DE1501519A1 - Kreuzgegenstroemer - Google Patents

Description

Geseilschaft für Linde's Eismaschinen Aktiengesellschaft

(P 194) \\)^^Z^^* H 05/020

22.4.1965 Str/Pi

Kreuzgegenströmer

Der Wärmeaustausch zwischen zwei strömenden Medien hangt ab von der mittleren Temperaturdifferenz zwischen diesen und ausserdem von der in erster Linie durch die Strömungsverhältnisse festgelegten Wärmeübergangszahl. Die Forderung nach gutem Wärmeübergang wird nun durch die verschiedenen Strömungsarten, nämlich Gleichstrom, Gegenstrom und Kreuzstrom, in unterschiedlicher Weise erfüllt. So ist die Gegenstromführung der Gleichstromführung und auch der Kreuzstromführung dadurch überlegen, daß bei gegebener Ein- und Austrittstemperatur die mittlere Temperaturdifferenz am größten, die Temperaturdifferenz am warmen bzw. kalten Ende und damit die durch unvollständigen Wärme-

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austausch bedingten Energieverluste aber am kleinsten sind. Kreuzstrom hingegen ist durch die höchsten Wärmeübergangsζahlen ausgezeichnet. Aus diesem Grunde hat sich die Kombination von Kreuzstrom und Gegenstrom in den sogenannten "Kreuzgegenströmern* als besonders wirksam erwiesen. Die bekannteste Bauart dieser Kreuzgegenströmer besteht aus vielen Lagen schraubenförmig gewundener Rohre und einem diese umgebenden Mantel. Das im Aussenraum strömende Medium trifft dabei nahezu senkrecht auf die Rohre auf; an jeder einzelnen Stelle besteht also Kreuzstrom. In der Gesamtwirkung bleibt trotzdem der Gegenstrom erhalten.

Bei den bekannten Ausführungen sind die Rohre der Gegenströmerwicklung von Lage zu Lage wechselnd rechtsgängig und linksgängig gewunden. Zur Befestigung dienen zwischen die einzelnen Lagen eingelegte Stäbe oder Drähte, die tragfähig und daher in entsprechender Stärke ausgeführt sein müssen. Ein bestimmter, durch die tragende Punktion der Stäbe oder Drähte bedingter Lagenabstand kann also nicht unterschritten werden. Damit ist aber auch der Außenquerschnitt festgelegt. Dies wiederum hat aur Folge, daß die Geschwindigkeit des strömenden Mediums im Außenraum bei gegebener Druckdifferenz oft nicht im gewünschten Maß erhöht, der Wärmeaustausch also nur unwesentlich durch Vergrößerung der Turbulenz verbessert werden kann.

Um im Interesse eines guteh Wärmeaustausches eine gleichmäßige Gasverteilung im Innern der Rohre zu gewährleisten, müssen sämtliche Rohre der Gegenströmerwicklung praktisch gleich

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lang sein· Da aber der Durchmesser von Lage zu Lage zunimmt, wächst auch die Rohrlänge von Lage zu Lage, wenn die Windungszahl gleich bleibt. Bei geringer Zahl der Lagen ist dies ohne Bedeutung. Bei einer größeren Zahl von Lagen aber kann die hierdurch bedingte Beeinträchtigung des Wärmeübergangs allerdings nicht mehr in Kauf genommen werden.

Bei den bekannten Kreuzgegenströmern wird die Forderung nach annähernd gleicher Rohrlänge dadurch erfüllt, daß in etwa proportional mindern von Lage zu Lage zunehmenden Durchmesser die Zahl der Rohre je Windung erhöht wird. Dementsprechend nimmt die Zahl der Windungen je Lage bei gleicher Neigung von innen nach außen ab, die Steigung wächst. Der Zusammenhang zwischen diesen Größen ist durch folgende Beziehungen bestimmt:

H = axiale Höhe des Kreuzgegenströmers

ζ = Zahl der parallel gewickelten Rohre einer Lage

(1) H «* ζ ' w · h wobei w = Zahl der mit den parallelen Roh

ren ausgeführten Windungen je Lage

h = senkrechter Abstand zwischen den Rohrmittelpunkten

Bei kleiner Neigung der Windungen gilt ferner:

(2) L*«w · 2r^ wobei L = Rohrlänge

r = Radius einer Windung

Die Neigung N einer Windung ist festgelegt durch H und L: O) N = g

H, die axiale Höhe des Kreuzgegenströmers, und h, der senkrech-

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IU I i IUI LiIiMV w —.w... —— —

te Abstand zwischen zwei Rohrmittelpunkten einer Lage, sollen konstant bleiben. Sie werden so gewählt, daß einerseits der Druckabfall nicht zu groß, andererseits die Turbulenz im Interesse eines guten Wärmeübergangs nicht zu klein ist.

