NO120146B

NO120146B -

Info

Publication number: NO120146B
Application number: NO161267A
Authority: NO
Inventors: A Canteloube; I Taverne
Original assignee: Rubanox Soc
Priority date: 1965-02-26
Filing date: 1966-01-15
Publication date: 1970-09-07
Also published as: FR1434385A; ES321999A1; DE1957742U; US3380518A; GB1124005A

Description

Varmeutveksler med naturlig konveksjon. Heat exchanger with natural convection.

Foreliggende oppfinnelse vedrbrer en varmeutveksler med naturlig konveksjon, såsom kondensator eller fordamper for kjbleapparater, omfattende en i det vesentlige vertikal, plan plate og en rbrkrets som står i varmeutvekslende forhold med platen og omfatter rettlinjede parallelle grener, hvis akser er i det vesentlige vertikale og ligger i platens plan, og platen omfatter avskårne og hbydeforskjbvne vinger som hver er anordnet mellom to grener av spiralen som stbter til dens horisontale langside og hver eneste av vingene er dannet av broformede partier som springer frem delvis til den ene side og delvis til den andre side av platens plan, mens andre vinger er i det vesentlige plane* The present invention relates to a heat exchanger with natural convection, such as a condenser or evaporator for cable appliances, comprising an essentially vertical, flat plate and a tube circuit which is in a heat-exchange relationship with the plate and comprises rectilinear parallel branches, whose axes are essentially vertical and lie in the plane of the plate, and the plate comprises truncated and horizontally displaced wings each of which is arranged between two branches of the spiral perpendicular to its horizontal long side and each one of the wings is formed by bridge-shaped portions which project partly to one side and partly to the other side of the plate's plane, while other wings are essentially plane*

Mange typer av varmeutvekslere anordnet mellom en rbrkrets som forer et fluidum, og en utvendig gass, er allerede kjent, ved hvilke der foreligger naturlig eller tvunget konveksjon. Den-slags varmeutvekslere er vanligvis utformet som plane plater eller generelt som plater, og varmeutvekslingen ved konveksjon lettes ved' vinger som er skåret ut i platemetallet. Many types of heat exchangers arranged between a tube circuit which carries a fluid and an external gas are already known, in which there is natural or forced convection. Heat exchangers of this kind are usually designed as flat plates or generally as plates, and the heat exchange by convection is facilitated by fins cut out of the sheet metal.

Ved en forste type av varmeutvekslere av denne art er rbr-vindingene festet til platen ved sveising, klebing eller ved hjelp av klammere, og ved en annen utfbrelse er rbrkretsen dannet ved at to plater er festet til hinannen og derpå blåst opp på bestemte steder således at der dannes en sammenhengende kanal av en eller annen form, f.eks. spiral- eller meanderform. Denne utfbrelse er kjent som integrert rbrkrets. In a first type of heat exchanger of this kind, the rbr windings are attached to the plate by welding, gluing or with the help of clamps, and in another embodiment, the rbr circuit is formed by attaching two plates to each other and then blowing them up in certain places, thus that a continuous channel of one form or another is formed, e.g. spiral or meander shape. This design is known as an integrated circuit.

Det er også kjent å fremstille varmeutvekslere med integrert rbrkrets omfattende vinger dannet ved utskjæring, utstansing og falsing av platedeler som ligger mellom rbrgrenene, hvor de rettlinjede vinger strekker seg på skrå i forhold til rorets plan. It is also known to produce heat exchangers with an integrated rib circuit comprising wings formed by cutting, punching and folding plate parts that lie between the rib branches, where the rectilinear wings extend obliquely in relation to the plane of the rudder.

Ennvidere er det ved ea plate-varmeutveksler eller en varmeutveksler med integrert rbrkrets kjent å deformere platen ved utstansing og utpressing, således at der mellom to og to rbrgrener dannes en rekke transversale bblgeplater lignende sinusoider som avvekslende rager ut fra hver sin side av platens plan. Disse bblgeplater har omvendt retning fra en linje til den neste. Furthermore, with a plate heat exchanger or a heat exchanger with an integrated tube circuit, it is known to deform the plate by punching and extrusion, so that between two tube branches a series of transverse bellows plates similar to sinusoids are formed which alternately protrude from each side of the plane of the plate. These bubble plates have the opposite direction from one line to the next.

Der oppnås på denne måte en plate med en uregelmessig overflate med en rekke kanaler, gjennom hvilke der passerer luft, hvilke kanaler strekker seg parallelt med rettlinjede deler av rer-kretsen. Varmeutvekslere av denne art har en bket varmeutvekslings-koeffisient, men der oppnås ikke noen stbrre varmeutvekslingsfor-deler som folge av vingeoverflaten, hvilket i forste rekke skyldes at utskjæringen av mange bblgeoverf1ater bevirker en begrensning av bblgeamplituden, hvilket gjor at der ikke oppnåes noen optimal over-foring gjennom overflaten til de gassformede strbmmer. Da hver vinge består av flere etterfølgende halvbblger, befinner på den annen side de midtre vingepartier som ligger mellom to grener av rbrkretsen, seg i stor avstand fra rbrgrenene i forhold til platetyk-kelsen. Dette bevirker at temperaturgradienten mellom disse vingepartier og det omgivende miljb er lav, da varmeoverfbringen i platen er begrenset. Av denne grunn er den tilsvarende varmeutveks-ling mindre. In this way, a plate with an irregular surface is obtained with a series of channels through which air passes, which channels extend parallel to rectilinear parts of the rer circuit. Heat exchangers of this type have a bent heat exchange coefficient, but no greater heat exchange benefits are achieved as a result of the vane surface, which is primarily due to the fact that the cutting out of many bubble surfaces causes a limitation of the bubble amplitude, which means that no optimum over -lining through the surface of the gaseous streams. As each wing consists of several successive half-bulbs, on the other hand, the middle wing sections which lie between two branches of the rib circuit are at a great distance from the rib branches in relation to the plate thickness. This causes the temperature gradient between these wing parts and the surrounding environment to be low, as the heat transfer in the plate is limited. For this reason, the corresponding heat exchange is smaller.

Erfaringen viser dessuten at disse varmeutvekslere har en utilstrekkelig mekanisk styrke, da vingene på grunn av sine lave amplituder ikke danner en beskyttelsessone som springer tilstrekke- lig frem i forhold til rorene. Dessuten tåler vingene dårlig de kompresjonskrefter som virker loddrett på plateplanet. Experience also shows that these heat exchangers have insufficient mechanical strength, as the wings, due to their low amplitudes, do not form a protective zone that protrudes sufficiently in relation to the rudders. In addition, the wings cannot withstand the compression forces that act vertically on the plate plane.

De forskjellige vingesystemer som er foreslått i kjente varmeutvekslere, har generelt til oppgave å skaffe regelmessige ut-strømninger av gass-lag ved å la dem passere gjennom varmeutvekslerens. midtre plan i en i det vesentlige laminær strbm. The various vane systems proposed in known heat exchangers generally have the task of providing regular outflows of gas layers by allowing them to pass through the heat exchanger. middle plane in an essentially laminar strbm.

Oppfinnelsen angår en varmeutveksler med naturlig konveksjon, såsom kondensator eller fordamper for kjbleapparater, omfattende en i det vesentlige vertikal', plan plate og en rbrkrets som står i varmeutvekslende forhold med platen og omfatter rettlinjede parallelle grener, hvis akser er i det vesentlige vertikale og ligger i platens plan, og platen omfatter avskårne og hbydeforskjbvne vinger som hver er anordnet mellom to grener av spiralen som stbtter til dens horisontale langside og hver eneste av vingene er dannet av broformede partier som springer frem delvis til den ene side og delvis til den andre side av platens plan, mens andre vinger er i det vesentlige plane, og oppfinnelsen er basert på den oppdagelse at det er mulig å oke varmeytelsen av varmeutvekslere av den oven-for nevnte art i vesentlig grad ved en sådan anordning av vinger at. luftutstrbmningen blir betydelig modifisert. Dessuten vil varmeutveksleren ifblge oppfinnelsen få en betydelig stbrre mekanisk styrke enn de konvensjonelle varmeutvekslere. The invention relates to a heat exchanger with natural convection, such as a condenser or evaporator for heating appliances, comprising a substantially vertical, flat plate and a tube circuit which is in a heat-exchange relationship with the plate and comprises rectilinear parallel branches, whose axes are substantially vertical and lie in the plane of the plate, and the plate comprises truncated and height-displaced wings, each of which is arranged between two branches of the spiral which rests on its horizontal long side, and each one of the wings is formed by bridge-shaped portions which project partly to one side and partly to the other side of the plane of the plate, while other vanes are essentially plane, and the invention is based on the discovery that it is possible to increase the heat output of heat exchangers of the above-mentioned type to a significant extent by such an arrangement of vanes that. the air flow is significantly modified. Furthermore, according to the invention, the heat exchanger will have a significantly greater mechanical strength than the conventional heat exchangers.

