DE3830800C1

DE3830800C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: DE3830800C1
Application number: DE19883830800
Authority: DE
Inventors: Valerij Vasil'evic Ivanov; Evgenij Fedorovic Kuznecov; Anatolij Alekseevic Krylov; Vladimir Vladimirovic Leningrad Su Serapov
Original assignee: Proizvodstvennoe Ob"edinenie "nevskij Zavod" Imeni Vi Lenina Leningrad Su
Current assignee: Proizvodstvennoe Ob"edinenie "nevskij Zavod" Imeni Vi Lenina Leningrad Su
Priority date: 1988-09-09
Filing date: 1988-09-09
Publication date: 1990-04-19
Anticipated expiration: 2008-09-10

Abstract

The heat exchanger contains a bundle of tubular heat exchange elements (1) having multi-surface upsetting pieces (2) on end faces, with the aid of which end tube walls (3) are formed. Moreover, the heat exchanger contains an inlet box (5) and an outlet box (6) as well as an inlet accumulator (7) and an outlet accumulator (8) for a medium in the jacket space. The heat exchange tubes (1) are designed in such a way that their sections (9) between the inlet accumulator (7) and the outlet accumulator (8) bear against one another and their cross-sectional area in sections (11) is smaller than the cross-sectional area in the sections (9). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die am meisten verbreitete Art von Wärmetauschern stellen Oberflächen wärmeaustauscher dar, unter denen man Röhrenwärmetau scher und Plattenwärmetauscher unterscheidet. Platten wärmetauscher haben eine verhältnismäßig kleine Masse, aber sie weisen dabei eine vergleichsweise niedrige Zu verlässigkeit im Betrieb auf und bedürfen einer energie intensiven Ausrüstung bei der Herstellung, wodurch das Anwendungsgebiet dieser Wärmetauscher begrenzt ist. Die Plattenwärmetauscher weisen eine höhere Zuverlässigkeit auf und sind einfach herzustellen. Zu gleicher Zeit wei sen die bekannten Konstruktionen der Röhrenwärmetauscher größere Massen und Abmessungen als die Plattenwärmetau scher auf. Dadurch wird die Haupttendenz in der Entwick lung der Röhrenwärmetauscher bestimmt, und zwar eine Verkleinerung deren Masse pro Einheit Wärmeaustauscher fläche.The invention relates to a heat exchanger according to the preamble of claim 1. The most widespread type of heat exchangers represent surfaces heat exchangers, among which you can see tube heat exchanger shear and plate heat exchangers. Plates heat exchangers have a relatively small mass, but they have a comparatively low allocation reliability in operation and require energy intensive equipment in the manufacture, which makes Area of application of this heat exchanger is limited. The Plate heat exchangers are more reliable and are easy to manufacture. White at the same time sen the known constructions of the tube heat exchanger larger masses and dimensions than the plate heat rope shear on. This is the main trend in development determined the tube heat exchanger, namely Reduction of their mass per unit heat exchanger area.

Aus der US-A-38 22 741 ist ein Röhrenwärmetauscher be kannt, in dessen Gehäuse ein Bündel Wärmetauschrohre mit End- und Zwischenrohrwänden untergebracht ist. Die End rohrwände schließen an einen Eingangs- und einen Ausgangskasten an, und die Zwischenrohrwände sind gleichmäßig über die Länge des Rohrbündels verteilt. Der Wärmetauscher enthält auch einen Eingangs- und einen Ausgangssammler für ein Mantelraummedium, die das Rohr bündel an dessen Enden teilweise umschließen. Dabei wird ein Mantelraum dadurch gebildet, daß die Wärmetausch rohre in Bohrungen der End- und Zwischenrohrwände abge dichtet befestigt sind und in den Zwischenrohrwänden längs des Rohrbündels und des Gehäuses Durchgänge für einen Wärmeträger zwischen dem Rohrbündel und dem Ge häuse vorgesehen sind. Zu diesem Zweck ist bei einem Teil der Zwischenrohrwände der Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses ausgeführt und bildet einen Ringdurchgang für das Mantelraummedium, während der andere Teil der Zwischenrohrwände mit einer zentralen Öffnung dicht anliegend an einer Gehäusewand ausgeführt wird. Auf diese Weise ist der Mantelraum längs des Rohrbündels in mehrere Sektionen bzw. Kammern geteilt, die miteinander abwechselnd über zentrale Öff nungen und Abstände zwischen dem Gehäuse und den Zwi schenrohrwänden verbunden werden. Ein heißer Wärmeträger strömt als Rohrraummedium über den Eingangskasten und die angeschlossene Endrohrwand ins Innere der Wärme tauschrohre, erwärmt deren Wände auf der ganzen Länge und wird nach außen über den Ausgangskasten abgeleitet.From US-A-38 22 741 a tubular heat exchanger is be knows, in the housing with a bundle of heat exchange tubes End and intermediate pipe walls is housed. The end Pipe walls connect to an entrance and one Output box on, and the intermediate tube walls are evenly distributed over the length of the tube bundle. The Heat exchanger also contains an input and one Output collector for a jacket medium, which is the pipe Partially enclose bundles at its ends. Doing so a mantle space formed by the heat exchange Abge pipes in holes in the end and intermediate pipe walls seals are attached and in the intermediate tube walls Passages for along the tube bundle and the housing a heat transfer medium between the tube bundle and the Ge housing are provided. For this purpose, one Part of the intermediate tube walls the outer diameter smaller executed as the inside diameter of the housing and forms a ring passage for the shell space medium, while the other part of the intermediate tube walls with a central opening close to a housing wall is performed. This is the mantle space in several sections or chambers along the tube bundle shared, which alternately via central public Openings and distances between the housing and the Zwi tube walls are connected. A hot heat transfer medium flows as tube space medium over the input box and the connected tailpipe wall inside the heat exchange tubes, heats their walls along the entire length and is diverted to the outside via the outlet box.

