DE587424C

DE587424C - Coolers for electrical machines made of finned tubes with a circular profile

Info

Publication number: DE587424C
Application number: DEA60603D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Robert Pohl
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-02-04
Filing date: 1931-02-04
Publication date: 1933-11-03

Description

Bei Wärmeaustauschvorrichtungen mit Rippenrohren werden bekanntlich die Rohrreihen vielfach gegeneinander versetzt, so daß jeweils die Rohre einer Reihe zwischen denen der vorhergehenden folgen. Man hat auch bereits vorgeschlagen, die Rippen vierkantig oder rechteckig auszuführen, so daß nach Aneinanderreihen der Rippen diese, abgesehen von den Stoßfugen, eine geschlossene Wärmeableitungsfiäche ergaben.In the case of heat exchange devices with finned tubes, it is known that the rows of tubes many times offset from one another, so that each of the tubes of a row between them follow the previous one. It has also already been proposed that the ribs be square or rectangular, so that after the ribs are lined up, these apart from the butt joints, a closed heat dissipation surface revealed.

Die Gruppierung der Rohr reihen bei gegenseitiger Versetzung gibt zu Wirbelbildung Anlaß, wenn die durchstreichende Luft nach Beaufschlagung einer Rohrreihe auf die nächste vorgelagerte Rohrreihe trifft und dort verzweigt wird.' Ferner wird bei Rückkühlern elektrischer Maschinen, insbesondere bei solchen, die unmittelbar an die Maschine angebaut sind, zur Verringerung seitlicher Ausladungen des Gehäuses der Kühler schmaler, dafür aber höher bemessen und die Luftgeschwindigkeit entsprechend gesteigert, zur Vermeidung eines hohen Druckabfalles im Kühler jedoch eine konstante Strömungsgeschwindigkeit durch den ganzen Rückkühler angestrebt. ·The grouping of the pipe rows with mutual displacement leads to the formation of eddies Occasion when the air sweeping through after impacting a row of tubes on the meets the next upstream row of pipes and branches there. ' Furthermore, with dry coolers electrical machines, especially those that are directly connected to the machine are attached, to reduce the lateral projections of the housing, the cooler is narrower, for this, however, dimensioned higher and the air speed increased accordingly, for Avoid a high pressure drop in the cooler, but maintain a constant flow rate aimed at through the entire dry cooler. ·

Deshalb fordert die Erfindung zunächst, daß der Abstand der Rohre .unter sich so bemessen ist, daß die- zwischen zwei benachbarten Rohren gleicher Reihe strömende Luft nach 'der nunmehr an dem vorgelagerten Rohr der nächsten Reihe erfolgenden Umlenkung und Verzweigung einen Durchgang zwischen den Rohren vorfindet, der nach Möglichkeit keine Wirbelbildung aufkommen läßt und eine konstante Durchströmungsgeschwindigkeit ergibt. Es soll daher der Abstand zwischen zwei in einer Reihe nebeneinander befindlichen Rohren gleich oder annähernd gleich ■ der Summe der Abstände dieser beiden Rohre von dem dazwischen angeordneten Rohr der folgenden Reihe sein.Therefore, the invention initially requires that the distance between the tubes is that the air flowing between two adjacent pipes in the same row after 'the deflection now taking place on the upstream pipe of the next row and branching finds a passage between the pipes, if possible No vortex formation can occur and results in a constant flow rate. It should therefore be the distance between two in a row next to each other Pipes equal to or approximately equal to ■ the sum of the distances between these two pipes from the interposed pipe of the following row.

