DE2121553A1 - Wärmeübertrager - Google Patents

Description

Anmelder: VEB iCombinat Luft- und Kältetechnik 808 Dresden
ilönigsbrücker Landstraße Haus 109

iiVärmeüber trager

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, der aus parallel zueinander angeordneten Rohren besteht, wobei die Lamellen seniccecht zu den Rohrachsen über den ge- j samten Wärmeübertragerquerschnitt verlaufen und sämtliche Rohre des Wärmeübertragers umfassen.

Es ist eine Vielzahl von ,Värmeübertragern mit versetzter Rohranordnung bekannt und vorgeschlagen worden, bei denen aus den durchgehenden, über den gesamten Wärmeübertragerquerschnitt verlaufenden Lamellen, Teile ausgeschnitten und aDgebogen wurden, um mit diesen senkrecht auf der Lamellenebene stehenden Flächen Wirbeleffekte und damit einen besseren Wärmeübergang ' zu erzielen. Durchgeführte Versuche haben ergeben, daß durch die Unterbrechungen der Lamellenoberflache zwar die Randströmungen verwirbelt werden, wobei jedoch die im engsten Abstand zur Wärmeübertrageroberfläche befindliche Grenzschicht weiterhin ausgebildet bleibt und nicht abgelöst wird.

Weiterhin hat diese Art von Wärmeübertragern den iVachbeil, daß durch das Ausschneiden und Abbiegen von 'feilen aus der Lamellenfläche der Wärmefluß im Lamellen-

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werkstoff unterbrochen wird, so daß trotz der durch die Verwirbelung der Rands tröniung erzielten Verbesserungen des Wärmeüberganges infolge des wesentlich verschlechterten iMrmeflusses im Lamellenwerkstoff ein ungünstiges Gesamtresultat erzielt wird.

Sin weiterer Uachteil ist, daß auf Grund der zahlreichen Unterbrechungen der Lamellenfläche eine geringere Stabilität erreicht wird. Zur Erzielung einer hohen Stabilität dieser Art Lamellen ist eine Vergrößerung der //andstärke und damit eine Jürhöhung des Materiaieinsatzes verbunden.

Zur Erreichung der erforderlichen Strömungsgeschwindigkeit des äußeren Strömungsmediums ist wegen der zahlreichen Durchzüge der Lamelle ein großer Kraftbedarf für die Ventilation erforderlich. In Strömungsrichtung bilden sich hinter den Rohrquerschnitten und den ausgebogenen auf der Wärmeübertragerfläohe senkrecht stehenden Jflächen Rückströmgebiete und Strömungs to träume aus, die sich äußerst ungünstig auf die Wärmeübergangszahl des ir/ärmeübertragers auswirken. Ebenfalls ist in den ötrömungstoträumen die Verschmutzungsgefahr sehr groß, da in diesen Räumen die geringsten Strömungsgeschwindigkeiten vorherrschen.

Weiterhin sind Lamellenwärmeübertrager vorgeschlagen worden, deren Austauschfläche aus vielen in Strömungsrichtung gesehen kurzen Metallrippen besteht, die in ihrer gegenseitigen Lage sowie in ihrer Länge ungleich entlang der tfärmetauschfläche angeordnet sind. Auch sind Lamellenwärmeübertrager bekannt, bei denen zusätzliche Durchbrüche mit kleinen Bunden versehen,

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in quadratischer oder rechteckiger Anordnung um das Wärme Übertragerrohr angeordnet sinu.. Durch diese Gestaltung aer xiamellen wird die Unterbrechung der Lamellenflache und damit des Warmeflusses zu gunsten einer gerichteten Ausbildung der Strömung zum ^ärmeübertragerrohr hin in kauf genommen. Nachteilig wirken sich hierbei die sich hinter den Wärmeübertragerrohren und den Bunden der Durchbrüche in Strömungsriciitung gesehen, befindliche Rückströmgebiete und otrömungstoträume aus.

Zweck der Erfindung ist es, durch günstige Gestaltung der Lamellenoberflächenstruktur optimale ströinungs- und wärmeteehnisene Parameter und eine hohe Stabilität der Lamelle zu erreichen, um dadurch den Materialeinsatz entscheidend zu verringern und den Fertigungsablauf der Wärmeübertrager ökonomischer zu gestalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lamellenwärme Übertrager zu schaffen, bei dem durch neuartige Gestaltung der Lamellenoberflächenstruktur vorgenannte l/länge 1, wie Ausbildung großer Rückströmgebiete und %

Strömungstoträume, Labilität der Lamelle, hoher Strömungswiderstand, hohe Verschmutzungsgefahr beseitigt werden, um dadurch einen optimalen Lamellenwirkungs— grad zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in die über mehrere Rohrreihen verlaufende Lamellenoberfläche· dachförmige Erhöhungen, welche rhombusartig um die in der

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Mitte befindlichen Rohrdurchführungen aneinandergereiht angeordnet sind, sowie kalottenförmige Vertiefungen, die an den Kreuzungspunkten der dachförmigen Erhöhungen angeordnet sind, gedruckt sind.

