DE202007008413U1

DE202007008413U1 - Electric radiator for heating fluids

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Publication number: DE202007008413U1
Application number: DE202007008413U
Authority: DE
Original assignee: Gc Heat Gebhard & Castiglia Gm; Gc-Heat Gebhard & Castiglia & Co KG GmbH
Current assignee: Gc Heat Gebhard & Castiglia Gm; Gc-Heat Gebhard & Castiglia & Co KG GmbH
Priority date: 2006-07-05
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2017-06-16

Abstract

Elektrischer Heizkörper (1) zur Beheizung von Fluiden mit einem elektrischen Heizleiter (2) der in einen Isolator (3) auf Basis einer Keramik eingebettet ist und mit einem metallischen Mantelrohr (4), welches den Isolator (3) mit eingebettetem Heizleiter (2) umgibt und mit dem zu beheizenden Fluid außenseitig umströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (4) auf seiner außenseitigen Oberfläche (40) zumindest bereichsweise mit einer Profilierung in Form von schraubenlinienförmig umlaufenden Vertiefungen (42) auf der außenseitigen Oberfläche (40) des Mantelrohres (4) ausgebildet ist, wobei der Durchmesser des Mantelrohres (4) im Bereich der Vertiefungen (42) gegenüber dem ursprünglichen Durchmesser verringert ist und mittels der Vertiefungen (42), bei einem Umströmen des Mantelrohres (4) mit Fluid die laminare Unterschicht an der Oberfläche (40) des Mantelrohres (4) zumindest teilweise aufhebbar ist und rotierend um die Oberfläche (40) des Mantelrohres (4) verlaufende Sekundärströmungen erzeugbar sind.electrical radiator (1) for heating fluids with an electrical heating conductor (2) embedded in an insulator (3) based on a ceramic is and with a metallic jacket tube (4), which is the insulator (3) surrounds with embedded heating conductor (2) and with the heated Fluid on the outside flow around is, characterized in that the jacket tube (4) on its outside surface (40) at least in some areas with a profiling in the form of helically encircling Depressions (42) on the outside surface (40) of the jacket tube (4) is formed, wherein the diameter of the Jacket tube (4) in the region of the recesses (42) relative to the original Diameter is reduced and by means of the recesses (42), at a flow around of the jacket tube (4) with fluid, the laminar lower layer on the surface (40) of the jacket tube (4) is at least partially canceled and rotating around the surface (40) of the jacket tube (4) extending secondary flows can be generated.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Heizkörper zur Beheizung von Fluiden, beispielsweise einen Rohrheizkörper, der mit einem elektrischen Heizleiter ausgerüstet ist, welcher in einen Isolator auf Basis einer Keramik eingebettet ist und ein metallisches Mantelrohr aufweist, welches den Isolator mit dem eingebetteten Heizleiter umgibt und mit dem zu beheizenden Fluid außenseitig umströmbar ist.The Invention relates to an electric heater for heating fluids, for example, a tubular heater, which is equipped with an electrical heating element, which in a Insulator is embedded on the basis of a ceramic and a metallic one Jacket tube having the insulator with the embedded Heating conductor surrounds and outside with the fluid to be heated flow around is.

Derartige elektrische Heizkörper sind z.B. aus der DE 201 19 349 U1 mit Glattrohren bekannt.Such electrical radiators are eg from the DE 201 19 349 U1 known with smooth tubes.

Aus verfahrenstechnischen wie auch aus wirtschaftlichen Gründen muss der Oberflächentemperatur solcher Heizkörper große Aufmerksamkeit gewidmet werden. Unmittelbare Einflussgrößen auf die Temperatur, die so genannte Filmtemperatur bei Wärmeträgerölanlagen, sind die thermische Oberflächenbelastung, die Strömungsgeschwindigkeit, die Vorlauftemperatur und Stoffdaten des Fluids.Out procedural as well as for economic reasons the surface temperature such radiators size Be given attention. Immediate influencing factors on the Temperature, the so-called film temperature in thermal oil systems, are the thermal Surface load, the flow velocity, the flow temperature and material data of the fluid.

