DK157707B - Roer-varmeveksler - Google Patents

Description

1 DK 157707B

Opfindelsen omhandler en rør-varmeveksler af den i krav 1's indledning angivne art.

Det har vist sig, at hvis man anvender ribbede rør forløbende igennem rørbærepladesegmenter, som i strømnings-retningen forsættes indbyrdes i vinkler forskellig fra, 5 fortrinsvis mindre end 180°, forbedres varmeoverførings-koefficienten ud over, hvad man kunne vente ved at summere de forbedringer, der opnås ved anvendelse af (a) ribbede rør uden rørbæreplader plus (b) glatte rør med rørbærepladesegmenter dannende indbyrdes vinkler forskel-10 lig fra 180°, dvs., at man kan forvente en forøget varmeoverføringskoefficient K ved at anvende enten (a) eller (b) frem for glatte rør i en varmeveksler med rørbærepladesegmenter dannende indbyrdes vinkler på 180°.

15 Fra tysk offentliggørelsesskrift nr. 2 410 292 kendes en rør-varmeveksler med glatte rør og rørbærepladesegmenter med en sektorvinkel på 60 ° eller 1200, og som er anbragt med en snoningsvinkel mellem to nabosegmenter på henholdsvis 60° eller 120°.

20

Fra USA-patentskrift nr. 3 630 276 kendes en rør-varmeveksler med glatte rør og rørbærepladesegmenter anbragt med en snoningsvinkel mellem to nabosegmenter på 120°. Sektorvinklen er ifølge tegningen væsentlig større end 25 180°.

Fra USA-patentskrift nr. 3 696 863 kendes et rørarrangement til en rør-varmeveksler med en udførelses form, hvor der anvendes rør med tværgående ribber og rørbæreplade-30 segmenter med en snoningsvinkel mellem to nabosegmenter på 180° til dannelse af en bølgelinieformet strømvej.

Det har imidlertid uventet vist sig, at den givne forøgelse af varmeoverføringskoefficienten K ved samtidig 35 anvendelse af (a) og (b) er større end summen af de indi- o

DK 157707 B

2 viduelle forbedringer (a) plus (b).

Opfindelsen har til formål at udnytte denne erkendelse og tilvejebringe en rør-varmeveksler med en stor varmeover-5 føringskoefficient under et lille tryktab og en lav strømningshastighed. Dette opnås ifølge opfindelsen for en rør-varmeveksler af den i krav 11 s indledning angivne art, der er opbygget som angivet i krav l's kendetegnende del.

10

Herved opnås en effektiv kombination af bølgeformet strømning og hvirvelstrømning, og endvidere nedbringes mulige rørvibrationer under luft som følge af slør mellem segmenternes yderkant og kappens indervæg.

15

Ved den i krav 2 angivne dimensionering fremmes dannelsen af den ovennævnte strømningskombination.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse med 20 tegningen, hvor: fig. 1 er et længdesnit igennem en rør-varmeveksler ifølge opfindelsen med indlagte rør og rørbærepladesegmenter, 25 fig. 2 viser det samme længdesnit uden indlagte rør, og fig. 3 viser en ændret udførelsesform for rørbæreplade-segmentet spændende over en vinkel på 270°.

30 Fig. 1 og 2 viser et centralt parti 1 af en typisk rørvarmeveksler ifølge opfindelsen, bestående af et kappeparti 2 og et antal ribbede rør 3. Rørene kan anbringes i varmeveksleren i et typisk afstandsmønster, og antallet og størrelsen af rørene kan variere afhængigt af den 35 anvendte type varmeveksler. Det fluidum, der skal afkøles, strømmer typisk, men ikke nødvendigvis altid, inden for kappen 2 i én retning, mens varmeudvekslings- 3

DK 157707B

fluidet i rørene 3 strømmer i den modsatte retning. Røret 3 har ribber 9 langs i det væsentlige hele rørlængden, bortset fra hver rørende 8, hvor røroverfladen er glat for at muliggøre en god tætning til en rørendevæg ved 5 rørenderne, som tætner ydersiden af alle rørenderne imod kappeendepartiet 10.