L soll, wie bereits erwähnt, über sämtliche Lagen des Gegenströmers nach Möglichkeit konstant gehalten werden. Bei Betrachtung von Gleichung (2) zeigt sich, daß dies trotz von Lage zu Lage wachsendem r dann möglich ist, wenn w vermindert wird. Wegen Gleichung (1) darf dies aber nur in dem Maß geschehen, daß das Produkt z«w ebenfalls konstant bleibt. Daraue resultiert zwangsläufig eine entsprechende Vergrößerung von z.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die aus lagenweise schraubenförmig gewundenen Rohren und einem diese umgebenden Aussenmantel bestehenden Kreuzgegenströmer, bei welchen mit wachsendem Durchmesser die Zahl der parallel gewickelten Rohre einer Lage derart vermehrt und die Zahl der mit den parallel gewickelten Rohren ausgeführten Windungen entsprechend so weit vermindert ist, daß die mittlere Rohrlänge konstant bleibt, derart zu gestalten, daß der Lagenabstand beliebig verkleinert und dadurch die Turbulenz erhöht werden kann.

Diese Forderung wird erfindungsgemäß dadurch erfüllt, daß der Kreuzgegenströmer aus mehreren, mindestens eine Rohrlage umfassenden Wicklungsabschnitten besteht, zwischen die ein Blechmantel eingelegt ist.

Die eingelegten Blechmäntel erhöhen die Festigkeit der Wicklung, so daß die Tragfähigkeit und damit die Dicke der

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Abstandshalter vermindert werden kann. Besonders wenn z.B. ein Wicklungsabschnitt aus nur einer einzigen Lage bestehen soll,

werden die Rohre vor der Ausführung der Gegenströmerwieklung zweckmäßig mit Draht umwickelt,, dessen Stärke allein durch den gewünschten Abstand zwischen Blechmantel und Rohr bestimmt ist. Mehrere derartige durch Blechmäntel getrennte Einzellagen ergeben dabei unabhängig von ihrem Wicklungssinn eine dichtere Packung der Rohre als bei denjenigen Gegenströmern, die aus abwechselnd rechts- und linksgängig gewundenen Rohrlagen ohne dazwischengelegte Blechmäntel bestehen.

Es ist allerdings vorteilhaft, den Gegenströmer höchstens teilweise ausschließlich aus durch Blechmäntel getrennten Einzellagen aufzubauen. Soll nun ein Wicklungsabschnitt mehrere Rohrlagen umfassen, so werden diese gemäß einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung des Erfindungsgedankens gleichsinnig auf Lücke gewickelt. Auf diese Weise kann die Packungsdichte der Rohre noch weiter erhöht werden. Dabei hat die folgende Lage an der vorhergehenden einen festen Halt, ohne daß wie bei der gegensinnigen Wicklung zur Befestigung der einzelnen Lagen tragende Stege nötig wären. Lediglich zur Einhaltung eines bestimmten Abstandes zwischen den Lagen sind Stege erforderlich, deren Stärke wiederum ausschließlich durch den gewünschten Abstand, d.h. also durch den gewünschten Druckabfall gegeben ist. Die Lagenabstände können somit weitgehend verkleinert und die Rohre im Grenzfall direkt aufeinandergelegt werden.

BAD ORiü^ 909826/0462 ·/·

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Wenn jedoch wie beim Gegenströmer gemäß der Erfindung die einzelnen Lagen gleichsinnig auf Lücke gewickelt werden, kann die Zahl ζ der parallel gewickelten Rohre einer Lage nicht wie bei den bekannten Anordnungen, um die Rohrlänge konstant zu halten, ohne weiteres in Abhängigkeit vom Radius verändert werden. Um trotzdem eine gleichmäßige Verteilung des Gasstromes auf die einzelnen Rohre zu gewährleisten, bleiben die Zahl der parallel gewickelten Rohre je Lage ebenso wie die Zahl der mit den parallel gewickelten Rohren ausgeführten Windungen innerhalb eines Wicklungsabschnitts konstant; gleichzeitig ist die Zahl der Lagen so bemessen, daß die durch die Konstanz der Rohrzahl bedingte Erhöhung der Rohrlänge einen bestimmten Wert nicht überschreitet.

