NL8100334A

NL8100334A - TUBE WITH PLATE RIBS AND HEAT EXCHANGER EQUIPPED WITH SUCH RIBS.

Info

Publication number: NL8100334A
Application number: NL8100334A
Authority: NL
Original assignee: Lummus Co
Priority date: 1980-01-28
Filing date: 1981-01-23
Publication date: 1981-08-17
Also published as: FR2474675A1; GB2088544B; BE887250A; IT8119362A0; IT1135198B; DE3102411A1; GB2088544A; JPS56149592A

Description

-1 2Γ. 0.29.801-1 2Γ. 0.29.801

Buis met plaatvormige ribben en warmtewisselaar die met zulke ribben is uitgerust.Tube with plate-shaped ribs and heat exchanger equipped with such ribs.

De uitvinding heeft betrekking op warmtegeleiding, en meer in het bijzonder op een nieuwe buis met plaatvormige ribben als bouwsteen voor warmtewisselaars. De uitvinding heeft bovendien betrekking op warmtewisselaars die met zulke buizen zijn uitgerust.The invention relates to heat conduction, and more particularly to a new tube with plate-shaped ribs as a building block for heat exchangers. The invention also relates to heat exchangers equipped with such pipes.

5 De laatste tien jaar is het accent steeds meer op energie- overwegingen komen te liggen, en meer in het bijzonder op apparatuur en werkwijzen voor het verminderen van de energiebehoeften, zowel in de vorm van besparing van energie als van een meer doeltreffend gebruik ervan. Bij warmtewisselaars, meer in het bijzonder warmte-10 wisselaars van het schaal-en-buis-type^ of met lucht gekoelde warmtewisselaars, worden van ribben voorziene buizen toegepast, in het algemeen van het type dat bestaat uit een buis met schroefvormige ribben (bijvoorbeeld een L- of G-vormige; om de buis heen gewikkelde ribbe ) ter verkrijging van een verbeterde warmte-15 overdracht, bijvoorbeeld door vergroting van het warmte-overdragende . oppervlak, alhoewel enkelvoudige metalen stroken zijn vervaardigd voor de vorming van hoofdzakelijk vlakke, de warmte overdragende ribben die evenwijdig aan elkaar en op onderling gelijke afstanden zijn opgesteld, zoals worden toegepast voor ruimteverwarming in 20 huizen.5 Over the past decade, the emphasis has shifted increasingly to energy considerations, in particular to equipment and practices for reducing energy needs, both in the form of energy savings and their more effective use. Heat exchangers, more particularly shell-and-tube heat exchangers or air-cooled heat exchangers, use ribbed tubes, generally of the type consisting of a tube with helical ribs (e.g. an L- or G-shaped rib wrapped around the tube to obtain an improved heat transfer, for example by increasing the heat transfer. surface, although single metal strips are fabricated to form substantially flat heat transfer ribs arranged parallel to each other and equidistant from each other, such as are used for space heating in homes.

In het Amerikaanse octrooischrift 1.966.906 wordt een koel-- spiraal beschreven met een aantal op enige afstand van elkaar aangebrachte plaatvormige ribben die ieder transversaal ten opzichte van de normale luchtstroom zijn gegolfd^, ter verkrijging van een 25 kronkelende weg voor de luchtstroom.US Patent 1,966,906 discloses a cooling coil having a plurality of spaced apart plate-shaped ribs each corrugated transversely of the normal airflow to provide a winding path for the airflow.

Bovendien heeft men schotten toegepast in warmtewisselaars, meer in het bijzonder van het schaal-en-buis-type, ter verkrijging van een turbulente stroom van het fluïdum of de fluïda die zulk een warmtewisselaar passeren, teneinde de snelheid van de warmte-50 overdracht te vergroten, maar waardoor tegelijkertijd een aanzienlijke vergroting van het drukverval optreedt. Men heeft warmtewisselaars beschreven met gewijzigde schotten die zulk een verhoging van het drukverval compenseren (zie de Amerikaanse octrooischriften 3.708.142, 4*127.165 en 4.136.736). In het algemeen wordt bij het 35 ontwerpen van warmtewisselaars het opwekken of laten ontstaan van een turbulente stroom van het fluidum in de warmtewisselaar als een noodzaak aanvaard.In addition, baffles have been used in heat exchangers, more particularly of the shell and tube type, to provide a turbulent flow of the fluid or fluids passing through such a heat exchanger, in order to reduce the rate of heat transfer. increase, but at the same time considerably increases the pressure drop. Heat exchangers with modified baffles that compensate for such an increase in pressure drop have been described (see U.S. Pat. Nos. 3,708,142, 4 * 127,165 and 4,136,736). Generally, in the design of heat exchangers, the generation or generation of a turbulent flow of the fluid in the heat exchanger is accepted as a necessity.

8 1 00 33 4 i /¾ 28 1 00 33 4 i / ¾ 2

De uitvinding wordt gekenmerkt door een nieuwe plaatvormige ribbe die de stroom van het fluïdum verstoort,of erop aangebrachte middelen voor het opwekken van een wervel, voor toepassing bij de vervaardiging van een nieuwe buis met plaatvormige ribben voor 5 warmtewisselaars.The invention is characterized by a new plate-shaped rib that disrupts the flow of the fluid, or swirl-generating means mounted thereon, for use in the manufacture of a new tube with plate-shaped ribs for heat exchangers.

De uitvinding zal beter worden begrepen bij lezing van de hierna volgende gedetailleerde beschrijving van een uitvoerings-voorbeeld van de uitvinding^aan de hand van de bijgevoegde tekening, waarin : 10 fig. 1 een zijaanzicht in doorsnede is langs de lijn 1-1 van fig. 2 door een warmtewisselaar waarin buizen met plaatvormige ribben volgens de uitvinding zijn toegepast, fig. 2 een vooraanzicht in doorsnede is van de warmtewisselaar volgens fig. 1, en wel doorsnedealangs de lijn 2-2 van fig. 1, 15 fig. 3 een i some tri sch aanzicht is van een plaatvormige ribbe die één uitvoering weergeeft van het middel voor het verstoren van de stroom van fluidum of het opwekken van wervels volgens de uitvinding, fig. 4 een gedeeltelijke doorsnede is door de inrichting van 20 fig· 3 langs de lijn 4-4 > fig, 5 een gedeeltelijke doorsnede is door een andere uitvoering van een middel voor het verstoren van de stroom van fluïdum of het opwekken van wervels volgens de uitvinding, fig. 6 een gedeeltelijke doorsnede is door weer een andere uit-25 voering van een middel voor het verstoren van de stroom van fluïdum of het opwekken van wervels volgens de uitvinding, fig. 7 een vergroot isometrisch aanzicht is^ waarin de wervels zijn te zien die zijn opgewekt door het middel voor het verstoren van de stroom van fluïdum of het opwekken van wervels volgens de 50 uitvinding, fig. 8 een grafiek is die de snelheid van de warmte-overdracht weergeeft als een functie van de massastroom door een warmtewisselaar vervaardigd volgens de uitvinding, vergeleken met een warmtewisselaar met vlakke ribben, en 35 fig. 9 een grafiek is die het drukverval aangeeft als een functie van de snelheid van de massastroom bij dezelfde bekende warmtewi s s elaar.The invention will be better understood upon reading the following detailed description of an exemplary embodiment of the invention with reference to the annexed drawing, in which: fig. 1 is a side sectional view along line 1-1 of fig. 2 through a heat exchanger in which tubes with plate-shaped ribs according to the invention have been used, fig. 2 is a front view in cross section of the heat exchanger according to fig. 1, namely section along the line 2-2 of fig. 1, fig. 3 a i is some triangular view of a plate-shaped rib showing one embodiment of the fluid flow disturbance or vortex generating means of the invention, fig. 4 is a partial section through the device of fig. 3 along line 4-4> fig. 5 is a partial cross-section through another embodiment of a means for disturbing the flow of fluid or generating vortices according to the invention, fig. 6 a partial view Fig. 7 is an enlarged isometric view showing the vertebrae generated by the fluid flow or fluid disturbance generating means according to the invention. means for disturbing the flow of fluid or generating vortices according to the invention, Fig. 8 is a graph showing the rate of heat transfer as a function of the mass flow through a heat exchanger manufactured according to the invention, compared to a flat-rib heat exchanger, and FIG. 9 is a graph showing pressure drop as a function of mass flow rate at the same known heat exchanger.

In de fig. 1 en 2 is een warmtewisselaar weergegeven die in het algemeen door 10 is aangeduid en die bestaat uit een schaal, 40 buizen, inlaatleidingen en uitlaatleidingen, in het algemeen aange- 8 1 00 33 4 5 i duid dooi? respectievelijk 12, 14, 16 en 18.Figures 1 and 2 show a heat exchanger generally indicated by 10 and consisting of a shell, 40 pipes, inlet pipes and outlet pipes, generally indicated by thaw. 12, 14, 16 and 18 respectively.

De schaal 12 heeft een hoofdzakelijk rechthoekige vorm en "bestaat uit zijwanden 20, een bovenwand 22 met openingen 24 en een bodem 26 met openingen 28. Bij het inlaatgedeelte van de schaal 12 5 en naar binnen lopende vanaf de zijwanden 20, de bovenwand 22 en de bodem 26 zijn tussenliggende zijwanden 30, een bovenwand 32 en een bodem 34;bijvoorbeeld door middel van lassen^aangebracht, welke zijn bevestigd aan de zich bij het uiteinde bevindende zijwanden 36, de bovenwand 38 en de bodem 40 en een inlaat vormen voor het toe-10 voeren van een fluïdum in de warmtewisselaar 10. Een inlaatflens 42 is,bijvoorbeeld door lassen,bevestigd aan de eindwanden 36, 38 en 4°.The shell 12 has a substantially rectangular shape and "consists of side walls 20, a top wall 22 with apertures 24 and a bottom 26 with apertures 28. At the inlet portion of the shell 125 and running in from the side walls 20, the top wall 22 and the bottom 26 are intermediate side walls 30, a top wall 32 and a bottom 34, for example by welding, which are attached to the side walls 36 located at the end, the top wall 38 and the bottom 40 and form an inlet for the supplying a fluid into the heat exchanger 10. An inlet flange 42 is attached, for example by welding, to the end walls 36, 38 and 4 °.

Bij het uitlaatuiteinde van de schaal 12 en naar binnen lopende vanaf de zijwand 20, de bovenwand 22 en de bodem 26, zijn, bijvoorbeeld door lassen, aangebracht tussenliggende zijwanden 44» een 15 bovenwand 46 en een bodem 48, die zijn verbonden aan de zich bij het uiteinde bevindende zijwanden 50, de bovenwand 52 en de bodem 54 en een uitlaat vormen voor het afvoeren van fluïdum, nadat dit de warmtewisselaar 10 is gepasseerd. Een uitlaatflens 56 is bijvoorbeeld door lassen bevestigd aan de eindwanden 50, 52 en 54· 20 De buizen 14 zijn een groot aantal verticaal opgestelde buizen 58 die voor geleidende warmteoverdracht zijn verbonden met een groot aantal horizontaal aangebrachte, plaatvormige ribben 60, opgesteld in kolomen en rijen op een wijze die de expert bekend is. In deze beschrijving worden met een rij buizen buizen aangeduid die zijn 25 gealigneerd in vlakken die hoofdzakelijk loodrecht staan op de stroom van het warmte-overdragende fluïdum, terwijl kolomen van buizen buizen zijn die liggen in vlakken die hoofdzakelijk evenwijdig lopen aan deze stroom van fluïdum. Men zal begrijpen, dat het opstellen van een configuratie van buizen 14 in de warmtewisselaar 30 10 in elke vorm kan geschieden, bijvoorbeeld cirkelvormig, hexa gonaal, enz., evenals de overeenkomende configuratie van de opnemende schaal 12. Bovendien kan elke plaatvormige ribbe 60 onderverdeeld zijn,afhankelijk van de grootte en andere vervaardigings-en proces-overwegingen, zoals hieronder gedetailleerd zal worden 35 aangegeven.At the outlet end of the shell 12 and running inwardly from the side wall 20, the top wall 22 and the bottom 26, intermediate side walls 44 are provided, for example by welding, a top wall 46 and a bottom 48, which are connected to the side walls 50 at the end, the top wall 52 and the bottom 54 and form an outlet for draining fluid after it has passed the heat exchanger 10. For example, an outlet flange 56 is welded to the end walls 50, 52, and 54 · The tubes 14 are a plurality of vertically disposed tubes 58 connected for conductive heat transfer to a plurality of horizontally disposed plate ribs 60 arranged in columns and rows in a manner known to the expert. In this specification, a row of tubes are referred to as tubes that are aligned in planes that are substantially perpendicular to the flow of the heat transfer fluid, while columns of tubes are tubes that are in planes that are substantially parallel to this flow of fluid. It will be appreciated that the arrangement of a configuration of tubes 14 in the heat exchanger 10 can be in any shape, for example, circular, hexagonal, etc., as can the corresponding configuration of the receiving shell 12. In addition, each plate-shaped rib 60 can be subdivided depending on size and other manufacturing and process considerations, as will be detailed below.

De inlaat 16 bestaat uit een inlaatbuis 70 die zodanig is ge— koppelt! met een aantal leidingen 7-2 verbonden met de inlaten 74 behorende bij elk inlaateinde van elke rij buizen 58, dat door deze fluïdum kan stromen. Het uitlaateinde van elke rij buizen is zoda-40 nig-verbonden met de uitlaat 76 en met een aantal uitlaatleidingen 8 1 00 33 4 4 78 verbonden met een uitlaat 80, dat hierdoor fluïdum kan stromen en waardoor de uitlaat 18 wordt gevormd.The inlet 16 consists of an inlet tube 70 which is coupled in this way! with a plurality of conduits 7-2 connected to the inlets 74 associated with each inlet end of each row of tubes 58 that can flow through this fluid. The outlet end of each row of tubing is nig-connected to outlet 76 and connected to a plurality of outlet lines 8 to outlet 80, which allows fluid to flow therethrough and thereby form outlet 18.

