DE3900551A1 - Tube for a heat exchanger - Google Patents

Tube for a heat exchanger

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Abstract

The invention relates to a tube for a heat exchanger, particularly for use in a corrosively acting environment. The tube consists of an inner tube of small diameter and made from a material of high thermal conductivity, and of an outer tube, which surrounds the inner tube and is made from a material which although having a lower thermal conductivity is resistant to the aggressive components of the environment. The interspace between the two tubes is filled up with a non-aggressive medium of good thermal conductivity.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rohr für einen Wärmetauscher mit einem lnnenrohr kleinen Durchmessers aus einem Material mit großer Wärmeleitfähigkeit, das mit radialem Abstand von einem zweiten Rohr mit größerem Durchmesser umgeben ist, wobei der Zwischenraum zwischen den beiden Rohren mit einem Medium gefüllt ist, das ebenfalls eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Bei dieser Kon­ struktion soll Wärme vom Medium des lnnenrohres (Wärmeträger, bzw. Kältemittel) auf die Umgebung des Außenrohres, bzw. umgekehrt, übertragen werden, wobei die Umgebung des Außenrohres mindestens ein für die gängigen Rohrmaterialien hoher Wärmeleitfähigkeit aggressives bzw. Korrossion verursachendes Medium enthält.The invention relates to a tube for a heat exchanger with a Inner tube of small diameter made of a material with large Thermal conductivity with a radial distance from a second Pipe with a larger diameter is surrounded, the gap between the two tubes is filled with a medium that also has a high thermal conductivity. At this con Structure should heat from the medium of the inner tube (heat transfer medium or Refrigerant) to the surroundings of the outer tube, or vice versa, are transmitted, the surroundings of the outer tube at least one for common pipe materials with high thermal conductivity contains aggressive or corrosive medium.

Bei Wärmetauschern spielt insbesondere die Größe der wärmeüber­ tragenden Oberfläche eine besondere Rolle. Während man einerseits eine möglichst große Oberfläche haben möchte, will man aber auch möglichst wenig Material, bspw. aus Gewichtsgründen, verwenden. So ist es üblich, etwa auf ein Rohr kleinen Durchmessers sich radial erstreckende Rippen in axialem Abstand zueinander aufzu­ setzen, oder einfach ein Rohr entsprechend großen Durchmessers zu verwenden.In the case of heat exchangers, the size of the heat transfer plays a particular role bearing surface play a special role. While one hand but you also want to have the largest possible surface use as little material as possible, e.g. for weight reasons. So it is common to look at a pipe of small diameter radially extending ribs at an axial distance from each other put, or simply a pipe of large diameter to use.

Enthält die Umgebung des Außenrohres ein aggressives Medium in Bezug auf das Material des Rohres, so ist es bisher üblich, das Rohr zu lackieren, oder mit einem Überzug aus Kunststoff zu ver­ sehen. Does the area around the outer tube contain an aggressive medium Regarding the material of the tube, so far it has been customary that Paint tube, or ver with a plastic cover see.  

Diese beiden Probleme, Oberflächenvergrößerung und Schutz vor aggressiver Umgebung, die bisher getrennt voneinander aufgegriffen und gelöst worden sind, sind in dieser Erfindung nun zusammenge­ faßt und gleichzeitig in völlig überraschender Weise gelöst.Both of these problems, surface enlargement and protection from aggressive environment, previously taken up separately and have been resolved are now combined in this invention summarizes and at the same time solved in a completely surprising way.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die wärmeüber­ tragende äußere Oberfläche beliebig zu Vergrößern, bei gleich­ zeitigem Schutz vor der aggressiven Umgebung.The invention is therefore based on the object, the heat load-bearing outer surface to enlarge, at the same time timely protection from the aggressive environment.