Wenige gleichsinnig auf Lücke gewickelte Lagen mit gleicher Rohr- und Windungszahl werden also zu einem Wicklungsabschnitt zusammengefaßt. Innerhalb eines jeden Wicklungsabschnitts nimmt dabei die Rohrlänge von Lage zu Lage mit dem Durchmesser etwas zu. Damit verbunden ist eine geri fügige Verkleinerung der Windungsneigung von innen nach außen. Die mittlere Rohrlänge bleibt dabei über den gesamten (Jegenströmer praktisch konstant. Wenn die Differenz zwischen der Rohrlänge der innersten und der Rohrlänge der äußersten Lage eines Wicklungsabschnittes so groß geworden ist, daß der dadurch bedingte Unterschied der Gasmenge nicht mehr vernachlässigt werden kann, wird der Wicklungsabschnitt beendet, ein

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Blechmantel eingelegt und ein neuer Wicklungsabschnitt begonnen, dessen Rohrzahl je Windung dem vergrößerten Radius angepaßt ist. Die Zahl der Windungen wird dabei, wie bereits erläutert, von einem Wicklungsabschnitt zum nächsten derart vermindert, daß die Bedingung z.w = const, erfüllt ist. Die mittlere Windungsneigung des neuen Wicklungsabschnitts ist dabei wieder die gleiche wie die mittlere Windungsneigung des vorhergehenden Abschnitts.

Demgemäß besteht die vorstehend erläuterte Ausführungsform der Erfindung darin, daß jeder Wicklungsabschnitt mindestens zwei Lagen gleichsinnig auf Lücke gewickelter Rohre umfaßt, wobei die Zahl der parallel gewickelten Rohre je Lage ebenso wie die Zahl der mit den parallel gewickelten Rohren ausgeführten Windungen innerhalb eines Wicklungsabschnitts konstant bleiben und wobei die Zahl der Lagen so bemessen ist, daß die durch die Konstanz der Rohrzahl bedingte Erhöhung der Rohrlänge einen bestimmten Wert nicht überschreitet.

Zweckmäßigerweise ist dabei die Rohrlänge der äußersten Lage eines Wicklungsabschnitts nur um höchstens 10 bis 15 % größer als die Rohrlänge der innersten Lage dieses Abschnitts.

Der kürzeste Abstand zwischen zwei einander benachbarten Rohren, a, soll vorzugsweise 0,2 bis 2 mm betragen.

Die zwischen die einzelnen Wicklungsabschnitte eingelegten Blechmäntel bestehen in Weiterbildung des Erfindungs-

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gedankens jeweils aus einem einzelnen Band oder aus mehreren in Achsrichtung parallelen Bändern, die im gleichen oder entgegengesetzten Sinn wie die Rohrwickel um das Bündel gewickelt sind. Es ist dabei zweckmäßig, zwischen den einzelnen Bändern einen Abstand zu belassen. Dadurch wird eine gleichmäßige Gasverteilung im Außenraum auf sämtliche Wicklungsabschnitte gewährleistet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestehen die zwischen die einzelnen Wicklungsabschnitte eingelegten Blechmäntel jeweils aus einem oben und unten offenen Zylinder mit geschlossener Mantelfläche.

Das Prinzip, nach dem der Kreuzgegenströmer gemäß der Erfindung aufgebaut ist, sei ebenso wie weitere besonders vorteilhafte Ausbildungen des Erfindungsgedankens anschließend anhand von zwei schematischen Darstellungen beispielsweise erläutert.

Pig, 1 und 2 stellen je einen Schnitt durch den ersten und zweiten Wicklungsabschnitt eines Gegenströmers dar, wobei der Übersichtlichkeit halber nur ein Bruchteil der Höhe und Breite dargestellt ist. Außerdem ist der Schnitt parallel zur Gegenströmerachse so geführt, daß die erste Lage des zweiten Wicklungsabschnitts auf die Lücken der letzten Lage des ersten Wicklungsabschnitts zu liegen kommt. Dies ist jedoch, da Windungszahl und Windungsneigung von Abschnitt zu Abschnitt verschieden sind, nur an der gewählten Schnittebene der Pail.

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Die Gegenströmerwioklung sei ausgeführt aus 705 Rohren mit dem Durchmesser d = 15 mm. In Figo 1 beträgt der Abstand zwischen den Rohren einander unmittelbar benachbarter Lagen und der senkrechte Abstand zwischen den Rohren einer Lage a = 2mm, der waagrechte Abstand zwischen den Rohrmitten einer Lage und dnen der übernächsten Lage beträgt (d+a) |3· Jeder der 6 Wicklungsabschnitte, von denen die beiden innersten ausschnittweise dargestellt sind, besteht aus 5 Rohrlagen (Z=5). Die Zahl ζ der in jeder Lage parallel und gleichzeitig zu wickelnden Rohre beträgt im ersten Wicklungsabschnitt 21 C=Z^), im zweiten Wicklungsabschnitt 22 (-Z₂), im dritten Wicklungsabschnitt 2^ (=z,), im vierten Wicklungsabschnitt 24 (»zj, im fünften Wicklungsabschnitt 25 (=Z(-) und im sechsten Wicklungsabschnitt 26 (=Zg)· Die fünf Lagen eines jeden Wicklungsabschnittes sind auf Lücke gewickelt. Nach jeweils 5 Lagen wird ein Blechmantel M eingelegt und ein neuer Wicklungsabschnitt mit einer um 1 vermehrten Rohrzahl ζ begonnen. Da innerhalb eines Wicklungsabschnitts die Rohrlänge von der innersten zur äußersten Lage etwas zunimmtwird die Windungsneigung von der innersten zur äußersten Lage eines Wicklungsabschnitts hin etwas flacher. Die Neigung der innersten Lage eines jeden Wicklungsabschnitts nimmt dabei von innen nach außen abj die Neigung der äußersten Lage eines jeden Wicklungsabschnitts nimmt dagegen von innen nach außen zu, so daß die mittlere Windungsneigung - entsprechend der mittleren Rohrlänge - über sämtliche Wicklungsabschnitte des öegenströmers

.A 909826/0462 ^{BAD o}

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konstant bleibt.

Das Verhältnis der Differenz aus der Röhrlänge der äußersten Lage eines Wicklungsabschnitts, L_mQ . und der Rohrlänge der innersten Lage eines Wicklungsabschnitts, ^L _m;<_n> ^zur mittleren Rohrlänge L läßt sich etwa auf folgende Weise berechnen:

Der mittlere Durchmesser des ersten Wicklungsab-Schnitts, D_m-ti verhält sich zum mittleren Durchmesser des zweiten Wicklungsabschnitts, D_m2, ebenso wie die Windungszahl des zweiten Abschnitts, Wp, zur Windungszahl des ersten Abschnitts, w.. und wegen der Bedingung z.w = const, (vgl. Gleichung 1)
auch ebenso wie die Rohrzahl im ersten Wicklungsabschnitt, Z₁, zur Rohrzahl im zweiten Wicklungsabschnitt, Zgt

^Dm2 - ^ ^Dm1 ·

Ferner unterscheidet sich D_m2 von D .. um den mit der Zahl der Lagen, Z_T, multiplizierten waagreohten Abstand zwischen den
Mittelpunkten der Rohre einer und der übernächsten Lage,

(5) D_m2 - ^Dm1 ^{+ Z}L <^d+a> Π:
Aus (4) und (5) folgt

(6) D_m1 '~\ (d₊a)i3:

Ferner gilt für die Differenz zwischen D , dem Windungsdurch messer der äußersten Lage eines Wicklungsabschnitts, und

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dem Windungsdurchmesser der innersten Lage eines Wicklungsabschnitts:

Da Zp"^zi ^{lm a}llgenieinen den Wert 1 besitzt, folgt aus (6) und (7):

max

-»^Dmin 1 = ^(ZL " ^{1 )} .

m1

^ZL ^Z1

Da D und L wegen Gl. 2 einander proportional sind, gilt ebenso:

^Lmax 1 - ^Lmln

^ZL '

Danach muß, wenn z.B. die in der folgenden Tabelle aufgeführten Wert von Z₁ gewählt werden und wenn, wie gefordert, der Unterschied zwischen den Rohrlängen innerhalb eines Wicklungsabschnitts höchstens etwa 10 % betragen soll, Z^ die angegebenen Werte haben:

	111)	2L=	4	(30 = O,	107)	2L	= 6	(£=o,	104)
	095)	Z1 =	7	(X, = O,	094)	Z1	= B	(i=o,	094)
ο,	ζ =	B		2	= 9

Γ7 [^f

Der niedrigere Wert von Z₁ ergibt jeweils eine Längendifferenz von etwas über 10 % (2/7 0,1), der höhere Wert eine solche von etwas unter 10 % (£< 0,1).

Wie aus Gl. 9 ersichtlich, fällt Z, bei konstantem Zj. mit wachsendem ζ und steigt bei konstantem ζ mit wachsendem

•A

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Z₁. Wenn man von den Werten f* < 0,1, z.. = 7 und Z,. = 3 für den ersten Wicklungsabschnitt ausgeht, so gilt, da Z₂ - Z₁ meist = 1 ist, für den zweiten Wicklungsabschnitt Z₂ * 8. Mit ζ = 8 ist aber die Bedingung %< 0,1 auch noch erfüllt, wenn Z_T = 4 ist; das gleiche gilt für den dritten Wicklungsabschnitt mit ζ = 9 und Zt = 6. Es ist also nicht nötig, Z_L über sämtliche Wicklungsabschnitte genau konstant zu halten. Es ist vielmehr vorteilhaft, Z,., wie vorstehend im Prinzip erläutert, mit wachsendem Durchmesser zu vergrößern, wobei allerdings, da auch die Forderung nach konstanter Rohrlänge zu berücksichtigen ist, Z_T meist erst nach mehreren Wicklungsabschnitten, dann aber gegebenenfalls um mehr als 1, erhöht werden wird.

Da die Rohrlänge, wie bereits dargelegt, im wesentlichen konstant bleiben muß, nimmt w mit wachsendem r um einen definierten Betrag zu (Gl. 2). Im Interesse eines guten Wärmeaustausches ist es ferner nötig, daß die Höhe H über sämtliche Lagen konstant ist. Aus 01. 1 folgt also, daß einem bestimmten Wert für w ein bestimmter Wert für ζ zuzuordnen ist. Wenn die Veränderung von w jedoch eine Vergrößerung von ζ um weniger als 1 zur Folge hat, wenn also Zp - Z₁ /- 1 ist und wenn, da ζ ganzzahlig sein muß, für z_g nochmals der gleiche Wert gewählt wird wie für Z₁, wenn also Z₂ einen kleineren als den theoretischen Wert besitzt, so ist die Bedingung H = const, nicht mehr erfüllt. Diese Diskrepanz wird zweckmäßigerweise ausgeglichen durch Vergrößerung des senkrechten Mittenabstandes der Rohre, h, im Be-

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Gesellschaft für Linde's Eismaschinen Aktienaesellsrh*f*

reich h_mln = d+a (Fig. 1) bis h_max = (d+a) fj (Pig. 2). Im gleichen Maß e kann h auch verkleinert werden, wenn ζ nicht wie oben abgerundet, sondern aufgerundet wird. Eine andere Möglichkeit, die Höhe des Gegenströmers über sämtliche Lagen konstant zu halten, besteht darin, die Rohre im mittleren Teil des Gegenströmers über eine oder mehrere entsprechende Strecken steiler zu führen, wenn ζ abgerundet wurde bzw. flacher zu führen, wenn ζ aufgerundet wurde.

Die zu h . gehörige Formel für<tj ist in Gl. 9 wiedergegeben. Die zu h gehörige Formel für % ergibt sich aus

max

einer der Ableitung für Gl. 9 entsprechenden Ableitung zu

Bei einem nach dem Vorschlag von Fig. 2 gewickelten Gegenströmer, bei dem h = (d+a) f~3 und der waagrechte Abstand zwischen den Rohren einer Lage und denen der übernächsten Lage = a ist, kann man bei gleichem Durchmesser mehr Lagen je Abschnitt unterbringen als beim Gegenströmer nach Fig. 1, dafür ist der Querschnitt des Aussenraums größer.

Der Vorteil des gleichsinnig gewickelten Kreuzgegenströmers gemäß der Erfindung liegt also darin, daß die Rohrabstände kleiner ausgeführt werden können als bei den bekannten Kreuzgegenströmern mit von Lage zu Lage geändertem Wicklungssinn. Die sich hieraus ergebenden Verbesserungen seien, lediglich um den Einfluß der Verringerung der Rohrabstände zu

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zeigen, anhand folgender stark vereinfachter und nur in erster Näherung gültiger Gleichungen erläutert:

10) ρ = 1- . K₁

Hiernach ist der freie Querschnitt F umgekehrt proportional der Gasgeschwindigkeit w ; in der Konstanten K₁ ist die zu verarbeitende Gasmenge pro Zeiteinheit enthalten.

Der Druckabfall δ ρ ist durch folgende Beziehung mit der Gasgeschwindigkeit w , der Zahl ζ der parallel gewickelten Rohre einer Lage und der Zahl w der mit den parallele» Rohren ausgeführten Windungen je Lage verknüpft:

11) ΔΡ = Z-W-W₀ ²-K₂

Der Druckabfall wächst also mit dem Quadrat der Gasgeschwindigkeit und, wenn man den senkrechten Abstand zwischen den Rohrmittelpunkten, h, als konstant betrachtet, mit der axialen Höhe des Kreuzgegenströmers, H (siehe Gl. 1 : H ■ ζ · w · h).

Ferner gilt, daß diejenige Fläche, die frei bleibt, wenn man alle Rohre im lichten waagrechten Rohrabstand a nebeneinanderlegt, den Wert R · L · a besitzt, wobei R die Gesamtzahl der Rohre (R = ^z-i^zl-i ^{+ Z}2^ZL2 ⁺ ··· ^{+ z} _n ^ZLn^ ^{und L} die Rohrlänge bezeichnen. Die gleiche Fläche läßt sich, wenn man den gewickelten Kreuzgegenströmer betrachtet, auch durch das Produkt F · ζ · w ausdrücken, d.h. durch den freien Querschnitt, multipliziert mit der Zahl der Rohrabstände je Lage, die durch ζ · w gegeben ist. Hieraus resultiert Gleichung 12:

12) R · L · a = F · ζ · w

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Schließlich ist die Beziehung zwischen der Heizfläche R · L und der Gasgeschwindigkeit w_q durch folgende Punktion bestimmt:

-,-*% _w 0,609 _ Ü ^{xpi w}o ~ RL

Um nun einen Vergleich zwischen einem Gegenströmer der bekannten Bauart und einem Gegenströmer gemäß der Erfindung, bei dem der Rohrabstand a kleiner gewählt werden kann als dies bisher möglich war, unter der Voraussetzung durchführen zu können, daß beide Gegenströmer den gleichen Druckabfall aufweisen, werden die vorstehenden Beziehungen folgendermaßen umgeformt:

10) in 12) eingesetzt ergibt

12«) R · L · a - ^JL- K₁

12^tl) ζ · w = R

1 ο K₁

12» ·) in 11) ergibt

ο Κ,

11«) _Δρ = R · L · a · w/

Ί Außerdem folgt aus 13

^Wo {RL

Pur Δ P «* const, folgt aus 11), 12*^f) und 15*):

R · L ' a * w ^ - —'—=> +τ%3 = const.

⁰ (R · V^?

^const·

R-L '-909826/0462 ./.

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Die Heizfläche wächst also etwa mit der vierten Wurzel aus dem Rohrabstand a. Daraus folgt, daß z.B. bei Verminderung des Rohrabstandes von a auf s· der Heizflächenbedarf von RL auf den

■ρτ

Wert T-T^, also um knapp 20 %, sinkt.

Bei Betrachtung von Gleichung 12^IT) läßt sich erkennen, daß bei konstantem Druckabfall mit der Verkleinerung der Heizfläche RL und der Verkleinerung des Rohrabstandes a eine Vergrößerung der Gasgeschwindigkeit w verbunden ist.

Will man andererseits einen Gegenströmer gemäß der Erfindung mit einem bekannten Gegenströmer unter der Voraussetzung vergleichen, daß die Gasgeschwindigkeit w_q in beiden Fällen unverändert bleibt, so gelten folgende Überlegungen:

Für w = const, folgt aus Gl. 10) F «■ const, und damit aus Gl.

R · L · a «

ζ . w const.

Bei gleicher Heizfläche RL für beide Gegenströmer ist somit ~- = const. Eine Verringerung von a hat also eine Verringerung von zw und damit sowohl nach Gl. 11) eine Abnahme des Druckabfalls ΔΡ als auch nach Gl. 1) unter der Voraussetzung, daß der senkrechte Abstand zwischen den Rohrmittelpunkten, h, sich nicht ändert, eine Verringerung der axialen Höhe des Gegenströmer s, H, zur Folge.

F = const, bedeutet ausserdem, daß der Gegenströmer gemäß der Erfindung, da sein Rohrabstand a kleiner ist und dem-

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entsprechend mehr Lagen gewickelt werden müssen, einen größeren Durchmesser hat.

Bei gleicher Gasgeschwindigkeit weist also der Gegenströmer gemäß der Erfindung einen größeren Durchmesser, eine geringere Höhe und einen verminderten Druckabfall auf.

10 Patentansprüche
2 Zeichnungen

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Claims (1)

1. Gesellschaft für Linde's Eismaschinen AktiengesetTschaTi

   (H 194) η G5 /0 20

   22.4.1965 Str/Fi

   Patentansprüche

   Aus lagenweise schraubenförmig gewundenen Rohren und einem diese umgebenden Aussenmantel aufgebauter Kreuzgegenströmer, bei welchem mit wachsendem Durchmesser die Zahl der parallel gewickelten Rohre einer Lage derart vermehrt und die Zahl der mit den parallel gewickelten Rohren ausgeführten Windungen entsprechend derart vermindert ist, daß die mittlere Rohrlänge und Gesamtwicklungshöhe konstant bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß er aus mehreren, mindestens eine Rohrlage umfassenden Wicklungsabschnitten besteht, zwischen die jeweils ein Blechmantel eingelegt ist.

   2, Kreuzgegenströmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wicklungsabschnitt mindestens zwei Lagen gleichsinnig auf Lücke gewickelter Rohre umfaßt, wobei die Zahl der parallel gewickelten Rohre je Lage ebenso wie die Zahl der mit den parallel gewickelten Rohren ausgeführten Windungen innerhalb eines Wicklungsabsohnitts konstant bleiben und wobei die Zahl der Lagen je Wicklungsabschnitt so bemessen ist, daß die durch die Konstanz der Rohrzahl bedingte Erhöhung der Rohrlänge einen bestimmten Wert nicht überschreitet.

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   3. Kreuzgegenströmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrlänge der äußersten Lage eines Wicklungsabschnitts maximal um 10 bis 15 % größer ist als die Rohrlänge der innersten Lage dieses Abschnitts.

   4. Kreuzgegenströmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Lagen je Wicklungsabschnitt von innen nach außen zunimmt.

   5. Kreuzgegenströmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der senkrechte Mittenabstand der Rohre im Bereich h . *■ d+a bis h = (d+a) J 3 veränderbar ist, um eine stets konstante axiale Höhe des Gegenströmers zu gewährleisten.

   6. Kreuzgegenströmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Rohre im Mittelteil des Gegenströmers, um eine stets konstante axiale Höhe zu gewährleisten, über eine oder mehrere entsprechende Strecken veränderbar ist.

   7. Kreuzgegenströmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der kürzeste Abstand zwischen zwei einander benachbarten Rohren, a, 0,2 bis 2 mm beträgt.

   8. Kreuzgegenströmer nach einem der Ansprüche 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen die einzelnen Wicklungsabschnitte eingelegten Blechmäntel aus einem einzelnen Band oder aus mehreren in Achsrichtung parallelen Bändern bestehen, die im gleichen oder entgegengesetzten Sinn wie die Rohrwickel um das Bündel gewickelt sind.

   9. Kreuzgegenströmer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Bändern ein Abstand verbleibt.

   10. Kreuzgegenströmer nach einem der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen die einzelnen Wicklungsabschnitte eingelegten Blechmäntel jeweils aus einem oben und unten offenen Zylinder mit geschlossener Mantelfläche bestehen.

   909826/0/, 62

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