Zur gleichen Zeit gelangt ein kälterer Wärmeträger als Mantelraummedium über den Eingangssammler in den Mantelraum außerhalb des Rohrbündels und überquert diese, indem er zur Öffnung in der ersten Zwischenrohr wand hin strömt und dabei die Wände der Wärmetauschrohre kühlt. Indem er auf diese Weise aus der ersten Kammer in die zweite strömt, die durch eine Zwischenrohrwand mit einem kleineren Außendurchmesser (und ohne Zentralöff nung) begrenzt ist, umströmt der Wärmeträgerstrom im Mantelraum die rohrförmigen Wärmetauschelemente in einer Richtung vom Bündelzentrum zum Gehäuse hin und weiter so viele Male, wieviel Zwischenrohrwände vorhanden sind. Im Ergebnis einer kreuzweisen Mehrschrittbewegung wird die Oberfläche der rohrförmigen Wärmetauschelemente abge kühlt und es findet ein Wärmeaustausch statt. Dieser Vorgang setzt sich so lange fort, bis der Wärmetauscher aus dem Mantelraum in den Ausgangssammler und weiter nach außen gelangt.At the same time, a colder heat transfer medium arrives as shell space medium via the input collector in and crosses the jacket space outside the tube bundle this by opening to the first intermediate tube flows towards the wall and the walls of the heat exchange tubes cools. By moving in this way from the first chamber the second flows through with an intermediate pipe wall a smaller outside diameter (and without central opening voltage) is limited, flows around the heat transfer in Jacket the tubular heat exchange elements in one Direction from the bundle center to the housing and so on many times how many intermediate tube walls are present. in the The result of a crosswise multi-step movement is the Abge surface of the tubular heat exchange elements cools and heat exchange takes place. This The process continues until the heat exchanger stops the mantle room into the output collector and further on got outside.

Bei einem solchen Wärmeträgerfluß im Mantelraum entste hen jedoch infolge der durch die Stromrichtungsänderun gen verursachten Strömungswiderstände bedeutende Druck verluste. Außerdem vermindert sich der Wärmeaustausch an der Peripherie des Rohrbündels durch die verringerte Strömungsgeschwindigkeit. Diese Umstände beeinträchtigen die Effektivität des Wärmetauschers. Ferner führen die End- und Zwischenrohrwände, deren Masse bis auf 30% der Masse des ganzen Wärmetauschers erreicht, zu einem gro ßen Metallaufwand.Such a flow of heat transfer medium arises in the jacket space However, due to the changes in the current direction flow resistance caused significant pressure losses. In addition, the heat exchange decreases the periphery of the tube bundle by the reduced Flow velocity. These circumstances affect the effectiveness of the heat exchanger. Furthermore, the End and intermediate pipe walls, the mass of which up to 30% of Mass of the entire heat exchanger reached, to a large eats metal.

