DE976523C - Rippenrohr-Waermeaustauscher - Google Patents

Description

Es ist bereits ein Wärmeaustauscher bekannt, dessen quer angeströmte Rohre mit Querrippen versehen sind, welche mit wechselweise nach entgegengesetzten Seiten aus der Rippenebene bügelartig herausgebogenen, streifenförmigen Flächenteilen versehen sind, deren Ebene parallel zur Strömungsrichtung des die Rohre außenseitig umströmenden Mediums liegt, wobei diese bügeiförmigen Flächenteile auf mindestens je einer etwa parallel zu dieser Strömungsrichtung verlaufenden Geraden auf beiden Seiten des Rohres nebeneinander angeordnet und U-förmig ausgebildet sind. Bei dieser bekannten Bauart soll durch die besondere Gestaltung der aus der Rippenebene herausgedrückten Flächtenteile eine Steigerung der Wärmeübertragung durch Leitung und durch Mitführung bzw. Konvektion bewirkt werden.

Bei einem anderen Wärmeaustauscher ist es bekannt, daß die Rohre einen in einer Achse langgestreckten und annähernd elliptischen Querschnitt aufweisen und daß aus der Rippenebene herausgebogene Bügel unmittelbar aneinander anschließen, so daß zwischen ihnen keine Flächenteile in der Rippenebene stehenbleiben.

Die Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgäbe gestellt, unter Beibehaltung der bei den bekannten Bauarten erzielten Wärmeübertragung durch Kovektion und Leitung eine Verbesserung der Wärmeübertragungsleistung durch zusätzliche Ausnutzung der Wärmestrahlung zwischen Rippenflächen und Rohrwandung zu erzielen. Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der eingangs an erster Stelle behandelten Bauart aus und kennzeichnet sich dadurch, daß für die Rohre ein in

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einer Achse langgestreckter, insbesondere -elliptischer Querschnitt vorgesehen ist, daß die U-förmigen Bügel unmittelbar aneinander anschließen, so daß zwischen ihnen keine Flächenteile in der Rippenebene stehenbleiben, und daß die beiden parallel zur Rohrachse verlaufenden Bügelabschnitte unter Einhaltung eines in bezug auf Luftwiderstand und Wärmeaustausch günstigen hydraulischen Radius zusammen mindestens gleich, .vorzugsweise langer als die parallel zur Rippenebene, verlaufenden Bügelabschnitte bemessen sind. Gemäß einer Weiterbildung können die -einander zugekehrten bügelförmigen Flächenteile benachbarter Rippen in an sich bekannter Weise nach Art einer Verzahnung seitlich versetzt zueinander angeordnet sein, wobei es sich empfiehlt, die Rippen mittels wechselweise nach verschiedenen .Seiten winklig aus der Rippenebene herausgebogener Fußabschnitte auf der Rohroberfläche zu befestigen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich durch diese Kombination der beiden ersten, jeweils für sich allein bekannten Merkmale der eingangs erwähnten Bauarten mit dem dritten, neuen Merkmal nicht nur die durch Leitung und Konvektion erzielte Wärmeübertragungsleistung aufrechterhalten, sondern sich durch die darüber hinausgehende Ausnutzung der Wärmestrahlung zwischen den Bügelflächen bzw. den Rippen und der Rohrwand noch erheblich erhöhen läßt. Diese Verbesserung der Wärmeübertragungsleistung durch Ausnutzung der Wärmestrahlung zwischen Rippe und Rohrwandung (die selbstverständlich zu unterscheiden ist von der naturgemäß bei jedem Wärmeaustauscher auftretenden Wärmeübertragung durch Strahlung zwischen den Stromfäden des Mediums und der Rippe bzw. dem Wärmeaustauschrohr) wird erreicht, weil die zur Verfügung stehenden Wärmeaustauschflächen unter Verzicht auf in der Rippenebene stehenbleibenden Flächenabschnitten und unter Einhaltung eines in bezug auf Luftwiderstand und Wärmeaustausch günstigen hydraulischen Radius in solchem Umfang etwa parallel zueinander und zur Rohrwandung angeordnet sind, daß ohne Veränderung des Anteils der Wärmeübertragung durch Konvektion und Leitung gegenüber bekannten Bauarten die zur Verfügung stehenden Wärmeaustauschflächen für die drei Arten der Wärmeübertragung in höchstmöglichem Maße für die Wärmestrahlung zwischen den Rippen und der Rohrwandung ausgenutzt werden. Dieser durch die Ausnutzung der Wärmeübertragung durch Strahlung zwischen den Rippen und der Rohrwandung erzielte Fortschritt ist um so bemerkenswerter, als die Rippen bei Wärmeaustauschern bisher nur aus dem Gesichtspunkt einer Steigerung der Wärmeübertragung durch Konvektion oder Wärmeleitung heraus gestaltet worden sind.

Bei der oben zuerst erwähnten Bauart steht der Möglichkeit einer unbewußt erzielten Wärmeübertragung durch Strahlung zwischen der im Querschnitt runden Rohrwandung und den parallel zu dieser verlaufenden, durch in der Rippenebene liegende Stege getrennten Flächenabschnitten der Rippen der Umstand entgegen, daß bei dieser Konstruktion durch die weitgehende Ausbieguug der Bügel eine gleichzeitige Verminderung der Wandstärke in diesem Bereich unvermeidlich ist, durch die jedoch der Wärmefluß behindert wird. Es wird daher durch die Verringerung der Wandstärke in den durch die in der Rippenebene stehenbleibenden Flächenteile getrennten U-förmigen Ausbiegungen die Wärmeleitung in der Rippe und damit gleichzeitig die Wirkung einer etwaigen Strahlung beeinträchtigt.

■ In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt

Fig. ι ein elliptisches Rippenrohr im Querschnitt, Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Rohres "nach Fig. i,

Fig. 3 einen Rippenbügel im Querschnitt,

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein elliptisches Rippenrohr anderer Ausführungsform,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch das Rohr gemäß Fig. 4 nach Linie V-V,

Fig. 6 eine Seitenansicht zu dem Rippenrohr gemaß Fig. 4 und ■

Fig. 7 einen Ausschnitt aus Fig. 5 in vergrößertem Maßstab.

Gemäß Fig. 1. bis 3 sind auf dem elliptischen Rohr ι etwa rechteckige Rippen 2 senkrecht zur Rohrlängsachse angeordnet. Die Rippen 2 besitzen wechselweise nach entgegengesetzten Seiten in den Bereich zwischen jeweils zwei benachbarten Rippen hineinragende, aus der Rippenebene bügelartig herausgebogene streifenförmige Flächenteile 3, 3 a, wobei diese unter Verzicht auf in der Rippenebene stehenbleibende stegförmige Flächenteile seitlich unmittelbar aneinander anschließen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 sind die bügelförmigen Flächenteile 3, 3 a beiderseits des elliptischen Rippenrohres in je einer etwa parallel zur langen Halbachse des Ellipsenrohrquerschnittes verlaufenden Ebene "angeordnet.

Gemäß Fig. 3 besitzen die bügelartigen Flächenteile 3, 3 a in ihrer Biegeebene einen etwa U-förmigen Querschnitt, wobei die Abschnitte 3' bzw. 3 af senkrecht zur Rippenebene und die Abschnitte 3" bzw. 3 a" parallel zur Rippenebene angeordnet sind. Die Rippen 2 sind mittels winklig abgebogener Teile 2 a auf der Rohroberfläche befestigt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 bis 7 sind beiderseits des im Querschnitt elliptischen Rohres 1 jeweils zwei in parallelen Ebenen zur langen Halbachse des Ellipsenquerschnittes nebeneinander angeordnete Reihen bügelförmig ausgebogener Flächenteile 3, 3a und 4, 4a vorgesehen. Die zwischen den Ausbiegungen 3, 3 a bzw. 4, 4 a befindlichen Rippenteile 2 b liegen in der Rippen- :bene. Die winklig nach wechselnden Seiten abgebogenen Flächenteile 4, 4 a sind mittels der flach an der Rohroberfläche anliegenden Füße 5,5 a mit dem Rohr befestigt.

Wie aus Fig. 5 und 7 ersichtlich, besitzen die durch die bügelartigen Ausbiegungen gebildeten Strömungskanäle für das die Rohre außen umströmende Medium einen etwa quadratischen Quer-

schnitt, wobei die parallel zur Rippenebene angeordneten Abschnitte der bügeiförmigen Flächenteile etwa gleich lang bemessen sind wie die beiden senkrecht zur Rippenebene angeordneten Flächenabschnitte zusammen. Die Wandstärke der bügeiförmigen Flächenteile ist, wie aus den Figuren ersichtlich, gleich groß wie die Wandstärke der übrigen Rippenteile bemessen.

In Fig. ι und 4 bezeichnet der Pfeil χ die Strömungsrichtung des die Rohre außenseitig umströmenden Mediums, z. B. Luft.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Wärmeaustauscher mit quer angeströmten Rohren, die mit Querrippen versehen sind, welche mit wechselweise nach entgegengesetzten Seiten aus der Rippenebene bügelartig herausgebogenen, streifenförmigen Flächenteilen versehen sind, deren Ebene parallel zur Strömungsrichtung des die Rohre außenseitig umströmenden Mediums liegt, wobei diese bügeiförmigen Flächenteile auf mindestens je einer etwa parallel zu dieser Strömungsrichtung verlaufenden Geraden auf beiden Seiten des Rohres nebeneinander angeordnet und U-förmig ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
   a) die Rohre in an sich bekannter Weise einen in einer Achse langgestreckten, insbesondere elliptischen Querschnitt aufweisen,

   b) die U-förmigen Bügel (3, 3 a) in an sich bekannter Weise unmittelbar aneinander anschließen, so daß zwischen ihnen keine Flächenteile in der Rippenebene verbleiben,

   c) die beiden parallel zur Rohrachse verlaufenden Bügelabschnitte (3', 3 a') unter Einhaltung eines in bezug auf Luftwiderstand und Wärmeaustausch günstigen hydraulischen Radius zusammen mindestens gleich, vorzugsweise länger als die parallel zur Rippenebene verlaufenden Bügelabschnitte (3"> 3 Ο bemessen sind.
2. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die einander zugekehrten bügeiförmigen Flächenteile benachbarter Rippen nach Art einer Verzahnung seitlich versetzt zueinander angeordnet sind.
3. 3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen mittels wechselweise nach verschiedenen Seiten winklig aus der Rippenebene herausgebogener Fußabschnitte auf der Rohroberfläche befestigt sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 330152, 596871; österreichische Patentschrift Nr. 180276;
   schweizerische Patentschrift Nr. 294 137;
   belgische Patentschrift Nr. 505 782;
   britische Patentschrift Nr. 15027 aus dem Jahre 1905.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 509 660/260 2.56 (309 711/1 10.63)