Maßgeblich für den Wirkungsgrad der bekannten elektrischen Heizkörper ist der konvektive Wärmeübergang, der an der Oberfläche des mit dem Fluid umströmten Mantelrohres stattfindet. Zu diesem Zweck wird üblicherweise die für den Isolator verwendete Keramik im Mantelrohr verdichtet, was den Isolationswiderstand und die Wärmeleitung im Mantelrohrinnern steigert.decisive for the Efficiency of the known electric radiators is the convective heat transfer, the on the surface of the fluid flowing around the fluid Jacket tube takes place. For this purpose, usually used for the insulator Ceramic compacted in the jacket tube, giving the insulation resistance and the heat conduction in the jacket tube interior increases.

Im Idealfall ist der Wärmeübergang so optimiert, dass die Wandtemperatur des Heizkörpers möglichst nah an der Wunschtemperatur des zu beheizenden Fluids liegt, wodurch die thermische Belastung desselben geringer wird. Weiterhin ist z.B. bei der Beheizung von Wasser zu beobachten, dass das Ausfällen von Kalk aus dem Wasser umso stärker wird, je höher die Wandtemperatur des Heizkörpers ist. Ein guter Wärmeübergang ist somit auch unter dem Gesichtspunkt der Verhinderung von Kalkablagerungen von großer Bedeutung.in the Ideal is the heat transfer optimized so that the wall temperature of the radiator as close as possible to the desired temperature of the fluid to be heated, whereby the thermal load of the same becomes smaller. Furthermore, e.g. in the heating of Water to watch for the precipitation of lime from the water the stronger becomes, the higher the wall temperature of the radiator is. A good heat transfer is thus also from the viewpoint of the prevention of calcium deposits of great Importance.

Aus der GB 1 095 018 A ist es bekannt, das Mantelrohr mit spiralförmigen Windungen zu umwickeln, um die Oberfläche desselben zu erhöhen. Eine wesentliche Verbesserung des Wärmeübergangs kann hierdurch jedoch nicht erzielt werden, vielmehr kommt es an den Übergängen zwischen dem Mantelrohr und den Windungen zu einer Verschlechterung des Wärmeüberganges. Überdies erfährt das Fluid bei Einsatz des elektrischen Heizkörpers in einem Rohrheizkörper einen erheblichen und aus vielfältigen Gründen unerwünschten Strömungswiderstand.From the GB 1 095 018 A It is known to wrap the jacket tube with spiral turns to increase the surface area thereof. However, a substantial improvement of the heat transfer can not be achieved by this, but it comes at the transitions between the jacket tube and the turns to a deterioration of heat transfer. Moreover, the fluid undergoes a significant and undesirable flow resistance for a variety of reasons when using the electric heater in a tubular heater.

Bei Wärmetauscherrohren, die innenseitig von Fluiden durchströmt werden, ist es bekannt, dass eine Verbesserung des Wärmeübergangs durch oberflächlich eingebrachte Profilierungen erreichbar ist, wozu beispielhaft auf die AT 329 609 B sowie die DE 198 50 101 A1 verwiesen wird. Aufgrund des bei gattungsgemäßen Heizkörpern innerhalb des Mantelrohres befindlichen Isolators und der Heizleiter lassen sich jedoch die bekannten Profilierungen nicht erzeugen, da keine Bearbeitung der Innenwandung des Mantelrohres möglich ist.In the case of heat exchanger tubes through which fluids flow on the inside, it is known that an improvement in the heat transfer can be achieved by superimposed profilings, for example by way of example AT 329 609 B as well as the DE 198 50 101 A1 is referenced. However, due to the insulator located in generic radiators within the jacket tube and the heating element, the known profiles can not be produced because no processing of the inner wall of the jacket tube is possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Heizkörper zur Beheizung von Fluiden der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der einen deutlich besseren Wärmeübergang ermöglicht und sich gleichzeitig in großer Stückzahl wirtschaftlich herstellen lässt.task The present invention is an electric radiator for To propose heating of fluids of the type mentioned, the a significantly better heat transfer allows and at the same time in great quantity can be produced economically.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß das Mantelrohr auf seiner außenseitigen Oberfläche zumindest bereichsweise mit einer Profilierung versehen, die in Form von schraubenlinienförmig umlaufenden Vertiefungen auf der außenseitigen Oberfläche des Mantelrohres gebildet ist, wobei der Durchmesser des Mantelrohres im Bereich der Vertiefungen gegenüber dem ursprünglichen Durchmesser verringert ist und mittels der Vertiefungen bei einem Umströmen des Mantelrohres mit Fluid die laminare Unterschicht an der Oberfläche des Mantelrohres zumindest teilweise in ihrer Kontinuität unterbrochen wird bzw. aufhebbar ist und rotierend um die Oberfläche des Mantelrohres verlaufende Sekundärströmungen erzeugbar sind.to solution the task is according to the invention the jacket tube on his outboard surface at least partially provided with a profiling in Shape of helical circumferential recesses on the outside surface of the Jacket tube is formed, wherein the diameter of the jacket tube in the area of the depressions in relation to the original diameter is reduced and by means of the recesses in a flow around the Jacket tube with fluid the laminar lower layer on the surface of the jacket tube is at least partially interrupted in its continuity or repealed is and revolves around the surface the jacket tube extending secondary currents can be generated.

