines anderen Rohres (alter Typ 1_:). L'iit dem .-erfindungsgeraäß ausgebildeten Wärmeübertragungsrohr (neuer Typ 1 jjn Beispiel 2) ist es somit möglich, einen kompakten und leichten Kondensator herzustellen, der ein besseres Gesamtwärme-Übertragungsvermögen besitzt als entsprechende herkömmlich ausgebildete Kondensatoren.

Tabelle 2

Neuer Typ Alter Typ Alter Typ Alter Typ

112 3

Außendurchmesser des
ursprüngli chen
Rohres (mm) 19,05 19,05 19,05 19,05

"/anddicke des

ursprünglichen

Rohres (min) 1,4 1,4 1 ,4 1,4

Anzahl der
Rippen/Rohrlänge 25.4 mm 28 28 28 28 25

Rippenhöhe

(mm) 1,25 1,25 1,4 1,4

Anzahl der verzweigten Abschnitte des ,
■φ oberen Teiles
einer jeden
Rippe 2,2

Tiefe der
Rippen zwischen
den verzweigten
Rippenabschnitten
(mm) 0,5 0,5

_· Λ *-Τ* ■ M - «Μ

Neuer Typ Alter Typ Alter Typ Alter Typ 1 12 3

Anzahl der Unterbrechungen in Umfangsrichtung 75 75

Abstand der Unterbrechungen (mm) 0,ü O,ü

Tiefe der Unterbrechungen (mm) 0,7 0,7

Abstand P der
spiralförmigen
Unterbrechungen
(mm)
(siehe Fig. 13) 4 — 4

.jcj Erfindungsgemäß wird somit ein Wärmeübertragungsrohr vorgeschlagen, das einen zylindrischen V>^;ärmeübertragungsrohrkörper und eine Vielzahl von in Umfangsrichtung verlaufen ?■ den oder spiralförmigen Rippen umfaßt, die einstückig auf der Außenfläche des Rohrkörpers ausgebildet sind. Der obere Abschnitt einer jeden Hippe weist eine oder mehrere Umfangsnuten auf, die die Rippe in Umfangsrichtung in mindestens zwei Teile unterteilen, und eine Vielzahl von axial verlaufenden Unterbrechungen, die die Rippe in Axialrichtung in eine Anzahl von '!'.eilen unterteilen. Die Rippen können des v/eiteren mit Unterbrechungen versehen sein, die mit einem vorgegebenen Abstand in einer die Rippen kreuzenden Richtung aungebildet sind, so daß die Rippen in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt werden. Ferner ist in einstückiger Weise auf der Innenfläche des Rohrkörpers entlang imaginärer Linien, deren Steigungswinkel zu dorn Steigungswinkel der Rippen entgegengesetzt ist, eine Vielzahl von einzelnen Sicken ausgebildet, die an mindestens einigen Schnittpunkten zwischen den imaginären linien und den Rippen vorgesehen sind.

Claims

r 1}

r% f\ ' ' · *Ö " «' "--'"--' Dipl.-Ing. H.Tiedike i

HiELLMANN - (ARAMS'" OTRÜlF Dipl.-Chem.aBühling

. . . Dipl.-Ing. R. Kinne

q 0 O £ 6 0 2 Dipl.-Ing. R Grupe

^JO Dipl.-Ing. B. Pellmann

Dipl.-Ing. K. Grams * . Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 2C 8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent Mü

7. September 1983

DE 3288

case FP-0744-02 KS

Patentansprüche

m\ VVärmeübertragungsrohr gekennzeichnet durch einen Zylindrischen Wärmeübertragungcrohrkörper (10) und eine Vielzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden oder spiralförmigen Rippen (11), die einstückig nuf der Außen-

Γ' fläche des liohrkürpers aungobiJdel, wind, wubei der obere Abschnitt einer jeden Rippe eine oder mehrere Umfangsnuten (13), die die Rippe in Umfangsrichtung in mindestens zwei Teile unterteilen, und eine Vielzahl von axial verlaufenden Unterbrechungen (14) aufweist, die die Rippe in Axialrichtung in eine Reihe von Teilen unterteilen.
2. V/ärmeübertragungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung verlaufenden oder spiralförmigen Rippen (11) des weiteren Unterbrechungen

(16) aufweisen, die mit einem vorgegebenen Abstand in einer die Rippen (11) kreuzenden Richtung angeordnet sind und die Rippen in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilen, und daß eine Vielzahl von einzelnen Nicken (2) einstückig auf der Innenfläche des Rohrkörpers (10) entlang imaginärer Linien ausgebildet ist, die einen Steigungswinkel aiii v/ei sen, der zu dem Steigungswinkel der Rippen entgegengesetzt ist, wobei die ί-icken (2) auf mindestem; ..einigen der Schnittpunk Ue zwischen den imaginären Linien und den Rippen ausgebildet sind.

- ² -

332282
3. Wärmeübertragungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der axial verlaufenden Unterbrechungen (14) größer ist als die der Umfangsnuten (13) am
oberen Abschnitt einer jeden Kippe (11).
4. Wärmeübertragungsrohr nach Ansprach2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Rippen (11) größer ist als die Breite der Unterbrechungen (16), die an der
Außenfläche in einer die Rippen kreuzenden Richtung angeordnet sind.