Durch die dem Wärmeübertragerrohr zugewandte Fläche der rhombusartig angeordneten dachförmigen Erhöhungen wird die Strömung des äußeren Strömungsmittels gerichtet und auf das Warmeübertragerrohr hingelenkt, wodurch sich eine gleichmäßige und intensive Umspülung des Rohres unter Verkleinerung der Rückströmgebiete und Strömungstoträume hinter dem Wärmeübertragerrohr in Strömungsrichtung ergibt. Beim Anströmen der rhombusartig angeordneten dachförmigen Erhöhungen stellt sich durch die in Strömungsrichtung spitz zulaufenden Erhöhungen eine ständige Veränderung des Geschwindigkeitsprofiles ein, wodurch eine intensive Grenzschichtablösung zu verzeichnen ist.

Beim Anströmen aer icalottenförmigen Vertiefungen entsteht eine intensive Verwirbelung des zwischen zwei benachbarten Lamellen befindlichen Strömungsfeldes vorwiegend senkrecht zur -Lamellenoberflache, wodurch wiederum eine intensive Grenzschichtablösung des äußeren Strömungsmediums und damit eine Verbesserung des Lamelienwirkungsgrades erreicht wird.

Der erfindungsgemäße Lamelienwärmeübertrager weist gegenüber den bekannten Ausführungen einen weit besseren Wärmeübergang unter Verkleinerung der Ruckströmfeider und Strömungtoträume auf, da eine günstige Kombination zwischen Oberflächengestaltung, Rohrspiegelteilung und der Materialstärke der ,Lamellen entsprechend den geome-

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trischen Abmessungen gefunden wurde· Der Strömungswiderstand des erfindungsgemäßen Lameilenwäremübertragers ist relativ gering, da die über mehrere Rohrreihen verlaufenden Flächenlamellen lediglich Verformungen und keine wärmeflußhemmenden Durchzüge, die maßgeblich zur Erhöhung des Strömungswiderstandes beitragen, aufweisen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden:
Es zeigen: .

Fig. 1: Die Draufsicht mit Angabe des Schnittverlaufes Fig. 2: Das Lamellenprofil sowie einen Schnitt durch ein Wärmeübertragerrohr und Verbindungsstelle zwischen Lamelle und Wärmeübertragerrohr

Auf die Wärmeübertragerrohre ist in bekannter Weise eine große Zahl Lamellen 1 übereinander aufgeschoben. Die Lamellen 1 bestehen aus dünnem wärmeleitenden Werkstoff und haben die in Fig. 1 in der Draufsicht dargestellte ■ Oberflächenstruktur. In die Lamellen 1 sind dachförmige Erhöhungen 3 rhombusartig um die Rohrdurchbrüche 2 und an den Kreuzungspunkten dieser Erhöhungen 3 kalottenförmige Vertiefungen 4 gedrückt. In den von den dachförmigen Erhöhungen 3 eingeschlossenen rhombusartigen Flächen sind mittig aus der Lamelle 1 Durchbrüche 2 zur Aufnahme der Rohre angeordnet. An der Peripherie der Durchbrüche 2 sind die Lamellen 1 mit Bunden 5 versehen, die den Abstand der Lamellen 1 auf dem Wärmeübertragerrohr sowie den Kontakt zur Rohroberfläche gewährleisten.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ( 'I ·) Wärmeübertrager mit senkrecht zur Rohrlängsachse über den gesamten Wärmeübertragerquerschnitt verlaufenden Lamellen, die Erhöhungen und Vertiefungen sowie an der Peripherie der kreisförmigen Durchbrüche für die Wärmeübertragerrohre Bunde aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer öeite der lamelle (1) die kreisförmigen Durchbrüche (2) von vorwiegend rhombusartig angeordneten Erhöhungen (3) umgeben sind und deren Kreuzungspunkte Vertiefungen (4) aufweisen und daß auf der anderen Seite der Lamelle (1) die Erhöhungen (3) als gleichgestaltete Vertiefungen und die Vertiefungen (4) als gleichgestaltete Erhöhungen ausgebildet sind«

   2· Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise rhombusartig angeordneten Erhöhungen (3) dachförmig ausgebildet sind,

   3· Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Kreuzungspunkten angeordneten Vertiefungen (4) vorzugsweise kalottenförmig ausgebildet sind.

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