I henhold til oppfinnelsen er enkelte av vingene anordnet på skrå med en bestemt helning i forhold til platenes plan og andre vinger anordnet på skrå med motsatt helning. According to the invention, some of the wings are arranged at an angle with a specific inclination in relation to the plane of the plates and other wings are arranged at an angle with the opposite inclination.

Ennvidere kan der være dannet ytterligere vinger i et gjentatt elementært monster, omfattende tredje, broformede vinger som springer frem i forhold til et av platens plan, og fjerde, broformede vinger som springer frem på den motsatte side, idet disse tredje og fjerde vinger, som er innbyrdes hbydeforskjbvet, er adskilt ved en forste eller annen vinge. Furthermore, there may be further wings formed in a repeated elemental monster, comprising third, bridge-shaped wings which spring forward in relation to one of the planes of the plate, and fourth, bridge-shaped wings which spring forward on the opposite side, these third and fourth wings, which are mutually offset in height, are separated by a front or other wing.

Disse forste og andre vinger har til oppgave å avlede de luftstrbmmer som dannes ved konveksjon i de til rbrgrenene parallelle kanaler og som på hver side av platen er forårsaket av vinge-broene. Man kan derved omdanne den laminære gassutstrbmming til en hvirvelstrbmming. De forste og andre vinger virker dessuten som strevere mellom rbrgrenene, hvilket avstiver platen. These first and second wings have the task of deflecting the air currents that are formed by convection in the channels parallel to the rib branches and which are caused by the wing bridges on each side of the plate. One can thereby convert the laminar gas flow into a vortex flow. The first and second wings also act as struts between the rib branches, which stiffens the plate.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av fblg-ende beskrivelse av tegningen, på hvilken fig. 1 viser et delvis perspektivriss av den nedre venstre del av en kondensator, fig. 2 og 3 viser snitt etter linjene II - II hhv. III - III på fig. 1, og fig. 4 viser et delvist snitt av vingene, analogt med fig. 3, ved en endret utforelse. These and other features of the invention will be apparent from the accompanying description of the drawing, in which fig. 1 shows a partial perspective view of the lower left part of a capacitor, fig. 2 and 3 show sections along the lines II - II respectively. III - III in fig. 1, and fig. 4 shows a partial section of the wings, analogous to fig. 3, in the case of a modified embodiment.

Ved den spesielle utforelse som er vist på fig. 1 - 3, er varmeutveksleren en kjolekondensator og omfatter en integrert ror-krets som et ror 1 i meanderform fremstilt på kjent måte av to på hinannen lagte plater 2 av aluminium eller en aluminium lege r ing ved oppblåsing. Rorets rettlinjede, parallelle grener er betegnet med l<1>og 1". In the particular embodiment shown in fig. 1 - 3, the heat exchanger is a jacket condenser and comprises an integrated rudder circuit such as a rudder 1 in meander shape produced in a known manner from two plates 2 placed on top of each other from aluminum or an aluminum alloy during inflation. The straight, parallel branches of the rudder are denoted by l<1> and 1".