Zum Stand der Technk gehört ein Wärmetauscher gemäß der SU-A-2 27 340, der ein Bündel Wärmetauschrohre mit mehr flächigen Anstauchstücken an den Stirnflächen enthält, die aneinander anliegend Endrohrwände bilden, die an einen Eingangs- bzw. Ausgangskasten für ein Rohrmedium angeschlossen sind. Außerdem enthält dieser bekannte Wärmetauscher einen Eingangs- und einen Ausgangssammler für ein Mantelraummedium, die mit dem Ausgangs- bzw. dem Eingangskasten verbunden sind und das Bündel der rohr förmigen Wärmetauschelemente teilweise umschließen. Der Mantelraum wird durch zwischen den Rohren angeschweißte Längsplatten gebildet. Bei dieser Konstruktion haben die mehrflächigen Endanstauchstücke die Funktion der End rohrwände, wodurch die Masse des Wärmetauschers im Vergleich mit dem vorstehend beschriebenen Wärmetauscher vermindert wird. Doch auch in diesem Fall verwendet man zur Bildung eines Mantelraums und zur Versteifung der Wärmetauschrohre in der Querrichtung die daran ange schweißten Längsrippen bzw. Zwischenrohrwände. Ein hei ßer Wärmeträger gelangt als Rohrraummedium über den Ein gangskasten in die daran angeschlossene Endrohrwand, durchströmt die Wärmetauschrohre, erwärmt deren Wände und wird über den Ausgangskasten abgeleitet. Gleichzei tig umströmt der über den Eingangssammler in den Mantel raum eingeführte kältere Wärmeträger die Wärmetausch rohre in Querrichtung, gelangt in die durch deren Rippen gebildeten Mantelraumkanäle, kühlt die Rohrwände ab und wird über den Ausgangssammler abgeleitet. Dieser als Ganzes ausgeführte Wärmetauscher hat jedoch niedrige thermische Elastizität, was seine Betriebszuverlässig keit vermindert. Außerdem vergrößern die Zwischenrippen seine Masse.The state of the art includes a heat exchanger according to the SU-A-2 27 340, which is a bundle of heat exchange tubes with more contains flat upsetting pieces on the end faces, the adjoining tailpipe walls form the an input or output box for a pipe medium are connected. It also contains known ones Heat exchanger an input and an output collector for a shell medium, which with the output or Input box are connected and the bundle of tube partially enclose shaped heat exchange elements. The The jacket space is welded between the pipes Longitudinal plates formed. With this construction they have multi-surface end upsetting the function of the end pipe walls, whereby the mass of the heat exchanger in the Comparison with the heat exchanger described above is reduced. But also in this case you use to form a jacket space and to stiffen the Heat exchange tubes in the transverse direction attached to it welded longitudinal ribs or intermediate tube walls. A hot ßer heat transfer medium comes as a pipe medium through the Ein aisle box in the connected tailpipe wall, flows through the heat exchange tubes, warms their walls and is derived via the outlet box. Simultaneously flows around the input collector into the jacket colder heat exchangers introduced the heat exchange Pipes in the transverse direction, get through the ribs formed jacket space channels, cools the tube walls and is derived from the output collector. This as Whole heat exchanger, however, has low thermal elasticity, which makes its operation reliable reduced. In addition, the intermediate ribs enlarge its mass.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen form steifen Wärmetauscher von verringerter Masse zu schaf fen, bei dem die Wärmetauschrohre ohne zusätzliche Stützteile zur Bildung eines Mantelraums ausgeführt und angeordnet sind.The invention has for its object a form stiff heat exchanger of reduced mass fen, in which the heat exchange tubes without additional Supporting parts to form a jacket space and are arranged.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This task is characterized by the characteristics of claim 1 solved.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Wärmetausch rohre sind keine Zwischenrohrwände, Längsrippen und/oder andere Stützteile erforderlich, wodurch sich die Gesamt masse des Wärmetauschers vermindert.Through the inventive design of the heat exchange Pipes are not intermediate pipe walls, longitudinal ribs and / or other support parts required, which makes up the total mass of the heat exchanger reduced.

Es ist zweckmäßig, daß die Oberflächen der Abschnitte der Wärmetauschrohre zwischen dem Eingangs- und dem Aus gangssammler unterbrochene Wandeinbiegungen aufweisen, die dem Rohrinneren zugekehrt sind. Durch diese Ausfüh rung vergrößert sich die Biegefestigkeit der Rohre und die Festigkeit ihrer Wände gegenüber Mediumsdrücken im Rohr- und im Mantelraum. Dadurch können Wärmetauschele mente mit einer kleineren Wandstärke verwendet werden, was die Wärmetauschermasse weiter verringert.It is appropriate that the surfaces of the sections the heat exchange pipes between the entrance and the exit aisle collectors have interrupted wall bends, that face the inside of the pipe. Through this execution the bending strength of the pipes and the strength of their walls against medium pressures in Pipe and jacket space. This allows heat exchangers elements with a smaller wall thickness are used, which further reduces the heat exchanger mass.

Wenn die aufeinanderfolgenden Einbiegungen der Rohrwände unter einem Winkel zur Längsachse dieser Elemente verlaufen, ergibt sich eine zusätzliche Versteifung in Querrich tung.If the successive bends of the tube walls under run at an angle to the longitudinal axis of these elements, there is an additional stiffening in the transverse direction tung.