Wollte man jedoch diese Bedingung erfüllen, so würde die Abmessung der vierkantigen Rohrrippen, wenn diese zur Strömungsrichtung der Luft parallel gerichtet wären, ungünstig und in der Strömungsrichtung zu schmal ausfallen, so daß das Temperaturgefälle um die Mitte jedes der Rohre herum bis zur Stoßfuge der nächsten Rippe ungleichmäßig wäre, während sich bei Gleichmäßigkeit dieses Gefälles die günstigsten Verhältnisse ergeben. Die Erfindung hat daher das weitere Merkmal, daß die vierkantigen oder langgestreckten Rippen, welche letzten Falles auch von anderer Form sein können, -mit ihren Kanten bzw. Längsachsen schräg zur Strömungsrichtung des Kühlmittels gerichtet sind. Ohne an dem Rohrabstand etwas zu ändern, werden dann die Schmalseiten der Rippen ausreichend breit. Im allgemeinen wird man in diesem Sinne die Kanten oderHowever, if you wanted to meet this condition, the dimensions of the square Tube fins if they are parallel to the direction of air flow would be unfavorable and in the direction of flow too narrow, so that the temperature gradient around the center of each of the tubes to the butt joint of the next rib would be uneven, while if this gradient were constant, the most favorable ratios would be result. The invention therefore has the further feature that the square or elongated ribs, which last The case may also be of a different shape, -with their edges or longitudinal axes at an angle are directed to the direction of flow of the coolant. Without anything at the pipe spacing to change, the narrow sides of the ribs are then sufficiently wide. In general one becomes in this sense the edges or

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr.-Ing. Robert Pohl in Berlin-Cha'rlottenburg.Dr.-Ing. Robert Pohl in Berlin-Cha'rlottenburg.

Längsachsen der Rippen parallel zu den schrägen Rohrreihen des Kühlers anordnen, die aus der Versetzung der Rohre hervorgehen. Arrange the longitudinal axes of the ribs parallel to the inclined rows of tubes of the cooler, resulting from the displacement of the pipes.

Auf diese Weise können auch mehrere Rohre durch gemeinsame Rippen verbunden werden, wenn man damit ernndungsgemäß Rohre zusammenfügt, welche in schräg zur Strömungsrichtung gebildeten Reihen aufeinanderfolgen. Die Längsachsen solcher Rippen erstrecken sich also schräg zur Strömungsrichtung. In this way, several pipes can also be connected by common ribs if you join together pipes that are at an angle to the Sequences formed in the direction of flow. The longitudinal axes of such ribs thus extend obliquely to the direction of flow.

Es sind bereits Rückkühler bekannt, bei denen die Kühlrohre elliptischen Querschnitt besitzen und der oben erwähnten Forderung der Bemessung der Rohrabstände genügt ist. Bei diesen Rückkühlern wird also die Wirbelbildung ebenfalls nach Möglichkeit verhindert, weil die durchstreichende Luft überall einen annähernd gleichen Durchgangsquerschnitt vorfindet. Bei der bekannten Anordnung ist auch die Fläche der Rippen, gerechnet vom Rohrquerschnitt bis zum Rande der Rippe, überall annähernd gleich breit, so daß das Temperaturgefälle in den Rippen ebenfalls überall annähernd gleich groß ist. Die Rippen sind dort aber zur Strömungsrichtung der Luft parallel gerichtet. Wollte man die gleiche Anordnung bei Rohren kreisrunden Querschnittes vorsehen, so würden sich konstruktive Schwierigkeiten ergeben. Recoolers are already known in which the cooling tubes have an elliptical cross section and the above-mentioned requirement of dimensioning the pipe spacing is satisfied. With these dry coolers, the formation of eddies is also prevented as far as possible, because the air passing through has almost the same passage cross-section everywhere finds. In the known arrangement, the area of the ribs is also calculated from the pipe cross-section to the edge of the rib, almost the same width everywhere, so that the temperature gradient in the ribs is also approximately the same size everywhere. The ribs there are directed parallel to the direction of flow of the air. Wanted to if the same arrangement is provided for pipes with a circular cross-section, then constructive difficulties arise.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine den obenerwähnten beiden Forderungen entsprechende Rohranordnung für Rohre kreisrunden Profils zu schaffen. Die Lösung der Aufgabe ist dadurch gelungen, daß die Rippen schräg zur Strömungsrichtung der Luft gestellt werden. Eine solche Schrägstellung der Rippen von Rohren kreisförmigen Profils ist zwar an und für sich ebenfalls schon bekannt. . Bei der bekannten Anordnung ist aber der Abstand zwischen zwei in einer Reihe nebeneinanderliegenden Rohren auch nicht annähernd gleich der Summe der Abstände der beiden Rohre von dem dazwischen angeordneten Rohr der nächsten Reihe. Somit ist es bei dieser Anordnung nicht gelungen, die Wirbelbildung nach Möglichkeit zu verhüten.The invention has set itself the task of meeting the two requirements mentioned above to create appropriate pipe arrangement for pipes of circular profile. the The solution to the problem has been achieved in that the ribs are inclined to the direction of flow to be placed in the air. Such inclination of the ribs of pipes circular Profils is already known in and of itself. . With the known arrangement but the distance between two tubes lying next to each other in a row is not even approximately equal to the sum of the Distances between the two tubes and the tube in the next row in between. So it is with this arrangement failed to prevent vortex formation as much as possible.