Mellom de rettlinjede, parallelle grener 1' og 1" er der anordnet rekker av på tvers forlbpende vinger som er fordelt i to grupper. Forste gruppe omfatter forste vinger 14 som er anordnet på skrå med en bestemt helning i forhold til platens 2 plan og andre vinger 14a som også er anordnet på skrå, men med motsatt helning i forhold til de forste. Annen gruppe består av tredje vinger i form av broer 11 som stikker ut på den ene side av platens 2 plan, og fjerde vinger i form av broer 14 som stikker ut på platens 2 annen side. De med platens plan parallelle deler 12 og 13 av hver av broene 11 og 15 er innbyrdes parallelle. Hver bro som begynner i nær-heten av de tilstbtende rbrgrener 1' og 1", strekker seg i det vesentlige parallelt med disse grener. Omkretsen av hver bro tilsva-rer en likesidet trapes (fig. 2), hvis store side ligger i platens 2 plan. Ifblge et annet trekk ved oppfinnelsen er hbyden H av broene 11 henholdsvis 15 fra platens 2 plan stbrre enn fremspringet h av rbrgrenene 1' og 1" over samme plan (fig. 2) Between the rectilinear, parallel branches 1' and 1" are arranged transversely continuous wings which are divided into two groups. The first group comprises first wings 14 which are arranged at an angle with a certain inclination in relation to the plane of the plate 2 and others wings 14a which are also arranged obliquely, but with the opposite inclination in relation to the first ones. Another group consists of third wings in the form of bridges 11 which protrude on one side of the plane of the plate 2, and fourth wings in the form of bridges 14 which protrudes on the other side of the plate 2. The parts 12 and 13 of each of the bridges 11 and 15 parallel to the plane of the plate are parallel to each other. Each bridge which begins in the vicinity of the adjacent rib branches 1' and 1", extends in essentially parallel to these branches. The perimeter of each bridge corresponds to an equilateral trapezoid (fig. 2), the large side of which lies in the 2nd plane of the plate. According to another feature of the invention, the height H of the bridges 11 and 15 respectively from the plane of the plate 2 is greater than the projection h of the rib branches 1' and 1" above the same plane (fig. 2)

Foretatte forsbk har vist at det er mulig å oppnå et var-meutvekslingstall på 10,98 kal g sek, mens en kondensator av kjent type med ekvivalente dimensjoner hektet til en persienneplate, under lignende arbeidsbetingelser bare gir en verdi på 5,05 kal g sek. Experiments have shown that it is possible to achieve a heat exchange figure of 10.98 cal g sec, while a condenser of a known type with equivalent dimensions attached to a blind plate, under similar working conditions only gives a value of 5.05 cal g sec .

Dette tekniske fremskritt kan forklares ved at strukturen ifblge oppfinnelsen sikrer en luftsirkulasjon ved turbulent konveksjon. Vingene 11 og 15 bestrykes av forholdsvis tykke gasslag som beveger seg på hver side av varmeutvekslerens midtplan. Hvirvel-dannelsen fremmes av de hellende vinger 14 og 14a som motvirker skorsteinvirkningen forårsaket eventuelt av de fremspringende vinger 11 og 15. This technical progress can be explained by the fact that the structure according to the invention ensures an air circulation by turbulent convection. The wings 11 and 15 are coated with relatively thick layers of gas which move on either side of the middle plane of the heat exchanger. The vortex formation is promoted by the inclined wings 14 and 14a which counteract the chimney effect possibly caused by the protruding wings 11 and 15.

Da hver vinge 11 og 15 dessuten ligger mellom to tilstøt-ende rbrgrener 1' og 11", er temperaturgradienten mellom den sen-trale del av broen og begynnelsen av sidene maksimal, hvilket frem-mer varmeutvekslingen. Den kjennsgjerning at vingeomkretsen er trapesformet i stedet for å være sirkulær, gjor at gassen lettere frigjbres av broene fra platens 2 plan, således at luft spyl ingen blir bedre. Furthermore, since each wing 11 and 15 is located between two adjacent rib branches 1' and 11", the temperature gradient between the central part of the bridge and the beginning of the sides is maximum, which promotes heat exchange. The fact that the wing circumference is trapezoidal instead to be circular, makes it easier for the gas to be released by the bridges from the plate's 2 planes, so that the air flush does not improve.