Die überraschend einfache Lösung des Problems liegt darin, den Wärmeträger, bzw. das Kältemittel in einem Rohr kleinen Durchmes­ sers zu transportieren, das unabhängig von der aggressiven Umge­ bung aus einem Material von hoher Wärmeleitfähigkeit sein kann, z. B. vorzugsweise Kupfer. Dabei ergibt sich als Vorteil des klei­ nen Durchmessers, daß man mit geringeren Mengen an Wärmeträger, bzw. Kältemittel, auskommt, bei gleicher Energieübertragung wie herkömmliche Systeme. Dieses Innenrohr umgibt man mit einem Au­ ßenrohr, das einen solchen Durchmesser besitzt, daß pro Meter Rohr, bzw. über die ganze Länge der Rohrleitung die nötige Au­ ßenoberfläche für eine vorgegebene Wärmeübertragungsleistung er­ reicht wird, wobei dieses Rohr aus einem Material besteht, das der aggressiven Umgebung standhält, z. B. vorzugsweise Kunststoff. Eine gegenüber dem lnnenrohr geringere Wärmeleitfähigkeit des Materials des Außenrohres kann dabei leicht durch eine Vergrö­ ßerung des Durchmessers, also der Außenoberfläche, wettgemacht werden. Besonders vorteilhaft löst die Aufgabe die Verwendung eines Wellrohres als Außenrohr, da dies pro laufenden Meter eine erheblich größere Oberfläche aufweist, als ein glattes Rohr gleichen Durchmessers. Bei vorgegebener Wärmeübertragungslei­ stung läßt sich so ein kleinerer Durchmesser des Außenrohres ver­ wirklichen, oder eine kürzere Baulänge des erfindungsgemäßen Wärmetauscherrohres. Dabei stützt das starre metallene Innenrohr das flexible Außenwellrohr ab, so daß das biegeweiche Außenrohr keinerlei zusätzliche Unterstützung, insbesondere bei kurzen Bau­ längen von wenigen Metern, benötigt. Um eine gute Wärmeübertra­ gung zwischen Innenrohr und Außenrohr zu gewährleisten, füllt man den Zwischenraum mit einem Medium, das gute Wärmeleiteigenschaften besitzt und weder für das lnnenrohr, noch für das Außenrohr ag­ gressiv ist, z. B. Wasser, dem auch zweckdienliche bekannte Zu­ sätze beigefügt sein können.The surprisingly simple solution to the problem is that Heat transfer medium, or the refrigerant in a small diameter pipe sers to transport, regardless of the aggressive reverse exercise can be made of a material with high thermal conductivity, e.g. B. preferably copper. The advantage of the klei NEN diameter that with smaller amounts of heat transfer medium, or refrigerant, with the same energy transfer as conventional systems. This inner tube is surrounded by an Au outer tube, which has such a diameter that per meter Pipe, or the necessary Au over the entire length of the pipeline outer surface for a given heat transfer capacity Is sufficient, this tube is made of a material that withstands the aggressive environment, e.g. B. preferably plastic. A lower thermal conductivity of the The material of the outer tube can easily be enlarged Diameter change, i.e. the outer surface, made up for will. The task solves the use particularly advantageously a corrugated tube as an outer tube, as this is per running meter  has a significantly larger surface area than a smooth pipe same diameter. For a given heat transfer line a smaller diameter of the outer tube real, or a shorter length of the invention Heat exchanger tube. The rigid metal inner tube supports this the flexible outer corrugated tube, so that the flexible outer tube no additional support, especially for short builds lengths of a few meters. For good heat transfer To ensure the supply between the inner tube and outer tube, you fill the space with a medium that has good thermal conductivity owns and neither for the inner tube nor for the outer tube ag is gressive, e.g. B. water, the also useful known to sentences can be attached.

Die Vorteile gegenüber der herkömmlichen Konstruktion sind ein­ fache Herstellung (keine Rippen), geringerer Materialverbrauch des Rohres mit großer Wärmeleitfähigkeit, kleinere Wärmeträger-, bzw. Kältemittelmenge, kurze Baulänge bei Verwendung eines Well­ rohres als Außenrohr, Wartungsfreiheit (kein Farbanstrich) und letztendlich damit geringere Herstellungs- und Betriebskosten. Zudem kann der Wärmeträger, bzw. das Kältemittel bei einem Leck des Innenrohres nicht in die Umgebung gelangen, da das Außenrohr dies verhindert.The advantages over the conventional construction are one multiple production (no ribs), lower material consumption of the pipe with high thermal conductivity, smaller heat transfer, or refrigerant quantity, short overall length when using a well tubes as an outer tube, no maintenance (no painting) and ultimately lower manufacturing and operating costs. In addition, the heat transfer medium or the refrigerant can leak of the inner tube do not get into the environment because the outer tube this prevents.

Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Wärmetauscherrohr für die Verwendung zur Klimaverbesserung in Ställen. In einem Stall geben die Tiere ständig Wärme an die Umgebung ab, wobei die Aus­ scheidungen der Tiere Stoffe enthalten, die allein, bzw. in Ver­ bindung mit Luft, oder Feuchtigkeit auf Metalle korrossiv wirken. So kann abhängig von der Belüftung des Stalles ein für die Tiere ungesundes, bzw. für die Metalle ungeeignetes Klima vorhanden sein. Ein Wärmeentzug, der die Stallufttemperatur absenkt und bei dem gleichzeitig die Luftfeuchtigkeit gesenkt wird, ist daher vorteil­ haft und verbessert das Stallklima.The heat exchanger tube according to the invention is particularly suitable for the use for climate improvement in stables. In a stable the animals constantly give off heat to the environment, with the off divorces of animals contain substances that alone or in ver  binding with air or moisture has a corrosive effect on metals. Depending on the ventilation of the barn, this can be a good thing for the animals an unhealthy or unsuitable climate for the metals. A heat extraction that lowers the house air temperature and at which at the same time the humidity is reduced, is therefore an advantage clinging and improves the stable climate.

Im Folgenden werden nun anhand einer Zeichnung das erfindungsgemäße Wärmetauscherrohr und zwei bevorzugte Ausgestaltungen von besonders für den Anwendungsfall optimierten Ausführungen des Wärmetauscher­ rohres beschrieben. Es zeigen:The invention according to the invention will now be described below with reference to a drawing Heat exchanger tube and two preferred configurations of particular Versions of the heat exchanger optimized for the application tube described. Show it:

Fig. 1 Einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Wärmetauscherrohr Fig. 1 shows a cross section through the heat exchanger tube according to the invention

Fig. 2 Einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauscherrohres Fig. 2 shows a longitudinal section through an embodiment of the heat exchanger tube according to the invention

Fig. 3 Eine schematisch dargestellte Ausführungsform für einen Anwendungsfall Fig. 3 shows a schematically illustrated embodiment for an application

Fig. 4 Eine schematisch dargestellte Ausführungsform für einen zweiten Anwendungsfall Fig. 4 shows a schematically illustrated embodiment for a second application

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Innenrohr 1 kleinen Durchmessers, das von einem Außenrohr 2′ großen Durchmessers, das auch bevorzugt ein Wellrohr 2 sein kann, umgeben wird. Das Innenrohr 1 enthält dabei ein herkömmliches Kältemittel 3. Der Zwischenraum 4′ zwischen den beiden Rohren enthält ein wärme- bzw. kälteübertragendes Medium 4, z. B. Wasser mit zweckdienlichen Zusätzen. Das gesamte Rohr 5 befindet sich in einer Umgebung 6, die auf herkömmliche Wärmetauscherrohre aus Metall aggressiv, bzw. korrossiv wirkt. Figs. 1 and 2 show an inner tube 1 of small diameter, that of an outer tube 2 'of large diameter, which also preferably can be a corrugated pipe 2, is surrounded. The inner tube 1 contains a conventional refrigerant 3 . The space 4 'between the two tubes contains a heat or cold transfer medium 4 , z. B. water with useful additives. The entire tube 5 is located in an environment 6 , which has an aggressive or corrosive effect on conventional metal heat exchanger tubes.