Zweckmäßig weist jedes Wärmetauschrohr in einem Ab schnitt zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangssammler Längsrippen und -nuten auf, wobei die Längsrippen des einen Rohrs in die Längsnuten der benachbarten Rohre eingreifen. Durch diese Ausgestaltung lassen sich die Rohrbündel kompakter ausführen.Each heat exchange tube expediently has an Ab cut between the input and the output collector Longitudinal ribs and grooves, the longitudinal ribs one pipe into the longitudinal grooves of the neighboring one Intervene pipes. This configuration allows make the tube bundles more compact.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung ist jedes Wärme tauschrohr in einem Abschnitt zwischen den Sammlern als Polyeder ausgeführt, wobei die Kanten jedes Rohrs an den Seitenflächen der benachbarten Rohre anschließen. Hier durch wird die Kompaktheit eines Wärmetauschers für ver schiedene Wärmeträger und die Effizienz der Wärmeüber tragung durch Wahl der optimalen Verhältnisse zwischen den Querschnittsflächen der Kanäle des Rohr- und des Mantelraums zusätzlich gesteigert.According to an expedient development, everybody is warm exchange tube in a section between the collectors as Executed polyhedron, the edges of each tube to the Connect the side surfaces of the neighboring pipes. Here is the compactness of a heat exchanger for ver different heat transfer media and the efficiency of heat transfer by choosing the optimal ratios between the cross-sectional areas of the channels of the pipe and Jacket space additionally increased.

Es ist zweckmäßig, daß der Querschnittsumriß eines Wär metauschrohrs im Bereich des Eingangs- und des Ausgangs sammlers und sein Querschnittsumriß im Abschnitt zwi schen dem Eingangs- und dem Ausgangssammler dem Quer schnittsumriß eines mehrflächigen Endanstauchstücks ent spricht, der seinerseits in einen gesamten Querschnitts umriß des Wärmetauschrohrs in einem Abschnitt zwischen den Sammlern und der an diesem Abschnitt anliegenden Querschnitte der Mantelräume eingeht, die durch die be nachbarten Wärmetauschrohre gebildet sind. Diese Ausfüh rung verbessert den Zusammenbau und Reparaturen eines Wärmetauschers.It is appropriate that the cross-sectional outline of a heat exchange tube in the area of the entrance and exit sammlers and its cross-sectional outline in the section between between the input and the output collector the cross Sectional outline of a multi-surface end piece speaks, in turn, in an entire cross-section outline of the heat exchange tube in a section between the collectors and those attached to this section Cross sections of the cladding spaces received by the be neighboring heat exchange tubes are formed. This execution tion improves the assembly and repairs of a Heat exchanger.

Zweckmäßig sind mindestens eine Zarge vorgesehen, die ein Rohrbündel in einem Abschnitt zwischen den Sammlern umschließt, wobei diese Zargen Sicken aufweisen, die an Kopplungsstellen mit dem Gehäuse und den Sammlern ange ordnet sind. Eine derartige Ausführung verhindert ein Überlaufen des Wärmeträgers in den Mantelraum zwischen den Wärmetauschrohren, wodurch eine Verkleinerung der Masse und der Abmessungen von Wärmetauschern ermöglicht wird. At least one frame is expediently provided a tube bundle in a section between the collectors encloses, these frames have beads that on Coupling points with the housing and the collectors are arranged. Such a design prevents overflow of the Heat transfer medium in the jacket space between the heat exchange tubes, thereby reducing the mass and dimensions of Heat exchangers is made possible.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are in the Drawing shown and are described in more detail below. It shows

Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht eines Wärmetauschers; Figure 1 is a schematic overall view of a heat exchanger.

Fig. 2 eine Einzelheit im Schnitt II-II in Fig. 1; Fig. 2 shows a detail in section II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Einzelheit eines Rohrbündels; Fig. 3 shows a detail of a tube bundle;

Fig. 4 einen Querschnitt IV-IV in Fig. 3; Fig. 4 shows a cross section IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 ein Fragment eines Wärmetauschrohrs in der Ansicht V-V in Fig. 3; FIG. 5 shows a fragment of a heat exchange tube in the view VV in FIG. 3;

Fig. 6 ein anderes Wärmetauschrohr in Seitenansicht; Fig. 6 shows another heat exchange tube in side view;

Fig. 7 eine Variante eines Rohrbündels; Fig. 7 shows a variant of a tube bundle;

Fig. 8 einen Querschnitt VIII-VIII in Fig. 7; Fig. 8 shows a cross section VIII-VIII in Fig. 7;

Fig. 9 eine weitere Variante eines Wärmetauschrohrs; Fig. 9 shows a further variant of a heat exchange tube;

Fig. 10 einen Schnitt X-X in Fig. 9; Fig. 10 shows a section XX in Fig. 9;

Fig. 11 eine weitere Variante eines Rohrbündels; FIG. 11 is a further variant of the tube bundle;

Fig. 12 eine Variante des Wärmetauschers mit einem Rohrbündel, die in einem Abschnitt zwischen den Sammlern als Polyeder ausgeführt sind; FIG. 12 is a variant of the heat exchanger with a tube bundle, which are performed in a section between the collectors as a polyhedron;

Fig. 13 einen Wärmetauscher mit einer Zarge; FIG. 13 is a heat exchanger having a frame;

Fig. 14 eine Seitenansicht einer Zarge mit Sicken, und Fig. 14 is a side view of a frame with beads, and

Fig. 15 einen Schnitt XV-XV in Fig. 14. Fig. 15 is a section XV-XV in Fig. 14.