Der erfindungsgemäße elektrische Heizkörper bedient sich somit zur Verbesserung des Wärmeübergangs den auf die außenseitige Oberfläche des Mantelrohres aufgebrachten Profilierungen, die Turbulenzen in dem das Mantelrohr umströmenden zu beheizenden Fluid erzeugen und einer laminaren Schichtbildung an der außenseitigen Oberfläche des Mantelrohres entgegenwirken. Gleichzeitig wird eine um das Mantelrohr rotierende Sekundärströmung des Fluids erzeugt, die nicht nur zu der gewünschten Auflösung der laminaren Unterschicht des Fluids und somit zur Verbesserung des Wärmeübergangs beiträgt, sondern darüber hinaus aus der Ablagerung von Verunreinigungen in den Vertiefungen des Mantelrohres entgegenwirkt und einen Selbstreinigungseffekt hervorruft.Of the electrical according to the invention radiator thus uses to improve the heat transfer to the outside surface of the jacket tube applied profiling, the turbulence in the flow around the jacket pipe generate fluid to be heated and a laminar layer formation on the outside surface counteract the jacket tube. At the same time, a jacket around the jacket rotating secondary flow of the Fluids generated not only to the desired resolution of laminar underlayer of the fluid and thus to improve the Heat transfer contributes but about it out of the deposition of impurities in the wells counteracts the jacket tube and a self-cleaning effect causes.

Sofern zur Verbesserung des Wärmeübergangs und der Isolationswirkung die den Isolator bildende Keramik verdichtet ist, kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung durch Einbringen der Vertiefungen unter Durchmesserverringerung des Mantelrohres der Isolator auf Basis einer verdichteten Keramik nochmals weiter verdichtet werden, was den Wärmeübergang zwischen dem Isolator und dem metallischen Mantelrohr weiter verbessert. In diesem Sinne kommt z.B. eine Herstellung der Vertiefungen durch Rollen in Frage.Provided to improve the heat transfer and the insulating effect compacts the insulator forming ceramic is, can according to one advantageous development of the invention by introducing the wells under diameter reduction of the jacket tube of the insulator Base of a compacted ceramic be further compressed, what the heat transfer further improved between the insulator and the metallic jacket tube. In this sense, e.g. a preparation of the wells by Roles in question.

Alternativ ist es auch möglich, die Vertiefungen durch spanabhebende Verfahren, z.B. durch Drehen in die Oberfläche des Mantelrohres einzubringen, ohne dass eine weitere Verdichtung des Isolators hervorgerufen wird.alternative it is also possible the depressions by machining processes, e.g. go berserk in the surface of the jacket tube, without further compression of the insulator is caused.

