DE8401350U1 - Mit Lenkelementen versehene Vorrichtung zur Verbesserung der Wärmeübergangszahl von in Rohren von Wärmetauschern strömenden viskosen Flüssigkeiten - Google Patents

Description

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Mit Lenkelementenversehene Vorrichtung zur bessetund, der Wärme.übfiraajigs_z.ahl von In. Bohr en yon WMfMeAaJU aehe t.n sMJknend en vtskjo sen Flüssigkeiten

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient tür Verbesserung der WärmeübergangszahI von In Rohren von Wärmetauschern strömenden, eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen» den, viskosen Flüssigkeiten, wie *.ß. Transformator' oder Lagerölen* \

Es Ist bekannt» dad die zum Schmieren und Kühlen der La- <

Ig get von Dampfturbinen oder Gasturbinen dienenden öle,· jj

die zwecks Entziehung der In den Lagern entstehenden me- j

chanischen Verlustwärme In einem ölkühler abgekühlt wer- j den müssen, schlechte Wärmeleiter sind und In den Rohren

des Wärmetauschers laminar strömen, _:

Infolge der obenerwähnten Eigenschaften Ist die Wärme- \

Übergangszahl der öle niedrig, was mit der nachteiligen \

Folge verbunden ist, daß deren Kühlung einen großdimen- \

sionlerten und kostenaufwendigen Wärmetauscher bean- \

sptueht. j

Die ungünstige Wätmeübetgangszahl der limlnat stromenden \

und eine schlechte Wätmeleitfähigkeit aufweisenden öle |

kann damit erklärt werden, daß entlang der Rohrober- f

fläche die abgekühlte, mit einet niedrigen Geschwindig- ]

kett strömende Grenzschicht als eine Wärmet so Sier schicht wirkt und die Bahn des Wätmestromes von dem wärmeren Öl in Richtung zur Rohrwand absperrt. Während das abgekühlte Öl mit einer niedrigen Geschwindigkei t auf der

Rohrwand vorwärts strömt, quasi eine dichtere Schicht an '

der Rohrwand bildend, strömt das warme Öl im Mittel- ■

teil des Rohrs und wird kaum abgekühlt. Die Wärme kann

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dabei aussehtleßlIch durch Wärmeleitung Übertragen werden.

g Se/ den bekannten Vorrichtungen pflegt man zur Verbesserung der Wärmeübergangszahl eine longitudinal angeordnete. Innere Rippe zu verwendet). Das weaentllche dieser Konstruktion besteht darin, daß die Wärme In dem von den Rippen untertetIten Querschnitt einen kürzeren Weg überwinden muß, wodurch der Wärmewiderstand abnimmt. Hinge gen besteht der Nachteil der Rippen darin, daß auf diese Welse der Widerstand, das Gewicht und dadurch die Produktionskosten derartiger Wärmetauscher erhöht werden.

Xg Durch die Erfindung wird das Ziel gesetzt, die ebener-' wähnten Nachtelle dadurch zu el!minieren, daß die durch den laminaren Strom des Öls entstehende kältere Grenzschicht von der Rohrwand entfernt wird und gleichzeitig ermöglicht wird, daß anstelle dieser wärmeres öl von der

Mitte des Rohrs zur Rohrwand hinströmen kann.

Von den bekannten mit Innenrippen versehenen Vorrichtungen unterscheidet steh die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere dadurch, daß Im Gegensatz zu den tradltio- netten Innenrippen, die den Rohrraum in mit der Längsachse des Rohrs parallel verlaufende oder annähernd parallele Kanäle unterteilt hatten, bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Rohrraum in senkrecht zur Rohrlängsachse unterteilte Abschnitte aufgeteilt ist, wobei die an der Rohrwand dieser Abschnitte entstehende Grenzschicht zu einem Platzwechsel mit dem in der Mitte des Rohrs strömenden wärmeren Öl gezwungen wird* Auf diese Weise entstehen auch hier die mit der Längsachse des Rohres parallel strömenden Öl schichten, zwischen denen aber keine Trennflache mehr vorhanden ist. Außerdem findet während des Strömungsvorgjnges im Rohr von Ab-

schnitt zu Abschnitt ein Platzwechsel der unterschied" lieh «tar me &eegr; öl ströme statt*

m Eine wesentllohe Eigenschaft der tradttlonellen Innen' tippen besteht darin, daß sie eine Fläche aufweisen, deren Grude der Innenfläche des Rohres ähnlich Ist.

