DE1086253B

DE1086253B - Heat exchangers with parallel walls delimiting the flow channels and additional heat exchange surfaces made up of zigzag curved lattice structures

Info

Publication number: DE1086253B
Application number: DER20747A
Authority: DE
Inventors: Stefan George Bauer; Norman Battle
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1957-03-11
Filing date: 1957-03-11
Publication date: 1960-08-04

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher. Es sind Wärmeaustauscher bekannt, in deren Strömungskanäle Gittergebilde eingesetzt sind; diese Gittergebilde umfassen dabei eine Reihe streifenförmiger in Längsrichtung des Gittergebildes verlaufender Elemente, welche in Zickzackform gebogen sind und mit Bugstellen sich in wärmeaustauschender Berührung mit den Wänden der Strömungskanäle befinden.The invention relates to a heat exchanger. There are known heat exchangers in their flow channels Lattice structures are used; these lattice structures include a number of stripes elements running in the longitudinal direction of the lattice structure, which are bent in a zigzag shape and with bow points are in heat-exchanging contact with the walls of the flow channels are located.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Wärmeaustauschern dieser Art den Wärmeaustauschwirkungsgrad zu verbessern.The invention is based on the object of improving the heat exchange efficiency in heat exchangers of this type to improve.

Bei einem Wärmeaustauscher, bei dem die Strömungskanäle für das eine Medium zwischen jeweils zwei parallel verlaufenden Wänden ausgebildet sind und zusätzliche Wärmeaustauschflächen aus Gittergebilden aufweisen, deren jedes eine Reihe streifenförmiger, in zur Strömungsrichtung des Mediums parallelen Ebenen liegender Elemente umfaßt, die zickzackförmig gebogen sind und an den Bugstellen mit den Wänden in thermischem Kontakt stehen, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gittergebilde derart ineinander geschachtelt sind, daß jedes streifenförmige Element des einen Gittergebildes in Zwischenräumen der streifenförmigen Elemente des anderen Gittergebildes eingesetzt ist und diejenigen Teile eines Gittergebildes, welche in Form des zickzackförmigen Verlaufs in den Raum zwischen den Wänden zu liegen kommen, inIn the case of a heat exchanger in which the flow channels for the one medium between each two parallel walls are formed and additional heat exchange surfaces made of grid structures have, each of which is a series of strip-shaped, in the direction of flow of the medium includes parallel planes lying elements, which are bent in a zigzag shape and at the bow points are in thermal contact with the walls, this object is achieved according to the invention by that the lattice structures are nested in one another that each strip-shaped element of the one Lattice structure used in the spaces between the strip-shaped elements of the other lattice structure is and those parts of a grid structure, which in the form of the zigzag course in the Space between the walls come to lie in

Wärmeaustauscher mit die Strömungskanäle begrenzenden parallelen Wänden und aus zickzackförmig gebogenenHeat exchangers with parallel walls delimiting the flow channels and from zigzag curved

Gittergebilden aufgebauten zusätzlichenLattice structures built up additional

WärmeaustauschflächenHeat exchange surfaces

Anmelder:Applicant:

Rolls-Royce Limited,Rolls-Royce Limited,

Derby (Großbritannien)Derby (Great Britain)

Vertreter: Dipl.-Ing. F. WeickmannRepresentative: Dipl.-Ing. F. Weickmann

und Dr.-Ing. A. Weickmann, Patentanwälte,and Dr.-Ing. A. Weickmann, patent attorneys,

München 2, Brunnstr. 8/9Munich 2, Brunnstr. 8/9

Stefan George Bauer, Idridgehay, Derby, und Norman Battle, Chilwell, Nottingham *Stefan George Bauer, Idridgehay, Derby, and Norman Battle, Chilwell, Nottingham *

(Großbritannien), sind als Erfinder genannt worden(Great Britain) have been named as inventors

liegenden Metallstreifen, wobei die zwischen zwei unmittelbar hintereinanderliegenden Reihen von Schlitzen liegenden Querstreifen in die Bugstellen zu liegenlying metal strips, with the between two immediately one behind the other rows of slits lying horizontal stripes in the bow places

einer zur Strömungsrichtung senkrechten Richtung 30 kommen und für die Befestigung an den Wänden des gegenüber den entsprechenden Teilen des anderen Wärmeaustauschers dienen.
Gebildes versetzt sind. ■ Es gibt Wärmeaustauscher aus einer Vielzahl vona direction 30 perpendicular to the direction of flow and serve for attachment to the walls of the opposite of the corresponding parts of the other heat exchanger.
Are offset. ■ There are a wide variety of heat exchangers