Der Wärmetauscher nach Fig. 1 enthält ein Bündel von Wärmetauschrohren 1, die mehrflächige Anstauchstücke 2 an ihren Stirnenden aufweisen. Die Anstauchstücke 2 sind miteinander verbunden und bilden Endrohrwände 3 und 4. Die Endrohrwand 3 ist an einen Eingangskasten 5 und die Endrohrwand 4 an einen Ausgangskasten 6 angeschlossen.The heat exchanger according to Fig. 1 comprises a bundle of heat exchange tubes 1, the multi-surface Anstauchstücke 2 have, at their front ends. The upsetting pieces 2 are connected to one another and form end pipe walls 3 and 4 . The end pipe wall 3 is connected to an inlet box 5 and the end pipe wall 4 to an outlet box 6 .

Das Rohrbündel wird von außen durch einen Eingangssamm ler 7 teilweise umschlossen, der dicht und fest an einen Ausgangskasten 6 angeschlossen ist. Ein Ausgangssammler 8 umfaßt auch teilweise das Rohrbündel und ist dicht und fest mit einem Eingangskasten 5 verbunden.The tube bundle is partially enclosed from the outside by an input collector 7 , which is tightly connected to an output box 6 . An output collector 8 also partially includes the tube bundle and is tightly and firmly connected to an input box 5 .

Abschnitte 9 der Wärmetauschrohre 1 zwischen den Samm lern 7 und 8 liegen aneinander derart an, daß zwischen ihnen Kanäle 10 (Fig. 2) eines Mantelraums in einem Ein gangs- und einem Ausgangsabschnitt 11 und Kanäle 12 eines Mantelraums im Abschnitt 9 zwischen den Sammlern 7 und 8 gebildet werden. Der Querschnitt jedes Wärme tauschrohrs 1 am Abschnitt 11 im Bereich des Eingangs- 7 und des Ausgangssammlers 8 ist kleiner als der Quer schnitt jedes Wärmetauschrohrs 1 im Abschnitt 9.Sections 9 of the heat exchange tubes 1 between the collectors 7 and 8 abut one another in such a way that between them channels 10 ( FIG. 2) of a jacket space in an input and an output section 11 and channels 12 of a jacket space in section 9 between the collectors 7 and 8 are formed. The cross section of each heat exchange tube 1 at section 11 in the area of the inlet 7 and the outlet header 8 is smaller than the cross section of each heat exchange tube 1 in section 9 .

Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante weisen die Oberflächen der Wärmetauschrohre 1 im Abschnitt 9 aufeinanderfolgende Einbiegungen 13 der Wände (Fig. 3, 4, 5) auf, die dem Rohrinneren zugekehrt sind.In the variant shown in FIG. 3, the surfaces of the heat exchange tubes 1 in section 9 have successive bends 13 of the walls ( FIGS. 3, 4, 5) which face the tube interior.

Bei der Variante nach Fig. 6 weisen Oberflächen der Wär metauschrohre 1 im Abschnitt 9 aufeinanderfolgende Einbiegungen 14 auf, die unter einem spitzen Winkel a zur Rohrlängsachse 15 angeordnet sind. In the variant according to FIG. 6, surfaces of the heat exchange tubes 1 in section 9 have successive bends 14 which are arranged at an acute angle a to the tube longitudinal axis 15 .

Bei der Variante nach Fig. 7, 8 weisen Oberflächen der Wärmetauschrohre 1 im Abschnitt 9 Längsrippen 16 (Fig. 7, 8) und Längsnuten 17 auf. Dabei sind die Längsrippen 17 der einen Rohrart in den Längsnuten 17 des anderen Rohrtyps angeordnet und schließen sich diesen an, wodurch Kanäle 18 (Fig. 8) für ein Mantelraummedium im Abschnitt 9 gebildet werden.In the variant according to Fig. 7, 8 have surfaces of the heat exchange tubes 1 in section 9 of longitudinal ribs 16 (Fig. 7, 8) and longitudinal grooves 17. The longitudinal ribs 17 of the one tube type are arranged in the longitudinal grooves 17 of the other tube type and adjoin them, whereby channels 18 ( FIG. 8) for a jacket medium are formed in section 9 .

