DE623268C - Durch feste, waermeuebertragende Trennwaende gebildete Hohlkoerper beliebiger Gestalt - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

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2 D JAIl 1936

AUSGEGEBEN AM
16. DEZEMBER 1935

• REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 17f GRUPPE 12es

τ 39917 Hirf

A.Treplin & Co. Nachf. Komm.-Ges. in Düsseldorf

Die Erfindung betrifft Hohlkörper aus festen Trennwänden, ζ. Β. Rohre oder Kanäle beliebiger Gestalt, die mit Wärmeübergangsgittern besonderer Form verbunden sind. Die Wärmeübergangsgitter werden hierbei gebildet durch scheibenförmige (laminare), durchbrochene Schichten aus wärmeleitendem Stoff,. z. B. gelochte Bleche, Spaltbleche, Geflechte, Gewebe oder poröse Scheiben, die entweder durch ihre Unterbrechungen die Strömung hindurchlassen (Strömungsgitter) oder durch ihre Zwischenräume oder Unterbrechungen den Wärmekontakt eines Mittels auf der wärmeübertragenden Wand auf dem Wege

15. der Strömung wiederholt unterbrechen und wiederherstellen (Turbulenzgitter). Die Ausstattung von Hohlkörpern mit derartigen Gittern ist in verschiedenen Ausführungen bekannt. Man hat z. B. den Gitterschichten gewellte Formen gegeben, die durch ihre Wellen Durchflußräume für die Strömung bilden und tangential an die Trennwand angelegt und mit dieser metallisch verbunden sind. Diese Wellenformen hängen in· sich zusammen.

Außer der für die Massenherstellung unwirtschaftlichen und schwierigen Art der Anbringung dieser gewellten Formen haben diese noch den Nachteil, daß der verfügbare Raum nicht genügend durch Unterbringung mögliehst vieler Gitterschichten ausgenutzt werden kann.

Die Gitterschichten werden bei der Erfindung in Scheibenform verwendet, um durch einen geringen Abstand der Schichten voneinander den verfügbaren Trennwandraum möglichst weitgehend für den Wärmeübergang ausnutzen zu können.

Die Anwendung der Scheibenform der einzelnen Gitterschichten bietet daher den erheblichen Vorteil, daß die Schichten zur Erzielung eines möglichst großen Wärmeübergangs sehr dicht oder mit nur kleinem Abstand aufeinander oder hintereinander angeordnet werden können.

Zwar ist die Scheibenform von Gitterschichten, z. B. aus metallischem Gewebe, bereits bekanntgeworden, indem man z. B. zwi- ■ sehen zwei ineinandergesteckte Rohre runden Querschnitts senkrecht zu ihrer Länge Scheiben aus Drahtgeflecht hineingepreßt hat, nachdem man sie zuvor entsprechend dem Durchmesser der Rohre ausgestanzt, also der Krümmung der Trennwand angepaßt hatte; dann hat man die senkrecht auf die Trennwand der Rohre gerichteten feinen. Drahtenden mit der Trennwand metallisch verbunden.

Eine derartige Verbindung der Gitter mit der Trennwand ist aber überaus schwierig, da es sich selbst bei genauester Stanzarbeit nicht vermeiden läßt, daß sich Zwischenräume zwischen den feinen, senkrecht auf die Trennwand gerichteten Drahtenden und der Trennwand bilden, die nachträglich erst wieder ausgefüllt werden müssen, um einen Wärmeübergang zu ermöglichen. Derartige scheibenförmige Gitter weisen noch weitere Nachteile auf, die diese Bauform nicht nur in der Herstellung sehr unwirtschaftlich machen, son-