Der erfindungsgemäße elektrische Heizkörper erreicht von daher eine Steigerung des konvektiven Wärmeübergangs im Vergleich zu den bekannten elektrischen Heizkörpern mit glatter außenseitiger Oberfläche des Mantelrohres, wobei die Verbesserung mit der Strömungsgrenzschicht eng verknüpft ist, die sich an der Oberfläche des von dem Fluid angeströmten oder umströmten Mantelrohres einstellt. Die Dicke dieser Grenzschicht hängt von den physikalischen Eigenschaften und der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids ab.Of the electrical according to the invention radiator therefore achieves an increase in the convective heat transfer Compared to the known electric radiators with smoother on the outside surface of the jacket tube, the improvement with the flow boundary layer is closely linked, which are on the surface of the flowed by the fluid or flowed around Casing tube sets. The thickness of this boundary layer depends on the physical properties and flow rate of the fluid from.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Profilierung in Form von schraubenlinienförmig umlaufenden Vertiefungen wird die Dicke dieser Grenzschicht verringert, indem die Randbereiche der Vertiefungen die laminare Unterschicht an der wärmeübertragenden Oberfläche durchstoßen und den turbulenten Strömungsbereich erreichen. Die Vertiefungen wirken demgemäß wie Stolperelemente bezüglich der Grenzschichtströmung, wodurch der Wärmeübergang effektiv verbessert wird.By the invention provided profiling in the form of helical circumferential depressions reduce the thickness of this boundary layer, by the edge regions of the depressions the laminar lower layer at the heat transferring surface break through and the turbulent flow area to reach. The depressions act accordingly as tripping elements with respect to Boundary layer flow, whereby the heat transfer is effectively improved.

Darüber hinaus wird durch die Profilierung auch die wärmeübertragende Oberfläche bei unveränderten makroskopischen Abmessungen des Heizelementes vergrößert.Furthermore The profiling also contributes to the heat-transferring surface unchanged macroscopic dimensions of the heating element increases.

Darüber hinaus erteilen die schraubenlinienförmig entlang der außenseitigen Oberfläche des Mantelrohres angeordneten Vertiefungen der Strömung eine Rotationsbewegung, wodurch neben der Funktion als Stolperelemente bezüglich der Grenzschichtströmung auch Sekundärströmungen entstehen und der Wärmeübergang weiter gesteigert wird und sich das Mantelrohr von etwaigen Verunreinigungen und/oder Ablagerungen selbst reinigt. Die konkrete Ausgestaltung der vorgesehenen Profilierung wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und den Stoffwerten des Fluids gewählt.Furthermore issue the helical along the outside surface the jacket tube arranged recesses of the flow a Rotational motion, which in addition to the function as tripping elements in terms of the boundary layer flow secondary currents also arise and the heat transfer is further increased and the jacket tube of any impurities and / or deposits itself cleans. The concrete design the provided profiling will depend on the speed and the physical properties of the fluid.

Neben schraubenlinienförmig in einem Drehsinn umlaufenden Vertiefungen in einer Umlaufrichtung kann auch vorgesehen sein, gegenläufige, d.h. sich kreuzende Vertiefungen schraubenlinienförmig entlang der außenseitigen Oberfläche des Mantelrohres umlaufend auszubilden.Next helically in a direction of rotation circumferential recesses in a circumferential direction may also be provided, opposing, i. intersecting Along depressions the outside surface of the jacket tube circumferentially form.

Für übliche elektrische Heizkörper hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Vertiefungen eine Tiefe von mindestens 0,1 mm und eine Breite von mindestens 0,5 mm aufweisen, während zwischen benachbarten Vertiefungen vorzugsweise eine Breite von mindestens 0,5 mm verbleibt. Diese Abmessungen sind jedoch an die jeweilige Grenzschichtdicke gekoppelt und können vom Fachmann bedarfs- und situationsabhängig ausgewählt werden.For usual electrical radiator It has proved to be advantageous if the wells a Depth of at least 0.1 mm and a width of at least 0.5 mm exhibit while between adjacent recesses, preferably a width of at least 0.5 mm remains. These dimensions are however to the respective boundary layer thickness coupled and can and depending on the situation selected become.