Een deel van een plaatvormige ribbe 60 is weergegeven in fig. 3 en is voorzien van uitgesneden gedeelten 82 voor het er 5 in aanbrengen van de warmte overdragende buizen 58 en van een groot aantal of een stel middelen j algemeen aangegeven met 84, voor het verstoren van de stroom van fluïdum of het opwekken van wervels, bestaande uit bijvoorbeeld geperste of gedreven of verhoogde oppervlaktedelen 86. De stellen 84 van verhoogde oppervlakte-10 delen 86 zijn weergegeven in een positie tussen de rijen buizen, en ieder van deze oppervlaktedelen bezit een zodanige configuratie dat het een hoek maakt met de richting van de daar ter plaatse aanwezige stroom van fluïdum,die in het algemeen ligt tussen 10° en 55° en bij voorkeur tussen 20° en 25°, zoals hieronder gedetailleerd 15 zal worden beschreven.A portion of a plate-shaped rib 60 is shown in FIG. 3 and includes cut portions 82 for inserting heat transfer tubes 58 therein and a plurality or set of means j generally indicated by 84 for perturbation. of the flow of fluid or the generation of vortices consisting of, for example, pressed or driven or raised surface parts 86. The sets 84 of raised surface parts 86 are shown in a position between the rows of tubes, and each of these surface parts has such configuration that it is angled with the direction of the on-site flow of fluid, which is generally between 10 ° and 55 ° and preferably between 20 ° and 25 °, as will be described in detail below.

Eig. 4 is een aanzicht in doorsnede van de gedreven of verhoogde oppervlaktedelen 86 van fig. 3. In fig. 5 is in doorsnede een ander type van middelen 186 weergegeven voor het verstoren van de stroom van fluïdum of het opwekken van wervels volgens de uitvin-20 ding, gevormd door het met een stempel persen van een deel van de platen 160 en naar boven draaien van zulk een deel van de platen 160. In de uitvoeringsvorm van fig. 5 ziet men dat het naar boven gedraaide gedeelte zich benedenstrooms bevindt van het uit de plaatvormige ribbe gesneden gedeelte. In fig. 6 wordt een middel 286 25 voor het verstoren van dé stroom van fluïdum of het opwekken van wervels getoond, welk middel is gevormd door het bijvoorbeeld door middel van lassen aanbrengen van langwerpige platen aan de plaat-' vrmige ribbe 280.Owner. 4 is a sectional view of the floated or raised surface parts 86 of FIG. 3. FIG. 5 is a sectional view of another type of means 186 for disturbing the flow of fluid or generating vortices according to the invention. formed by stamping a portion of the plates 160 and rotating such portion of the plates 160 upwardly. In the embodiment of FIG. 5, it is seen that the upwardly turned portion is located downstream of the the plate-shaped rib-cut portion. In Fig. 6, a means 286 for disrupting the flow of fluid or generating vortices is shown, which means is formed by, for example, welding elongated plates to the plate rib 280.

Eig. 7 is een vergroot aanzichtjwaarin de wervels te zien zijn 30 die worden opgewekt door de middelen voor het verstoren van de stroom van fluïdum of het opwekken van wervelsjop één plaat behorende bij een buis. Men merke op, dat de opgewekte wervels een as hebben die in hoofdzaak evenwijdig loopt aan de stroom van fluïdum die in het begin binnenkomt in de kamer waarin buizen zijn opgesteld 35 met plaatvormige ribben volgens de uitvinding. De stroming van de wervels is als regel spiraalvormig. Als de wervels de buizen naderen worden ze van de buizen af gericht en naar binnen tussen de buizen, en in verband hiermede wordt derhalve verwezen naar de richting van de plaatselijke stroom, meer in het bijzonder met inachtneming van 40 de vele kolommen buizen en de vele middelen voor het opwekken van 8 1 00 33 4 i· ·* 5 wervels.Owner. 7 is an enlarged view showing the vortices generated by the means for disrupting the flow of fluid or generating vortex hop one plate associated with a tube. It should be noted that the generated vortices have an axis that is substantially parallel to the flow of fluid initially entering the chamber in which tubes with plate-shaped ribs according to the invention are arranged. The flow of the vertebrae is usually spiral. As the vortices approach the tubes they are directed away from the tubes and in between the tubes, and in this connection reference is therefore made to the direction of the local flow, more particularly taking into account the many columns of tubes and the many means for generating 8 1 00 33 4 i · · * 5 vertebrae.

