DE8030578U1 - Wärmeübertrager - Google Patents

Description

Wärmeübertrager

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Bei einem bekannten Wärmeübertrager dieser Art (DE-AS 12 04 693) ist auf den Mantel eines Rohres mit freiem inneren Querschnitt ein weiteres Rohr mit größerem Innenquerschnitt aufgeschoben, so daß zwischen den beiden Rohren ein ringförmiger Strömungsquerschnitt gebildet ist. Auf den Außenmantel des inneren Rohres ist ein Runddraht aufgewickelt, dessen Durchmesser dem lichten Abstand zwischen beiden Rohren entspricht. Hierdurch wird das in den Ringraum eingeführte Wärmeträgermittel spiralig um das Innenrohr herumgeführt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit durch die Steigung des spiralig aufgewickelten Drahtes beeinflußbar ist. Entsprechende Maßnahmen sind im freien Querschnitt des Innenrohres nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Wärmeübertrager gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs Maßnahmen zu treffen, durch welche der Wärmeaustausch über die Rohrwand bei einem Rohr gesteigert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs.

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K-17 4 11.11.1980

Bt/gf

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Rohr mit einem so großen lichten Durchmesser gewählt werden, wie es konstruktive und technologische Gesichtspunkte im Hinblick auf eine große Wärmeübertragungsfläche oder andere rationelle Gründe erfordern. Da jedoch der Wärmeübergang an der Rohrwandung mit der Strömungsgeschwindigkeit des daran entlang geführten Wärmeträgers zunimmt, die Strömungsgeschwindigkeit im großen freien Strömungsquerschnitt jedoch gering ist, wird durch den Verdrängungskörper der freie Strömungsquerschnitt im Rohr vermindert und dementsprechend der Wärmeübergang an der Rohrwand durch Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit erhöht. Durch die Ausgestaltung des Verdrängungselementes aus mehreren verdrillten Drähten erfährt der Wärmeträger zusätzlich eine Verwirbelung in Umfangsrichtung, die eine besondere Steigerung des Wärmeübergangs bewirkt. Dabei ist der Verdrängungskörper in einfachster Weise aus Drähten Herstellbar. Auch kann das Verdrängungselement koaxial im Rohr gehalten sein um ein gleichmäßiges Strömungsverhalten über die gesamte Rohrinnenfläche sicherzustellen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen teilweise dargestellten Wärmeübertrager und

Figur 2 einen Querschnitt durch ein Rohr mit eingelegtem Verdrängungskörper.

K-174 11.11.1980

' Bt/gf

Innerhalb eines Mantels 1 befindet sich ein Rohr 2. Der Raum 3 zwischen dem Mantel 1 und dem Rohr 2 ist für die Aufnahme von Wasser oder Sole vorgesehen, der Wärmeenergie entzogen oder zugeführt werden soll. Dagegen ist das Rohr 2 für das Einschalten in einen Kältemittelkreislauf einer Wärmepumpe vorgesehen. Sein Durchmesser ist so bemessen, daß sich eine optimale Wärmeübertragungsfläche zum Raum 3 hin bildet. Der hierfür erforderliche Durchmesser hat jedoch einen Strömungsquerschnitt für das Kältemittel zur Folge, in dem es mit zu niedriger Geschwindigkeit strömt, um einen wirkungsvollen Wärmeaustausch zu erzielen. Es ist daher in das Rohr 2 ein Verdrängungselement 4 eingesetzt, das aus mehreren verdrillten Drähten gebildet ist. Durch die Wahl einer entsprechenden Anzahl von Drähten 5 kann so der freie Strömungsquerschnitt für das Kältemittel im inneren des Rohres 2 auf einen Wert vermindert werden, bei dem eine optimale Strömungsgeschwindigkeit erreicht wird und dementsprechend der Wärmeübergang zum Raum 3 hin einen Maximalwert erreicht. Hierzu trägt das Verdrillen der Drähte zusätzlich bei, weil dadurch auch eine Verwirbelung des Kältemittels erzielt wird. Durch nicht dargestellte Stützen kann der Verdrängungskörper koaxial zur Rohrachse gehalten werden, so daß eine allseitig gleiche Beaufschlagung der Innenwand des Rohres 2 mit Kältemittel eintritt. Bei dem so gebildeten Wärmeübertrager ist der Raum 3 über nicht dargestellte Zu- und Ablaufstutzen in einen Wasser- oder Solekreislauf eingeschaltet, während das Kältemittel in eine separate Kammer 6 strömt, die durch eine Trennwand 7 vom Raum 3 abgeteilt ist. Das Rohr 2 sitzt dicht in der Trenn-

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K-174 11.11.1980

Bt/gf

wand 7. Von der Kammer 6 strömt das Kältemittel in das Rohr 2 ein und im freien Ringspalt 8 zwischen der Innenwand des Rohres 2 und dem Verdrängungskörper 4 in Achsrichtung zu einer weiteren Kammer. Zur Sicherung gegen axiales Verschieben sind die freien Enden der Drähte 5 des Verdrängungskörpers 4 radial nach außen über den Rand des Rohres 2 gebogen.

Claims (5)

K-174 · · 11.11.1980 " Ansprüche

1. Wärmeübertrager mit einem von einem Rohr umschlossenen Strömungsquerschnitt, in dem ein Wärmeträger geführt ist, und mit einem im Strömungsquerschnitt angeordneten Verdrängungselement, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdrängungselement (4) aus mehreren verdrillten Drähten (5) besteht, innerhalb des freien Innenquerschnittes des Rohres (2) angeordnet ist sowie in Längsrichtung desselben verläuft und einen kleineren Querschnitt als die lichte Weite des Rohres (2) aufweist.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (4) koaxial im Rohr (2) gehalten ist.

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) von einem im Radius größeren Mantel (l) umgeben ist, daß im Mantel (l) eine von dem Rohr (2) durchdrungene Trennwand (7) angeordnet ist, die eine Kammer (6) von einem das Rohr (2) umgebenden Raum (3) ■abteilt, daß in die Kammer eine Rohrleitung des äußeren Kältemittelkreislaufs sowie ein Ende des Rohres (2) mündet und daß der Raum (3) Zu- und Ablaufstutzen für einen Wasseroder Solarkreislauf aufweist.

4. Wärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden der verdrillten Drähte (5) in die Kammer (6) ragen und darin festgesetzt sind.

5. Wärmeübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Drähte (6) seitlich über den Rand des Rohres (2) gebogen sind.