DE930262C - Verteilvorrichtung fuer das Kuehlmittel in Waermeaustauschern - Google Patents

Description

• Verteilvorrichtung für das Kühlmittel in Wärmeaustauschern Bei Wärmeaustauschern hat das im Innern strömende Kühlmittel die Neigung, den Weg des geringsten Widerstandes von der Eintrittsstelle bis zum Austritt zu nehmen. Insbesondere haben sich dadurch bei solchen Wärmeaustauschern Schwierigkeiten ergeben, bei denen zwei durch einen Zwischensammelkasten verbundene Kühlsysteme hintereinander angeordnet sind und das innerhalb der Kühlsysteme fließende Kühlmittel an jeweils einer Stelle einem der Kühlsysteme zugeführt und von dem anderen der Kühlsysteme wieder abgeführt wird.
• Es trat bei diesen Wärmeaustauschern häufig ein Leistungsverlust auf, weil eben gleichmäßige Verteilung eines flüssigen Kühlmittels innerhalb des Wärmeaustauschers überhaupt nicht oder nur sehr unvollkommen zu erreichen war, oder es hätte eines derartigen Aufwandes bedurft, daß- dieser in keinem annehmbaren Verhältnis zu dem erzielten Leistungsgewinn gestanden hätte.
• Um das flüssige Kühlmittel zu verteilen, hat man Leitbleche, gelochte Bleche, Drahtnetze od. dgl. innerhalb der Sammelkästen angeordnet oder andere verwickelte und platzraubende Maßnahmen getroffen, beispielsweise die Sammelkästen usw. vergrößert.
• Aber auch diese Einrichtungen haben den gewünschten Erfolg nicht gehabt. Soweit es sich um Einbauten in Sammelkästen gehandelt hat, traten bei den erwähnten Durchbildungen erhebliche Leistungsverluste auf, außerdem verschmutzten diese Einrichtungen sehr stark. Die den Gegenstand der Erfindung bildende Verteilvorrichtung vermeidet diese Übelstände. Sie besteht darin, daß in einem im Strömungswege des flüssigen Kühlmittels gelegenen Sammelkasten kantenlose Durchströmschlitze über die Durchströmbreite verteilt angeordnet sind, und zwar in Ein- und Mehrzahl.
• Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung in Abb. i in einem senkrechten Schnitt nach Linie I-1 von Abb. 2 ersichtlich, die ein Mittelquerschnitt von Abb. i ist.
• Die Grundausbildung des dargestellten Wärmeaustauschers ist bekannt. Der Kühler besitzt zwei gleichartig hintereinander angeordnete Kühlsysteme a und b. Das Kühlsystem a geht von dem oberen vorderen Sammelkasten c aus und führt zu einem gemeinsamen Zwischensammelkasten e. Von diesem strömt das flüssige Kühlmittel durch das System b zum hinteren Sammelkasten d. In dem Sammelkasten e befindet sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die erfinderische Schlitzeinrichtung in Einzahl. Zwei Einbauten x und y bilden -zwischen sich einen über die Breite laufenden Schlitz z. Die Einbauten, die hier beispielsweise halbkreisförmig im Querschnitt durchgebildet sind, bestehen zweckmäßig aus Blech.
• Wie Abb. 2 zeigt, setzen sie dem Kühhnittelstrome keine Kanten entgegen, sondern es verengt sich allmählich die Höhe des Zwischenkastens e zur Schlitzhöhe, und ebenso geht dann wieder die Vergrößerung kantenlos vor sich. Somit werden Kantenverluste vermieden, außerdem bietet ein breiter Schlitz bei dieser Anordnung keinen Anlaß zu Festsetzungen. Die Halbkreisform ist die einfachste Durchbildung.
• Zur Erläuterung der physikalischen Verhältnisse mögen folgende Auseinandersetzungen an Hand der Schaubilder Abb. 3, 4 und 5 dienen.
• Die Voraussetzung der Regelbarkeit des flüssigen Kühlmittels durch. Verteileinrichtungen ist das Vorhandensein einer gewissen hydraulischen Widerstandshöhe, d. h. einer Stauhöhe, die dem zu regelnden Kühlmittel mitzuteilen ist. Diese Stauhöhe setzt sich aus einem nicht umkehrbaren Anteil -Drosselverlust und einem umkehrbaren Anteil (dynamische Druckhöhe) zusammen, wobei letztere hinter dem Verteilungsblech voll oder teilweise wieder in statischen Druck umgesetzt werden kann.
• Der nicht umkehrbare Anteil dagegen ist als Widerstandszuwachs der inneren Strömführung des Wärmeaustauschers und damit als eine Verschlechterung dieses anzusehen. Hinzu kommt noch folgendes: Aus Abb. 3 ist die Geschwindigkeitsverteilung über die ganze Breite B des Wärmeaustauschers nach den Abb. i und 2 ersichtlich.
• Abb.5 zeigt die Abhängigkeit des Durchgangskoeffizienten (k-Wert) von der Geschwindigkeit des Kühlmittels im einzelnen Kühlrohre f, und zwar unter der Voraussetzung, daß der Wärmeübergang von dem Kühlrohre an das zweite Kühlmittel konstant bleibt. Hätte nun die Größe der Kühlmittelgeschwindigkeit in den Kühlrohren innerhalb der Breite B nicht den Verlauf vmin - vmax - vmin, sondern wäre die Geschwindigkeit entsprechend der in Abb. 3 gestrichelten Linie vmittei gleichmäßig, dann ergäbe sich daraus an Hand der Abb. 5 über der Breite B ein mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient von konstantem Wert, der in Abb. 4 als gestrichelte Linie k,mittet gezeichnet ist. In Abb. 5 legt aber bei vmin ein Wert k min vor und bei vmax ein Wert kmax. Infolgedessen ist der Verlauf des Wärmedurchgangskoeffizienten über der Breite B nicht konstant, sondern folgt der Geschwindigkeitsverteilung.
• Die dieser entsprechenden Werte des Wärmedurchgangskoeffizienten sind in Abb.4 an Hand einer Kurve ersichtlich. Diesem kurvenmäßigen Verlauf des Wärmedurchgangskoeffizienten ist ein anderer mittlerer Wert (Durchschnittswert) als ktt"a zugeordnet, nämlich kmittea - dk. Der auf diese Weise erklärte effektive mittlere k-Wert liegt dann tatsächlich vor, und dk ist dem Wärmeaustauschverlust proportional, der durch die ungleichmäßige Kühlmittelgeschwindigkeit eingetreten ist.
• Im Gegensatz zu Einbauten, wie gelochten Blechen usw., ist die kantenlose Schlitzeinfügung ein hervorragendes Abhilfsmittel oder mildert die geschilderten Mängel wenigstens in starkem Maße, weil nämlich diese Ausbildung einen größeren Anteil der umkehrbaren Widerstandshöhe gegenüber der nicht umkehrbaren gewährleistet.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verteilvorrichtung für das Kühlmittel in Wärmeaustauschern, insbesondere als Einbau im Zwischensammelkasten solcher Wärmeaustauscher, bei denen zwei durch den Zwischensammelkasten verbundene Kühlsysteme hintereinander angeordnet sind und das Kühlmittel die beiden Kühlsysteme hintereinander, und zwar zuerst abfallend und dann aufsteigend durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere kantenlose Durchströmschlitze über die Durchströmbreite verteilt in Zwischensammelkasten angeordnet sind.
2. 2. Verteilvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen und unteren Boden des Zwischensammelkastens in gleicher senkrechter Ebene nach innen vorspringende halbzylindrische ein oder mehrere Durchtrittsschlitze bildende Einbauten sitzen.