Bei der in Fig. 9 gezeigten Variante sind Wärmetausch rohre im Abschnitt 9 als Polyeder mit Seitenflächen 19 (Fig. 10) und Kanten 20 ausgeführt. Bei dieser Ausge staltung sind die Rohrwände vorteilhaft durch aufeinander folgende Einbiegungen versteift, wie es in Fig. 6 gezeigt ist.In the variant shown in FIG. 9, heat exchange tubes in section 9 are designed as polyhedra with side faces 19 ( FIG. 10) and edges 20 . In this configuration, the pipe walls are advantageously stiffened by successive bends, as shown in FIG. 6.

Um Wärmetauschrohre 1 beim Zusammenbau bzw. bei einer Reparatur der Wärmetaucher auf einfache Weise auszu wechseln, geht nach Fig. 11 der Querschnittsumriß 21 im Eingangs- und Ausgangsabschnitt 11 der Wärmetauschrohre 1 und der Querschnittsumriß 22 des Abschnittes 9 dessel ben Rohrs 1 in den Querschnittsumriß 23 des mehrflächi gen Endanstauchstücks 2 ein. Dabei wird der Quer schnittsumriß 23 des mehrflächigen Endanstauchstücks 2 so ausgeführt, daß er in einen gesamten Querschnitts umriß der Mantelfläche eingeht, die durch benachbarte Rohre gebildet sind.In order to exchange heat exchange tubes 1 during assembly or repair of the heat exchangers in a simple manner, the cross-sectional outline 21 in the input and output section 11 of the heat exchange tubes 1 and the cross-sectional outline 22 of the section 9 of the same tube 1 in the cross-sectional outline 23 go according to FIG. 11 of the multi-surface end upsetting piece 2 . The cross-sectional outline 23 of the multi-surface end upsetting piece 2 is executed so that it enters into a total cross-sectional outline of the lateral surface, which are formed by adjacent tubes.

Bei einer in Fig. 12 dargestellten Variante eines Wärme tauschers gibt es ein Rohrbündel, das als Polyeder aus geführt und derart angeordnet ist, daß die Kanten 20 jedes Wärmetauschrohrs 1 an den Seitenflächen 19 dieser Elemente unter Bildung von Kanälen 25 anliegen.In an illustrated in Fig. 12 variant of a heat exchanger, there is a tube bundle, which is guided as a polyhedron and are arranged such that the edges 20 of each heat exchange tube 1 rest against the side faces 19 of these elements to form channels 25th

Zur Abdichtung der Mantelraumkanäle der Oberfläche der Wärmetauschrohre im Abschnitt 9 ist gemäß Fig. 13 das Rohrbündel außen mit einer Zarge versehen, die seine Form wiederholt und die Wärmetauschrohre 1 in einer be liebigen Art (z. B. durch Bolzen, Schellen, Bandwicklung usw.) zusammenzieht. Zwecks Abdichtung der Zarge 26 im Eingangs- und im Ausgangssammler 7, 8 sowie im Falle, wenn ein Rohrbündel mit einer Zarge in einem Gehäuse 27 anzubringen ist, wird die Zarge 26 mit Sicken 28 ausge führt, die an deren Kopplungsstellen mit dem Gehäuse 27 und mit den Sammlern 7, 8 angeordnet sind.To seal the jacket channels of the surface of the heat exchange tubes in section 9 , the tube bundle is provided on the outside with a frame according to FIG. 13, which repeats its shape and the heat exchange tubes 1 in an arbitrary manner (e.g. by bolts, clamps, tape winding etc. ) pulls together. In order to seal the frame 26 in the inlet and outlet manifold 7, 8 and in the case when a tube bundle with a frame is to be attached in a housing 27 , the frame 26 is led out with beads 28 , which at their coupling points with the housing 27 and are arranged with the collectors 7, 8 .

Der Wärmetauscher funktioniert wie folgt.The heat exchanger works as follows.

Ein Rohrraummedium, z. B. mit erhöhter Temperatur, ge langt in den Wärmetauscher über den Eingangskasten 5, strömt weiter im Inneren der Wärmetauschrohre, erwärmt diese und wird über den Ausgangskasten 6 abgeleitet. Gleichzeitig strömt ein kühleres Mantelraummedium über den Eingangssammler 7 in den Mantelraum 10, überquert Eingangsabschnitte der Wärmetauschrohre, verteilt sich in die Kanäle 12 des durch die Rohrwände im Abschnitt 9 gebildeten Mantelraums, strömt durch diese Kanäle, kühlt dabei Rohrwände und wird über den Ausgangssammler 8 ab geleitet.A tubular medium, e.g. B. with increased temperature, ge reaches into the heat exchanger via the input box 5 , flows further inside the heat exchange tubes, heats them and is derived via the output box 6 . At the same time, a cooler jacket space medium flows into the jacket space 10 via the inlet header 7 , crosses input sections of the heat exchange tubes, distributes into the channels 12 of the jacket space formed by the tube walls in section 9 , flows through these channels, thereby cooling tube walls and is discharged via the output header 8 headed.

