EP0062691A1 - Wärmeaustauscher - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
- F28D7/026—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled and formed by bent members, e.g. plates, the coils having a cylindrical configuration
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
- F28D7/14—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically both tubes being bent
Definitions
- the invention relates to a heat exchanger with at least one tube element through which a heat exchange medium flows and with means for swirling the media flow.
- Tubular heat exchangers are known for example from DE-OS 30 08 930 and 30 18 978.
- a tube element has in its interior and over its entire longitudinal extent a partition wall which has a multiplicity of ribs which alternately protrude from the partition wall in opposite directions and bear elastically on the inner wall of the tube.
- a helical, continuously running strip is accommodated in the tube.
- the present invention is based on the object of significantly improving the known elements in the characteristics mentioned. In contrast to the known solutions, however, it should also be possible to circulate a plurality of heat exchange media or a plurality of branches of a heat exchange medium in countercurrent through the heat exchanger.
- Subclaims 2 to 6 relate to preferred embodiments.
- the sub-claims 7 and 8 relate to preferred applications of the heat exchanger.
- An inner tube 1 for example made of chromium-nickel steel, carries a wire helix 2 which is loosely wound onto the tube 1 under pretension.
- the ends of the wire coil 1 can be fixed by spot welding or soldering.
- the tube 1 with the wire helix 2 is inserted into an outer tube 3.
- the inner diameter of the outer tube 3 corresponds approximately to the sum of the outer diameter of the inner tube 1 plus the diameter of the wire helix 2.
- a first media stream 4 is now passed through the annular space between the outer jacket of the inner tube 1 and the inner jacket of the outer tube 3, which is forced into a helical course under the action of the wire coil 2. Since the media flow 4 has to travel a much greater distance than would be the case without the action of the wire helix 2, that is to say the case with a straight line, the heat exchange per unit length of the tube 3 is increased many times over. In addition, the media flow is pressed against the inner jacket of the outer tube 3 under the action of the centrifugal force. In addition, there is a corresponding turbulence.
- a further media stream 6 can be passed through the inner tube 1.
- the heat exchanger can now be optimized for any heat exchange problem without changing the manufacturing device, in particular adapted to a predetermined flow resistance.
- the flow resistance can be increased or decreased within wide limits.
- FIG. 3 shows that one or more further spiral tubes 7 can be inserted into the inner tube 1. Further media flows can be conducted through the further annular spaces 8 and 9 formed in this way.
- Fig. 4 shows that a tubular heater 10 can also serve as the inner core of the heat exchanger.
- the heat exchanger can then serve two different media, e.g. B. air and water to heat.
- a simple box-like structure 11 can be used to introduce or discharge the media streams.
- the inner tube 6 is sealed through the box-like structure 11.
- the media stream 4 which is passed helically through the annular space between the outer jacket of the tube 1 and the inner jacket of the outer tube 3, can be sucked off, for example, through a connecting piece 12 on the box-like structure.
- a preferred area of application for the heat exchanger is in household clothes dryers.
- the heated and moist exhaust air is e.g. passed through the annular space between the outer jacket of the inner tube 1 and the inner jacket of the outer tube 3, while the fresh air drawn in flows through the inner tube 1. In this way, the fresh air is preheated.
- the helix 2 supports the condensation of the water vapor carried along.
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Abstract
Rohrförmiger Wärmeaustauscher, der aus einem Innenrohr (1), einer auf dieser angeordneten Drahtwendel (2) und einem Außenrohr (3) besteht. Das Wärmeaustauschmedium strömt durch den Ringraum zwischen innenrohr (1) und Außenrohr (3) mit einem schraubenförmigen Strömungsverlauf (4) Durch das innenrohr kann ein weiteres Wärmeaustauschmedium (6) geleitet werden.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit mindestens einem von einem Wärmeaustauschmedium durchströmten Rohrelement und mit Mitteln zur Verwirbelung des Medienstroms.
- Rohrförmige Wärmeaustauscher sind beispielsweise aus der DE-OS 30 08 930 und 30 18 978 bekannt. Gemäß der zuerst genannten Anmeldung besitzt ein Rohrelement in seinem Inneren und über seine gesamte Längserstreckung eine Trennwand, die eine Vielzahl von Rippen aufweist, die von der Trennwand wechselweise in entgegengesetzten Richtungen hervorragen und elastisch an der Innenwand des Rohres anliegen.
- Gemäß der an zweiter Stelle genannten Anmeldung ist in dem Rohr eine schraubenförmige, kontinuierlich verlaufende Leiste untergebracht.