Die Zeichnung zeigt das Wesen der Erfindung an drei Ausführungsbeispielen.The drawing shows the essence of the invention in three exemplary embodiments.

Aus den Abbildungen erkennt man zunächst die übliche Versetzung der Rohrreihen A-B und C-D um die halbe Teilung t, so daß die Rohre der Reihe C-D jeweils in der Mitte zwischen den Rohren der Reihe A-B angeordnet sind. Mit W ist die seitliche Verschalung des Rückkühlers angedeutet, und die Pfeilbündel zeigen die Richtung und Verzweigung der einströmenden Kühlluft.The figures show the usual offset of the tube rows AB and CD by half the pitch t, so that the tubes of the row CD are each arranged in the middle between the tubes of the row AB . The side paneling of the recooler is indicated by W , and the arrows show the direction and branching of the incoming cooling air.

Die Kühler weisen die Merkmale der Erfindung auf, indem der Abstand α zwischen zwei benachbarten Rohren der Reihe A-B gleich oder annähernd gleich der Summe der Abstände b dieser beiden Rohre von dem dazwischen befindlichen Rohr der nächsten Reihe C-D bemessen ist und die Längsachsen der Rippen schräg zur Strömungsrichtung der eintretenden Kühlluft, nämlich in Richtung der diagonalen Rohrreihen E-F bzw. parallel dazu gestellt sind. Damit ergibt sich bei allen Ausführungsbeispielen trotz der die Wirbelbildung verhindernden Distanzierung der Rohre um die Rohrachsen herum ein annähernd gleichmäßiges Rippenfeld pro Rohr und ein gleichmäßiges Temperaturgefälle.The coolers have the features of the invention in that the distance α between two adjacent tubes of the row AB is equal to or approximately equal to the sum of the distances b of these two tubes from the intermediate tube of the next row CD and the longitudinal axes of the ribs is inclined to Direction of flow of the incoming cooling air, namely in the direction of the diagonal rows of tubes EF or parallel thereto. In all the exemplary embodiments, this results in an approximately uniform field of ribs per tube and a uniform temperature gradient in spite of the spacing of the tubes around the tube axes, which prevents the formation of eddies.