Ein praktikabler Bereich für die Tiefe der in einen üblichen Heizkörper eingebrachten Vertiefungen liegt etwa bei 0,1 bis 1,0 mm, vorzugsweise bei etwa 0,2 bis 0,6 mm Tiefe.One workable area for the depth of one in a usual radiator introduced wells is about 0.1 to 1.0 mm, preferably at about 0.2 to 0.6 mm depth.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die erfindungsgemäß vorgesehenen Profilierungen nur in einem Teilbereich des Mantelrohres ausgebildet werden, so dass das Mantelrohr insbesondere auch einen Montageabschnitt mit glatter Außenoberfläche aufweisen kann, um den erfindungsgemäßen elektrischen Heizkörper in diesem Bereich z.B. in Flanschplatten einzuschweißen oder auch in einem solchen Bereich gebogen zu werden.Farther It is preferred that the profiles provided according to the invention be formed only in a portion of the jacket tube, so that the jacket tube in particular with a mounting section have smooth outer surface can, to the inventive electrical radiator in this area e.g. to weld in flange plates or also to be bent in such an area.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:Further Details and embodiments of the invention will become apparent below based on an embodiment explained in the drawing. Show it:

1 in schematisierter Darstellung einen elektrischen Heizkörper gemäß der Erfindung, 1 in a schematic representation of an electric heater according to the invention,

2 die Einzelheit X gemäß 1 in vergrößertem Maßstab, 2 the detail X according to 1 on an enlarged scale,

3 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Heizkörpers 3 a side view of an electric heater according to the invention

4 ein Diagramm zum Vergleich des Wärmeübergangs zwischen einem glatten Heizstab und einem Heizkörper gemäß der Erfindung. 4 a diagram for comparing the heat transfer between a smooth heating element and a radiator according to the invention.

In den 1 und 3 ist ein elektrischer Heizkörper 1 dargestellt, der einen elektrischen Heizleiter 2 mit elektrischen Anschlussmitteln 6 umfasst, wobei der Heizleiter 2 in einen Isolator 3 auf Basis einer verdichteten Keramik eingebettet ist und außenseitig von einem metallischen Mantelrohr 4 umgeben ist, welches mit einem zu beheizenden Fluid außenseitig umströmbar ist.In the 1 and 3 is an electric radiator 1 shown, an electric heating conductor 2 with electrical connection means 6 includes, wherein the heating conductor 2 in an isolator 3 is embedded on the basis of a compacted ceramic and on the outside of a metallic casing pipe 4 is surrounded, which is externally flowed around with a fluid to be heated.

Der elektrische Heizkörper 1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Rohrheizkörper ausgeführt, wobei ein rohrförmiges Gehäuse 5 vorgesehen ist, welches von dem zu beheizenden Fluid ausgehend von einer Zuleitung Z zu einem Ablauf A in einer Strömungsrichtung F durchströmbar ist und hierbei an der außenseitigen Oberfläche 40 des innerhalb des Gehäuses 5 aufgenommenen elektrischen Heizkörpers 1 vorbeiströmt.The electric radiator 1 is designed in the illustrated embodiment as a tubular heater, wherein a tubular housing 5 is provided, which is traversed by the fluid to be heated, starting from a supply line Z to a sequence A in a flow direction F and in this case on the outside surface 40 inside the case 5 received electric radiator 1 flows past.

Wie auch aus der vergrößerten Darstellung gemäß 2 ersichtlich, ist das Mantelrohr 4 im Bereich seiner vom Fluid umströmten außenseitigen Oberfläche 40 zumindest bereichsweise mit einer Profilierung versehen, die von regelmäßig aufeinander folgenden Vertiefungen 42 und zwischen benachbarten Vertiefungen 42 verbleibenden Stegen 41 gebildet sind.As well as from the enlarged view according to 2 can be seen, is the jacket tube 4 in the region of its surface surrounded by fluid flowing around the outside 40 at least in some areas with a Profiling provided by regularly successive wells 42 and between adjacent wells 42 remaining bridges 41 are formed.

Hierbei werden die Vertiefungen 42 unter Verringerung des ursprünglichen Durchmessers des zylindrischen Mantelrohres 4 gebildet, so dass im Bereich der Vertiefungen 42 der sich innerhalb des Mantelrohres 4 befindende Isolator 3 auf Basis einer Keramik nochmals weiter verdichtet wird, was den Wärmeübergang erhöht. Die Vertiefungen 42 können beispielsweise durch Drehen in zerspanender Weise in das Mantelrohr 4 eingebracht werden. Bei einem Mantelrohr 4 mit einem Durchmesser von z.B. 16 mm kann die Steigung der Vertiefungen 42 z.B. m = 4 betragen.Here are the wells 42 while reducing the original diameter of the cylindrical jacket tube 4 formed, so that in the area of the depressions 42 which is inside the jacket tube 4 located insulator 3 On the basis of a ceramic is further compressed, which increases the heat transfer. The wells 42 For example, by turning in a machining manner in the casing tube 4 be introduced. In a jacket pipe 4 with a diameter of eg 16 mm, the slope of the wells can 42 eg m = 4.

