EP0213448A1 - Wärmetauscher-Einrichtung mit Wärmetauscher-Rohren und blechförmigen Lamellen - Google Patents

Wärmetauscher-Einrichtung mit Wärmetauscher-Rohren und blechförmigen Lamellen Download PDF

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EP0213448A1
EP0213448A1 EP86110902A EP86110902A EP0213448A1 EP 0213448 A1 EP0213448 A1 EP 0213448A1 EP 86110902 A EP86110902 A EP 86110902A EP 86110902 A EP86110902 A EP 86110902A EP 0213448 A1 EP0213448 A1 EP 0213448A1
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    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • Y10T29/4935Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49377Tube with heat transfer means
    • Y10T29/49378Finned tube
    • Y10T29/4938Common fin traverses plurality of tubes

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger device with heat exchanger tubes and sheet-shaped, bores having fins, the edge of which consists of the side edges of an elongated band and the band obliquely next to the bores intersecting, parallel base edges, the heat exchanger tubes passing through the bores extend, the diameter (da) of which corresponds to the outside diameter of the heat exchanger tubes, and which are arranged in a right-angled grid whose longitudinal grid lines are parallel to the side edges of the edge and whose cross grid lines are perpendicular to the side edges of the edge, the grid lines in the two relative to one another perpendicular grating directions have constant divisions S1, S2, and adjacent cross grating lines are offset by half a division (s1 / 2).
  • Such heat exchanger devices with sheet-like fins, the edge of which consists of the side edges of a strip and of the rectangle obliquely adjacent to the bores which cut through and parallel basic edges, are known internally to the applicant.
  • the angle that each base edge encloses with the longitudinal edge of the belt is given by the arc tg of the quotient of the division of the transverse grating lines to the division of the longitudinal grating lines.
  • the basic edges that cut through the elongated band at an angle next to the holes serve to reduce the overall height of the heat exchanger, which is measured to the basic edges that cut through the band at an angle next to the holes.
  • the staggered arrangement of the heat exchanger tubes passes through the arrangement of the base edges which cut through the oblong band obliquely next to the bores into an aligned arrangement, which results in a reduction in the heat efficiency of the heat exchanger device.
  • the present invention has for its object to provide a heat exchanger device of the type mentioned, in which the cut through the elongated band is possible by a suitable choice such that the overall height of the heat exchanger device is further reduced and at the same time adjacent heat exchangers Advantageously, pipes are not aligned.
  • this object is achieved in that the base edge forms an angle A with the side edge of the edge, which is defined by the formula is given, and that the base edge between the holes lies in an area whose width c by the formula is given, the diameter d a and the divisions s1, s2 are in such a relationship that the following applies:
  • the recurring cut through the strip along the base edges in accordance with the last-mentioned formulas has the advantage that the heat exchanger tubes are not aligned with one another in the flow direction, but are offset from one another. This results in a comparatively high thermal efficiency of the heat exchanger device.
  • a significant advantage of the heat exchanger device according to the invention is that its overall installation height above the base edge, which is inclined to the edge, is smaller with a corresponding thermal efficiency than with a known heat exchanger device of the generic type.
  • FIG. 1 shows a section of an elongated band, from which sheet-shaped lamellae 10 are cut, which have bores 12.
  • the edge of each sheet-like lamella 10 consists of the elongated side edges 16, which run parallel to one another, and of the strip, at an angle next to the bores 12, through basic edges 18.
  • the heat exchanger tubes 20 extend through the bores 12 of the sheet-shaped fins 10, only one heat exchanger tube 20 being shown in sections in this figure.
  • the inside diameter of the bores 12 in the sheet-like fins 10 corresponds to the outside diameter of the heat exchanger tubes 20.
  • the bores 12 are arranged in the sheet-like fin 10 in a right-angled grid, which is indicated in FIG. 1 by dash-dotted lines and.
  • the longitudinal grid lines 22 and the transverse grid lines 24 have constant divisions s2 and s1, with adjacent transverse grid lines 24 being offset by half a division s1 / 2.
  • the base edge 18, which cuts obliquely through the strip forms an angle A with the elongated side edge 16, which angle is given by the formula
  • the cutting line lies within a strip-shaped area 26, which is indicated by cross-hatching in FIG. 1 and which, for example, has a width c ⁇ 2 mm.
  • This width c is predetermined by the width of the cutting tool with which the strip is to be cut. With a narrower tool, c can also be 1 mm and below.
  • the width c is determined by the dimensions of the bores 12 and by their arrangement in a right-angled grid; it's through the formula
  • the bores 12 in the lamella 10 each have a collar 28 which is produced from the material of the sheet-like lamella 10 by a flange.
  • Each collar 28 stands vertically away from the lamella 10, with all collars 28 pointing from the lamella 10 in the same direction. If the lamellae 10 have bores 12 with a collar 28, then the diameter d a of the bores 12 consists of the inside diameter of the bore 12 and twice the wall thickness of the collar 28 surrounding the bore 12 (see FIG. 2).
  • H in FIG. 1 denotes the installation height of the heat exchanger device according to the invention, which is advantageously smaller than the installation height of a known heat exchanger device of the generic type with a number of heat exchanger pipes 20 corresponding to the number of known heat exchanger devices.
  • Arrows "B” which run parallel to one another denote the direction of flow of a fluid which exchanges its energy with the fluid flowing through the heat exchanger tubes 20.
  • the direction of flow is oriented parallel to the base edges 18 of the lamella 10, which is oriented at least approximately horizontally in the normal use position of the heat exchanger.