I varmeveksleren 1 er der anbragt et antal cirkulære rør-bærepladesegmenter 4, 5, 6 og 7, der hver især spænder 10 over en vinkel på fra 90° til ca. 340°, se fig. 3. Segmenterne 4-7 er monteret således i varmeveksleren 1, at to nabosegmenter danner en indbyrdes vinkel på mindre end 180°. Segmenterne er udformet med huller, så de slutter stramt over alle rørene 3 og forhindrer en flui-15 dumstrøm uden for rørene på segmentets anbringelsessted, hvorved der tilvejebringes en skruelinieformet strømning eller en kombination af en sådan strøm med et svingende strømningsmønster.

20 Som vist på fig. 2 er segmenterne 4-7 orienteret således, at de danner en indbyrdes vinkel på 90° således, at det fluidum, der strømmer inden for kappen 2, vil danne en skruelinief ormet strøm som antydet ved 15, mens et parti af fluidet også vil strømme i et bølgeformet svingende 25 mønster som angivet ved 16, og det er denne kombination af det bølgeformede mønster og det skruelinieformede strømningsmønster, som tilvejebringer den forøgede varme-overføringsevne af rør-varmeveksleren ifølge opfindelsen.

30 Segmenterne 4-7 kan fremstilles af ethvert materiale, eksempelvis metal, som ikke korroderes af det gennem-strømmende fluidum.

På fig. 2 er den indbyrdes drejningsvinkel af segmenterne 35 4-7 angivet som værende 90°, men andre vinkler under 180° er også fyldestgørende. Den foretrukne vinkel er dog 90°, som angivet imellem diameterlinien 61 for segmentet 5 og

DK 157707 B

4 diameterlinien 60 for segmentet 4 på fig. 2 eller kordelinien 63 for segmentet 4 på fig. 3. Det samme gælder naturligvis segmenterne 6 og 7 på fig. 2.

5 Segmenterne 4-7 har en sådan indbyrdes afstand i varmeveksleren, at der tilvejebringes en naturlig skruelinie-formet og bølgelinieformet strømningsbane for ethvert gennemstrøramende fluidum. Afstanden imellem segmenterne skal være mindst 0,7 x diameteren af segmentet eller kap-10 pen, men må ikke overstige 6,0 x kappens diameter for ikke at vanskeliggøre dannelsen af den skruelinieformede og den bølgelinieformede strømning.

Segmenterne har en diametral frigang til en let indpas-15 ning i kappen, men det bemærkes, at segmenterne ikke er fysisk fastgjort til kappens indervæg, men holdes i aksi-al stilling af ikke viste stænger parallelle med rørene. Segmenterne kan derfor tænkes at vibrere inden for kappen som følge af frigangen. Det bemærkes endvidere, at 20 indbyrdes 180° drejede segmenter kan vibrere over en større strækning i den retning, der står vinkelret på den ret afskårne segmentside, end i enhver anden retning. Ved derfor at orientere hvert andet segment under en vinkel på 90° i stedet for 180° forhindres en vibration af hele 25 segmentopbygningen.

Fig. 3 viser et rørbærepladesegment spændende over en vinkel på 270°, men vinkelen kan ligge inden for et område fra ca. 90° til maximalt ca. 340° og stadig yde en 30 god varmeoverføringsevne afhængigt af fluidumegenskaber og mængdeoverføringshastigheder.

35

Claims (2)

1. Rør-varmeveksler (1), omfattende en udvendig kappe 5 (2), et antal inden for kappen beliggende rør (3), og et antal cirkelsektorformede rørbærepladesegmenter (4-7), der forhindrer en fluidumstrøm omkring rørene og er anbragt fordelt i kappens længderetning og orienteret med en konstant snoningsvinkel mellem to på hinanden følgende 10 segmenter, kendetegnet ved, at rørene (3) har tværgående ribber over i det væsentlige hele rørlængden, at sektorvinkelen for hvert rørbærepladesegment (4-7) er ca. 180°, samt at snoningsvinkelen mellem to nabosegmenter er ca. 90°. 15

2. Varmeveksler ifølge krav 1, kendetegnet ved, at segmenterne (4-7) er anbragt med en indbyrdes afstand på mindst 0,7 gange segmentets diameter, men ikke over seks gange segmentets diameter. 20 25 30 35