Darüber hinaus wirken die Vertiefungen 42 und die zwischen benachbarten Vertiefungen 42 verbleibenden Stege 41 als Stolperelemente für eine sich entlang der außenseitigen Oberfläche 40 des Mantelrohres 4 einstellende laminare Grenzschicht der Strömung des Fluids, so dass turbulente Grenzschichtströmungen gem. Pfeilen P1, P2 in 2 erzeugt werden, was wiederum den Wärmeübergang vom Mantelrohr 4 zum Fluid bedeutend verbessert.In addition, the depressions act 42 and those between adjacent wells 42 remaining bars 41 as tripping elements for themselves along the outside surface 40 of the jacket pipe 4 adjusting laminar boundary layer of the flow of the fluid, so that turbulent boundary layer flows gem. Arrows P1, P2 in 2 be generated, which in turn the heat transfer from the jacket tube 4 significantly improved to the fluid.

Weiterhin ist aus den Abbildungen ersichtlich, dass die Profilierungen in Gestalt von Stegen 41 und Vertiefungen 42 schraubenlinienförmig nach Art eines Gewindes um die Längsachse L des Mantelrohres 4 umlaufen, so dass sie dem vorbeiströmenden Fluid auch eine Rotationsbewegung in Pfeilrichtung S erteilen, wodurch auch Sekundärströmungen entstehen, die den Wärmeübergang weiter verbessern und eine Abreinigung von etwaigen Ablagerungen auf der Oberfläche des Mantelrohres 4 hervorrufen.Furthermore, it can be seen from the figures that the profiles in the form of webs 41 and depressions 42 helically in the manner of a thread about the longitudinal axis L of the jacket tube 4 rotate so that they give the passing fluid and a rotational movement in the direction of arrow S, which also secondary currents arise that further improve the heat transfer and cleaning of any deposits on the surface of the jacket tube 4 cause.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 1 kann der Durchmesser D des Mantelrohres 4 im Bereich der Vertiefungen 42 etwa 16 mm betragen, wobei es sich als vorteilhaft herausgestellt hat, wenn in einem solchen Falle die Vertiefungen 42 eine Tiefe e von mindestens 0,1 mm, vorzugsweise 0,1 bis 1 mm, weiter bevorzugt 0,2 bis 0,6 mm und eine Breite p von mindestens 0,5 mm aufweisen, während die Stege 41 eine Breite a von mindestens 0,5 mm aufweisen, um die sich bildende laminare Grenzschichtströmung sicher zu durchstoßen.In the illustrated embodiment according to 1 can the diameter D of the jacket tube 4 in the area of the depressions 42 about 16 mm, wherein it has proved to be advantageous if in such a case, the wells 42 a depth e of at least 0.1 mm, preferably 0.1 to 1 mm, more preferably 0.2 to 0.6 mm and a width p of at least 0.5 mm, while the webs 41 have a width a of at least 0.5 mm in order to safely pierce the laminar boundary layer flow that forms.

Zwar erfährt das durch das Gehäuse 5 strömende Fluid infolge der Oberflächenprofilierung des Mantelrohres 4 einen höheren Druckverlust, jedoch kann durch den erzielten besseren Wärmeübergang die Oberflächenbelastung erhöht und die Heizstablänge verkürzt werden, was dem höheren Druckverlust entgegenwirkt oder die Heizstablänge kann aufgrund des verbesserten Wärmeüberganges sogar soweit verkürzt werden, dass der Druckverlust sogar niedriger als bei einem glatten Rohr mit entsprechend größerer Länge ausfällt.Although experienced by the housing 5 flowing fluid due to the surface profiling of the jacket tube 4 a higher pressure drop, but can be increased by the better heat transfer achieved, the surface load and the Heizstablänge be shortened, which counteracts the higher pressure loss or the Heizstablänge can be even shortened so far due to the improved heat transfer that the pressure drop even lower than a smooth pipe with accordingly greater length fails.

Die Profilierungen können vorzugsweise nur über einen gewissen Längenabschnitt des Heizkörpers 1 in das metallische Mantelrohr 4 eingebracht werden, während z.B. ein Bereich 42 unprofiliert, d.h. mit glatter außenseitiger Oberfläche 40 verbleibt. In diesen glatten Bereich 42 kann der Heizkörper 1 problemlos in an sich bekannter Weise in einer Flanschhalterung 7 befestigt, z.B. eingeschweißt werden oder auch gebogen werden, siehe den mit Bezugsziffer 43 gekennzeichneten Biegeabschnitt.The profiles can preferably only over a certain length of the radiator 1 into the metallic casing 4 be introduced while, for example, an area 42 unprofiled, ie with a smooth outside surface 40 remains. In this smooth area 42 can the radiator 1 easily in a conventional manner in a flange mount 7 fastened, eg welded or bent, see the reference numeral 43 marked bending section.

Es versteht sich, dass die vorangehend beschriebene Erfindung nicht auf die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform beschränkt ist, sondern beispielsweise die Vorsprünge und Vertiefungen 41, 42 auf der außenseitigen Oberfläche 40 des Mantelrohres 4 auch rechtwinklig zur Längsachse L des Mantelrohres 4 verlaufend angeordnet sein könnten oder auch sich kreuzende Gänge von Vorsprüngen 41 und Vertiefungen 42 vorgesehen sein können.It is understood that the invention described above is not limited to the embodiment shown in the drawing, but for example, the projections and recesses 41 . 42 on the outside surface 40 of the jacket pipe 4 also at right angles to the longitudinal axis L of the jacket tube 4 could be arranged extending or even intersecting passages of protrusions 41 and depressions 42 can be provided.

Auch ist es möglich, mehrere elektrische Heizkörper 1 in einem Bündel zusammenzufassen und innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses 5 anzuordnen.Also it is possible to have several electric radiators 1 in a bundle and within a common housing 5 to arrange.

Aufgrund des erheblich verbesserten Wärmeüberganges zwischen Mantelrohr 4 und dem Fluid wird beispielsweise bei der Beheizung von Wasser der Bildung von Kalk und entsprechenden Ablagerungen effektiv entgegengewirkt.Due to the significantly improved heat transfer between jacket pipe 4 and the fluid is effectively counteracted, for example, in the heating of water, the formation of lime and corresponding deposits.

Der Wärmeübergang eines erfindungsgemäßen Heizkörpers im Vergleich zu einem glatten, unprofilierten Heizstab gemäß Stand der Technik ist auch aus der 4 er sichtlich. Es wurden jeweils Längsströmungen eines Wärmeträgeröls von 250°C bei unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten gefahren, wobei die Strömungsgeschwindigkeiten in m/s auf der Abszisse aufgetragen sind. Auf der Ordinate findet sich die so genannte treibende Temperatur, d.h. die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Oberfläche des Heizkörpers bzw. Heizstabes und der sich einstellenden Temperatur des Wärmeträgermediums an der Oberfläche des Heizkörpers gemessen, hier 250°C. Man erkennt, dass bei dem erfindungsgemäßen Heizkörper (Kurve B1) eine erheblich niedrigere Temperaturdifferenz gegenüber einem glatten Heizstab (Kurve B2) für die Erwärmung des Wärmeträgermediums ausreicht, was auf den deutlich besseren Wärmeübergang zurückzuführen ist. Damit wird auch die thermische Belastung des Wärmeträgermediums erheblich reduziert.The heat transfer of a radiator according to the invention compared to a smooth, unprofiled heating rod according to the prior art is also from the 4 he visibly. In each case, longitudinal flows of a thermal oil of 250 ° C were run at different flow velocities, wherein the flow velocities in m / s are plotted on the abscissa. On the ordinate there is the so-called driving temperature, ie the temperature difference between the temperature of the surface of the radiator or heater and the temperature of the heat transfer medium is measured on the surface of the radiator, here 250 ° C. It can be seen that in the radiator according to the invention (curve B1) a considerably lower temperature difference compared to a smooth heating element (curve B2) is sufficient for heating the heat transfer medium, which is due to the significantly better heat transfer. Thus, the thermal load of the heat transfer medium is significantly reduced.