- Bei den bekannten Lösungen werden hohe Wärmeaustauschleistungen bei geringen Kosten angestrebt. Das zirkulierende Medium soll auf eine große spezifische Wärmeaustauschfläche auftreffen.
- Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die bekannten Elemente in den genannten Charakteristiken wesentlich zu verbessern. Im Gegensatz zu den bekannten Lösungen soll es jedoch auch möglich sein, mehrere Wärmeaustauschmedien oder mehrere Zweige eines Wärmeaustauschmediums im Gegenstrom durch den Wärmeaustauscher zirkulieren zu lassen.
- Hinsichtlich der Lösung der genannten Aufgabe wird auf die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches Bezug genommen. Die Unteransprüche 2 bis 6 betreffen bevorzugte Ausführungsformen. Die Unteransprüche 7 und 8 betreffen bevorzugte Anwendungsmöglichkeiten des Wärmeaustauschers.
- Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Lösung besitzt gegenüber den bekannten Vorrichtungen eine Reihe von wesentlichen Vorteilen:
- a) Ein Rohr mit aufgewickelter Drahtwendel ist wesentlich billiger herzustellen als Trennwände mit einer Vielzahl von Rippen, die wechselweise in entgegengesetzten Richtungen abstehen oder als eine schraubenförmige kontinuierlich verlaufende durchgehende Leiste.
- b) Die Materialkosten für die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Lösung sind im Vergleich zu bekannten Lösungen geringer. Dies spielt eine besondere Rolle, wenn korrosionsbeständige Materialien, z. B. Chromnickelstähle, eingesetzt werden müssen.
- c) Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Lösung läßt sich herstellungstechnisch ohne Schwierigkeiten auf die verschiedenen Aufgabenstellungen umstellen, und zwar durch entsprechende Wahl der Rohrdurchmesser bzw. der Durchmesser der Drahtwendeln.
- d) Es können beliebig viele Medienströme in Wärmeaustausch zueinander gesetzt werden.
- e) Es besteht die Möglichkeit, den Wärmeaustauschmedienstrom umzulenken, d.h. wenn beispielsweise nur eine einseitige Anschlußmöglichkeit besteht, kann am Ende einer relativ langen Rohrleitung der durch den Ringraum zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr fließende Medienstrom in das Innenrohr umgelenkt werden. Es besteht auf diese Weise auch die Möglichkeit, die Wärmeaufnahme bzw. Wärmeabgabe zum oder von dem Medienstrom stufenförmig zu gestalten.
- Die beiliegenden Zeichnungen dienen zusammen mit der folgenden speziellen Beschreibung der weiteren Erläuterung der Erfindung.
- Auf den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Wärmetauschers;
- Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;
- Fig. 3 einen Schnitt einer Ausführungsform für mehrere Wärmeaustaus chmedien; ,
- Fig. 4 einen Schnitt einer Ausführungsform mit Rohrheizkörper.
- Ein Innenrohr 1, z.B. aus Chromnickelstahl, trägt eine Drahwendel 2, die lose unter Vorspannung auf das Rohr 1 aufgewickelt ist. Die Enden der Drahtwendel 1 können durch Punktschweißen oder Löten fixiert sein. Das Rohr 1 mit der Drahtwendel 2 ist in ein Außenrohr 3 eingeschoben. Der Innendurchmesser des Außenrohres 3 entspricht in etwa der Summe Außendurchmesser des Innenrohres 1 plus Durchmesser der Drahtwendel 2. Nach dem Einschieben des Innenrohres 1 mit der Drahtwendel 2 in das Außenrohr 3 kann die Anordnung, wie in Fig. 1 dargestellt, z. B. in Hufeisenform gebogen werden. Durch den Ringraum zwischen dem Außenmantel des Innenrohres 1 und dem Innenmantel des Außenrohres 3 wird nun ein erster Medienstrom 4 geleitet, welcher unter der Wirkung der Drahtwendel 2 zu einem schraubenförmigen Verlauf gezwungen wird. Da der Medienstrom 4 eine wesentlich größere Wegstrecke zurücklegen muß als dies ohne die Wirkung der Drahtwendel 2, also bei geradlinigem Verlauf der Fall wäre, vergrößert sich der Wärmeaustausch je Längeneinheit des Rohres 3 um ein Vielfaches. Hierzu kommt, daß unter der Wirkung der Zentrifugalkraft der Medienstrom an den Innenmantel des Außenrohres 3 angepreßt wird. Darüber hinaus ergibt sich eine entsprechende Verwirbelung.
- Durch das Innenrohr 1 kann ein weiterer Medienstrom 6 geleitet werden.
- Der Wärmeaustauscher kann nun ohne Änderung der Herstellungsvorrichtung auf jedes beliebige Wärmeaustauschproblem optimiert werden, insbesondere einem vorgegebenen Strömungswiderstand angepaßt werden. Bereits durch Änderung des Durchmessers der Drahtwendel 2 und gegebenenfalls der Steigung derselben läßt sich der Strömungswiderstand in weiten Grenzen vergrößern oder verkleinern.
- Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform zeigt, daß in das Innenrohr 1 ein oder mehrere weitere Wendelrohre 7 eingeschoben werden können. Durch die so gebildeten weiteren Ringräume 8 und 9 können weitere Medienströme geleitet werden.
- Fig. 4 zeigt, daß als innerer Kern des Wärmeaustauschers auch ein Rohrheizkörper 10 dienen kann. Der Wärmeaustauscher kann dann dazu dienen, zwei verschiedene Medien, z. B. Luft und Wasser, zu erhitzen. Zur Einleitungoder Ableitung der Medienströme kann, wie in Fig. 2 dargestellt, ein einfaches kastenartiges Gebilde 11 dienen. Das Innenrohr 6 ist abgedichtet durch das kastenartige Gebilde 11 hindurchgeführt. Der durch den Ringraum zwischen dem Außenmantel des Rohres 1 und dem Innenmantel des Außenrohres 3 schraubenförmig hindurchgeleitete Medienstrom 4 kann beispielsweise durch einen Anschlußstutzen 12 an dem kastenartigen Gebilde abgesaugt werden.
- Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des Wärmeaustauschers sind Haushaltswäschetrockner. Die erhitzte und feuchte Abluft wird z.B. durch den Ringraum zwischen dem Außenmantel des Innenrohres 1 und dem Innenmantel des Außenrohres 3 geleitet, während die angesaugte Frischluft durch das Innenrohr 1 strömt. Auf diese Weise wird die Frischluft vorgewärmt. Gleichzeitig unterstützt die Wendel 2 das Auskondensieren des mitgeführten Wasserdampfes.
- Weitere bevorzugte Anwendungsgebiete sind Wärmetauscher für Wärmepumpensysteme.
Claims (8)
1. Wärmeaustauscher mit mindestens einem von einem Wärmeaustauschmedium durchströmten Rohrelement und mit Mitteln zur Verwirbelung des Medienstromes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innenrohr (1) vorgesehen ist, auf welches mindestens eine Wendel (2) aus Draht oder einem ähnlichen streifenförmigen Material gewickelt ist und daß das Innenrohr (1) mit der Wendel (2) in einem Außenrohr (3) untergebracht ist, ferner, daß ein erster Medienstrom (4) durch den Ringraum zwischen dem Innenrohr (1) und dem Außenrohr (3) unter entsprechender drehender Verwirbelung aufgrund der Wirkung der Wendel (2) geleitet wird, und daß bei Bedarf ein zweiter Medienstrom (6) oder der erste Medienstrom (4) in Gegenströmung durch das Innenrohr (1) geleitet wird.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Innenrohr (1) ein oder mehrere weitere Wendelrohre (7) angeordnet sind, wobei die so gebildeten weiteren Ringräume (8,9) weitere Medienströme oder umgelenkte Äste des Hauptmediumstromes aufnehmen.
3. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtwendel (2) auf das zugeordnete Rohr unter entsprechender Vorspannung aufgewickelt ist und daß lediglich die Enden der Drahtwendel (2) auf dem Rohrmantel fixiert sind.
4. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre und/oder die Drahtwendeln aus einem Chromnickelstahl bestehen.
5. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des innersten Innenrohres ein elektrischer Rohrheizkörper (10) vorgesehen ist.
6. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel (2) an dem Innenmantel des Außenrohres (3) anliegt.
7. Verwendung des Wärmeaustauschers nach Ansprüchen 1 bis 6 für Haushaltswäschetrockner.
8. Verwendung des Wärmeaustauschers nach Ansprüchen 1 bis 6 für Solarenergie- oder Verdampferanlagen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP81102912A EP0062691A1 (de) | 1981-04-15 | 1981-04-15 | Wärmeaustauscher |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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EP81102912A EP0062691A1 (de) | 1981-04-15 | 1981-04-15 | Wärmeaustauscher |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP0062691A1 true EP0062691A1 (de) | 1982-10-20 |
Family
ID=8187663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP81102912A Withdrawn EP0062691A1 (de) | 1981-04-15 | 1981-04-15 | Wärmeaustauscher |
Country Status (1)
Country | Link |
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EP (1) | EP0062691A1 (de) |
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