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Rippenrohranordnung
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Die Erfindung betrifft eine Rippenrohranordnung zur Wärmeübertragung
zwischen einem ersten, in den Rippenrohren strömenden Medium und einem zweiten,
außerhalb der Rippenrohre strömenden Medium mit Strömungsleitkörpern, in der Anströmung
und/oder Abströmung des zweiten Mediums zu und/oder von den Rippenrohren nach Patent
33 25 876.
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Bei dem Patent 33 25 876 sind Ausführungsbeispiele mit ausschließlich
in Längsrichtung der Rippenrohre verlaufenden Profilen gezeigt. Dabei wird in der
Regel eine Anströmung des außerhalb der Rippenrohre strömenden Mediums in Richtung
quer zu den Längsachsen der Rippenrohre angenommen.
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In der Praxis, z. B. in Kühltürmen, werden die Rippenrohre häufig
so eingebaut, daß eine verlustfreie Anströmung und Abströmung quer zu den Längsachsen
der Rippenrohre nicht gegeben ist. Die Strömung des äußeren Mediums muß deshalb
in die Richtung quer zur Längsrichtung der Rippenrohre umgelenkt werden, um die
radialen Rippen zu passieren, und anschließend wieder zum Austritt des Kühlturmes
in entgegengesetzter Richtung umgelenkt werden.
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Diese Umlenkung wird durch die Rippenrohrordnung, genauer gesagt durch
die radial auf den Kernrohren angeordneten Rippen selbst erzeugt, was mit Verlusten
verbunden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rippenrohranordnung
nach dem Hauptpatent so auszugestalten, daß eine optimale, d. h. möglichst verlustlose
An- und/oder Abströmung der Rippenrohre im wesentlichen quer zu den Rippenrohren
sichergestellt wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die
Strömungsleitkörper im wesentlichen quer zu den Rippenrohren verlaufende Profile
umfassen, welche die Strömung des äußeren Mediums in Richtung quer zu den Längsachsen
der Rippenrohre mit wesentlich geringeren Verlusten umlenken als die Rippen.
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Diese quer zu den Rippenrohren verlaufenden Profile können gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung in Längsrichtung der Rippenrohre verlaufende Profile,
wie sie aus dem Hauptpatent bekannt sind, kreuzen, also zusätzlich zu diesen in
Längsrichtung verlaufenden Profilen vorgesehen sein. Aber auch in einer Anordnung
für sich alleingenommen verbessern die quer zu den Rippenrohren verlaufenden Profile
die Anströmung der Rippenrohre und damit den Wärmeaustausch an den Rippen beträchtlich.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
der Abstand zwischen benachbarten, quer zu den Rippenrohren verlaufenden Profilen
im Bereich zwischen dem 1- bis 5-fachen des Kernrohrdurchmessers der Rippenrohre
liegt.
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Eine Rippenrohranordnung nach der Erfindung eignet sich besonders
für den geneigten Einbau von Rippenrohr lagern in Ventilator- oder Naturzug-Trockenkühltürmen,
und ist sinnvoll, wo die Luftströmung entweder horizontal oder vertikal, d. h. nicht
quer
sondern unter einem schrägen Auftreffwinkel zur Längsrichtung
der Rippenrohre an- und abströmt.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an
einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Rippenrohranordnung in
einem Ventilator-Trockenkühl turm, wobei in der rechten Hälfte eine herkömmliche
Rippenrohranordnung und in der linken Hälfte eine Rippenrohranordnung gemäß der
Erfindung dargestellt sind; Fig. 2 eine perspektivische, teilweise geschnittene
Ansicht einer Rippenrohranordnung gemäß der Erfindung und Fig. 3 einen Teilschnitt
in Richtung des Pfeiles III-ÌII in Fig. 2 gesehen.
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Gemäß Fig. 1 sind Lagen von Rippenrohren 2 jeweils in Paaren V-förmig
geneigt zueinander im Gehäuse eines nicht gezeigten Ventilator-Trockenkühlturmes
angeordnet. Oben münden die Rippenrohre in Zulaufkanäle 100 für zu kondensierenden
Wasserdampf, während die Rohre 2 unten in Sammelkanäle 101 für das also von oben
nach unten strömende Kondensat münden. Die Sammelkanäle 101 sind auf Tragbalken
102 abgestützt. Zwischen diesen Tragbalken sind Ventilatoren 103 zum Erzeugen einer
Luftströmung in Richtung der Stromlinien 104,104' von unten nach oben gezeigt.