Zunächst soll die Ausführungsform nach Fig. 3 beschrieben werden, die eine ganz individuelle Anpassung an jeden Stall ermöglicht, und die ohne zusätzliches Gebläse auskommt. Dazu wird das erfindungs­ gemäße Wärmetauscherrohr 5 mit leichtem Gefälle versehen unter der Stalldecke angeordnet und mit dem Fachmann geläufigen, geeigneten Mitteln im Raum befestigt. Beim Wärmeentzug kondensiert die Feuch­ tigkeit der Umgebung 6 an der Außenoberfläche des Wärmetauscherrohres 5 und läuft entlang des Gefälles ab. An geeigneten Stellen können bei Verwendung eines glatten Außenrohres Abtropfnippel 8 am Wärmetau­ scherrohr 5 angeordnet sein, an denen das Kondensat abtropft, so daß das Kondensat nicht über die ganze Länge des Rohres läuft und dabei unkontrolliert abtropft, sondern beliebig lange Abschnitte gebildet werden. Auch kann dabei die Lage der Abtropfnippel 8 mit der Einrichtung 9 des Stalles korrespondieren. Im Innenrohr 1 fließt ein bsw. durch Pumpen gefördertes Kältemittel 3, das kälter ist, als die Raumtemperatur des Stalles, oder es verdampft ein herkömmliches Kältemittel 3. Das Wärmegefälle von der Umgebung 6 zum Wärmeträger­ fluid 3 läßt in bekannter Weise einen Wärmeübergang von Außen nach lnnen entstehen, wobei das wärmeübertragende Medium 4 als Brücke dient. Dabei ist von Vorteil, daß der Wärme- und Feuchtigkeits­ entzug gleichmäßig über die ganze Stallänge erfolgen kann und somit örtliche Zugluft vermieden werden kann. Auch kann die Rohrlänge und der Durchmesser des Rohres so angepaßt werden, daß der Stall optimal klimatisiert wird. Für die meisten Stallgrößen gut ange­ paßte Durchmesser sind in den Unteransprüchen angegeben.First of all, the embodiment according to FIG. 3 is to be described, which enables a very individual adaptation to each barn and which does not require an additional fan. For this purpose, the heat exchanger tube 5 according to the invention is provided with a slight slope under the stable ceiling and fastened in the room with suitable means familiar to the person skilled in the art. When heat is removed, the humidity of the environment 6 condenses on the outer surface of the heat exchanger tube 5 and runs along the slope. In suitable places, when using a smooth outer tube, drip nipple 8 can be arranged on the heat exchanger shear tube 5 , at which the condensate drips, so that the condensate does not run over the entire length of the tube and drips uncontrollably, but sections of any length are formed. The position of the drip nipples 8 can also correspond to the device 9 of the barn. A bsw flows in the inner tube 1 . pumped refrigerant 3 , which is colder than the room temperature of the barn, or it evaporates a conventional refrigerant 3 . The heat gradient from the environment 6 to the heat transfer fluid 3 allows a heat transfer from outside to inside to occur in a known manner, the heat transfer medium 4 serving as a bridge. The advantage here is that the heat and moisture can be extracted evenly over the entire length of the barn and thus local drafts can be avoided. The pipe length and the diameter of the pipe can also be adjusted so that the barn is optimally air-conditioned. For most stable sizes well-adjusted diameters are specified in the subclaims.

Das zweite Anwendungsbeispiel nützt nun unter Zuhilfenahme einer Zwangskonvektion die Vorteile, die das erfindungsgemäße Wärmetau­ scherrohr 5 bietet konsequent aus. In einem Kondensatauffangbehäl­ ter 10 befindet sich mit radialem Abstand zu seiner Innenwand ein Luftführungsrohr 11 mit einem Gebläse 12 im lnneren. Das erfindungs­ gemäße Wärmetauscherrohr 5 wird nun in Spiralform um das Luftfüh­ rungsrohr 11 angeordnet. Zweckmäßigerweise wird das Außenrohr 2′ als Wellrohr 2 ausgebildet. Das Wärmetauscherrohr 5 stellt dabei den Verdampfer einer Kältemaschine dar, die bsw. außerhalb des Kondensatauffangbehälters 10 angeordnet sein kann. Durch das Gebläse 12 wird die Umgebungsluft 6 zwangsweise durch den Zwischen­ raum 13 zwischen der Außenwand des Kondensatauffangbehälters 10 und dem Luftführungsrohr 11 über das Wärmetauscherrohr geführt. Bei dieser Lösung ergeben sich kleinste Baugrößen bei vorgegebener Wärmeentzugsleistung. Diese Ausgestaltung eines Anwendungsfalles kann als Baueinheit vorgefertigt werden und ist daher sehr schnell in einen Stall zu installieren.The second application example now uses the advantages of forced convection, the advantages that the heat exchanger shear tube 5 according to the invention consistently offers. In a condensate trap 10 there is an air duct 11 with a blower 12 inside at a radial distance from its inner wall. The fiction, modern heat exchanger tube 5 is now extension tube 11 is arranged in spiral form around the Luftfüh. Conveniently, the outer tube is' formed as a corrugated tube 2. 2 The heat exchanger tube 5 represents the evaporator of a refrigerator, the bsw. can be arranged outside the condensate collector 10 . By the blower 12 , the ambient air 6 is forced through the intermediate space 13 between the outer wall of the condensate collector 10 and the air duct 11 through the heat exchanger tube. This solution results in the smallest sizes for a given heat extraction capacity. This configuration of an application can be prefabricated as a structural unit and can therefore be installed very quickly in a barn.