Alhoewel de plaatvormige ribben 60 zijn bevestigd aan de buizen 58 °P de hierboven beschreven wijze, heeft de hierna volgende beschrijving betrekking op een samenstel van buizen en plaat-5 vormige ribben,waarbij de vorm van deze plaatvormige ribben en buizen volgens de uitvinding verschilt van de met ribben voorziene buizen volgens de hierboven genoemde stand van de techniek. In het algemeen zijn de plaatvormige ribben^ die op een de warmte geleidende wijze moeten zijn verbonden met of bevestigd aan de buis, rechthoe-10 kig van doorsnede en worden zij bevestigd asm een buis die een andere dan een cirkelvormige doorsnede heeft, bijvoorbeeld ovaal, elliptisch of rechthoekig, maar bij voorkeur elliptisch. Ie minimum afstand tussen de middelen voor het opwekken van wervels bepaalt de minimum afstand tussen de ribben. Ie hoogte van een middel voor -] 5 het opwekken van wervels moet bij benadering de helft bedragen van de afstand tussen twee naburige plaatvormige ribben, waarbij de afstand tussen de ribben bij voorkeur niet groter is dan de afstand tussen de opgewekte wervels.Although the plate-shaped ribs 60 are attached to the tubes 58 ° P in the manner described above, the following description relates to an assembly of tubes and plate-shaped ribs, the shape of these plate-shaped ribs and tubes according to the invention being different from the ribbed tubes of the prior art mentioned above. Generally, the plate-shaped ribs, which must be connected to or attached to the tube in a heat conducting manner, are rectangular in cross section and are mounted as a tube having a non-circular cross section, for example oval, elliptical or rectangular, but preferably elliptical. The minimum distance between the vertebral generating means determines the minimum distance between the ribs. The height of a means for generating vertebrae should be approximately half the distance between two adjacent plate-shaped ribs, the distance between the ribs preferably being no greater than the distance between the generated vertebrae.

Het verdient de voorkeur de middelen voor het opwekken van 20 wervels op te stellen achter de voorste rand van de plaatvormige ribbe, zodat de stroom van fluïdum op deze plaats niet wordt verstoord. Bovendien moeten de opgewekte wervels niet de ringvormige wervels verstoren die zich om de buis heen ontwikkelen. Bij voorkeur zijn de middelen voor het opwekken van wervels op de plaat-25 vormige ribbe aangebracht voor het vormen van naast elkaar gelegen wervels met tegengestelde stroomrichtingen. Men merke op, dat in fig. 7 de wervel opgewekt door het middel 86a voor het opwekken van wervels^ een rechtsdraaiende stroom van fluïdum bezit (aangegeven door de pijlen C), terwijl de wervel opgewekt door het middel 86b 30 voor het opwekken van wervels^wordt gevormd door een links draaiende stroom van fluïdum (aangegeven door de pijlen CC). Zulk een plaatsing van de middelen voor het opwekken van wervels^ ter verkrijging van naast elkaar gelegen wervels met tegengestelde stromingsrich-tingen heeft een algemeen stimulerend effect, waardoor hogere warmte-35 overdrachtsnelheden worden verkregen bij een minimale toeneming van het drukverval. Aangrenzende wervels met dezelfde richting van de stroom van fluïdum, meer in het bijzonder met kleine onderlinge afstanden, moeten worden vermeden aangezien hierdoor instabiliteit ontstaat tengevolge van het samensmelten van zulke wervels. Toorts 40 moeten de onderlinge afstanden tussen de middelen voor het opwekken 8 1 00 33 4 i 6 van wervels niet te klein zijn, zelfs bij tegengesteld draaiende wervels, omdat anders de uitwerking van de wervels vermindert doordat zij elkaar vernietigen. Men zal begrijpen, dat bij te kleine stroomsnelheden van het fluidum de doeltreffendheid van de middelen 5 voor het opwekken van wervels dubieus wordt, tenzij men zulke warmtewisselaars wil gaan gebruiken voor andere doeleinden die een doeltreffend gebruik van de middelen voor het opwekken van wervels impliceren.It is preferable to place the vortex generating means behind the leading edge of the plate-shaped rib so that the flow of fluid at this location is not disturbed. In addition, the generated vortices should not disturb the annular vortices that develop around the tube. Preferably, the vortex generating means is arranged on the plate-shaped rib to form adjacent vortices with opposite flow directions. It should be noted that in Fig. 7, the vortex generated by the vortex generating means 86a has a clockwise flow of fluid (indicated by arrows C), while the vortex generated by the vortex generating means. ^ is formed by a counter-clockwise flow of fluid (indicated by arrows CC). Such placement of the vortex generating means to obtain side-by-side vortices with opposite flow directions has a general stimulating effect, whereby higher heat transfer rates are obtained with minimal increase in pressure drop. Adjacent vortices with the same direction of the flow of fluid, more particularly with short spacing, should be avoided as this creates instability due to the fusion of such vortices. Torch 40, the spacing between the vortex generating means should not be too small, even with oppositely rotating vortices, otherwise the effects of the vortices diminish by destroying each other. It will be appreciated that at too low flow rates of the fluid the effectiveness of the vortex generating means becomes questionable unless one intends to use such heat exchangers for other purposes which imply effective use of the vortex generating means.