Bei einer gegenläufigen Bewegung eines gekühlten und eines abkühlenden Mediums wird im Wärmetauscher deren effektiver Wärmeaustausch über die Oberflächen der Wär metauschrohre 1 erzielt.With an opposing movement of a cooled and a cooling medium, their effective heat exchange via the surfaces of the heat exchange tubes 1 is achieved in the heat exchanger.

Ein Wärmetauscher mit einem Bündel modifizierter Wärme tauschrohre 1, dessen Fragment in Fig. 3 dargestellt ist, funktioniert auf die gleiche Art und Weise wie das in Fig. 1 und 2 gezeigte Bündel. Da aber Oberflächen der Wärmetauschrohre im Abschnitt 9 mit aufeinanderfolgenden Einbiegungen 13 ausgeführt sind, können die Wärmetausch rohre eine kleinere Wanddicke und folglich eine gerin gere Masse haben.A heat exchanger with a bundle of modified heat exchange tubes 1 , the fragment of which is shown in FIG. 3, functions in the same way as the bundle shown in FIGS. 1 and 2. But since surfaces of the heat exchange tubes in section 9 are designed with successive bends 13 , the heat exchange tubes can have a smaller wall thickness and consequently a lower mass.

Der in Fig. 6 gezeigte Wärmetauscher mit den modifizier ten Wärmetauschrohren 1, an deren Oberfläche aufeinanderfolgende Einbiegungen 14 unter dem spit zen Winkel α zur Rohrachse 15 und folglich zur inneren Strömungsrichtung eines Wärmeträgers vorgesehen sind, funktioniert entsprechend dem Wärmetauscher mit einem Rohrbündel nach Fig. 3 bis 5. Da aber die Einbiegungen 14 mit einer größeren Länge als die Einbiegungen 13 (Fig. 3, 4, 5) ausgeführt werden können, ergibt sich eine größere Quersteifigkeit der Wärmetauschrohre und gleichzeitig ein verminderter Strömungswiderstand für den Wärmeträgerstrom im Rohrinneren durch eine kleinere Verwirbelung dank einer kleineren Anzahl von Krümmungen, die auf ein und derselben Fläche der Wärmetauschrohre 1 untergebracht werden.The heat exchanger shown in Fig. 6 with the modified th heat exchange tubes 1 , on the surface of which successive bends 14 are provided at the acute angle α to the tube axis 15 and consequently to the inner flow direction of a heat transfer medium, works according to the heat exchanger with a tube bundle according to FIG. 3rd to 5. But since the bends 14 can be made with a greater length than the bends 13 ( Fig. 3, 4, 5), there is a greater transverse rigidity of the heat exchange tubes and at the same time a reduced flow resistance for the heat transfer flow in the interior of the tube due to a smaller swirl thanks to a smaller number of bends, which are accommodated on one and the same surface of the heat exchange tubes 1 .

Bei der Variante des Wärmetauschers nach Fig. 7 weist jedes Wärmetauschrohr 1 Längsrippen 16 und Längsnuten 17 auf, wobei die Längsrippen 16 des einen Wär metauschrohres in Längsnuten 17 der benachbarten Wärmetauschrohre eingreifen. Diese Konstruktion funktio niert wie die in Fig. 1, 2 bzw. 3 bis 6 gezeigten Wärme tauscher, wobei jedoch gedrungenere Wärmetauscherkon struktionen ermöglicht werden, die eine größere Wärme austauschfläche bei gleichem Volumen im Vergleich mit den vorstehend gezeigten Wärmetauschervarianten haben.In the variant of the heat exchanger according to FIG. 7, each heat exchange tube 1 has longitudinal ribs 16 and longitudinal grooves 17 , the longitudinal ribs 16 of a heat exchange tube engaging in longitudinal grooves 17 of the adjacent heat exchange tubes. This construction works like the heat exchanger shown in Fig. 1, 2 or 3 to 6, but more compact heat exchanger constructions are made possible, which have a larger heat exchange surface with the same volume in comparison with the heat exchanger variants shown above.

Wärmetauscher in der Modifikation nach Fig. 9 bis 13 funktionieren grundsätzlich wie die obigen Wärmetau scher. Die Ausführung eines Wärmetauschelementes in der Art eines Polyeders bietet aber die Möglichkeit, die Kompaktheit eines Wärmetauschers bei Anwendung von Wärmeträgern mit verschiedenen physikalischen Eigen schaften durch eine Wahl der optimalen Verhältnisse der Querschnittsflächen von Rohrraum- und Mantelraumkanälen zusätzlich zu steigern.Heat exchanger in the modification of Fig. 9 to 13 in principle as the above Wärmetau function shear. The execution of a heat exchange element in the manner of a polyhedron offers the possibility of additionally increasing the compactness of a heat exchanger when using heat transfer media with different physical properties by choosing the optimal ratios of the cross-sectional areas of tube space and jacket space channels.

