DE551438C - Waermeaustauschflaeche mit Buhnenstruktur - Google Patents

Description

Wärmeaustauschflächen mit Buhnen, d. h. mit in die Strömung vorgeschobenen Wandteilen, sind bekannt. Diese bekannten Buhnen weisen sogenannte Prallflächen auf, die man auch mit dem Ausdruck Ablenkflächen bezeichnen könnte, da sie den Zweck haben, die Strömung durch ihre Ablenkwirkung von der Wandfläche abzuleiten und dadurch die Adhäsionskraft zwischen Wand und strömendem Mittel zu schwächen. Für den Wärmeübergang ist diese Schwächung der Adhäsionskraft deshalb von Vorteil, weil dadurch dem strömenden Mittel die Möglichkeit gegeben wird, Moleküle der an der Wand sonst stagnierenden Grenzschicht in das Innere der Strömung gelangen zu lassen, wo sie als Wärmeträger eine Durchmischung mit kälteren Molekülen eingehen und so einen Zustand hervorrufen, den man auch mit dem Ausdruck Turbulenz bezeichnet hat. Eine solche Turbulenz ist geeignet, die Wärmeübergangsleistung der Wandfläche beträchtlich zu erhöhen. Die Ablenkflächen dienen demnach der Erhöhung des Wärmeübergangs.

Derartige als bekannt hingestellte Ablenkflächen hat man bisher in der Weise angeordnet, daß man z. B. Ringe in ein Rohr hineinlegte, die die Ablenkwirkung an der inneren Rohrwandfläche ausübten. Man hat ferner Kanäle oder Rohre mit einer im Längsschnitt betrachtet sägeförmigen Oberfläche ausgestattet, bei der sich derartige Prall- oder Ablenkflächen wiederholten.

Das Charakteristische solcher Ablenkflächen ist, daß sie in einem Winkel von 45 ° oder mehr zur Richtung der Kernströmung des fließenden Mittels stehen. Es sind jedoch auch Ablenkflächen bekannt geworden, die diese Bedingung nicht erfüllen, die vielmehr in einem spitzeren Winkel zur Strömung stehen, sich hierbei keilförmig in die Strömung schieben und den Durchflußwiderstand beträchtlich erhöhen. Dieser Nachteil der Erhöhung des Strömungswiderstands besteht auch bei vorhandenen Prallflächen, wenn die Form der ganzen Buhne nicht der sich automatisch einstellenden Stromlinienform angepaßt ist. Es sind auch Wärmeaustauschflächen bekannt geworden, die man als ganze Fläche in einer einmaligen, etwa stromlinienähnlichen Form ausführte, ohne jedoch hierbei an die Notwendigkeit der Prall- oder Ablenkflächen von 45 ° oder mehr zu denken, z. B. Rohre ellipsenähnlicher Gestalt mit kantiger, schneidiger Vorderseite, statt Prallfläche. Andererseits wurden auch Rohre kreisrunden Querschnitts verwendet, die infolge ihrer kreisrunden Form wohl Prallflächen aufwiesen, bei denen jedoch die der Prallfläche folgende Strömungsfläche nicht den Grenzstromlinien angepaßt ist. Auf derartigen Wärmeaustauschflächen karnen die Prallflächen auch nicht in Wiederholung auf der gleichen Fläche vor, sondern man ordnete ganze Rohre wiederholt hintereinander an.

Die vorliegende Erfindung· befaßt sich, damit, den durch die Prallflächen verursachten Vorteil der Turbulenz des Wärmeübergangs mit dem Vorteil der Verminderung des Druckverlustes zu vereinigen. Dies wird dadurch

erreicht, daß bei einer wiederholten Anordnung der Prall- oder Ablenkflächen die Buhnen in eine solche tropfenähnliche Gestalt übergeführt werden, das sie sich den Grenz-Stromlinien des fließenden Mittels anpassen. In der Zeichnung sind zwei verschiedene Ausführungsformen (Gleichstrom und Gegenstrom) beispielsweise dargestellt. Abb. ι und 2 stellen Wärmeaustauschflächen α und b dar,

z. B. rippenförmige Wärmeaustauschflächen (Abb. 2), auf deren beiden gegenüberliegenden Strömungsflächen ein Gleichstrom der Mittel herrscht. Abb. 3 und 4 stellen Wärmeaustauschflächen c dar, bei denen auf beiden Seiten ein Gegenstrom herrscht. Hierbei ist die erwähnte Stromlinienform in der Weise gebildet worden, daß ein an allen Stellen gleich starkes Blech, z. B. 2 mm Eisenblech, so gepreßt oder gewalzt wurde, daß die Vertiefungen der einen Strömungsfläche gleichzeitig die Buhnen der gegenüberliegenden Strömungsfläche bilden.

Die Anpassung der Strömungsflächen an die Grenzstromlinien ist hierbei in der Weise durchgeführt worden, daß die wiederholten Prallflächen d, die unter einem Winkel a ΛΌη 45° oder mehr zur Strömung stehen, allmählich in die inklinante Form e übergeführt werden, die wiederum durch die Krümmung / in die nächste Prallfläche d übergeht. Die ganze Tropfenlänge ist mit g bezeichnet. Die Länge dieser Tropfenform richtet sich nach der Lage der Wandfläche zur Kernströmung und nach der Prallbreite der Prallflächen d; denn je größer diese Prallbreite ausgeführt wird, desto größer wird auch die tropfenähnliche Gestalt ausfallen.

Claims (1)

1. Patentanspruch :

   Wärmeaustauschfläche mit Buhnenstruktur, deren Prall- oder Ablenkflächen der Strömung des Wärmeaustauschmdttels entgegengerichtet sind und die in der Strömungsrichtung hintereinander in mehrfacher Wiederholung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Pralloder Ablenkfläche in eine solche tropfenähnliche Gestalt übergeht, daß letztere sich den Grenzstromlinien des fließenden Mittels anpaßt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen