DE2330076A1 - Rippenrohr-waermeaustauscher - Google Patents
Rippenrohr-waermeaustauscherInfo
- Publication number
- DE2330076A1 DE2330076A1 DE2330076A DE2330076A DE2330076A1 DE 2330076 A1 DE2330076 A1 DE 2330076A1 DE 2330076 A DE2330076 A DE 2330076A DE 2330076 A DE2330076 A DE 2330076A DE 2330076 A1 DE2330076 A1 DE 2330076A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- ribs
- fluid
- heat exchanger
- passages
- rib
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 42
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 241001379910 Ephemera danica Species 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007688 edging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/126—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
- F28F1/128—Fins with openings, e.g. louvered fins
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
- F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
- F28B1/06—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using air or other gas as the cooling medium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S165/00—Heat exchange
- Y10S165/908—Fluid jets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
Patentanw
t>ip!.-ing. Π. Γ« . T Z sen.
Dlpl-lng. K, LArA?.»SCHT
Dr.-lng. R.BE£T2Jr. 9 "3 ^ Π Π 7 ß
Dr.-lng. R.BE£T2Jr. 9 "3 ^ Π Π 7 ß
^5-2O.89OP(2O.891H) 13- 6. 1973
THERMO ELECTRON CORPORATION, Waltham (Mass.), V. St. A.
Rippenrohr-Wärmeaustauscher
Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher in Form eines Rippenrohres
zur Übertragung von Wärme zwischen dem Inhalt des Rohres und der das Rippenrohr umgebenden Luft. Das Rohr kann selbstverständlich
die verschiedensten Ausführungsformen aufweisen. Vorzugsweise erstrecken sich die Rippen auswärts vom Rohr und sind mit dem Rohr relativ
gut wärmeleitend verbunden.
Um den Wärmeübergang von Rohren, Rohrleitungen oder Rohrsträngen oder -schlangen, durch die ein heißes oder kaltes Fluid strömt, zu steigern,
309851/0980
65-(262 235)-Sr-r (8)
ist es üblich, Rippen oder andere Wärmeübergangs-Ansätze zu verwenden,
die im wesentlichen die Oberfläche des Heiz- oder Kühlelements vergrößern und die in Kontakt mit der umgebenden Atmosphäre stehen.
Dabei ist auch die Verwendung von Lüftern und Gebläsen bekannt, welche
die umgebende Luft über die Rippenelemente drücken.
Trotz der verschiedensten Ausführungen zur Vergrößerung der Oberfläche, auch unter erhöhtem Druck, ist der Wirkungsgrad bei der
Wärmeübertragung bei gerippten Rohren überraschend gering.
Ein Grund für den relativ niedrigen Wirkungsgrad bei der Wärmeübertragung
mit den vorstehend genannten Ausführungsformen der Wärmeträger ist die Ausbildung einer Grenzschicht in dem Fluid. Die
Grenzschicht ist eine im wesentlichen stationäre, sehr dünne Fluidschicht,
die an der Wärmeübertragungsfläche anliegt und wie eine Isolierschicht wirkt. Das Vorhandensein einer solchen Grenzschicht ist
nicht unbekannt, und es sind schon Versuche unternommen worden, sie zu entfernen oder sie zu zerreißen, um so den Wärmeübergang zu
verbessern. Ganz allgemein waren die bisherigen Versuche darauf gerichtet, eine Turbulenz in dem Medium zu erzeugen, das über der Wärmeübergangsfläche
liegt.
Es wurde nun gefunden, daß eine besondere Möglichkeit für die Erreichung einer Turbulenz in der Verwendung von Rippen besteht, in
die Schlitze eingeformt sind. Die durch diese Schlitze verstärkte Durchwirbelung des Fluids schwächt die zunächst die Grenzschicht
entlang der Rippen, die diese Schlitze aufweisen. Das reicht aber
309Ö51/0980
noch nicht aus, um ein Maximum an Wärmeübergang zu erzielen. Bei
einer derartigen Ausbildung wächst der Wirkungsgrad mit zunehmender Größe der Schlitze.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, für den Wärmeübergang
zwischen dem Rippenrohr und der umgebenden Luft das Maximum zu erreichen. Insbesondere sollen die Kosten eines Rippenrohres für die
Wärmeübertragung durch die Verringerung des Materialaufwands für den Wärmeaustauscher gesenkt werden. Ferner sollen die Grundprinzipien
der Strahlprallflächen bei dem Wärmeaustausch mit Rippenrohren verwendet werden. Schließlich geht es darum, die Raumform des
Rippenrohr-Wärmeaustauschers zu vereinfachen und dessen Größe und Gewicht zu verringern.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß in den Rippen Durchlässe nach einem genau bestimmten
Muster vorgesehen werden, durch welche die Außenluft wie ein Strahl strömt, der in der Art auf Teile der Rippen gerichtet ist, daß die normalerweise
an diesen anliegende Grenzschicht durch den Strahl zerschlagen Wrd.
Geht man von einem einzelnen Rohr aus, an dem Rippen verhältnismäßig
gut wärmeleitend angebracht sind, wobei im Rohr ein erstes Fluid mit einer vorgegebenen Temperatur strömt und ein zweites Fluid
über die Rippen streicht, so ist der Wärmeübergang zu oder von dem zweiten Fluid über die Rippen gegeben durch:
309851 /0980
qf . hf Af η (T -
h A (T - T.)
r r ο f
r r ο f
kA (T. - T )/t
r ι ο
r ι ο
h A (T - T.) r./r
r r r ι ι ο
r r r ι ι ο
mit h - Wärmeübertragungskoeffizient zwischen dem zweiten Fluid
und der Rippenoberfläche,
A = Rippenfläche je Rippe,
η = Wirkungsgrad des Übergangs in der Rippe,
η = Wirkungsgrad des Übergangs in der Rippe,
h = Wärmeübergangswiderstand zwischen der Rohrwandung und der Rippenwurzel,
A = Kontaktbereich zwischen Rohr und Rippenwurzel je Rippe,
k = Wärmeleitfähigkeit der Rohrwand, t = Dicke der-Rohrwand,
h = Wärmeübertragungskoeffizient zwischen dem ersten Fluid und der Innenwand des Rohrs,
r., r = Innen- bzw. Außendurchmesser des Rohres, und
ι ο
T , T , T , T. und T = die Temperaturen an der Rippenwurzel,
des zweiten Fluids, der äußeren und inneren Rohrwandung und des ersten Fluids.
Aus der Gleichung folgt, daß eine Reduzierung der Größe und des Gewichts des Wärmeaustauschers eine Erhöhung des Värmeübertragungskoeffizienten
h zwischen dem zweiten Fluid und den Rippenflächen ermöglicht. Der genaue Effekt einer Änderung von h ist schwer zu formulieren,
da eine Änderung von h die Temperaturverteilung entlang
30985 1/0980
der verschiedenen Rippen und Rohrelemente verschiebt. Wenn also h
wächst, fällt der Rippenwirkungsgrad und einer der Vorteile vom Anwachsen von h ist verloren. Nichtsdestoweniger ist der Wärmeübertragungskoeffizient
zwischen dem zweiten Fluid und der Rippe (h ) überhaupt der Kontrollwiderstand im System, und offensichtlich bewirkt
die Verringerung des Widerstandes im wesentlichen Verringerungen der Größe und des Gewichts des Wärmeaustauschers. Da das zweite
Fluid beim Aufprallen als Strahl auf die Grenzschicht diese zerreißt und verzehrt, erhöht sich der Wärmeübertragungskoeffizient (h ), und
der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung steigt merklich an. Die vorliegende Erfindung zeigt ihre besonderen und wesentlichen Vorteile,
wenn das erste (innere) Fluid kondensierender Dampf oder verdampfende
Flüssigkeit ist. Das zweite Fluid ist häufig normale Luft.
. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im einzelnen anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt
sind, beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen rippenförmigen Wärmeaustauscher mit den angebauten
besonderen Rippen,
Fig. 2 eine Vereinigung dieser Rippen mit durchgehend glatten
Rippen,
Fig. 3 einen Wärmeaustauscher mit gerade verlaufenden Rippen, die wechselweise an den Enden verbunden sind, und
3098S1 /0980
Fig. 4 eine Teilansicht eines Systems, in dem Rohr und Rippendüsen
vereinigt sind.