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung wird Rohren, welche den Strömungsweg für das eine Ströerreicht, daß die Räume zwischen den einzelnen Win- mungsmittel bilden; die Rohre bestehen dabei aus düngen des einen Gittergebildes durch die Windungen 35 einem mittleren Hauptteil mit Wänden von engem, des zweiten Gittergebildes ausgefüllt werden und da- gegenseitigem Abstand und wesentlich größerer Breiher eine erhöhte Verwirbelung des durchströmenden tenausdehnung senkrecht zur Rohrachse und aus End-Mediums und eine Vermehrung der von ihm un- teilen von rechteckigem Querschnitt, deren Wände mittelbar beaufschlagten Elemente erzielt wird. größeren Abstand besitzen als die entsprechendenThis inventive design pipes that reach the flow path for the one stream, that the spaces between the individual winches form; the pipes consist of fertilize the one grid structure through the turns 35 a central main part with walls of narrow, of the second lattice structure and the distance between them and much larger peaks an increased turbulence of the flowing through tenausdehnung perpendicular to the pipe axis and from the end medium and an increase in the rectangular cross-section, the walls of which are divided by it indirectly acted upon elements is achieved. have a greater distance than the corresponding

Die streifenartigen Elemente eines jeden Gitter- 40 Wände des Hauptteiles, dafür aber eine geringere gebildes können in an sich bekannter Weise Drähte Breitenausdehnung. Die Rohre sind so gepackt, daß sein, welche abschnittsweise zueinander parallel sich die Wände der Endteile berühren, während die laufen und an in der Strömungsrichtung verlaufenden Hauptteile der einzelnen Rohre voneinander Abstand Querdrähten befestigt sind. haben und damit Strömungswege für ein zweites Strö-The strip-like elements of each grid wall of the main part, but a smaller one formed can width extension wires in a manner known per se. The pipes are packed so that be, which in sections parallel to each other touch the walls of the end parts, while the run and spaced from one another on main parts of the individual tubes running in the direction of flow Cross wires are attached. have flow paths for a second flow

Die Querdrähte liegen dabei zweckmäßig selber an 45 mungsmittel freilassen. Auf die Ausbildung dieser den Wänden an und sind an diesen befestigt. Die Strömungswege kann der Erfindungsvorschlag mit Befestigung der Gittergebilde an den Wänden erfolgt
vorzugsweise an den Bugstellen der Gittergebilde.The cross wires are expediently left free themselves at 45. On the training of these the walls and are attached to them. The inventive proposal can create the flow paths by attaching the grid structure to the walls
preferably at the bow points of the lattice structure.

Vorzugsweise sind die Drähte abgeflacht.Preferably the wires are flattened.

Nach einer anderen Ausführungsform kann jedes Gittergebilde aus einem Metallblech bestehen, aus dem hintereinanderliegende Reihen von zueinander parallelen Schlitzen ausgestanzt sind, deren Breite, ebenso groß ist wie die Breite der zwischen ihnenAccording to another embodiment, each grid structure can consist of a metal sheet the consecutive rows of parallel slots are punched out, the width of which as great as the width of the between them

Vorteil angewandt werden.Advantage can be applied.

" Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es stellt dar"The figures show an embodiment of the invention. It represents

Fig. 1 ein Stück eines Gittergebildes vor seiner Zickzackverformung,1 shows a piece of a lattice structure before its zigzag deformation,

Fig. 2 einen Seitenriß des in Zickzackform gebogenen Gebildes der Fig. 1, und zwar in einem Maßstab, der größer ist als jener der Fig. 1,Fig. 2 is a side elevation of the zigzag curved structure of Fig. 1, on a scale; which is larger than that of Fig. 1,

009 569/296009 569/296

Fig. 2 A einen Querschnitt nach' Linie II a-ll α der Fig. 2,Fig. 2A shows a cross section along the line II a-ll α of Fig. 2,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht, welche die Ineinanderschachtelung von zwei Gittern und deren Unterbringung zwischen benachbarten Wärmeaustauschrohren zeigt,3 is an enlarged view showing the nesting of two grids and their placement between adjacent heat exchange tubes shows,