Voorbeeld 10 Plaatvormige ribben van aluminium met een dikte van 0,41 mm werden op onderlinge afstanden van 3,17 mm aan rechthoekige buizen gesoldeerd. De plaatvormige ribben zijn voorzien van een middel voor het verstoren.van de stroom van fluïdum, welk middel is van het langwerpige gedreven type van de fig. 3 en 4 (7,62 mm lang en 15 1,59 mm hoog). De buis met de plaatvormige ribben werd in een om hulsel geplaatst. Stoom werd door de buizen geleid en lucht werd door een samenstel van buizen en plaatvormige ribben gezogen met verschillende snelheden vein de massastroom. Door de toeneming van de luchttemperatuur te meten bij verschillende massastromen .Example 10 Plate-shaped ribs of aluminum with a thickness of 0.41 mm were soldered to rectangular tubes at a spacing of 3.17 mm. The plate-shaped ribs are provided with a means for disturbing the flow of fluid, which is of the oblong driven type of Figures 3 and 4 (7.62 mm long and 1.59 mm high). The tube with the plate-shaped ribs was placed in a round sleeve. Steam was passed through the tubes and air was drawn through an assembly of tubes and plate ribs at different velocities in the mass flow. By measuring the increase in air temperature at different mass flows.

20 (G = kg/m sec), is het mogelijk de warmteoverdrachtscoëfficiënt 2 o (U=j/m °C sec) te berekenen voor verschillende massastroomsnelheden.20 (G = kg / m sec), it is possible to calculate the heat transfer coefficient 2 o (U = j / m ° C sec) for different mass flow rates.

De figuren 8 en 9 geven in grafiek de resultaten van de proeven het weer, waarbij de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt ïï en''drukverval B p worden bepaald als functies van de massastroomsnelheid G aan de 25 kant van de schaal, door toepassing van geschikte berekeningsmethoden . die de vakman bekend zijn op gegevens die door vergelijkbare proeven waren verkregen.Figures 8 and 9 graphically show the results of the tests, the total heat transfer coefficient and pressure drop B p being determined as functions of the mass flow rate G on the scale, using appropriate calculation methods. known to those skilled in the art from data obtained by comparable experiments.

De warmtewisselaar die in de grafieken door een cirkel is aangegeven, · was voorzien van stellen middelen voor het verstoren van 50 de stroom van fluïdum of het opwekken van· wervels volgens fig. 3·The heat exchanger indicated by a circle in the graphs was provided with sets of means for disturbing the flow of fluid or generating vortices according to Fig. 3 ·

Een warmtewisselaar in de grafiek aangegeven door een driehoek, was slechts voorzien van een stel stroomopwaarts geplaatste middelen voor het verstoren van de stroom van fluïdum of het opwekken van wervels, terwijl een warmtewisselaar met vlakke ribben in de grafiek 35 is aangegeven door een X.A heat exchanger, indicated by a triangle in the graph, was provided only with a set of upstream means for disturbing the flow of fluid or generating vortices, while a flat rib heat exchanger is indicated by an X in graph 35.

Uit fig. 8 blijkt direct dat de snelheid van de warmteoverdracht aanzienlijk toeneemt door toepassing van de middelen volgens de uitvinding voor het verstoren van de stroom van fluïdum of het opwekken van wervels. Zo bedraagt bijvoorbeeld de toeneming ongeveer 50 % 40 bij een massastroomsnelheid van 5,9 kg/m sec. Men merke op, dat de 8100334 -> * . 7 verschillende hellingen in de log/log grafiek, dat wil zeggen verschillende exponenten voor G, een aanwijzing vormen voor opmerkelijke veranderingen van het type van de luchtstroom, tengevolge van de middelen volgens de uitvinding voor het verstoren van de 5 stroom van fluïdum of het opwekken van wervels.From FIG. 8 it can be seen immediately that the rate of heat transfer increases considerably by using the means according to the invention for disturbing the flow of fluid or generating vortices. For example, the increase is about 50% 40 at a mass flow rate of 5.9 kg / m sec. It is noted that the 8100334 -> *. 7 different slopes in the log / log graph, ie different exponents for G, indicate noticeable changes in the type of airflow, due to the means according to the invention for disturbing the flow of fluid or generating of vertebrae.

Een vermindering van de verbetering van de warmteoverdracht tengevolge van de middelen voor het opwekken van wervels wordt verwacht bij afnemende Reynolds-getallen, en wel door een vermindering van de bestendigheid van de wervels,die gepaard gaat meteen toene-10 ming van het relatieve belang van de viscositeit als het Reynolds-getal kleiner wordt. Voor elk aantal stellen middelen voor het verstoren van de stroom van fluïdum of het opwekken van wervels is er een optimale positie voor de stellen,gezien vanuit een warmte-overdrachtsgezichtspunt, en door een juist evenwicht te kiezen 15 tussen de warmteoverdrachtscoëfficiënt en het drukveryal is het mogelijk zowel het aantal stellen van middelen voor het opwekken van wervels te optimaliseren als de vorm van elk stel.A reduction in the improvement of heat transfer due to the vortex inducing agents is expected with decreasing Reynolds numbers due to a decrease in vortex resistance accompanied by an increase in the relative importance of vortices. the viscosity as the Reynolds number decreases. For any number of sets of means for disturbing the flow of fluid or generating vortices, there is an optimal position for the sets, viewed from a heat transfer point of view, and by choosing an appropriate balance between the heat transfer coefficient and the pressure differential it is possibly optimize both the number of sets of vortex generating means and the shape of each set.

ïïit fig. 9 blijkt, dat de toepassing van middelen voor het opwekken van wervels een vergroting van het 'drukverval en derhalve 20 van het koelend vermogen tengevolge heeft. Er wordt op gewezen dat 5 p voor de vlakke plaatvormige ribben koud wordt gemeten, in tegenstelling tot de meting bij verhoogde temperatuur in alle andere gevallen, hetgeen kan betekenen dat het drukverval voor zulke omstandigheden ongeveer 5 % meer kan bedragen dan is aangegeven. Het is 25 echter duidelijk, dat voor een waarde van G- van ten minste 5>9 de toeneming van het opgenomen vermogen tengevolge van de toepassing van-middelen voor het opwekken van wervels, aanzienlijk minder is dan de toeneming van de warmteoverdracht.Fig. 9 shows that the use of vortex generating means results in an increase in the pressure drop and therefore in the cooling capacity. It is noted that 5 µ for the flat plate ribs is measured cold, unlike the measurement at elevated temperature in all other cases, which may mean that the pressure drop for such conditions may be about 5% more than indicated. It is clear, however, that for a value of G- of at least 5> 9, the increase in absorbed power due to the use of vortex generating means is considerably less than the increase in heat transfer.

Alhoewel de buizen met plaatvormige ribben volgens de uitvin-50 ding zijn besproken met een verwijzing naar het samenvoegen van een groot aantal van deze buizen en het aanbrengen ervan in een schaal ter verkrijging van een warmtewisselaar van het schaal-en-geribde-buis-type, zal men begrijpen dat zulke buizen met plaatvormige ribben ook in andere soorten warmtewisselaars kunnen worden gebruikt, 35 bijvoorbeeld in met lucht gekoelde warmtewisselaars van het type met een "A^-freem met een ventilator, of met natuurlijke trek werkende droog/koeltorens en soortgelijke apparaten. Als bepaalde eisen aan de werking worden gesteld is het dus mogelijk een warmtewisselaar te construeren onder gebruikmaking van de van plaatvormige 40 ribben voorziene buizen volgens de uitvinding, welke warmtewisselaar 8 1 00 33 4Although the plate-ribbed tubes of the invention have been discussed with reference to assembling a large number of these tubes and arranging them in a tray to obtain a shell-and-ribbed-tube heat exchanger It will be appreciated that such plate-ribbed tubes can also be used in other types of heat exchangers, for example, air-cooled heat exchangers of the type "A" frame with a fan, or natural draft drying / cooling towers and the like If certain requirements are imposed on the operation, it is thus possible to construct a heat exchanger using the tubes of plate-shaped 40 ribs according to the invention, which heat exchanger 8 1 00 33 4

ê -Vê -V

8 grotere warmteoverdrachtscoëfficiënten bezit dan een warmtewisselaar met buizen met vlakke ribben.8 has greater heat transfer coefficients than a flat-ribbed heat exchanger.

Het zal de vakman duidelijk zijn, dat het resultaat van de uitvinding is dat het fluïdum dat de warmte moet overbrengen 5 turbulenter wordt, maar'dat deze turbulentie een uniform karakter bezit.It will be clear to the skilled person that the result of the invention is that the fluid to transfer the heat becomes more turbulent, but that this turbulence has a uniform character.

Alhoewel de uitvinding is beschreven aan de hand van een uit-voeringsvoorbeeld, zal men begrijpen dat vele veranderingen voor de gemiddelde vakman duidelijk zullen zijn en dat deze aanvrage 10 ten doel heeft ook alle aanpassingen en variaties van de uitvinding te beschermen. Het is daarom zonneklaar dat de uitvinding slechts wordt beperkt door de conclusies en de equivalenten daarvan.Although the invention has been described by way of an exemplary embodiment, it will be appreciated that many changes will be apparent to those skilled in the art, and that this application is also intended to protect all modifications and variations of the invention. It is therefore obvious that the invention is limited only by the claims and their equivalents.