In Fig. 1 ist ein Rohr 12 gezeigt, das vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium hergestellt ist und das ein Teil einer Rohrschlange
oder Rohrbatterie sein kann, die sich durch die Windungen von einer Rippenanordnung erstrecken, die ihrerseits eine Serie von Wärmeübertragungsflächen
aufweisen. Das Rippenarrangement kann entlang seiner Länge Flansche 16 aufweisen« Die Rippen müssen in bezug
auf diese Flansche auf jeden Fall eine gut wärmeleitende Verbindung
aufweisen. Die Flansche 16 sind rund um das Rohr aufgeschweißt, aufgelötet, mechanisch aufgezogen oder in anderer Weise so befestigt,
daß ein guter Wärmeübergang vorhanden ist. Wie durch die unterhalb der Figur eingezeichneten Pfeile dargestellt ist, strömt die umgebende
Luft über die Rippen entsprechend deren Ausbildung in einer Richtung, die im wesentlichen senkrecht zum dargestellten Grundriß liegt,
entlang der gefalteten Rippen 14, und muß so entlang einer Bahn strömen, die sie zwingt, zu wesentlichen Teilen durch Durchlässe 18 zu
dringen, die in den Rippen 14 angeordnet sind. Die Gesamtanordnung kann dann an den Seiten und Enden, wie das in Fig. 4 gezeigt ist,
geschlossen sein, um so den größeren Teil des Fluids zu zwingen, durch die öffnungen 18 zu strömen.
In jeder Rippe sind die öffnungen 18 in Art eines günstigen, besonders
ausgesuchten Musters angeordnet. Ein besonders vorteilhaftes Muster ist gegeben, wenn die Schlitze 18 im wesentlichen gleichmäßig
auf allen Oberflächen der Rippen verteilt sind, da so ein Durchströmen
309851/0980
auf das Rohr ermöglicht wird. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Schlitze in bezug auf die Schlitze in der angrenzenden Wand so gestaffelt
sind, daß das Fluid, das durch die Schlitze dringt, direkt auf eine glatte durchgehende Aufprallwand der nachfolgenden Rippe
trifft. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind weniger als 20 %
der Rippenfläche offen. Das Optimum liegt bei den üblichen Verwendungszwecken bei 2 bis 15 %. Die günstigste Größe der Schlitze liegt
zwischen 0,075 cm (0,030 inch) und 0,32 cm (0,125 inch). Aber auch Schlitze oder Öffnungen außerhalb dieser Größenordnung können
bei etwas geringerem Wirkungsgrad verwendet werden, und sie sind immer noch besser, als wenn Rippen ohne öffnungen verwendet werden.
Die ankommende Luft wird also von einer der Falzecken oder -kanten 17 der Rippenstruktur 14 in dem Durchlaß, der durch die aneinander
angrenzenden Rippen gebildet wird, abgelenkt und folgt dann entlang der abgebogenen Bahn durch die öffnungen 18. Die öffnungen
bilden Düsen, die gegen durchgehende Teile der angrenzenden Rippe gerichtet sind. Die Wirkungsweise ist in Fig. 1 durch Pfeile dargestellt
. Schließlich verläßt die aus dem Rippenrohr ausgeblasene Luft den Wärmeaustauscher in der durch die oberhalb der Abbildung dargestellten
senkrechten Pfeile angegebenen Richtung.
In Fig. 2 ist eine Anordnung dargestellt, welche der nach Fig. 1
sehr ähnlich ist. Wieder ist ein Rohr 12 vorhanden, an dem Rippen 14 mittels Flanschen 16 angebracht sind. Die Rippen weisen öffnungen
auf. Jedoch sind bei dem Beispiel nach Fig. 2 die öffnungen 18 nur
auf einem Satz von Rippen in der Art angebracht, daß die Luft von
309851/0980
diesem Satz aus gegen die ungelochten Oberflächen des anderen Satzes
gestrahlt wird. So wird eine zusätzliche Fläche geschaffen, gegen die die Luft gedrückt wird, und die nicht gelochten Oberflächen verhindern
eine gegenseitige Einwirkung der Luftströme.
In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, das auch ein Rohr in der oben erwähnten Art aufweist, an dem Rippen 22 angebracht
sind. Auch hier werden, wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispielen, Flansche zur guten Wärmeleitung zwischen Rohr und Rippen x
verwendet, die aber im einzelnen hier nicht dargestellt sind. Wechselweise werden Paare von Rippen 22 an der Einlaß- und Auslaßseite miteinander
verbunden, z.B. bei 24 und 26. Die Verbindung kann durch Zusammenpressen, Kleben, Abkanten oder Schweißen der anliegenden
Enden oder durch Aufbringen angepaßter Kappen geschehen, welche die Rippenenden entlang ihrer Längen miteinander verbinden. Wieder
strömt die Luft, wie durch die Pfeile unten in der Figur angedeutet,
zu, und die Rippen weisen Öffnungen auf, durch die die ankommende Luft in Form eines Strahles auf die durchgehende Oberfläche der angrenzenden
Rippe gerichtet wird. Die Ausbildung nach Fig. 3 kann von
besonderem Interesse sein, wenn eine relativ breite Rippenform gewünscht wird.
Die Fig. 4 zeigt einen kleinen Ausschnitt aus einem System, in dem Rippenrohre gemäß der Erfindung Verwendung finden können. Ein
Kanal 32 von irgendeiner gewünschten Länge wird von Rohren 12 durchdrungen, die einzeln oder ein Teil von Rohrschlangen bzw. einer anderen
Ausbildungsart sein können. Die Rohre 12 sind entlang ihrer Länge mit
309851/0980
einem Satz von Rippen 34 versehen. Die Rippen erstrecken sich von der einen zur anderen Seite des Kanals 32. Die zuströmende Luft bzw.
ein anderes Fluid kann durch den Kanal entsprechend der dargestellten Pfeile gedrückt werden. Das Fluid wird dabei von seiner ursprünglichen
Bahn in im wesentlichen quergerichtete Ströme durch die in Rippen 34 angebrachte Öffnungen 38 abgelenkt. Es wird darauf verwiesen,
daß jede Öffnung einen nicht durchbrochenen Bereich in der angrenzenden Rippe gegenüber liegt, um so zu erreichen, daß der
Strahl des Fluids auf die Rippenfläche aufprallt und damit die dort gebildete Grenzschicht bricht und die Wärmeübertragung verbessert.
Ein weiteres Fluid fließt durch die Rohre 12 und hat beispielsweise
eine andere Temperatur als das durch den Kanal 32 gedrückte. Das andere Fluid kann auch durch die Rohre 12 gedrückt werden. Es
kann aber auch Teil eines Systems -sein, bei dem ein Druck nicht notwendig
ist.
Um die Beziehung zwischen dem besonderen Wärmeübertragungskoeffizienten
(h ) und verschiedener anderer Konstruktions-Parameter darzustellen, soll ein typischer Fall besprochen werden. Es ist vorstehend
aufgezeigt, daß der Aufprall des Fluids als ein Strahl auf die Rippen deren Wärmeübertragungskoeffizienten und damit deren Wirkungsgrad
erhöht.
Um die besonderen Größen für ein praktisches Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung nach Fig. 1 aufzuzeigen, kann davon ausgegangen
werden, daß der Wärmeübergang (Q) zwischen einem Kühl-
309851/0980
mittel im Rohr 12 und der über die Anordnung streichenden Luft darzustellen
ist als:
r.
Q = h A (t - t ) — = Av (t - t ) nh
ο ror wr fw äff
h = Wärmeübertragungskoeffizient zwischen der Innenwandfläche
des Kupferrohres und dem Kühlmittel,
h = Wärmeübertragungskoeffizient /wischen der Luft und den Rippen.
A = Außenfläche der Kupferrohre,
η = Wirkungsgrad der Rippen,
A = Rippenfläche,
t , t und t = Temperatur des Kupferrohres, des Kühlmittels und der Lufttemperatur und
r. und r = Innen- bzw. Außenradius der Rohre,
ι ο
Beispielsweise kann das Wärmeaustauschrohr eine Länge von
138 cm (54 inch) haben, die Rippentiefe 3,2 cm (1,25 inch) und die
3 Rippenhöhe 95 cm (37,5 inch) betragen, dreißig 0,95 cm ( /8")-
Rohre im vertikalen Abstand von 3,2 cm (1,25 inch) eingebaut und
eine Wärme von 103,000 Btu/h zu verbrauchen sein. Dann ist:
Q r
. . ο ο 103.000 . . o_ , _ o„,
V - 1W =1TT- — ' 1200 χ 13,3 χ.91 = "14 C (+ ? F)
r ο ι
wobei für h ein Wert von 1200 Btu/h · ft · °F (basierend auf der
r
hohen Geschwindigkeit, mit der normalerweise Kühlmittel in Rippen-
309851 /0980
rohren fließen) und eine Rohr Wandstärke von 0,040 cm (0,016 inch)
angenommen wird. Daher ist die effektive anfängliche Temperaturdifferenz zwischen der Luft und den Rippenflächen bei einer Temperatur
der zuströmenden Luft (t ) von 35 C (95 F) und einer Kon-
densationstemperatur (t ) von 52 C (125 F)
(t _ t ) - (t - t ) = t - t
r a r w w a
r a r w w a
(125 - 95) - 7 = t - t
w a
t - t = -5°C (23 °F)
w a
w a
Die Werte, die zur Bestimmung des Strahlaufprall-Übertragungszienten
h diene
Temperaturdifferenz.
Temperaturdifferenz.
koeffizienten h dienen, basieren auf einer derartigen anfänglichen
Weiter ist der Strahlaufprall-Übertragungskoeffizient h eine Funktion
von AP/D, wobei ΔP der Druckabfall entlang der Düse und D der
Durchmesser eines Strahls am engsten Punkt (vena contracta) ist. Die tatsächliche Korrelation fordert, daß eine Reihe von anderen Faktoren,
wie der Abstand zwischen Düse und Prallfläche, Gegenstromgeschwindigkeit
usw. in bestimmten Grenzen gehalten werden, um gültig zu sein. Die Korrelation zeigt jedoch auf, daß es wünschenswert ist,
den Strahl so klein zu halten, daß er im besonderen Fall noch hingenommen werden kann. Es wird unterstellt, daß im vorliegenden Fall ein
relativ großer Durchmesser von 0,25 cm (0,1 inch) verwendet wird und ΔP 0,5 cm (0,2 inch) WS ist. Unter den angenommenen Bedingun-
3098 5!i/098 0
^330076
gen ist ein Durchschnittswert von h für die Einlaß- und Aufprallseiten
der Platten angemessen in Höh»=! von 18 Btu/h F.
Zur Bestimmung des Wirkungsgrades der Rippen r werden Rippen
mit einem Maß von 3,2 cm (1,25 inch) mit einem 0,95 cm ( /8 inch) OD-Rohr durch ihren geometrischen Mittelpunkt gewählt. Die Anordnung
ist gleichwertig einer, bei der die ringförmigen Rippen ein Durchmesserverhältnis
von 4,0 aufweisen. Der Rippenwirkungsgrad η ist gegeben durch die Annahme einer Korrelation als einer Funktion des
Parameters (OC)
r2h£
mit: 1 = (r - r.)_
ο ι f
ο ι f
h = Wärmeübertragungskoeffizient
k = Wärmeleitfähigkeit
t = Dicke der Rippen.
k = Wärmeleitfähigkeit
t = Dicke der Rippen.
Ein Hinweis auf diesen Parameter ist zu finden in: "Heat and Mass transfer", Eckert und Drake, Seite 57, veröffentlicht durch McGraw-Hill
Book Company (1959).
Für besondere Beispiele dieses Parameters ist die Korrelation zur Rippenstärke Y) gegeben als
30985 1/0980
OC = 0,5 = 0,6 = 0,7 = 0,8 = 0,9
= 1,0
V =
0,83 = 0,78 = 0,72 = 0,68 = 0,64 = 0,60.
Bekanntlich gilt: 1 = (4 r. - r.) = 3 r = 0,0143 m (0,047 ft)
für Aluminium: k = 118 Btu/h ft °F h = 18 Btu/h ft2 °F.
Für t = 0,02 cm (0,008 inch) gilt:
= 0,47
2 χ 18 χ 12 118 χ 0,008
/2
= 0,92
und bei Interpolation:
?f = 0,63.
Ausgehend von der vorstehend zitierten Berechnungsformel für die Wärmeübertragung ist es nun möglich, die notwendigen Rippea*-
oberflächenbereiche zu ermitteln:
Af ■ V (tw -
2
Der effektive Oberflächenbereich je Rippe ist 0,057 m (0,62 ft )/
Rippe. Daraus ergibt sich die Gesamtzahl der notwendigen Rippen
309851/0980
395 ft2 ,__ n.
= 650 Rippen
0,61 ft /Rippen
und die Zahl der Rippen je inch ist:
= 12 Rippen/inch ^ 5 Rippen/cm
54 inch
Kondensierungstemperatur 51,5 C (125 F)
Rippen je cm (inch) 5 (12)
Eine derartige Ausbildung erbringt eine Materialeinsparung von etwa 25 % gegenüber der herkömmlichen Ausbildung von Rippenrohren.
309851/0980
Claims (12)
- Patentansprüche^l/ Rippenrohr-Wärmeaustauscher, mit einem Rohr, das ein erstes Fluid mit einer ersten Temperatur enthält, und mit einer Rippenanordnung, die gut wärmeleitend mit dem Rohr verbunden ist, wobei ein zweites Fluid mit einer zweiten Temperatur über die Rippen strömt, gekennzeichnet durch Durchlässe (18, 38) in den Rippen (14, 22, 34) nach einem vorbestimmten Muster, wobei die Durchlässe düsenförmig in den Rippen ausgebildet und auf nicht durchbrochene Bereiche der angrenzenden Rippen gerichtet sind, so daß Grenzschichten des Fluids, die an den angrenzenden Rippen sich gebildet haben, zerstört werden und ein Wärmeaustausch zwischen dem ersten und zweiten Fluid stattfindet.