dem auch den Wärmeübergang sehr ungünstig beeinflussen. Die zur Bildung der Löcher ausgestanzten Teile der Gitter, die der gekrümmten Oberfläche der Trennwand angepaßt werden müssen, damit die Scheiben einzeln kranzartig und senkrecht zur Trennwand über das Rohr gestreift werden können, bedeuten einen Verlust an Baustoff, da diese Teile unbrauchbar w'erden. Ferner nehmen nur diejenigen ίο Einzelglieder (Drähte) des Geflechtes am Wärmeübergang teil, die mit der Trennwand mühsam verbunden worden sind. Die Anbringung derartiger Geflechtscheiben innerhalb eines Rohres ist wegen der schlechten Zugänglichkeit der Röhre unwirtschaftlich. Ähnliche Verhältnisse ergeben- sich auch, wenn an Stelle der Scheiben zylindrische Gitterpakete in die Rohre eingebracht werden. Nach der Erfindung werden die Geflechte nicht ao durch Ausschneiden der Rundung gekrümmten Oberflächen: angepaßt, sondern die mit der Trennwand des Hohlkörpers zu befestigenden Teile des Geflechtes werden parallel zwischen die Trennwandfläche zweier Hohlkörper gelegt und dann mit dieser metallisch fest verbunden. Wenn hierbei die Geflechtschichten so gelegt werden, daß die geflochtenen Einzelglieder (Drähte) diagonal, d. h. unter 45°, zu den Kanten der Gitterschicht verlaufen, so gehen auch keine Drähte mehr an der Trennwand vorbei. Sie nehmen vielmehr alle am Wärmeübergang teil, und ferner entsteht kein Verlust wie beim Ausstanzen der Geflechtschichten und Anpassen an eine Rohrkrümmung.

Die auf den Hohlkörper parallel aufgelegten GeflechtscMchten können mit Bindedraht festgehalten und dann zwecks metallischer Befestigung weiterbehandelt werden, z. B. im Vollbade verzinnt werden. Es sind auch aufeinandergelegte, durchlaufende Geflechtschichten bekanntgeworden, bei denen durch Zwischenlagen geschlossene Durchflußkammern für die wärmeaustauschenden Mittel gebildet werden. Derartige Wärmeübergangsgitter werden jedoch'nicht an Hohlkörpern mit festen Trennwänden, z. B. Rohren, angebracht, wie es bei der Erfindung geschieht. Die Hohlkörper können hier gleichzeitig mit mehreren' scheibenförmigen, durchbrochenen Schichten ausgestattet werden, die sich auf der Längsseite des Hohlkörpers befinden. Bei mehreren Hohlkörpern, die nebeneinanderliegen oder in Form von Windungen verlaufen, werden die mit den Hohlkörpern zu verbindenden Gitterschichten zwischen den Hohlkörpern ohne Unterbrechung durchlaufend angebracht. Dadurch wird das Herstellungsverfahren einfacher und billiger.

Durch die Hohlkörper werden auf der ' Gitterseite für den Durchfluß des Mittels geschlossene Rohrkammern in der Weise gebildet, daß man -die Hohlkörper einschließlich der Wärmeübergangsgitter so aufeinanderlegt, daß ihre Reihe eine zusammenhängende Wand bildet. Die Hohlkörper können hierbei metallisch fest miteinander verbunden werden. Außerhalb der Rohrkammern können Durchflußkammern in bekannter Weise durch besondere Wände gebildet werden.

Bei Wärmeaustauschern zur Kondensation von Dämpfen, z. B. Wasser- oder Ammoniak- · dämpfen, ist es für die schnellere Ableitung des Kondensates vorteilhaft, die Hohlkörper, in denen die Kondensation stattfindet, mit ihren Gittern zusammen in senkrechter oder nahezu senkrechter Anordnung aufzustellen. Hierdurch wird bekanntlich die den Wärmeübergang schädigende Bildung einer stärkeren Flüssigkeitshaut geschwächt.