81003348100334

Claims

Plate for a Unis with plate-shaped ribs, characterized in that this plate is provided with at least one opening for receiving a tube and with a number of surface elements protruding from the plane of the plate.

2. Plate according to claim 1, characterized in that these surface elements are formed by embossing.

Plate according to claim 1, characterized in that the surface elements make an angle of 10-35 ° with the flow of fluid to occur there on the spot.

4. Plate according to claim 3, characterized in that said angle is between 20 and 25 °.

Plate according to claim 1, characterized in that the surface elements are formed by rotating parts of the plate 15 upwards.

Plate according to claim 1, characterized in that the surface elements consist of strips arranged on the plate.

7. Plate according to claim 1, characterized in that the openings for receiving tubes are elliptical.

Plate according to claim 1, characterized in that the surface elements are arranged in a regular manner.

9. Plate according to claim 1, characterized in that the surface elements are arranged such that they form adjacent vertebrae with opposite directions of rotation.

10. Tube with plate-shaped ribs provided with a number of spaced apart plates which are connected to the tube in a heat-conducting manner, characterized in that each plate is provided with a number of surface elements. stick out of this plate.

Plate-ribbed tube according to claim 10, characterized in that the surface elements make an angle of 10 to 35 ° with the flow of fluid to occur there on the spot.

12. Tube with plate-shaped ribs according to claim 10, characterized in that said angle is between 20 and 25 °.

13. Tube with plate-shaped ribs according to claim 10, characterized in that the tube has an elliptical cross-section. 40

A plate with plate-shaped ribs according to claim 10, characterized in that the surface elements are arranged in a regular manner.

Plate with rib-shaped ribs according to claim 10, characterized in that the surface elements are arranged in such a way that the eddies adjacent to each other have opposite directions of rotation.

16. Plate-ribbed tube according to claim 10, characterized in that the surface elements are arranged such that the axes of the vortices generated by them are directed around the tube.

17 · Plate-ribbed tube according to claim 10, characterized in that the height of the surface elements above the plate is approximately half the distance between two adjacent plates.

Heat exchanger comprising a number of tubes with plate-shaped ribs according to claim 10, characterized in that the plates with different tubes lie in the same planes and the tubes are arranged in columns and rows, the surface elements being arranged between the columns tubes. 20

Heat exchanger according to claim 18, characterized in that the surface elements make an angle of 10 to 55 ° with the flow of fluid to occur there on the spot.

20. Heat exchanger according to claim 19, characterized in that said angle is between 20 and 25 °.

Heat exchanger according to claim 18, characterized in that the surface elements are arranged in a regular manner.

Heat exchanger according to claim 18, characterized in that the surface elements are arranged behind a front edge 50 of the plates.

23. Heat exchanger according to claim 18, characterized in that the surface elements are arranged such that the adjacent vertebrae generated by them have opposite directions of rotation.

24. Heat exchanger according to claim 18, characterized in that the surface elements are arranged such that the rotation of the vortices generated by them is directed around the tube.

25. Heat exchanger with an inlet and an outlet for a 40 first heat transporting fluid and an inlet and an outlet 8 1 00 33 4 for a second heat transporter end fluid, characterized in that this heat exchanger comprises a number of houses with plate-shaped rihhen hevat, each of these tubes comprising a number of spaced apart plates with a number of surface elements protruding from these plates, and said plates being arranged in planes and the tubes arranged in columns and rows the surface elements being arranged between the columns of tubes.

26. Heat exchanger according to claim 25, characterized in that the surface elements make an angle of 10 to 35 ° with the direction of the flow of fluid to occur there on the spot.

27. Heat exchanger according to claim 26, characterized in that said angle is between 20 and 25 °.

28. Heat exchanger according to claim 25, characterized in that the surface elements are arranged in a regular manner.

29. Heat exchanger according to claim 25, characterized in that the surface elements are arranged such that the adjacent vortices generated by them have opposite directions of rotation.

30. Heat exchanger according to claim 25, characterized in that the surface elements are arranged such that the axes of the vortices generated by them are directed around the tubes.

31. Heat exchanger according to claim 25, 1 e characterized in that the surface elements are arranged behind a front edge of the plates.

32. Heat exchanger with an inlet and an outlet for a first heat-transporting fluid and an inlet and an outlet for a second heat-transporting fluid, characterized in that this heat exchanger is provided with a number of plates arranged in parallel with one another a large number of tubes which are substantially perpendicular to these plates and are connected thereto in a heat conducting manner, which tubes are arranged in columns and rows, the plates being provided with a large number of surface elements protruding from these plates and are located between the columns of pipes.

33. Heat exchanger according to claim 32, characterized in that the tubes have at least substantially a rectangular cross-section. ____ 8 1 00 33 4