Das erfindungsgemäße Wärmetauscherrohr kann natürlich nicht nur zum Wärmeentzug eingesetzt werden, sondern auch zu Heizzwecken. So kann bsw. der Kondensator der Kältemaschine ebenfalls als Wärmetauscher­ rohr gemäß der Erfindung ausgebildet werden und bsw. einen Stall mit Kälbern oder andere Gebäudeteile heizen.The heat exchanger tube according to the invention can of course not only for Heat extraction can be used, but also for heating purposes. So can bsw. the chiller condenser also acts as a heat exchanger tube are formed according to the invention and bsw. a stable heat with calves or other parts of the building.

Claims (10)

1. Wärmetauscherrohr für die Verwendung in einer aggressiven Umgebung, bestehend aus einem Rohr und einem Überzug, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug ein Außenrohr ist, dessen Innendurchmesser erheb­ lich größer als der Außendurchmesser des Innenrohres ist, wobei der Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr mit einem wärme­ übertragenden Medium gefüllt ist und das Außenrohr aus einem Ma­ terial besteht, das der aggressiven Umgebung standhält.1. Heat exchanger tube for use in an aggressive environment, consisting of a tube and a coating, characterized in that the coating is an outer tube, the inner diameter of which is considerably larger than the outer diameter of the inner tube, with the space between the inner and outer tubes a heat transfer medium is filled and the outer tube consists of a material that can withstand the aggressive environment. 2. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr ein Kupferrohr ist.2. Heat exchanger tube according to claim 1, characterized in that the inner tube is a copper tube. 3. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das lnnenrohr Teil eines Verdampfers ist.3. Heat exchanger tube according to claim 1 or 2, characterized net that the inner tube is part of an evaporator. 4. Wärmetauscherrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr ein Kunststoffrohr ist.4. Heat exchanger tube according to one of the preceding claims, characterized in that the outer tube is a plastic tube. 5. Wärmetauscherrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeübertragende Medium Wasser, ggfs. mit Zusätzen ist.5. Heat exchanger tube according to one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer medium is water, possibly with additives. 6. Wärmetauscherrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger im lnnenrohr herkömm­ liches Kältemittel ist.6. Heat exchanger tube according to one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer medium in the inner tube is conventional refrigerant. 7. Wärmetauscherrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr ein Wellrohr ist. 7. Heat exchanger tube according to one of the preceding claims, characterized in that the outer tube is a corrugated tube.   8. Wärmetauscherrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr einen Durchmesser zwi­ schen 10 mm und 16 mm hat.8. Heat exchanger tube according to one of the preceding claims, characterized in that the inner tube has a diameter between has 10 mm and 16 mm. 9. Wärmetauscherrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr einen Durchmesser von 12 mm hat.9. Heat exchanger tube according to one of the preceding claims, characterized in that the inner tube has a diameter of Has 12 mm. 10. Wärmetauscherrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr einen Durchmesser von etwa 25 mm hat.10. Heat exchanger tube according to one of the preceding claims, characterized in that the outer tube has a diameter of has about 25 mm.
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