In solchen Fällen jedoch, bei denen ein längerer Berührungsweg des im Innern des Rohres fließenden Mittels erforderlich ist, z. B. bei der Erhitzung oder Kühlung von Flüssigkeiten bis zu einem bestimmten Wärmezustand, ist es meistens erforderlich, die Hohlkörper für den Durchfluß hintereinanderzuschalten. Dies kann zweckmäßig in Form von Windungen geschehen, zwischen denen die durchbrochenen .Gitterschichten untergebracht sind. Bei schraubenförmigen Windungen- müssen die Gitterschichten auf einer Seite' einen kurzen Einschnitt erhalten, damit sie der Windung angepaßt und in diese hineingeschoben werden können. Die Anordnung von. Wärmeübergangsgittern auf beiden gegenüberliegenden Seiten eines Hohlkörpers bietet auch die Möglichkeit, außer dem im Innern des Rohres befindlichen Mittel noch zwei weitere wärmeaustauschende Mittel am Wärmeübergang teilnehmen zu lassen, so daß sich gleichzeitig oder nacheinander drei verschiedene Mittel im Wärmeaustausch befinden. , Derartige Fälle sind z. B. gegeben, wenn mittels Rauch- oder Feuergase sowohl Bade- i°5 wasser als auch Heizungsluft erwärmt werden soll oder wenn mittels Dampfes sowohl Verbrennungsluft oder Heizungsluft als auch Wasser erhitzt werden soll. Aus der Praxis können noch weitere Fälle genannt werden, z. B. gleichzeitige Kühlung von Flüssigkeiten und Gasen durch Sole oder Kühlung von zwei verschiedenen Gasen durch ein Mittel.

Im der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Abb. ι zeigt im Längsschnitt nach A-B der Abb. 2 aufeinandergelegte Rohrwindungen a, die eine geschlossene innere Rohrkammer b bilden. Die Gitterschichten c sind hierbei parallel zu den Rohrwindungen α zwischen diesen angeordnet. Es können hierbei einzelne oder mehrere solcher Gitterschichten c in jede

Rohrwindung hineingelegt und durch Verzinnung oder Verzinkung oder auf elektrolytischem Wege mit den Rohren α verbunden werden.

Die Durchflußrichtung des Mittels innerhalb der Rohrkammer ist mit d bezeichnet, die Durchflußrichtung des Mittels im Innern der Rohre mit e am Eintritt und mit f am Austritt. Die Durchfluß richtung des außerhalb der Rohrkammer befindlichen Mittels ist mit g bezeichnet. Diese Durchflußrichtungen können in beliebiger Weise anders gewählt werden, z. B. im Gleichstrom oder Gegenstrom der Mittel zueinander. Es können auch die Wirkungen des Strömungsgitters und des Turbulenzgitters in der Weise miteinander vertauscht werden, daß man z. B. die Kreuzstromrichtung der beiden außerhalb der Rohre fließenden Mittel zueinander wählt.

Abb. 3 und 4 stellen in Aufriß und Querschnitt nach C-D der Abb. 3 beispielsweise die Anordnung eines Kondensators mit senkrechten Rohren Λ dar, die durch Sammelrohre i miteinander verbunden sind. Auch hierbei bilden die Rohrreihen geschlossene Kammern k für den Durchfluß des kühlenden

' Mittels, z. B. Luft, wobei" die Gitterschichten zwischen den Rohrreihen ununterbrochen durchlaufen. Die Gitterschichten sind hierbei senkrecht zwischen den Rohren angeordnet, und zwar können zwischen je zwei Rohren eine oder mehrere Gitterschichten liegen. Derartige geschlossene Rohrkammern können in beliebiger Anzahl nebeneinander angeordnet werden, wobei die Gitterschichten ununterbrachen durch alleRohrkammern durchlaufen.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Durch feste, wärmeübertragende Trennwände gebildete Hohlkörper beliebiger Gestalt, z. B. Rohre oder Kanäle, mit scheibenförmigen, durchbrochenen Schichten aus wärmeleitendem Stoff, z. B. gelochten Blechen, Spaltblechen, metallischen Geflechten o. dgl., die durch ihre Zwischenräume oder Unterbrechungen Strömungsund Turbulenzgitter bilden und von der festen Trennwand der Hohlkörper aus in das wärmeaustauschende Mittel hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere scheibenförmige, von Gasen durchstriehene Gitterschichten zwischen

   - zwei oder mehreren von Flüssigkeiten oder Dämpfen durchflossenen Hohlkörpern liegen und die Hohlkörper dergestalt neben- oder übereinander angeordnet sind, daß hierdurch geschlossene Kammern für die hindurchgeführten Gase gebildet werden.
2. 2. Wärmeaustauschkörper nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper in Form von z. B. schrauben-

   • förmigen Windungen verlaufen.

   ■ Hierzu 1 Blatt Zeichnungen