Die Fläche der erfindungsgemäßen Vorrichtung Ist dagegen

wesentlich kleiner und spielt bei der Wärmeübergabe kel* ne Rolle» Das Material der traditionellen tnnenttppen 1st ein die Wärme gut leitendes Metalt* Die Wärmeleitung der erftndungsgemäßen Vorrichtung spielt keine Rolle, so daß bei der erttndungsgemäßen Vorrichtung als Material ein bei lebiger Kunststoff verwendet werden kann» »

Die Erfindung wird Im folgenden anhand vorteilhafter Austührungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Hilfe der Zeichnung näher erläutert» In der Zeichnung zeigt:

Flg. 1 eine mögliche Ausführungsform der Erfindung,

Flg. 2 eine mögliche Ausfuhrungsform eines Lenkelements und

Flg. 3 eine weitere Aus führung*form der Erfindung.

Aus Flg. 1 1st eine der möglichen Ausfühtungsformen der Erfindung ersichtlich. Hitt ist im Längsschnitt ein einzelnes Kuh Ir oht 1 eines Wärmetauschers gezeigt* tn dem Rohr 1 sind im axialen Abstand voneinander nacheinander sich wiederholend, Lenkelemente 2 in einer zu der Längsachse des Rohrs 1 senkrechten Ebene, auf einem Befestigungsdräht 3 befestigt. An beiden Enden des Rohrs 1 ist der Befestigungsdraht 3 von Befestigungselementen 4 gehalten. Das Lenkelement 2 besitzt Lenkkanäle, deren

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Anzahl von Lenkelement zu Lenkeiement verschieden

kann. Im vorliegenden Fall besitzt das Lenkelement S voetetIhaftetwelse 2 Lenkkanäle, Durch die Lenkkanäle

- wird das an der Rohrwand des Rohres, In der laminaren &ogr;

Grenzschicht strömende kalte öl und das In dem Mittelteil des Rohres 1 strömende warme öl In Richtung der Pfeile 10 bzw, Ii abgelenkt, so daß das kältere öt In Richtung des Rohr Inneren und das wärmere öl In Rteh- tung der Rohrwand der Rohres strömt. In flg. 1 ist ein Längsschnitt eines mit zwei Kanälen versehenen LenkeIementes 2 dargestelIt.

Eine andere Befestigungsart des Lenkelementes 2 Im Rohr IQ 1 besteht darin, daß der Außendurchmesser des Lenfte/e-» mentes 2 Im ätcht eingebauten Zustand größer als der Innendurchmesser des Rohtes 1 Ist, so daß das LenkeIement 2 nach erfolgter Montage auf Grund setner Elastizität unter Ütuck an der Innenwandung des Rohres 1 anliegt 2Q und damit Im Rohr 1 fixiert Ist. Bei einer derartigen Lösung können der Befesttgungsdraht 3 und das Befesti gungselement 4 entfallen.

Aus Flg. 2 Ist eine wettere der möglichen Ausführung*- formen des Lenkelementes 2 ersichtlich. Der aus einem Lenkring 5 ausgepreßte Lenkkanal 6 lenkt die zwischen der Innenwand des hler nicht dargestellten Rohres 1 und dem Lenkring 5 strömende Grenzschicht In Richtung zur Längsachse des Rohres 1 um. Diese Umleitung wird auch durch den Sperrtag 7 gefordert, der gleichzeitig auch für den PreBsttz des Lenke I ententes 2 auf der tnn&nmand des Rohres 1 sorgt» Damit die konzentrische Anordnung des Lemke I ententes sichergestel It Ist, sind am Außenumfang des Lenktinges 5 Stutzrippen &thgr; ausgebtIdet, die aus dem gleichen Material wie der Lenkring 5 bestehen.

Eine weitete Verbessung des Wärmeübergangs kann durch in Fig. 3 gezeigte Ausfuhrungsform erreicht werden,

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bei der die auf dem Befestigungsdraht 3 befestigten Lenkelemente 2 im Rohr 1 eine alternierende Hin- und Herbewegung durchfuhren. Diese Bewegung kann periodisch pulsierend oder in Abhängigkeit des Jeweils erforderlichen oder gewünschten Wärmeüberganges gesteuert erfolgen. Als eine derart ige Bewegung ausfuhrende Organe können pneumati sehe oder hydraul I sehe Einrichtungen wie auch mechanische Gefcrieöegiieder verwendet werden, die _n jedoch vorteilhafterwei se so ausgeführt sind, daß sie die Strömung im Rohr 1 nicht oder nur wenig behindern. Natur I ich können die Lenkelemente 2 auch so in Bewegung gesetzt werden, indem der Befestigungsdraht 3 mit einem äußeren Bewegungsmechanismus periodisch bewegt wird. t