Fig. 3 A einen Querschnitt nach der Linie III α-ΙΠ α der Fig. 3,Fig. 3 A shows a cross section along the line III α-ΙΠ α of Fig. 3,

Fig. 4 ein Stück einer Blechtafel mit in Reihen ausgestanzten Schlitzen und übriggebliebenen streifen- xo artigen Elementen und4 shows a piece of sheet metal with slots punched out in rows and remaining strips like elements and

Fig. 5 einen Seitenriß im Schnitt des zu Zickzackform gebogenen Gittergebilde der Fig. 4.5 shows a side elevation in section of the lattice structure of FIG. 4 bent into a zigzag shape.

Gemäß Fig. 1 wird ein Gitter aus Längsdrähten 10 hergestellt, die zueinander parallel verlaufen und untereinander durch Verlötung oder Verschweißung mit Querdrähten 11 verbunden sind. Vorzugsweise haben die Drähte 10 eine abgeflachte Form (Fig. 2A). Die Drähte 11 sind in Längsrichtung des Gitters so voneinander beabstandet, daß nach der Zickzackverformung die Querdrähte alle auf einer Seite des Gittergebildes liegen, wie Fig. 2 zeigt.According to FIG. 1, a grid is made from longitudinal wires 10 which run parallel to one another and are connected to one another by soldering or welding with transverse wires 11. Preferably the wires 10 have a flattened shape (Fig. 2A). The wires 11 are like this in the longitudinal direction of the grid spaced apart that after the zigzag deformation the transverse wires are all on one side of the Lattice structure lie, as Fig. 2 shows.

In Fig. 3 sind zwei solcher Gittergebilde ineinandergeschachtelt. In dieser Figur erkennt man Wärmeaustauschflachrohre 12; die Gittergebilde sind an den Wänden der Flachrohre angelötet; die Querdrähte sind so angebracht, daß sie an diesen Wandflächen befestigt werden können.In Fig. 3, two such grid structures are nested. In this figure, flat heat exchange tubes can be seen 12; the grid structures are soldered to the walls of the flat tubes; the cross wires are positioned so that they can be attached to these wall surfaces.

Aus den Fig. 3 und 3 A erkennt man a), daß die Querdrähte 11 des einen Gittergebildes in Berührung mit dem einen Rohr 12 und die Querdrähte 11 des anderen Gittergebildes in Berührung mit dem anderen Rohr 12 stehen, b), daß die zickzackförmig verlaufenden Drähte 10 des einen Gittergebildes zwischen den zickzackförmig verlaufenden Drähten 10 des anderen Gittergebildes liegen und c), daß diejenigen Teile der Drähte 10 eines Gittergebildes, welche von dem einen Rohr 12 nach dem anderen reichen, in Längsrichtung der Rohre 12 gegenüber den entsprechenden Teilen des anderen Gittergebildes versetzt sind. ■From FIGS. 3 and 3 A it can be seen a) that the transverse wires 11 of a lattice structure are in contact with one tube 12 and the transverse wires 11 of the other lattice structure in contact with the other Stand tube 12, b) that the zigzag wires 10 of a lattice structure between the zigzag wires 10 of the other lattice structure and c) that those parts of the Wires 10 of a lattice structure, which extend from one tube 12 after the other, in the longitudinal direction of the tubes 12 are offset with respect to the corresponding parts of the other lattice structure. ■

Im Betrieb strömt eine Flüssigkeit, etwa flüssiges Natrium, durch die Kanäle, welche die ineinanderverschachtelten Drahtgebilde aufnehmen, und zwar in Richtung der Querdrähte 11. Es wird daher der Wärmeübergang von der Flüssigkeit auf die Luft durch die Wärmeleitung von den Wänden des Rohres 12 nach den erweiterten Wärmeaustauschflächen, die in Form der zwischen den Rohren liegenden Drahtgebilde vorliegen, gefördert.In operation, a liquid, such as liquid sodium, flows through the channels that nested them Record wire formation, in the direction of the transverse wires 11. It is therefore the Heat transfer from the liquid to the air through the conduction of heat from the walls of the pipe 12 according to the expanded heat exchange surfaces, which are in the form of the wire structures lying between the tubes available, promoted.

Nach einem anderen Herstellungsverfahren der Gittergebilde werden aus einem Metallblech Schlitze in Reihen ausgeschnitten, wie Fig. 4 zeigt. Es bleiben dabei streifenartige Elemente 14 übrig, deren Breite im wesentlichen ebenso groß ist wie die Breite der Schlitze. Benachbarte Reihen ausgestanzter Schlitze S5 sind durch durchgehende Metallstreifen 15 voneinander getrennt, welche in entsprechender Weise, wie die Querdrähte 11 der Fig. 1, eingeteilt sind. Wenn das gestanzte Blech zu Zickzackform verbogen wird, wie Fig. 5 zeigt, so treten die Metallstreifen 15 an den gleichen Stellen auf, wie die Drähte 11 in Fig. 2. Die Vermeidung der Querdrähte bei dieser Ausführungsform verringert den Strömungswiderstand, der dem Luftstrom durch die Wärmeaustauschkanäle entgegenwirkt. According to another method of manufacturing the grid structures, slits are made from a sheet of metal cut out in rows as shown in FIG. There remain strip-like elements 14, the width of which is substantially the same as the width of the slots. Adjacent rows of punched slots S5 are separated from one another by continuous metal strips 15, which in a corresponding manner, as the Cross wires 11 of Fig. 1, are divided. When the stamped sheet metal is bent into zigzag shape, like Fig. 5 shows that the metal strips 15 occur in the same places as the wires 11 in Fig. 2. The Avoidance of the cross wires in this embodiment reduces the flow resistance that the Counteracts air flow through the heat exchange channels.

Die streifenartigen Elemente des einen Gittergebildes sind gegenüber den streifenartigen Elementen des anderen Gittergebildes in ähnlicher Weise versetzt wie die Drähte in den Fig. 3 und 3 A.The strip-like elements of a grid structure are opposite to the strip-like elements of the other grid structure is offset in a manner similar to that of the wires in FIGS. 3 and 3A.

Nach einer anderen Ausführungsform sind die Gittergebilde ähnlich wie die in den Fig. 1 bis 3 A gezeigten, mit der einen Ausnahme, daß die Querdrähte weggelassen und die Bugstellen der Zickzackdrähte 10 an den Wänden der Rohre 12 befestigt sind. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Drähte 10 zwischen den Rohren 12 versetzt angeordnet, wie Fig. 3 und 3 A zeigen.According to another embodiment, the grid structures are similar to those shown in FIGS. 1 to 3 A, with the one exception that the cross wires are omitted and the bow points of the zigzag wires 10 are attached to the walls of the tubes 12. The wires 10 are also in this embodiment arranged offset between the tubes 12, as shown in FIGS. 3 and 3A show.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Heat exchanger in which the flow channels for one medium between two parallel walls are formed and additional heat exchange surfaces made of lattice structures each of which has a row of comprises elements lying in planes parallel to the direction of flow of the medium, which Are bent in a zigzag shape and are in thermal contact with the walls at the bow points stand, characterized in that the lattice structures are nested in one another that each strip-shaped element of a grid structure in the spaces between the strip-shaped elements of the other lattice structure is used and those parts of a lattice structure which as a result of the zigzag shape come to lie in the space between the walls, in one to the Direction of flow perpendicular to the corresponding parts of the other structure are offset.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that in a known manner the strip-like elements of each lattice structure are wires which are connected in sections to one another run in parallel and are attached to transverse wires running in the direction of flow.

3. Heat exchanger according to claim 1 and 2, characterized in that the transverse wires bear against the walls and are attached to them.

4. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the grid structure with the bow points are attached to the walls.

5. Heat exchanger according to claim 1 to 3, characterized in that the wires are flattened are.

6. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that each grid structure consists of one Sheet metal is made up of rows one behind the other are punched out of mutually parallel slots, the width of which is as great as the width of the metal strips lying between them, with that between two immediately one behind the other rows of slits lying horizontal stripes in the bow places come and serve for attachment to the walls of the heat exchanger.

Documents considered: German Patent No. 675 464; U.S. Patent Nos. 2,571,631, 1,899,080.

1 sheet of drawings