- 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Fluid kondensierender Dampf ist. .
- 3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Fluid Luft ist.
- 4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Fluid eine verdampfende Flüssigkeit ist.
- 5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (12) aus Kupfer und die Rippenanordnung (14, 22, 34) aus Aluminium besteht.309851/0980
- 6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe oder Öffnungen (18, 22, 38) in den Rippen (14, 22, 34) in einem solchen Muster angeordnet sind, daß das zweite Fluid abgeknickten Bahnen entlang den Rippen und dem Rohr folgt.
- 7. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenanordnung die Form von fortlaufenden Falzen aufweist, die in aneinander angrenzenden Rippenteilen Durchlässe besitzen, die in einem solchen Muster gegeneinander versetzt angeordnet sind, so daß das zweite Fluid, das durch diese Durchlässe in Art eines Strahls strömt, auf einen durchgehend glatten, nicht durchbrochenen Bereich an der anliegenden Rippe aufprallt.
- 8. Wärmeaustauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenstruktur aus einer fortlaufend gefalteten, fältenähnlichen Anordnung besteht.
- 9. Wärmeaustauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Fluid in einer Richtung fließt, die eine im wesentlichen senkrechte Komponente zu der Fläche der Verbindungspunkte der benachbarten Rippenflächen aufweist.
- 10. Wärmeaustauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Fluid entlang einer Bahn fließt, die im wesentlichen senkrecht zu dieser Fläche verläuft.309851/0980
- 11. Rippenrohr-Wärmeaustauscher unter Verwendung von erhöhtem Druck, mit einem Rohr (12), das ein erstes Fluid mit einer ersten Temperatur enthält, und einer Anzahl von Rippen, die gut wärmeleitend am Rohr angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Rippen (14, 22, 34) Durchlässe (18, 38) aufweisen, während die übrigen Rippen Prallbereiche gegenüber den Durchlässen bilden, wobei eine Einrichtung ein zweites Fluid mit einer zweiten Temperatur, durch die Durchlässe fließen und so je einen Fluidstrahl bilden läßt, wenn das zweite Fluid über die Rippen strömt, wobei Fluidstrahlen auf die Prallbereiche aufprallen, so daß Grenzschichten des zweiten Fluids, die an den Rippen anhaften, zerstört werden und der Wärmeaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid verbessert wird.
- 12. Wärmeaustauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen alle Rippen Durchlässe und Prallbereiche aufweisen, wobei die Durchlässe jeweils auf die Prallbereiche der angrenzenden Rippen ausgerichtet und versetzt gegen die Durchlässe in den angrenzenden Rippen angeordnet sind.Le e rs e ίte
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US00262235A US3804159A (en) | 1972-06-13 | 1972-06-13 | Jet impingement fin coil |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2330076A1 true DE2330076A1 (de) | 1973-12-20 |
| DE2330076B2 DE2330076B2 (de) | 1979-08-23 |
| DE2330076C3 DE2330076C3 (de) | 1980-04-30 |
Family
ID=22996727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2330076A Expired DE2330076C3 (de) | 1972-06-13 | 1973-06-13 | Rippenrohr-Wärmetauscher |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3804159A (de) |
| JP (1) | JPS4957445A (de) |
| DE (1) | DE2330076C3 (de) |
| FR (1) | FR2188129B1 (de) |
| GB (1) | GB1418836A (de) |
| IT (1) | IT990637B (de) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3998600A (en) * | 1975-06-16 | 1976-12-21 | Wallis Bernard J | Heat exchanger strip and method and apparatus for forming same |
| US4220012A (en) * | 1976-09-13 | 1980-09-02 | Brister Beryle D | Apparatus for freezing a slug of liquid in a section of a large diameter fluid transmission line |
| FR2425035A1 (fr) * | 1978-05-01 | 1979-11-30 | Thermo Electron Corp | Chaudiere comportant des moyens d'amelioration du transfert de chaleur |
| US4263878A (en) * | 1978-05-01 | 1981-04-28 | Thermo Electron Corporation | Boiler |
| US4201195A (en) * | 1978-10-25 | 1980-05-06 | Thermo Electron Corporation | Jet impingement solar collector |
| HU183314B (en) * | 1981-02-06 | 1984-04-28 | Laszlo Szuecs | Ribbed heat exchanger and method for producing same |
| JPS5883056U (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-04 | 三洋電機株式会社 | 太陽熱集熱器 |
| JPS5883055U (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-04 | 三洋電機株式会社 | 太陽熱集熱器 |
| GB2131152B (en) * | 1982-11-23 | 1986-03-19 | Atomic Energy Authority Uk | A heat exchanger |
| JPS602186U (ja) * | 1983-06-20 | 1985-01-09 | ダイキン工業株式会社 | フイン付熱交換器 |
| US4575326A (en) * | 1983-11-03 | 1986-03-11 | Tamaqua Cable Products Corporation | Apparatus for calibrating extruded material |
| US4643250A (en) * | 1985-07-01 | 1987-02-17 | Sundstrand Corporation | Fluid jet impingement heat exchanger for operation in zero gravity conditions |
| US4690210A (en) * | 1985-07-01 | 1987-09-01 | Sundstrand Corporation | Fluid jet impingement heat exchanger for operation in zero gravity conditions |
| JPS62113851A (ja) * | 1985-11-14 | 1987-05-25 | Aisin Seiki Co Ltd | スタ−リング機関用燃焼器 |
| US4880055A (en) * | 1988-12-07 | 1989-11-14 | Sundstrand Corporation | Impingement plate type heat exchanger |
| US5056586A (en) * | 1990-06-18 | 1991-10-15 | Modine Heat Transfer, Inc. | Vortex jet impingement heat exchanger |
| US5211219A (en) * | 1990-07-31 | 1993-05-18 | Daikin Industries, Ltd. | Air conditioner |
| US5129449A (en) * | 1990-12-26 | 1992-07-14 | Sundstrand Corporation | High performance heat exchanger |
| US5228513A (en) * | 1991-05-03 | 1993-07-20 | Indugas, Inc. | Convective heat transfer by cascading jet impingement |
| US5603376A (en) * | 1994-08-31 | 1997-02-18 | Fujitsu Network Communications, Inc. | Heat exchanger for electronics cabinet |
| US6378605B1 (en) | 1999-12-02 | 2002-04-30 | Midwest Research Institute | Heat exchanger with transpired, highly porous fins |
| US6538885B1 (en) * | 2000-09-15 | 2003-03-25 | Lucent Technologies Inc. | Electronic circuit cooling with impingement plate |
| CA2371641A1 (en) * | 2001-02-14 | 2002-08-14 | Ats Automation Tooling Systems Inc. | Folded fin heat sink assembly |
| US8151587B2 (en) * | 2001-05-04 | 2012-04-10 | Hill Phoenix, Inc. | Medium temperature refrigerated merchandiser |
| US7063131B2 (en) | 2001-07-12 | 2006-06-20 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | Perforated fin heat exchangers and catalytic support |
| US8453719B2 (en) | 2006-08-28 | 2013-06-04 | Dana Canada Corporation | Heat transfer surfaces with flanged apertures |
| US20080173436A1 (en) * | 2007-01-23 | 2008-07-24 | Bobbye Kaye Baylis | Plastic intercooler |
| US20090260789A1 (en) * | 2008-04-21 | 2009-10-22 | Dana Canada Corporation | Heat exchanger with expanded metal turbulizer |
| EP2146173B1 (de) * | 2008-07-17 | 2015-09-09 | MAHLE International GmbH | Kunststoffwärmetauscher |
| CN103796480A (zh) * | 2012-10-31 | 2014-05-14 | 英业达科技有限公司 | 散热结构 |
| US10006662B2 (en) * | 2013-01-21 | 2018-06-26 | Carrier Corporation | Condensing heat exchanger fins with enhanced airflow |
| CN111433552A (zh) * | 2017-11-27 | 2020-07-17 | 达纳加拿大公司 | 增强的传热表面 |
| CN107976101B (zh) * | 2017-12-22 | 2023-07-14 | 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 | 一种外翅片换热管的使用方法 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB356406A (en) * | 1930-07-28 | 1931-09-10 | Ralph Searle | Improvements in evaporators for cooling air in refrigerating chambers or cabinets |
| US1983549A (en) * | 1933-05-10 | 1934-12-11 | Refrigeration Appliances Inc | Radiator fin |
| DE674629C (de) * | 1937-10-12 | 1939-04-18 | Wilhelm Lorch | Einrichtung zum Kuehlen von Flaechen, insbesondere bei Zylindern von Brennkraftmaschinen, mit Kuehlrippentaschen |
| GB827061A (en) * | 1955-04-19 | 1960-02-03 | Rolls Royce | Improvements relating to heat exchange apparatus |
| US2994123A (en) * | 1956-06-14 | 1961-08-01 | Richard W Kritzer | Method of forming heat transfer units |
| NL263017A (de) * | 1959-03-21 | |||
| US3033536A (en) * | 1959-08-27 | 1962-05-08 | Guszmann Max | Radiator system |
| GB914072A (en) * | 1961-01-23 | 1962-12-28 | Schwermaschb Karl Liebknecht | Improvements in and relating to heat exchangers |
| FR1342953A (fr) * | 1962-10-04 | 1963-11-15 | échangeur thermique | |
| US3416011A (en) * | 1965-03-29 | 1968-12-10 | Thermo Electron Corp | Thermionic converter heat exchangers |
| SE340102C (sv) * | 1966-08-03 | 1973-01-15 | K R A Oestbo | Anordning vid avlånga värmeväxlare med tvärs mot deras längriktning anbragta värmeöverförande flänsar |
| US3450199A (en) * | 1967-07-10 | 1969-06-17 | Continental Aviat & Eng Corp | Heat exchanger |
| US3509867A (en) * | 1967-12-29 | 1970-05-05 | Thermo Electron Corp | Radiant and convective heater |
| US3540530A (en) * | 1968-06-12 | 1970-11-17 | Peerless Of America | Gradated heat exchange fins |
-
1972
- 1972-06-13 US US00262235A patent/US3804159A/en not_active Expired - Lifetime
-
1973
- 1973-06-12 GB GB2796773A patent/GB1418836A/en not_active Expired
- 1973-06-12 FR FR7321297A patent/FR2188129B1/fr not_active Expired
- 1973-06-13 JP JP48065987A patent/JPS4957445A/ja active Pending
- 1973-06-13 DE DE2330076A patent/DE2330076C3/de not_active Expired
- 1973-06-13 IT IT25342/73A patent/IT990637B/it active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2330076C3 (de) | 1980-04-30 |
| US3804159A (en) | 1974-04-16 |
| JPS4957445A (de) | 1974-06-04 |
| GB1418836A (en) | 1975-12-24 |
| FR2188129B1 (de) | 1976-09-17 |
| IT990637B (it) | 1975-07-10 |
| FR2188129A1 (de) | 1974-01-18 |
| DE2330076B2 (de) | 1979-08-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2330076A1 (de) | Rippenrohr-waermeaustauscher | |
| DE69216389T2 (de) | Versetzt angeordnete streifenförmige rippe für einen kompakten wärmetauscher | |
| DE60219538T2 (de) | Wärmetauscher | |
| DE2801076C3 (de) | Wärmeaustauscher bestehend aus Schichten von paarweise einander zugeordneten Wänden | |
| DE69031047T2 (de) | Verdampfer für Kühler in Kraftwagen | |
| DE69016119T2 (de) | Wärmerohr. | |
| DE3305471C2 (de) | Wärmetauscher mit einem Fliessbett | |
| DE202005009948U1 (de) | Wärmeaustauschelement und damit hergestellter Wärmeaustauscher | |
| DE60310992T2 (de) | Hochdruckwärmetauscher | |
| DE2305056A1 (de) | Rippenrohr-waermeaustauscher | |
| DE3504614A1 (de) | Austauschkoerper | |
| EP0201665B1 (de) | Wärmeübertrager mit mehreren parallelen Rohren und auf diesen angebrachten Rippen | |
| DE3116033C2 (de) | ||
| DE69007709T2 (de) | Stapelverdampfer. | |
| DE4220823C2 (de) | Heizungswärmetauscher für Personenkraftwagen mit mindestens zwei Teilwärmetauschern | |
| EP1357345B1 (de) | Gewellter Wärmetauschkörper | |
| DE19531383A1 (de) | Wärmeübertrager | |
| EP2187157A2 (de) | Wärmeübertrager zur Beheizung eines Kraftfahrzeuges | |
| EP3491323B1 (de) | Wärmetauscher mit mikrokanal-struktur oder flügelrohr-struktur | |
| DE10342241A1 (de) | Wärmetauscher | |
| DE6602685U (de) | Waermaustauscher, insbesondere kuehler fuer kraftfahrzeug-verbrennungsmotore, mit zwischen kuehlmittelleitungen desselben angeordneten, als abstandshalter dienenden beitblechen zur fuehrung eines kuehlluftstromes und vorrichtung zur herstellung der | |
| EP0268831B1 (de) | Lamelle | |
| EP1398592B1 (de) | Flachrohr-Wärmeübertrager | |
| DE102005018312A1 (de) | Wärmetauscher | |
| DE3918610C2 (de) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |