EP1248064B1 - Wärmeübertrager - Google Patents

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EP1248064B1
EP1248064B1 EP02007439A EP02007439A EP1248064B1 EP 1248064 B1 EP1248064 B1 EP 1248064B1 EP 02007439 A EP02007439 A EP 02007439A EP 02007439 A EP02007439 A EP 02007439A EP 1248064 B1 EP1248064 B1 EP 1248064B1
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EP
European Patent Office
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pipe
spirals
heat exchanger
manifold
distributor
Prior art date
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Application number
EP02007439A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP1248064A1 (de
Inventor
Peter Dr.-Ing. Albring
Alexander Dr.-Ing. Pietsch
Roland Dipl.-Ing Weidner (FH)
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Wegra Anlagenbau GmbH
Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
Original Assignee
Wegra Anlagenbau GmbH
Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • F28D7/04—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 spirally coiled

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, which is particularly suitable for use in absorption refrigeration systems.
  • Heat exchangers known type for absorption refrigeration systems consist of horizontal tube bundles, which are rolled or welded in tube sheets on both sides. Such an embodiment is z. B. in the US 5,463,880 A described. In these embodiments, it is problematic to compensate for the differences in length caused by thermal expansion. Moreover, it is relatively expensive to ensure a uniform distribution of the solution over the tube bundle. This Rieselwannen with a variety of holes and other spraying devices, such as. B. according to US 5,463,880 A , Be distributed over the entire tube bundle, whereby a high construction cost and maintenance to clean the openings are recorded.
  • a heat exchanger for absorption refrigeration machines in which the heat exchanger tubes are formed as a flat tube spirals, which are connected in parallel with each other with a manifold and a manifold.
  • at least one of these tubes is arranged concentrically to the tube spirals and depending on the embodiment of the tube spirals, the second tube is also in the center or on the outer diameter of the tube spirals.
  • the disadvantage is that, due to the spiral shape, always a pipe must be arranged concentrically. Occur z. B. production-related leaks on the center tube, their removal is possible only with great installation effort.
  • Another disadvantage is the lying in a plane, mutually parallel spirals by the necessary vertical mounting distance between the spirals.
  • the object of the invention is therefore to find a solution that allows to arrange on the smallest possible space a variety of pipe spirals while still allowing easy installation.
  • the pipe spiral begins outside the manifold on the outside circumference of the spiral in arrangement of the manifold and distribution pipes outside, is guided spirally inward, reversed in the vicinity of the center and in the radial spaces of the spiral in opposite directions again is led to the outside and opens into the manifold.
  • the spiral can be made from two symmetrical parts. These single spirals are inserted into each other in a mirror image and connected together in the middle by a suitable piece of pipe.
  • the minimization of the height is achieved in that the spirals arranged vertically below each other are integrated with their outwardly guided ends alternately from left and right in a manifold or manifold.
  • the same effect is achieved by the separation of manifold and manifold in several, but at least two individual tubes.
  • the outwardly guided spiral ends are alternately integrated into different collection and distribution pipes.
  • Fig. 1 shows how a pipe spiral 2 housed in a container 1 and is integrated with the ends in a manifold 4 and a manifold 3.
  • Fig. 1 begins the first pipe spiral 2 in the manifold 3 and ends in the same plane in the manifold 4.
  • the second pipe spiral 5 is arranged in mirror image and starts according to Fig. 2 in the manifold 4 and ends in the manifold 3.
  • Fig. 3 It can be seen how the double integration of the pipe spirals 2 and 5 twice the mounting distance arises at the point of integration, while the pipe spirals 2 and 5 occupy each other only the single distance vertically.
  • Fig. 4 the integration of the pipe spirals in a plurality of manifolds and manifolds 3 and 4 is shown.
  • the upper pipe spiral 2 begins in the first manifold 3 and ends in the same plane in the first manifold 4.
  • the underlying spiral pipe 5 (partially shown in phantom) begins in the second manifold 3 and ends in the second manifold 4. Also in this embodiment, with minimal vertical expansion of the tube bundle gained sufficient space for the assembly of the individual spirals.
  • the individual manifolds and manifolds 3 and 4 are connected to each other and have a common inlet and outlet.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, der insbesondere für den Einsatz in Absorptionskälteanlagen geeignet ist.
  • Bei Absorptionskälteanlagen findet ein Wärme- und Stoffaustausch an der Oberfläche der Wärmeübertrager von Absorber und Austreiber statt. Dabei wird z. B. Lithium-Bromidlösung durch Berieselung oder Versprühung über die Rohre der Wärmeübertrager verteilt. Zwischen der Lösung und dem Kühlwasser im Absorber bzw. der Lösung und dem Heizwasser im Austreiber findet der Wärmeaustausch statt. GB 846,592 offenbart einen Wärmeübertrager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Wärmeübertrager bekannter Bauart für Absorptionskälteanlagen bestehen aus liegenden Rohrbündeln, die beidseitig in Rohrböden eingewalzt oder eingeschweißt sind. Eine solche Ausführung ist z. B. in der US 5 463 880 A beschrieben. Bei diesen Ausführungsformen ist es problematisch, die durch Wärmeausdehnung bedingten Längenunterschiede zu kompensieren. Außerdem ist es relativ aufwendig, eine gleichmäßige Verteilung der Lösung über das Rohrbündel zu gewährleisten. Dazu müssen Rieselwannen mit einer Vielzahl von Bohrungen und andere Sprüheinrichtungen, wie z. B. gemäß US 5 463 880 A , über das gesamte Rohrbündel verteilt werden, wodurch ein hoher baulicher Aufwand und Wartungsaufwand zur Reinigung der Öffnungen zu verzeichnen sind.
  • Aus DE 198 02 670 A1 ist ein Wärmeübertrager für Absorptionskältemaschinen bekannt, bei dem die Wärmeübertragerrohre als ebene Rohrspiralen ausgebildet sind, die parallel zueinander mit einem Verteilrohr und einem Sammelrohr verbunden sind. Dabei wird mindestens eines dieser Rohre konzentrisch zu den Rohrspiralen angeordnet und je nach Ausführungsform der Rohrspiralen befindet sich das zweite Rohr ebenfalls im Zentrum oder am Außendurchmesser der Rohrspiralen. Mit dieser Ausführungsform werden die vorstehend beschriebenen Nachteile bekannter paralleler Rohrbündelwärmeübertrager beseitigt. Nachteilig ist es jedoch, dass, bedingt durch die Spiralform, stets ein Rohr konzentrisch angeordnet werden muß. Treten z. B. fertigungsbedingte Undichtigkeiten am Mittelrohr auf, ist deren Beseitigung nur mit großem Montageaufwand möglich. Ein weiterer Nachteil besteht bei den in einer Ebene liegenden, untereinander parallel angeordneten Spiralen durch den notwendigen vertikalen Montageabstand zwischen den Spiralen.
  • Je größer die erforderliche Wärmeübertragerleistung ist, um so mehr untereinander angeordnete Rohrspiralen sind zur Erzeugung der notwendigen Wärmeübertragerfläche erforderlich, was zwangsläufig zu einer Vergrößerung der Bauhöhe führt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Lösung zu finden, die es gestattet, auf möglichst geringem Raum eine Vielzahl von Rohrspiralen anzuordnen und dabei trotzdem eine einfache Montage zu ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches gelöst, indem bei Anordnung der Sammel- und Verteilerrohre am Außenumfang der Spirale die Rohrspirale außen am Verteilerrohr beginnt, spiralförmig nach innen geführt wird, in der Nähe des Zentrums umkehrt und in den radialen Zwischenräumen der Spirale gegenläufig wieder nach außen geführt wird und im Sammelrohr mündet. Das setzt voraus, dass der radiale Abstand zwischen den Spiralwindungen etwas größer als der Rohrdurchmesser ist. Zur Vereinfachung der Fertigung kann die Spirale aus zwei symmetrischen Teilen hergestellt werden. Diese Einzelspiralen werden spiegelbildlich ineinander gefügt und in der Mitte durch ein geeignetes Rohrstück miteinander verbunden.
  • Die Minimierung der Bauhöhe wird dadurch erreicht, dass die vertikal untereinander angeordneten Spiralen mit ihren nach außen geführten Enden abwechselnd von links und rechts in ein Verteiler- oder Sammelrohr eingebunden werden. Der gleiche Effekt wird durch die Auftrennung von Sammel- und Verteilrohr in mehrere, jedoch mindestens zwei Einzelrohre erzielt. Die nach außen geführten Spiralenden werden abwechselnd in verschiedene Sammel- und Verteilerrohre eingebunden.
  • An folgenden Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden:
  • Fig. 1 zeigt wie eine Rohrspirale 2 in einem Behälter 1 untergebracht und mit den Enden in ein Sammelrohr 4 und ein Verteilrohr 3 eingebunden ist. Gemäß Fig. 1 beginnt die erste Rohrspirale 2 im Verteilrohr 3 und endet in gleicher Ebene im Sammelrohr 4. Die zweite Rohrspirale 5 ist spiegelbildlich angeordnet und beginnt gemäß Fig. 2 im Sammelrohr 4 und endet im Verteilerrohr 3. Aus Fig. 3 ist zu erkennen, wie durch die wechselseitige Einbindung der Rohrspiralen 2 und 5 der doppelte Montageabstand an der Einbindungsstelle entsteht, während die Rohrspiralen 2 und 5 vertikal untereinander nur den einfachen Abstand einnehmen.
  • In Fig. 4 ist die Einbindung der Rohrspiralen in mehrere Verteiler- und Sammelrohre 3 und 4 dargestellt. Die obere Rohrspirale 2 beginnt im ersten Verteilerrohr 3 und endet in gleicher Ebene im ersten Sammelrohr 4. Die darunter befindliche Rohrspirale 5 (teilweise gestrichelt gezeichnet) beginnt im zweiten Verteilerrohr 3 und endet im zweiten Sammelrohr 4. Auch bei dieser Ausführungsform wird bei minimaler vertikaler Ausdehnung des Rohrbündels ausreichend Platz für die Montage der Einzelspiralen gewonnen.
  • Die einzelnen Verteiler- und Sammelrohre 3 und 4 sind jeweils miteinander verbunden und besitzen einen gemeinsamen Zu- und Ablauf.

Claims (1)

  1. Wärmeübertrager mit übereinander angeordneten Rohrspiralen (2,5), die jeweils in ein gemeinsames Verteilerrohr (3) bzw. Sammelrohr (4) münden, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrspiralen (2) und (5) als Doppelspiralen ausgebildet sind, die von einem Punkt am Außenumfang nach innen verlaufen und sich in der Nähe des Zentrums umkehren und in den radialen Zwischenräumen in gleicher Ebene wieder nach außen geführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die untereinander liegenden Rohrspiralen (2) und (5) jeweils spiegelbildlich angeordnet sind und damit mit ihren Enden abwechselnd entgegengesetzt in das Verteilerrohr (3) bzw. Sammelrohr (5) eingebunden sind, dass zwei Verteilerrohre (3) und Sammelrohre (4) angeordnet sind und die Rohrspiralen (2) und (5) jeweils abwechselnd in die einzelnen Verteiler- bzw. Sammelrohre (2 bzw. 5) eingebunden sind, und dass die einzelnen Verteilerrohre (3) und Sammelrohre (4) miteinander verbunden sind und jeweils einen gemeinsamen Zu- und Ablauf haben.
EP02007439A 2001-04-05 2002-03-30 Wärmeübertrager Expired - Lifetime EP1248064B1 (de)

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DE10116949 2001-04-05

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EP1248064A1 EP1248064A1 (de) 2002-10-09
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