Die in Fig. 11 gezeigte Variante funktioniert ähnlich der in Fig. 1 dargestellten Konstruktion.The variant shown in FIG. 11 functions similarly to the construction shown in FIG. 1.

Zugleich steigern derartige Profile 23 der Endanstauch stücke 2 des Eingangs- und des Ausgangsabschnittes 11 und im Abschnitt 9 der Wärmetauschrohre 1, bei der ein beliebiges Wärmetauschrohr 1 dem zusammengebauten Rohr bündel entnommen und in dieses eingebaut werden kann, die Fertigungsgerechtheit bei der Montage eines Wärme tauschers und ermöglicht dessen Reparatur.At the same time increase such profiles 23 of the Endanstauch pieces 2 of the input and output section 11 and the section 9 of the heat exchange tubes 1, wherein an arbitrary heat exchange tube 1 the assembled pipe can be bunch removed and installed in this, the manufacturability during the assembly of a heat exchanger and enables its repair.

Die in Fig. 12 und 13 gezeigte Variante des Wärmetau schers funktioniert wie der Wärmetauscher nach den Fig. 1 und 2. Doch das Vorhandensein einer Zarge 26, die das Bündel der rohrförmigen Wärmetauschelemente am Abschnitt zwischen den Sammlern umschließt, und Sicken an Kopp lungsstellen mit einem an sich bekannten Gehäuse und den Sammlern 7, 8 steigert die Betriebseffektivität des Wär metauschers durch Mantelraumabdichtung des Rohrbündels.The variant of the heat exchanger shown in FIGS . 12 and 13 functions like the heat exchanger according to FIGS . 1 and 2. However, the presence of a frame 26 , which encloses the bundle of tubular heat exchange elements at the section between the collectors, and beads at coupling points a housing known per se and the collectors 7, 8 increases the operational effectiveness of the heat exchanger by sealing the shell of the tube bundle.

Claims

1. Heat exchanger with a bundle of tubular heat exchange elements ( 1 ) with multi-surface upsetting pieces ( 2 ) at the ends, whereby end pipe walls ( 3 ) are formed, which are connected to an input ( 5 ) and an output box ( 6 ), as well as an input ( 7 ) and an output collector ( 8 ) for a medium shell, which are connected to the output ( 6 ) and the input box ( 5 ) and partially enclose the tube bundle, characterized in that a section ( 9 ) each heat exchange tube ( 1 ) between the input ( 7 ) and the output collector ( 8 ) at the corresponding sections ( 9 ) of the adjacent heat exchange tubes to form channels ( 12 ) of the jacket space and that sections ( 11 ) of the heat exchange tubes ( 1 ) in areas of the input ( 7 ) and the output collector ( 8 ) have a smaller cross-sectional area than a cross-sectional area of the sections ( 9 ) between the collectors ( 7, 8 ).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchange tubes ( 1 ) in the section ( 9 ) have depressions ( 13, 14 ) which face the tube interior.

3. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the elongated depressions ( 14 ) are arranged at an acute angle ( α ) to the pipe axis ( 15 ).

4. Heat exchanger according to one of claims 1-3, characterized in that each heat exchange tube ( 1 ) in a section between the collectors ( 7, 8 ) has longitudinal ribs ( 16 ) and longitudinal grooves ( 17 ), the longitudinal ribs ( 16 ) of one Heat exchange tube ( 1 ) in the longitudinal grooves ( 17 ) of the adjacent heat exchange tubes ( 1 ) are net angeord.

5. Heat exchanger according to one of claims 1-3, characterized in that each heat exchange tube ( 1 ) in section ( 9 ) between the collectors ( 7, 8 ) is designed as a polyhedron, the edges ( 20 ) of each heat exchange tube ( 1 ) on side surfaces ( 19 ) of the adjacent heat exchange tubes ( 1 ).

6. Heat exchanger according to one of claims 1-4, characterized in that an outline ( 21 ) of the cross section of the heat exchange tube in areas of the input ( 7 ) and the outlet header ( 8 ) and an outline ( 22 ) of the cross section of the heat exchange tube ( 1 ) in section ( 9 ) between the input ( 7 ) and the output collector ( 8 ) in an outline ( 23 ) of the cross-section of the multi-surface Endan upset piece ( 2 ) and that the outline of the multi-surface Endanstauchstücks ( 2 ) in a total Outline ( 24 ) of the cross section of a heat exchange tube ( 1 ) in section ( 9 ) and the cross sections of the jacket spaces adjoining it, which are formed by the adjacent heat exchange tubes ( 1 ).

7. Heat exchanger according to one of claims 1-6, characterized in that at least one frame ( 26 ) encloses a tube bundle in the section ( 9 ) between the collectors ( 7, 8 ) and has beads ( 28 ) which provide coupling points with the housing ( 27 ) and the collectors ( 7, 8 ) are arranged.