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Rechts im Bild ist eine konventionelle Anordnung gezeigt. Die Luftströmung
muß die radial um die
Kernrohre 4 angeordneten Rippen 6 passieren.
Hierzu sind bei der Rippenrohranordnung gemäß der rechten Hälfte nach Fig. 1 keine
besonderen Vorkehrungen getroffen, so daß die Stromlinien einen Verlauf 104' nehmen.
Dieser Verlauf ist zum einen mit Strömungsverlusten verbunden, was sich nicht nur
in dem Verlauf der Strömungslinien 104' sondern auch im Verlauf des Geschwindigkeitsprofils
105' im Austritt mit einem Maximum in der Mitte und einem Abfall zu den Zulaufkanälen
100 hin dokumentiert.
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Bei der Anordnung in der linken Hälfte nach Fig. 1 sind gemäß der
Erfindung sowohl in der Anströmung als auch in der Abströmung Strömungsleitkörper
110,112 vorgesehen, welche zu einem Verlauf 104 der Stromlinien führen. Hierbei
ergibt sich eine weitgehend verlustfreie Umlenkung, so daß die Rippenrohre in Querrichtung
von der durch die Ventilatoren 103 geförderte Luft angeströmt werden. Die Luft verläßt
die Rippenrohre auch wieder in dieser Richtung. Dies führt zu dem über die ganze
Breite gleichmäßigen Geschwindigkeitsverlauf 105 im Austritt.
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Im einzelnen ist eine Anordnung gemäß der Erfindung in den Fig. 2
und 3 gezeigt.
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Dort sind wie beim Hauptpatent 33 25 876 Strömungsleitkörper 10,12
in Form von extrudierten Profilen in Längsrichtung der Rippenrohre 2 mit den Kernrohren
4 und den Rippen 6 angeordnet und nicht nochmals beschrieben. Selbstverständlich
können auch Anordnungen gemäß den weiteren Ausführungsbeispielen des Hauptpatentes
vorgesehen sein.
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Zum Ausrichten der Anströmung in Richtung des Pfeiles A in Richtung
quer zur Längsrichtung der Rippenrohre 2 sind auf der Anströmseite Strömungsleitkörper
110 in einem Abstand vorgesehen, der zwischen dem 1-bis 5-fachen des Kernrohrdurchmessers
4 liegen kann und vorzugsweise etwa dem 2-fachen des Kernrohrdurchmessers entspricht.
Die anströmseitigen Profile 110 sind nach Art von Tragflügeln zur Anströmrichtung
A hin gewölbt und haben ebenso wie bei Tragflügeln eine Verdickung in der Mitte.
Die abströmseitigen Profile 112 sind ebenfalls tragflügelartig zur Abströmrichtung
B hin gewölbt, also entgegengesetzt zu den anströmseitigen Profilen 110, und haben
über die Länge gleichbleibenden Querschnitt geringer Stärke (Blechprofile). Selbstverständlich
kann aber auch in diesem Fall eine Profilverdickung zur Mitte hin vorgesehen sein.
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Diese Ausgestaltung ist auch aus Fig. 3 ersichtlich. Aus dieser Figur
ist auch erkennbar, daB die Enden der abströmseitigen Profile 112 etwa die Vertikale
als Tangenten haben.
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Die Profile 110,112 bringen eine Verbesserung auch ohne daß Profile
10,12 vorhanden sind.
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Sämtliche Profile 10,12,110,112 können schalldämpfend gestaltet sein,
z.B. hohl ausgebildet sein. Bei Blechprofilen kann eine schallschluckende Kunststoffmasse
auf den Blechkern aufgebracht, z.B. aufgespritzt werden.
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Die Profile können auch als aus schalldämpfendem Kunststoff geschäumte
Vollprofile gestaltet sein.
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Zusätzliche schalldämpfende Maßnahmen, die aufgrund der Imissionsbestimmungen
oft notwendig sind und zu erheblichen Druckverlusten führen können, erübrigen sich
hierdurch.
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