Bei Anwendungen zur Beheizung von Öl kann somit einer Verkräkung durch Überhitzen vorgebeugt werden.In applications for heating oil may thus be a Verkräkung by overheating to be bent.

Da bei Anwendungen zur Beheizung von Wasser das Ausfällen von Kalk mit zunehmender Wandtemperatur des Heizkörpers aufgrund der Kristallisierungsgeschwindigkeit von Calciumcarbonat zunimmt, wird durch die erfindungsgemäß erzielte reduzierte Wandtemperatur infolge des verbesserten Wärmeüberganges dieser Kalkausfällung entgegengewirkt. Die Entstehung von Kalkablagerungen bei Anwendung in kalkhaltigem Wasser mit der Folge eines Wärmestaus und Durchbrennen des Heizkörpers wird somit vermieden.There in applications for heating water, the precipitation of Lime with increasing wall temperature of the radiator due to the crystallization rate increases of calcium carbonate, is achieved by the present invention reduced wall temperature due to the improved heat transfer this lime precipitation counteracted. The formation of limescale when applied in calcareous water with the result of heat accumulation and burning of the Radiator will thus avoided.

Auch bei schwebstoffhaltigen Medien wird durch die Reduzierung der Wandtemperatur ein Anbacken der Schwebstoffe vermieden.Also with suspended media is by reducing the wall temperature a caking of the suspended matter avoided.

Sofern die Oberfläche des Heizkörpers durch das erfindungsgemäße Strukturieren aufgerauht wird, kann nach dem Strukturieren die Mikrorauhigkeit der Oberfläche z.B. durch Vernickeln, Elektropolieren etc. wieder verringert werden. Somit ist auch ein Schutz gegen Korrosion wieder gewährleistet.Provided the surface of the radiator the structuring according to the invention roughened, can after structuring the micro-roughness the surface e.g. be reduced again by nickel plating, electropolishing etc. Thus, a protection against corrosion is guaranteed again.

Claims

Electric radiator ( 1 ) for heating fluids with an electrical heating conductor ( 2 ) in an isolator ( 3 ) is embedded on the basis of a ceramic and with a metallic jacket tube ( 4 ), which isolator ( 3 ) with embedded heating conductor ( 2 ) surrounds and is externally flowed around the fluid to be heated, characterized in that the jacket tube ( 4 ) on its outside surface ( 40 ) at least in regions with a profiling in the form of helical circumferential recesses ( 42 ) on the outside surface ( 40 ) of the jacket tube ( 4 ), wherein the diameter of the jacket tube ( 4 ) in the area of the depressions ( 42 ) is reduced compared to the original diameter and by means of the depressions ( 42 ), in a flow around the jacket tube ( 4 ) with fluid the laminar underlayer on the surface ( 40 ) of the jacket tube ( 4 ) is at least partially cancelable and rotating around the surface ( 40 ) of the jacket tube ( 4 ) extending secondary flows can be generated.

Electric radiator according to claim 1, characterized in that the insulator ( 3 ) is compressed.

Electric radiator according to claim 2, characterized in that the insulator ( 3 ) in the area of the depressions ( 42 ) is more compacted.

Electric radiator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the recesses ( 42 ) by rolling the jacket tube ( 4 ) are made.

Electric radiator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the recesses by a machining of the jacket tube ( 4 ) are made.

Electric radiator according to claim 5, characterized in that intersecting depressions ( 42 ) are provided.

Electric radiator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the recesses ( 42 ) have a depth (s) of at least 0.1 mm and a width (p) of at least 0.5 mm.

Electric radiator according to one of claims 1 to 7, characterized in that between adjacent recesses ( 42 ) Webs ( 41 ) of a width (a) of at least 0.5 mm are provided.

Electric radiator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the jacket tube ( 4 ) a mounting portion and / or a bending section with a smooth outer surface ( 40 ) having.

Electric radiator according to one of claims 1 to 9, characterized in that it is a tubular heater with a jacket tube ( 4 ) receiving and by the fluid to be heated flowed through housing ( 5 ) is trained.