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Abstract

Es wird eine Wärmetauscher-Einrichtung mit Wärmetauscher-Rohren (20) und blechförmigen, Bohrungen (12) aufweisenden Lamellen (10) beschrieben. Der Rand jeder Lamelle (10) besteht aus den Seitenkanten (16) eines länglichen Bandes und aus das Band schräg neben den Bohrungen (12) durchschneidenden, parallelen Grundkanten (18). Die Wärmetauscher-Rohre (20) erstrecken sich durch die Bohrungen (12) hindurch, deren Durchmesser (da) dem Aussendurchmesser der Wärmetauscher-Rohre (20) entspricht und die in einem rechtwinkeligen Gitter angeordnet sind, dessen Längsgitterlinien (22) zum Rand (16) parallel und dessen Quergitterlinien (24) zum Rand (16) senkrecht verlaufen. Die Gitterlinien (22,24) weisen in den beiden zueinander senkrechten Gitterrichtungen konstante Teilungen (s1, s2) auf, wobei benachbarte Quergitterlinien (24) um eine halbe Teilung (s1/2) gegeneinander versetzt sind. Die Grundkante (18) schließt mit dem Rand (16) ei nen Winkel (A) ein, der durch die Formel gegeben ist: A = arc tg ???. Die Grundkante (18) liegt zwischen den Bohrungen (12) in einem Bereich (26), dessen Breite (c) durch die Formel <IMAGE> gegeben ist, wobei der Durchmesser (da) und die Teilungen (s1, 22) miteinander in einer solchen Beziehung stehen, dass gilt -: <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscher-Einrichtung mit Wärmetauscher-Rohren und blechförmigen, Bohrungen aufwei­senden Lamellen, deren Rand aus den Seitenkanten eines länglichen Bandes und aus das Band schräg neben den Boh­rungen durchschneidenden, parallelen Grundkanten besteht, wobei sich die Wärmetauscher-Rohre durch die Bohrungen hin­durch erstrecken, deren Durchmesser (da) dem Aussendurch­messer der Wärmetauscher-Rohre entspricht, und die in einem rechtwinkeligen Gitter angeordnet sind, dessen Längsgitterlinien zu den Seitenkanten des Randes parallel und dessen Quergitterlinien zu den Seitenkanten des Randes senkrecht verlaufen, wobei die Gitterlinien in den beiden zueinander senkrechten Gitterrichtungen konstante Teilungen S₁, S₂ aufweisen, und wobei benachbarte Quergitterlinien um eine halbe Teilung (s₁/2) gegeneinander versetzt sind.
  • Derartige Wärmetauscher-Einrichtungen mit blechförmigen La­mellen, deren Rand aus den Seitenkanten eines Bandes und aus das Rechteck schräg neben den Bohrungen durchschnei­denden, zueinander parallelen Grundkanten besteht, sind intern bei der Anmelderin bekannt. Bei der bekannten Wärmetauscher-Einrichtung ist der Winkel, den jede Grundkante mit dem Längsrand des Bandes einschliesst, durch den arc tg des Quotienten der Teilung der Quer gitterlinien zur Teilung der Längsgitterlinien gege­ben. Die das längliche Band schräg neben den Bohrungen durch­schneidenden Grundkanten dienen dabei dazu, die Gesamthöhe des Wärmetauschers, die senkreckt zu den das Band schräg neben den Bohrungen durchschneidenden Grundkanten gemessen wird, zu reduzieren. Bei einer solchen Wärmetauscher-Einrich­tung geht die versetzte Anordnung der Wärmetauscher-Rohre durch die Anordnung der das längliche Band schräg neben den Bohrungen durchschneidenden Grundkanten in eine fluchtende Anordung über, wodurch sich eine Verringerung des Wärmew irkungsgrades der Wärmetauscher-Einrichtung ergibt.
  • Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Wärmetauscher-Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der durch eine geeignete Wahl der Schnitt durch das längliche Band derart möglich ist, dass die Gesamthöhe der Wärmetauscher-Einrichtung weiter reduziert ist und gleichzeitig benachbarte Wärmetauscher-Rohre in vorteil­hafter Weise nicht miteinander fluchten.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Grundkante mit der Seitenkante des Randes einen Winkel A einschliesst, der durch die Formel
    Figure imgb0001
    gegeben ist, und dass die Grundkante zwischen den Boh­rungen in einem Bereich liegt, dessen Breite c durch die Formel
    Figure imgb0002
    gegeben ist, wobei der Durchmesser da und die Teilungen s₁, s₂ miteinander in einer solchen Beziehung stehen, dass gilt -:
    Figure imgb0003
  • Durch den wiederkehrenden Schnitt durch das Band entlang den Grundkanten entsprechend den zuletzt genannten Formeln wird der Vorteil erzielt, dass die Wärmetauscher-Rohre in Anströmrichtung gesehen nicht miteinander fluchten, sondern gegeneinander versetzt sind. Dadurch ergibt sich ein ver­gleichsweise hoher thermischer Wirkungsgrad der Wärmetau­scher-Einrichtung. Ein erheblicher Vorteil der erfindungs­gemässen Wärmetauscher-Einrichtung besteht darin, dass seine gesamte Einbauhöhe über der zum Rand schräg verlau­fenden Grundkante bei einem entsprechenden Wärmewir­kungsgrad kleiner ist als bei einer bekannten Wärmetauscher-­Einrichtung der gattungsgemässen Art.
  • Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer in der Zeichnung dargestellten erfindungsgemässen Wärmetauscher-Einrichtung.
  • Es zeigen -:
    • Figur 1 einen Querschnitt durch eine abschnittsweise dargestellte Wärmetauscher-Einrichtung und
    • Figur 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II aus Figur 1, wobei eine Lamelle und ein in der Lamelle gelagertes Wärmetauscher-Rohr nur abschnittsweise dargestellt sind.
  • Figur 1 zeigt einen Abschnitt eines länglichen Bandes, aus dem blechförmige Lamellen 10 ausgeschnitten werden, die Bohrungen 12 aufweisen. Der Rand jeder blechförmigen Lamelle 10 besteht aus den länglichen Seitenkanten 16, die zueinan­der parallel verlaufen, und aus das Band schräg neben den Bohrungen 12 durchschneidenden Grundkanten 18.
  • Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, erstrecken sich die Wärme­tauscher-Rohre 20 durch die Bohrungen 12 der blechförmigen Lamellen 10 hindurch, wobei in dieser Figur nur ein Wärme­tauscher-Rohr 20 abschnittweise dargestellt ist. Der lichte Innendurchmesser der Bohrungen 12 in den blechförmigen La­mellen 10 entspricht dem Aussendurchmesser der Wärmetauscher-­Rohre 20. Die Bohrungen 12 sind in der blechförmigen Lamelle 10 in einem rechtwinkeligen Gitter angeordnet, das in Figur 1 durch strichpunktierten Linien und angedeutet ist. Die Längsgitterlinien 22 bzw. die Quergitterlinien 24 wei­sen konstante Teilungen s₂ bzw. s₁ auf, wobei benachbarte Quergitterlinien 24 um eine halbe Teilung s₁/2 gegeneinander versetzt sind.
  • Bei der erfindungsgemässen Wärmetauscher-Einrichtung schliesst die das Band schräg durchschneidende Grundkante 18 mit der länglichen Seitenkante 16 einen Winkel A ein, der durch die Formel
    Figure imgb0004
  • Die Schnittlinie liegt innerhalb eines streifenförmigen Be­reiches 26, der in Figur 1 kreuzweise schraffiert angedeutet ist und der beispielsweise eine Breite c ≧ 2 mm aufweist. Diese Breite c ist durch die Breite des Schneidwerkzeuges vor­gegeben, mit dem das Band durchschnitten werden soll. Bei einem schmäleren Werkzeug kann c auch bei 1 mm und darunter liegen. Die Breite c wird durch die Abmessungen der Bohrun­gen12 und durch deren Anordnung in einem rechtwinkeligen Git­ter bestimmt; sie ist durch die Formel
    Figure imgb0005
  • Wie aus Figur 2 deutlich ersichtlich ist, weisen die Boh­rungen 12 in der Lamelle 10 je einen Kragen 28 auf, der aus dem Material der blechförmigen Lamelle 10 durch eine Börde­lung hergestellt wird. Jeder Kragen 28 steht von der Lamelle 10 senkrecht weg, wobei alle Kragen 28 von der Lamelle 10 in die gleiche Richtung weisen. Wenn die Lamellen 10 Bohrungen 12 mit Kragen 28 aufweisen, so besteht der Durchmesser da der Bohrungen 12 aus dem lichten Innendurchmesser der Bohrung 12 und der doppelten Wanddicke des die Bohrung 12 umgeben­den Kragens 28 (siehe Figur 2).
  • Mit "H" ist in Figur 1 die Einbauhöhe der erfindungsgemässen Wärmetauscher-Einrichtung bezeichnet, die in vorteilhafter Weise bei quasi der Anzahl einer bekannten Wärmetauscher-­Einrichtung entsprechender Anzahl Wärmetauscher-Rohre 20 kleiner ist als die Einbauhöhe einer bekannten Wärmetauscher-­Einrichtung der gattungsgemässen Art. Durch die nebeneinander parallel verlaufenden Pfeile "B" ist die Anströmrichtung eines Fluides bezeichnet, das seine Energie mit dem die Wärmetau­scher-Rohre 20 durchströmenden Fluid austauscht.
  • Wie aus Figur 1 deutlich ersichtlich ist, ist die Anström­richtung zu den Grundkanten 18 der Lamelle 10 parallel ausgerichtet, die in der normalen Gebrauchsstellung des Wärmetauschers mindestens annähernd horizontal orientiert ist.

Claims (1)

  1. Wärmetauscher-Einrichtung mit Wärmetauscher-Rohren (20) und blechförmigen, Bohrungen (12) aufweisenden Lamellen (10), deren Rand aus den Seitenkanten (16) eines läng­lichen Bandes und aus das Band schräg neben den Bohrun­gen (12) durchschneidenden parallelen Grundkanten (18) besteht, wobei sich die Wärmetauscher-Rohre (20) durch die Bohrungen (12) hindurch erstrecken, deren Durchmes­ser (da) dem Aussendurchmesser der Wärmetauscher-Rohre (20) entspricht, und die in einen rechtwinkeligen Gitter ange­ordnet sind, dessen Längsgitterlinien (22) zu den Seitenkanten (16) des Randes parallel und dessen Quer­gitterlinien (24) zu den Seitenkanten (16) des Randes senkrecht verlaufen, wobei die Gitterlinien in den beiden zueinander senkrechten Gitterrichtungen kon­stante Teilungen (s₁, s₂) aufweisen und wobei benachbar­te Quergitterlinien (24) um eine halbe Teilung (s₁/2) ge­geneinander versetzt sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Grundkante (18) mit der Seitenkante (16) des Randes einen Winkel (A) einschliesst, der durch die Formel
    Figure imgb0006
    und dass die Grundkante (18) zwischen den Bohrungen (12) in einem Bereich (26) liegt, dessen Breite (c) durch die Formel
    Figure imgb0007
    gegeben ist, wobei der Durchmesser (da) und die Teilun­gen (s₁, s₂) miteinander in einer solchen Beziehung stehen, dass gilt -:
    Figure imgb0008
EP86110902A 1985-08-08 1986-08-07 Wärmetauscher-Einrichtung mit Wärmetauscher-Rohren und blechförmigen Lamellen Expired EP0213448B1 (de)

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