NL8102795A

NL8102795A - EQUIPPED TUBES OF HEAT EXCHANGER.

Info

Publication number: NL8102795A
Application number: NL8102795A
Authority: NL
Original assignee: Parca Norrahammar Ab
Priority date: 1981-06-10
Filing date: 1981-06-10
Publication date: 1983-01-03
Also published as: DE3122944A1

Description

* - 1 - N.O. 30236* - 1 - N.O. 30236

Uit evenwijdige buizen bestaande warmteuitwisselaar.Parallel tube heat exchanger.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een uit evenwijdige buizen bestaande warmteuitwisselaar, waarbij een eerste medium wordt geleid in een aantal buisspiralen, die dicht bij elkaar zijn opgesteld en een tweede medium in een aantal tweede buisspiralen, die bij de eerste 5 sprialen zijn opgesteld. Een derde medium kan eventueel worden gevoerd door een aantal leidingen, die worden gevormd tussen de eerste en de tweede buisspiralen, welke een batterij vormen, die is opgesloten in een vat.The present invention relates to a parallel tube heat exchanger, wherein a first medium is guided in a number of tube coils arranged close together and a second medium in a number of second tube coils arranged in the first 5 coils. A third medium may optionally pass through a plurality of conduits formed between the first and second tube coils to form a battery enclosed in a vessel.

Het metallische contact tussen de buisspiralen, die verschillende 10 media voeren, wordt in de eerste plaats gebruikt voor warmteuitwisseling tussen de media, waardoor het metallische contact het warmtetransport door een eventueel uitwendig medium aanvult,The metallic contact between the tube coils, which carry different media, is primarily used for heat exchange between the media, whereby the metallic contact complements the heat transport through an optional external medium,

Een verbetering van deze bekende warmteuitwisselaars wordt ver-kregen door een speciale vorm van de dwarsdoorsnede van de spiraalvorm-15 ige buizen, zodat het contactoppervlak tussen twee aangrenzende buizen in de batterij wordt verbeterd. Een ander kenmerk, dat het effekt van dit metallisch contact verbetert, is de contactdruk tussen de buizen. Door de onderhavige uitvinding wordt een uit buizen bestaande warmteuitwisselaar van het voorgestelde type aangeboden, waarbij de dwarsdoorsnede van 20 de buis een niet-cirkelvormige gedaante heeft, waardoor de inwendige druk in de buizen zich kan wijzigen met de bedoeling een hoge contactdruk in het metallische contact tussen aangrenzende buizen in de batterij te bereiken. De door deze vorm van de buizen verkregen voordelen worden verwezenlijkt, doordat de buis behorende bij tenminste een van 25 de stromingsbanen een niet-cirkelvormige dwarsdoorsnede heeft.An improvement of these known heat exchangers is achieved by a special cross-sectional shape of the spiral-shaped tubes, so that the contact area between two adjacent tubes in the battery is improved. Another feature that improves the effect of this metallic contact is the contact pressure between the tubes. The present invention offers a tubular heat exchanger of the proposed type, the cross-section of the tube having a non-circular shape, which allows the internal pressure in the tubes to change with the intention of a high contact pressure in the metallic contact between adjacent tubes in the battery. The advantages obtained by this form of the pipes are realized in that the pipe belonging to at least one of the flow paths has a non-circular cross section.

Een uitvoeringsvoorbeeld van een uit buizen bestaande warmteuitwisselaar volgens de uitvinidng wordt hierna beschreven aan de hand van de tekening, waarin: fig. 1 toont een rechthoekige dwarsdoorsnde van een buis, 30 fig. 2 toont een dwarsdoorsnede door een batterij met twee buis- kringlopen met metallisch contact tussen de buizen, fig. 3 A en B tonen een dwarsdoorsnde van de buizen op grotere schaal, en fig. 4 is een verticale doorsnede door een warmteuitwisselaar met 35 drie kringlopen.An exemplary embodiment of a tube heat exchanger according to the invention is described below with reference to the drawing, in which: fig. 1 shows a rectangular cross section of a tube, fig. 2 shows a cross section through a battery with two tube cycles with metallic contact between the tubes, Figs. 3 A and B show a larger-scale cross-section of the tubes, and Fig. 4 is a vertical section through a three-circuit heat exchanger.

81 02 79 5 * ' * - 2 -81 02 79 5 * '* - 2 -

Zoals reeds vermeld heeft de dwarsdoorsnede van de buizen een niet-cirkelvormige gedaante en in fig. 1 is deze vorm rechthoekig. De met getrokken lijnen getoonde rechthoek is de dwarsdoorsnede in een onbelaste toestand, wanneer bet materiaal in de buismantel zich in rust bevindt.As already mentioned, the cross section of the tubes has a non-circular shape and in Figure 1 this shape is rectangular. The rectangle shown with solid lines is the cross section in an unloaded state when the material in the pipe jacket is at rest.

5 Wanneer in de buis een inwendige druk wordt uitgeoefend, weergegeven door pijlen, dan ontstaat een buiging van de zijden, als gevolg van de elasti-citeit van het materiaal, welke buiging met stippellijnen is weergegeven. Deze wijze. van belasten kan vergeleken worden met een aan zijn einden ondersteunde balk, welke balk langs zijn lengte wordt belast. De belas-10 ting zal de balk doen doorbuigen, welke doorbuiging afhankelijk is van de elasticiteit van het materiaal. Andere niet-cirkelvormige gedaanten van de dwarsdoorsnede zullen zich op dezelfde wijze gedragen. Dit geldt ook voor buizen met een elliptische dwarsdoorsnede, zoals getoond in fig. 2 en 3, zelfs indien de meest voor de handliggende buiging zal op-15 treden in het platste deel van de elliptische dwarsdoorsnede (fig. 3).When an internal pressure is exerted in the tube, indicated by arrows, a bending of the sides occurs, due to the elasticity of the material, which bend is shown in dotted lines. This way. of loading can be compared to a beam supported at its ends, which beam is loaded along its length. The load will bend the beam, which deflection depends on the elasticity of the material. Other non-circular shapes of the cross-section will behave in the same way. This also applies to tubes with an elliptical cross section, as shown in Figures 2 and 3, even if the most obvious bending will occur in the flattest part of the elliptical cross section (Figure 3).

Ook hier heeft de met getrokken lijnen getekende vorm betrekking op de onbelaste toestand en de met stippellijnen getekende vorm op de belaste toestand, wanneer een inwendige druk wordt uitgeoefend.Here, too, the solid line shape refers to the unloaded state and the dashed line shape to the loaded state when an internal pressure is applied.

De warmteuitwisselingsbatterij volgens fig. 2 is voorzien van een 20 inlaatbuis 1 en een uitlaatbuis 2 om een eerste medium te transporteren en een inlaat 3 en een uitlaat 4 om een tweede medium te transporteren.The heat exchange battery according to Fig. 2 is provided with an inlet tube 1 and an outlet tube 2 for transporting a first medium and an inlet 3 and an outlet 4 for transporting a second medium.

De batterij omvat tenminste in een laag gewonden buizen 5, 6, die het medium omsluiten en geleiden vanaf de inlaat naar de uitlaat res-pektievelijk. De buizen zijn gewonden op een spoellichaam 7 met twee eind-25 flenzen 8, 9. De einden van de buizen 5, 6 van de respectievelijke kring-lopen beginnen bij de leidingen 1 en 3 en wisselen elkaar af, zodat iedere tweede winding in hoogterichting behoort bij de ene kringloop en de andere windingen bij de andere kringloop. De buizen 5 en 6 zijn tegen elkaar aangedrukt en de flenzen 8, 9 drukken de windingen in de 30 axiale richting samen. Het metallische contact zorgt voor een warmtege-leiding vanaf de buis 5 naar de buis 6. Dit type van gezamenlijke winding van de buizen zal de expansie van de buismantels in de belaste toestand beperken en een verlenging van het contactoppervlak tussen de aangrenzende buizen in de windinge veroorzaken. Deze verlenging van het contactopper-35 vlak en de grote druk, die de buizen op elkaar uitoefenen, verbeteren de warmteoverdracht door het metallische contact tussen de buizen.The battery includes at least one layer of wound tubes 5, 6 which enclose and guide the medium from the inlet to the outlet, respectively. The tubes are wound on a coil body 7 with two end-flanges 8, 9. The ends of the tubes 5, 6 of the respective circuits start at the lines 1 and 3 and alternate so that every second turn in height direction belongs to one cycle and the other windings to the other cycle. Tubes 5 and 6 are pressed together and flanges 8, 9 compress the windings in the axial direction. The metallic contact provides heat conduction from the tube 5 to the tube 6. This type of joint winding of the tubes will limit the expansion of the tube jackets in the loaded condition and an extension of the contact area between the adjacent tubes in the coil cause. This extension of the contact surface and the high pressure exerted by the tubes on each other improve heat transfer through the metallic contact between the tubes.

81 02 7 9 5 - 3 -81 02 7 9 5 - 3 -

Volgens een andere uitvoeringsvorm is de batterij opgenomen in een vat 10 (fig.4·), dat een derde medium bijvoorbeeld water bevat. Het vat heeft een eindwand 11 aan de bodem en een andere eindwand 12 aan de bovenzijde en is gesloten om het water onder druk te houden, zodat de 5 cirbulatie wordt verkregen naar radiatoren en dergelijke. De batterij is opgesteld in het midden van het vat en voorzien van inlaat- en uitlaat-verdeelbuizen 13, 14, voor een eerste stromend medium en inlaat- en uit-laatverdeelbuizen 15, 16 voor een tweede medium. De batterij bestaat uit twee in verschillende lagen en windingen gewonden buizen 17, 18, 10 die elliptische dwarsdoorsneden hebben en de media transporteren van de inlaat- resp. naar de uitlaatverdeelbuizen. Het derde medium is af-komstig van een buis 19 en wordt verwarmd door de buis 17, die het eerste medium omhult, gedurende buitenwaarts passeren door de batterij in spiraalvormige leidingen 20 tussen de buizen naar de uitlaat via de 15 buis 21 via de vatmantel. De buizen 17, 18 worden in het vat tegen elkaar gedrukt, de eindwanden 11 en 12 drukken tegen de batterij in axiale richting. Dit zal een verlenging van het contactoppervlak tussen de buizen veroorzaken en de warmteoverdracht door metallisch '-contact tussen de buizen verbeteren, wanneer een inwendige druk wordt uitgeoefend, zoals 20 hierboven is beschreven.In another embodiment, the battery is contained in a vessel 10 (Fig. 4), which contains a third medium, for example, water. The vessel has an end wall 11 at the bottom and another end wall 12 at the top and is closed to keep the water under pressure, so that circulation to radiators and the like is obtained. The battery is disposed in the center of the vessel and includes inlet and outlet manifolds 13, 14 for a first flowing medium and inlet and outlet manifolds 15, 16 for a second medium. The battery consists of two tubes 17, 18, 10 wound in different layers and turns, which have elliptical cross-sections and transport the media from the inlet and / or outlet. to the exhaust manifolds. The third medium originates from a tube 19 and is heated by the tube 17, which envelops the first medium, during outward passage through the battery in spiral conduits 20 between the tubes to the outlet through the tube 21 through the vessel jacket. The tubes 17, 18 are pressed together in the vessel, the end walls 11 and 12 press against the battery in the axial direction. This will cause an extension of the contact area between the tubes and improve the heat transfer by metallic contact between the tubes when an internal pressure is applied, as described above.

De beschreven en getoonde uitvoeringsvormen van de uitvinding tonen aan hoe de uitvinding kan worden toegepast. De uitvoeringsvormen kunnen natuurlijk gewijzigd worden binnen het kader van de uitvinding.The described and shown embodiments of the invention demonstrate how the invention can be applied. The embodiments can of course be modified within the scope of the invention.

De buis met dwarsdoorsnede als een ellips kan met de lange as van de 25 ellips hetzij loodrecht op de axiale richting van de winding (fig. 3A) of evenwijdig met deze richting (fig. 3B) worden gewonden.The cross-section tube as an ellipse can be wound with the long axis of the ellipse either perpendicular to the axial direction of the winding (Fig. 3A) or parallel to this direction (Fig. 3B).

81 02 7 9 581 02 7 9 5

Claims

Tubular heat exchange battery, comprising spirally wound tubes, which together form at least primary and secondary flow paths and which are arranged in pairs with a tube from each of the flow path in closely spaced coils within the coil 5, which coils pressed by the pressure of a pair of interconnected walls of the battery, characterized in that the tube associated with at least one of the flow paths has a non-circular cross section.

2. Battery according to claim 1, characterized in that the non-circular cross section is an ellipse.

Battery according to claim 2, characterized in that the long axis of the elliptical cross section is perpendicular to the axial direction of the winding of the tubes in the battery (Fig. 3A).

Battery according to claim 2, characterized in that the long axis of the elliptical cross-section is parallel to the axial direction of the winding of the tubes in the battery (Fig. 3B).

Battery according to claim 1, characterized in that a tertiary flow path is formed by the spiral conduits (20) including the space between the tubes (17, 18) in the battery and bounded by the inside of a heat exchange vessel (10), which encloses the battery. 81 02 7 9 5