Fra mekanisk synspunkt har vingestrukturen også store fordeler. Da vingenes 11 og 15 hbyde H er stbrre enn den halve tykkelse h av rbrgrenene 1', 1" ...., oppnås en mekanisk beskyttelse av disse grener. Da på den annen side vingene 11 og 15 er adskilt ved en vinge 14 hhv. 14a som virker som strever, er varmeutvekslerens sammentrykningsmotstand særlig stor, da vingene 11 og 15 i tilfelle sammentrykning knekkes og ikke bbyes. Stivheten av den beskrevne konstruksjon er derfor hby. From a mechanical point of view, the wing structure also has great advantages. As the width H of the wings 11 and 15 is greater than half the thickness h of the rib branches 1', 1"..., a mechanical protection of these branches is achieved. On the other hand, the wings 11 and 15 are separated by a wing 14, respectively 14a which acts as a strut, the compression resistance of the heat exchanger is particularly large, as the wings 11 and 15 in the event of compression are broken and not bent. The rigidity of the described construction is therefore hby.

Denne egenskap i tillegg til beskyttelsen av rbrgrenene l<1>og 1.1" gjor at kondensatorer av aluminiumblikk uten fare kan monteres direkte på baksiden av kjoleskap uten noen beskyttelse. This characteristic, in addition to the protection of the rbr branches l<1> and 1.1", means that aluminum sheet capacitors can be safely mounted directly on the back of refrigerators without any protection.

De på fig. 3 og 4 viste utfbrelser omfatter plane vinger 14 og 14a sorn er noe vridd ved utstansing, således at de oppviser en viss helning i forhold til platens 2 plan, med sine midtlinjer liggende i dette plan. Denne helning er fortrinnsvis mellom 20 og 40°. Vingene 14 og 14a kan tjene til å kaste tilbake de luftstrotn-mer som er avbbyet utad (se fig. 4) eller mot en broformet vinge 11 eller 15. Those in fig. The embodiments shown in 3 and 4 comprise flat wings 14 and 14a which are slightly twisted during punching, so that they exhibit a certain inclination in relation to the plane of the plate 2, with their center lines lying in this plane. This inclination is preferably between 20 and 40°. The wings 14 and 14a can serve to throw back the air currents which are deflected outwards (see fig. 4) or towards a bridge-shaped wing 11 or 15.

De skrå vinger 14, 14a har motsatt helning fra én rekke til den neste, hvilket fremgår klarest av fig. 1. The inclined wings 14, 14a have the opposite slope from one row to the next, which is clearest from fig. 1.

Oppfinnelsen omfatter også varmeutvekslere som består av en enkel plate som bærer vingene og til hvilken rbrviklingen på kjent måte er festet ved sveising eller klammere, idet stedene for rbrviklingens anbringelse er mellom vingerekkene. The invention also includes heat exchangers which consist of a single plate which carries the wings and to which the rbr winding is attached in a known manner by welding or clamps, the places for the rbr winding being placed being between the rows of wings.

Claims

1. A natural convection heat exchanger, such as a condenser or evaporator for heating appliances, comprising a substantially vertical, planar plate and a tube circuit which is in heat exchanging relationship with the plate and comprises rectilinear parallel branches, the axes of which are substantially vertical and lie in the plane of the plate plane, and the plate comprises truncated and height-displaced wings, each of which is arranged between two branches of the spiral perpendicular to its horizontal long side, and each of the wings is formed by bridge-shaped portions which project partly to one side and partly to the

other side of the plane of the plate, while other wings are essentially flat, characterized by the fact that some wings (14) are arranged at an angle with a certain inclination in relation to the plane of the plate (2) and that other wings (14a) are arranged at an angle with the opposite slope.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that at least part of further wings are formed in a repeated elementary monster, comprising third, bridge-shaped wings (11) which spring forward in relation to one of the plates (2) planes and fourth, bridge-shaped wings (15) which spring forward on the opposite side, as these third and fourth wings, which are offset from each other, are separated by a first or second wing (14, 14a).

3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the circumference of the bridge-shaped wings (11, 15) is trapezoidal with the long bottom surface of the trapezoid lying in the plane of the plate (2).

4. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the height of the bridges (11, 15) formed by the wings is greater than the projection of the tubes (l <1> , 11") in relation to the plane of the plate (.2).