DE596871C

DE596871C - Ribbed tube for heat exchangers with surfaces pressed out of the rib plane

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Publication number: DE596871C
Application number: DE1930596871D
Authority: DE
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Priority date: 1930-10-09
Filing date: 1930-10-09
Publication date: 1934-05-11

Description

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19 JUN. 193419 JUN. 1934

h-J.h-J.

AUSGEGEBEN ABI. 11. MAI 1934ISSUED ABI. May 11, 1934

Bei Wärmeaustauschvorrichtungen, z. B. Kühlern für die Kreislaufluftkühlung elektrischer Maschinen, Fahrzeugkühlern usw., sowie bei Heizvorrichtungen vergrößert man die luftberührte Außenwand der Wärmeaustauschrohre durch Aufsetzen von Rippen geeigneter Größe auf ein Mehrfaches der von dem Heiz- bzw. Kühlmittel durchströmten Innenfläche der Rohre, um auf diese Weise den Wärmeübergang auf der Außenseite (Luftseite) zu steigern und so die Gesamtleistung des Wärmeaustauschers entsprechend zu erhöhen. Bei solchen Wärmeaustauschern wird' das die Rohre außen beaufschlagende Medium durch natürlichen oder künstlichen Zug, insbesondere mittels eines Ventilators, zwischen den Leitwände bildenden Rippen,In heat exchange devices, e.g. B. coolers for circulating air cooling electrical Machines, vehicle radiators, etc., as well as heating devices, enlarge the air-wetted outer wall of the heat exchange tubes by placing ribs of suitable size on a multiple of the flow of the heating or cooling medium Inner surface of the tubes in order to increase the heat transfer on the outside (air side) and thus the overall performance to increase the heat exchanger accordingly. In the case of such heat exchangers, that which acts on the tubes from the outside becomes Medium by natural or artificial draft, in particular by means of a fan, ribs forming between the guide walls,

also senkrecht zur Rohrachse, zwangsläufigso perpendicular to the pipe axis, inevitably

■ hindurchgeführt.■ passed through.

· Bei derartigen Rippenrohren findet nun wegen der Bildung einer sog. Grenzschicht nahe den Rippenflächen keine vollkommene Ausnutzung der Rippenoberflächen für den Wärmeaustausch statt. Erfindungsgemäß sollen zur Verhinderung der Bildung dieser Grenzschicht an den Rippenflächen, also zur besseren Ausnutzung der Rippenoberfläche für die Zwecke des Wärmeaustausches, aus der Rippenebene sehr kleine Flächen herausgestanzt werden, die parallel oder unter einem spitzen Winkel zu dem senkrecht zur Rohrachse zwischen den Rippen zwangsläufig hindurchgeführten Luftstrom gestellt sind. Auf diese Weise werden die zwischen den Rippen hindurchgeführten Teilluftströme beim Auftreffen auf die Kanten der ausgestanzten Flächen wiederholt aufgeteilt und unter Erzielung kleiner Örtlicher Wirbel an die Rippenoberfläche herangebracht, so daß je nach der Zahl der in Richtung des Luftstromes ' aufeinanderfolgenden Ausstanzungen entweder eine Grenzschicht überhaupt nicht auftreten kann oder aber nach ihrer Bildung sofort und in ständiger Wiederholung aufgerissen wird. Dadurch wird wiederum eine erhebliche Steigerung des Wärmeaustausches auf der Luftseite erzielt, ohne daß der Widerstand nennenswert erhöht wird.· In such finned tubes there is now a so-called boundary layer because of the formation of a so-called boundary layer near the rib surfaces no full utilization of the rib surfaces for the Heat exchange takes place. According to the invention, to prevent the formation of this boundary layer on the rib surfaces, so for better utilization of the fin surface for the purpose of heat exchange, very small surfaces are punched out of the rib plane, which are parallel or at an acute angle to the Air flow necessarily passed through perpendicular to the pipe axis between the ribs are posed. In this way, the partial air flows passed between the ribs when hitting the edges of the punched-out areas repeatedly divided and achieving smaller locations Vortex brought up to the rib surface, so that depending on the number of in the direction of the air flow 'successive punchings either create a boundary layer at all cannot occur or after its formation immediately and in constant repetition is torn open. This in turn significantly increases the heat exchange on the air side, without increasing the resistance significantly.

An sich ist die Aufgabe bekannt, die BiI-dung einer Grenzschicht bei Rippen von. Wärmeaustauschern zu vermeiden, und man hat auch bereits in der Literatur ein Mittel angegeben, durch welches die Aufgabe gelöst werden soll. So hat man bei einem zur Kühlung von Verbrennungsmaschinen bestimmten Wärmeaustauscher aus den eine größere Anzahl von Rohren umschließenden Rippenplatten abwechselnd dachartig und halbzylindrisch geformte Flächen herausgebogen, so daß gewissermaßen zwischen benachbarten Rohrreihen entsprechend geformte, ständig unterbrochene Querkanäle für die Luftführung entstanden. Hierbei erfährt die Luft ständige Kontraktionen an den Eintrittskanten dieser Ouerkanäle. Hierdurch wird zwar die Bildung einer Grenzschicht verhindert; doch ist dieser Vorteil wegen der durch die Kontrak-The task is known per se, the formation of a boundary layer in ribs of. To avoid heat exchangers, and one already has a means in the literature indicated by which the task is to be solved. So you have one for cooling heat exchangers determined by internal combustion engines from which a larger number ribbed plates enclosing tubes alternately roof-like and semi-cylindrical shaped surfaces bent out so that to a certain extent between adjacent rows of tubes appropriately shaped, continuously interrupted transverse channels for the air flow were created. The air experiences constant contractions at the leading edges Ouerkanal. This prevents the formation of a boundary layer; It still is this advantage because of the contract

tionen bedingten, erheblichen Widerstandsvergrößerung so teuer erkauft, daß dieser Vorschlag für die praktische Verwendung ausscheiden muß. Die bekannte Bauart wäre für moderne Hochleistungswärmeaustauscher selbst dann nicht brauchbar, wenn man die herausgebogenen, halbkreisförmigen bzw. dachartigen Flächen auf ein so winziges Maß verkleinern würde, wie dies die geringenThe considerable increase in resistance caused by the process is bought so dearly that this Proposal for practical use must be ruled out. The known type would be not usable for modern high-performance heat exchangers even if the Curved out, semicircular or roof-like surfaces on such a tiny scale would downsize like this the minor

ίο Rippenabstände solcher Wärmeaustauseher erfordern, weil sich dann eine ganz erhebliche Erhöhung des Widerstandes ergäbe.ίο spacing between the ribs of such heat exchangers require, because then there would be a very considerable increase in resistance.

Es sind ferner Rohrrippen mit aus den Rippenflächen herausgedrückten Lappen bekanntgeworden; doch dienen diese entweder nur als Abstandhalter oder zur Versteifung der Rippen oder zur Freigabe von Öffnungen, durch welche eine parallel zur Rohrachse gerichtete Luftströmung hervorgerufen werden soll. Im letzteren Falle handelt es sich um solche Wärmeaustauscher, bei weichen eine zwangsläufige Luftströmung zwischen den Rippen hindurch senkrecht zur Rohrachse nicht erfolgt, so daß also die Voraussetzungen für die Anwendung der Maßnahme der Erfindung fehlen. Bei diesen bekannten Rippen dienen also diese Ausstanzungen zur Lösung einer ganz anderen Aufgabe. Für die Erzielung axialer Strömungen wird man die Ausstanzungen so groß wie möglich bemessen, während bei der Erfindung nur sehr kleine Flächen aus der Rippenebene herausgedrückt werden, damit die entstehenden öffnungen so klein bleiben, daß axiale Strömungen vermieden werden und eine reine Ouerstromung zwischen den Leitwände bildenden Rippen aufrechterhalten bleibt.There are also tubular fins with flaps pushed out of the rib surfaces become known; but these serve either only as spacers or to stiffen the ribs or to clear openings, through which an air flow directed parallel to the pipe axis is generated target. In the latter case, it is a matter of such heat exchangers, in the case of soft one Inevitable air flow between the ribs perpendicular to the pipe axis does not take place, so that the requirements for the application of the measure of the invention miss. In the case of these known ribs, these punchings serve as a solution a completely different task. For the achievement of axial flows one becomes the punchings dimensioned as large as possible, while in the invention only very small Surfaces are pressed out of the rib plane, so that the resulting openings so Remain small so that axial flows are avoided and a pure overflow is maintained between the ribs forming the baffles.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an dem Beispiel eines elliptischen Rippenrohres dargestellt.In the drawing, the object of the invention is based on the example of an elliptical Ribbed tube shown.