Eine weitere Möglichkeit nach Flg. 3 besteht darin, daß I

durch die Strömung des zu kühlenden Mediums eine \ zwischen dem Befestigungelement 4 und dem Befestlgungs- I draht 3 befestigte Feder 9 gespannt wird und dadurch das §

LenfceZement 2 In Bewegung setzt. Durch das periodische, f

In kurzen Intervalten vorgenommene Abstel/en der Strö- ; mung des zu kühlenden Mediums zieht die Feder 9 den Be- &Idigr; festtgungsdraht 3 und damit die Lenkelemente 2 In die &iacgr; Grundstellung zurück. Auf diese Welse ziehen die Lenke- I lernente 2 die kontinulerlIch dicker werdende Grenzschicht von der Wand des Rohres 1 ab und zwingen diese in den mittleren Teil des Rohrquerschnitts, wodurch die Rohrwand für das wärmere Medium freigegeben wird. Das periodische Strömen des zu kühlenden Mediums kann durch eine beim Eintritt des Wärmetauschers angeordnete, elektrisch betätigte und elektronisch gesteuerte Sperrvorrichtung oder /etftve/cne mechanische Konstruktion erreicht werden. Es ist auch eine Lösung möglich, bei dee die Bewegung mit der Energie des strömenden Me»

dlums durchgeführt wird, !

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Außerdem kann die In dem Rohr 1 angeordnete Feder 9 derart ausgebildet sein, daß sie selbst als Lenkelement dient. Für diesen Zweck Ist es Jedoch vorteilhaft, daß

c der Außendurchmesser der Feder 9 annähernd gleich dem &ogr;

Innendurchmesser des Rohrs 1 Ist und die Federwindungen ggf. ein für eine Ablel tung der Flüssigkeit geeignetes Profil haben.

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Claims (1)

1. PATENTANWÄLTE

   ViERING & JENTSCHURA

   zugelassen beim Europäischen Patentamt
   European Patent Attorneys&mdash;Mandataires en Brevets Europeans

   DipUng. Hans-Martin Viering · DipHng. Rolf Jentschura · Steinsdorfstraße 6 · D-8000 München 22

   Anwaltsakte 4-451

   Transelektro Magyar Villamossagi

   Külkereskedelmi Vallalat
   H-1051 Budapest, Dr. Mannich F. u. 13

   15 Mit Lenke Jemen ten versehene l/brr/cntung zur Verbesserung der Wärmeübergangszahl von In Rohren
   von Wärmetauschern strömenden viskosen
   Flussigkeiten

   &eegr;Sprüche

   25 i. Mit Lenkelementen versehene Vorrichtung zur Verbesserung der Wärmeübergangszahl von In Rohren von Wärmetauschern strömenden viskosen Flussigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkelemente (Z) Lenkkanäle (6) haben, durch die die an der Wand des Rohres (1) strömende Grenzschicht zum Rohr Inneren hin ab-

   30 lettbar Ist, und daß die senkrecht zur Längsachse des Rohrs (1) angeordneten Lenkelemente (Z) den Inneren Raum des Rohrs 1 In Abschnltte untertellen.

   Z. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 36 Lenkelemente (Z) auf einem Befestigungsdraht (3) befestigt

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   Telefon (089) 293413 und 293414 - Tetefe^^^^^^^^^^^^Bpa d ■ Telegramm Stetapat MOi

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   sind, der wiederum über Befestigungselemente (&eeacgr;-) an

   dem Rohr (I) befestigt Ist.

   - 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, &ogr;
   daß die Lenkelemente (Z) an einem, mit den Befesti-

   gungsdeähten (3) verbundenen, zur Durchführung einer period!sehen Bewegung geeigneten Mechanismus angeschlossen sind.

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   4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß an die Befestjgungsdrähte (3) eine Feder (9) angeschlossen ist und beim Eintritt des Kühlers eine, den per iod!sehen Strom des Msdiums sicherstel!ende ,c Einrichtung eingebaut 1st. . *

   5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der periodische Strom des Mediums durch eine, äußere Energie verwendende Sperrvorrichtung gewähr-

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   ^!- -- leistet ist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der periodische Strom des Mediums durch eine von der Energie des strömenden Mediums betätigte SperrvorrIchtung gewährIeIstet ist.

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