Nach Abb. 1 gehören zu jeder der langgestreckten Rippen etwa zwei in schräger Richtung folgende Rohre. Sie sind hier sämtlich gleichgerichtet und mit ihren Schmalseiten aneinandergereiht. Das ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. So zeigt Abb. 2 ein Beispiel für eine andere Gruppierung, bei der Rippen, deren Längsseiten eine bestimmte Schrägrichtung einnehmen, mit solchen abwechseln, deren Längsseiten in einer quer dazu verlaufenden Schrägrichtung gestellt sind und dann ebenfalls zwei Rohre aus den Reihen dieser Richtung zusammenschließen.According to Fig. 1, each of the elongated ribs has about two in an oblique direction following pipes. They are all aligned here and with their narrow sides lined up. However, this is not absolutely necessary. So Fig. 2 shows a Example of another grouping, in the case of ribs, the long sides of which have a certain Assume oblique direction, alternate with those whose long sides in a transverse direction running oblique direction and then also two tubes from the rows join together in this direction.

Es lassen sich hier im Rahmen der Erfindungsidee manche Änderungen vornehmen. So kann man beispielsweise mehr als zwei Rohre der Diagonalreihen durch gemeinsame Rippen verbinden, Rohrgruppen, die in der Zahl der zusammengeschlossenen Rohre wechseln, aneinanderreihen, die schräggestellten Rippen nach anderem Schema zusammenschachteln u. dgl.Some changes can be made here within the scope of the inventive idea. So you can, for example, more than two pipes of the diagonal rows through common Connecting ribs, tube groups that change in the number of connected tubes, string together, nest the inclined ribs according to a different scheme and the like

Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für Verwendung von Rippen mit Einzelrohren. Die Rippen sind quadratisch, aber mit einer Diagonalen in Richtung der Luftströmung angeordnet. Doch wird bei langer als breit bemessenen Rippen der Zweck nicht nur bei vierkantigen, sondern auch bei polygonal, elliptisch oder andersartig begrenzten Formen erreicht.Fig. 3 shows an embodiment for the use of ribs with individual tubes. The ribs are square but with a diagonal in the direction of the air flow arranged. But the purpose of ribs that are long rather than wide is not limited to square, but also with polygonal, elliptical or otherwise limited shapes achieved.

Die Schrägung bringt es mit sich, daß um die Rohrgruppe herum am Ende jeder Schrägreihe Lücken verbleiben. Um auch sie für die wirksame Kühlfläche zu gewinnen, sind diese Lücken durch ihnen angepaßte Rippen einzelner Rohre ausgefüllt, so daß das Rippensystem allseitig abgeglichen ist.The inclination means that around the tube group at the end of each inclined row Gaps remain. In order to gain them for the effective cooling surface, are these gaps are filled by ribs of individual tubes adapted to them, so that the rib system is balanced on all sides.

Zum Anwendungsgebiet der Erfindung gehören insbesondere die Rückkühler für elektrische Maschinen, da es hier zufolge des beschränkten Raumes auf seine bestmöglichste Ausnutzung für die Unterbringung der Rohre ankommt. Die Erfindung kann jedoch für Wärmeaustauscher allgemein von Wert sein.The field of application of the invention includes in particular the dry coolers for electrical Machines, as it is here, due to the limited space, to its best possible utilization for the accommodation of the pipes arrives. However, the invention may be of value to heat exchangers in general.

Claims

'Patent claims:

ι. Existing finned tubes of circular profile recooler for electrical machines with obliquely to the flow direction of the incoming heat exchange medium square or elongated ribs and rows so staggered tubes that the tubes of a row are arranged between those of the next following, characterized in that the inclination of the ribs to The direction of flow of the heat exchange medium takes place at such an angle that, with the finest possible uniform depth around the pipes, the distance (a) between two pipes located next to each other in a row is equal to or approximately equal to the sum of the distances (b) between these two pipes and the pipe in between following series, so that the flow rate remains practically constant through the entire cooler.

2. Recooler according to claim i, characterized in that the outer edge of the finned pipe system at the end of the inclined rows of pipes adjusted to straight boundary edges by the latter adapted ribs of individual tubes are.

3. Recooler according to claim I, characterized in that with tubes with square Ribs a diagonal of the ribs falls in the direction of flow of the heat exchange medium.

For this purpose ι sheet of drawings