Fig. ι und 2 sind Querschnitte und veranschaulichen zwei benachbarte Rippen.
Fig. 3 und 4 sind Ansichten.
Der Wärmeaustauscher besteht aus elliptischen Rohreu 1, die mit ihren runden Enden 2 in bekannter Weise eingewalzt werden. Das elliptische Rippenrohr besitzt rechteckige Rippen 3. Aus der Ebene dieser Rippen sind Flüchen 4 durch Stanzen herausgedrückt.Fig. Ι and 2 are cross-sections and illustrate two adjacent ribs.
Figs. 3 and 4 are views.
The heat exchanger consists of elliptical tubes 1, which are rolled in with their round ends 2 in a known manner. The elliptical finned tube has rectangular ribs 3. Curses 4 are pressed out of the plane of these ribs by punching.

Diese Flächen 4 stehen gemäß Fig. 1 bis 4 senkrecht zur Rippenebene und parallel zu der Strömlingsrichtung der Luft (Pfeil x). In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel sind diese Flächen 4 so gegeneinander versetzt, daß sie annähernd auf einer Ellipse liegen, deren Achsenkreuz mit demjenigen der EAccording to FIGS. 1 to 4, these surfaces 4 are perpendicular to the rib plane and parallel to the flow direction of the air (arrow x). In the exemplary embodiment shown, these surfaces 4 are offset from one another in such a way that they lie approximately on an ellipse whose axis crosses with that of the E.

zusammenfällt. Die Flächen 4' in den vier Ecken der Rippe, besitzen, wie aus Fig. 3 hervorgeht, eine etwas größere Länge als die übrigen Flächen 4 und dienen in bekannter Weise als Distanzhalter. Wie aus den zwei aufeinanderliegende Rippen veranschaulichenden Fig. ι und 2 hervorgeht, müssen die Distanzhalter 4' benachbarter Rippen gegeneinander versetzt werden.coincides. The surfaces 4 'in the four corners of the rib have, as can be seen from Fig. 3, a slightly greater length than the remaining surfaces 4 and are used in known Way as a spacer. As illustrated by the two superimposed ribs Fig. Ι and 2 shows, the spacers 4 'of adjacent ribs must be against each other be moved.

Der Umstand, daß man auch bei den bisher bekannten Rippenrohren an den Ecken als Distanzkörper Flächen herausgedrückt hat, eine Stanzvorrichtung also zur Herstellung der Rippenrohre ohnehin erforderlich ist, bringt den Vorteil: mit sich, daß die Herstellung der Rippen nach der Erfindung, also die Ausstanzung der Flächen 4, ohne erhebliche Mehrkosten im Rahmen des bisherigen Herstellungsverfahrens möglich ist, nachdem man die Stanzwerkzeuge in entsprechender Weise abgeändert bzw. vervollständigt hat.The fact that even with the previously known finned tubes at the corners as Has pushed out spacer surfaces, so a punching device for production the finned tubes is required anyway, has the advantage: with it that the production the ribs according to the invention, so the punching of the surfaces 4, without significant Additional costs in the context of the previous manufacturing process is possible after one has modified or completed the punching tools in a corresponding manner.

Die in Richtung des Pfeiles χ eintretende Luft teilt sich, sobald sie bei Punkt 5 auf das elliptische Rohr auftrifft, in zwei Ströme, die 8b sich an den Rohrumfang anschmiegen. Diese Luftströme treffen dann in einem spitzen Winkel auf die Flächen 4 auf.The air entering in the direction of the arrow χ splits as soon as it hits the elliptical tube at point 5, into two streams which 8b cling to the circumference of the tube. These air currents then impinge on the surfaces 4 at an acute angle.

Es ist auch möglich, den Flächen 4 eine andere Form und andere Anordnung zu geben, doch ist die in Fig. 1 und 2 dargestellte Anordnung am vorteilhaftesten, weil diese Versetzung der Flächen 4 eine besonders günstige Aufteilung des Luftstromes und die beste Ausnutzung der Rippenoberfläche mit sich bringt.It is also possible to give the surfaces 4 a different shape and a different arrangement, however, the arrangement shown in Figs. 1 and 2 is most advantageous because of this offset of the surfaces 4 a particularly favorable division of the air flow and the best use of the rib surface with it brings.

Die Erfindung kann selbstverständlich auch bei runden Rippenrohren Verwendung finden.The invention can of course also be used with round finned tubes.

Claims

Patent claims:

1. Finned tube for heat exchanger with pushed out of the fin plane Areas used to prevent the formation of a boundary layer on the rib surfaces serve, characterized in that the surfaces around the pipe circumference punched around and parallel or at an acute angle to the perpendicular Air flow forced through between the ribs towards the pipe axis are posed.

2. finned tube according to claim 1, characterized in that from the The surfaces (4) protruding from the rib plane are offset from one another in such a way that they are arranged on a line approximately parallel to the Rohrumfaug.

For this purpose ι sheet of drawings