CH321270A - Wärmeaustauscherelement - Google Patents

Description

      Wärmeaustauscherelement            Gegenstand.    der vorliegenden Erfindung  ist ein     Wärmeaustauscherelement    mit.     minde-          stens    einem von einem     ersten    Medium durch  strömten     Rolirstüek    und mit einer Mehrzahl  von mit     gegenseitigem    Abstand auf dem. Rohr  st.üek in     senkreeht    zur     Rohrachse    liegenden       Ebenen    angeordneten Blechlamellen, zwischen  welchen ein zweites Medium strömt.  



  Solche     Wärmeaustaulseherelemente    sind be  kannt und besitzen üblicherweise     vollständig     ebene, glatte Lamellen, die keinerlei Durch  brechungen oder aus ihrer Ebene     vorstehende     Elemente aufweisen.  



  Um. bekanntlich einen guten     Wärineaus-          tausch    zwischen den beiden Medien     zu        er7ie-          Jen,    muss einerseits eine     möglichst.    grosse       Wärmeaust.auschfläche        (Rohralissenfläche    und       Laniellenfläelien)    vorgesehen sein, und ander  seits muss dafür Sorge getragen sein,     d@ass          möglichst,

      alle Teilchen des zweiten Mediums  auf     dessen    Weg     zwischen    den Lamellen hin  durch     tatsächlich    mit dieser     Wärmeaustau-          sclierfläche    in Berührung kommen. Ferner  soll der     Strömungswiderstand    auf den beiden       Strömungswegen    möglichst klein gehalten sein.

    Bei den bisher bekannten     Z'4        ärmeaustauscher-          elementen    wird zwar durch Anordnen     mög-          lichst    vieler dünner Lamellen pro Längen  einheit     des    Rohrstückes eine relativ grosse       Wiirineau;stausehfläelie        geschaffen,    doch ist  dadurch der     Materialaufwand    ziemlich gross.

    Da die Lamellen der bekannten Wärmeaus       tauseherelemente    völlig glatt     und    eben sind,    kann der     Reibungswiderstand    trotz der Viel  zahl der Lamellen klein gehalten werden, da       zwischen    den Lamellen normalerweise     Lami-          narströmung    herrscht.

   Damit     ist    aber offen  sichtlich der grosse     Nachteil    verbunden,     dass     nur ein relativ kleiner Anteil des zweiten  Mediums, nämlich praktisch nur die Teilchen,  der     Grenzschicht    mit der     Wärmeaustauseh-          fläche    in Berührung kommen.  



  Die vorliegende Erfindung bezweckt nun  die Schaffung eines     Wärmeaustauschercle-          mentes,    bei welchem die     genannten    Nachteile  nach Möglichkeit vermieden sind. Erfindungs  gemäss ist.     das        Wärmeaustaluseherelement    da  durch gekennzeichnet, dass die     Lamellen    Mit  tel zur     Erzeugung    von Turbulenz in dem sie  bestreichenden zweiten Medium aufweisen.  



  Versuche haben eindeutig gezeigt, dass ein       Wärmeaustauseherelement    nach der Erfin  dung, bei welchem     zufolge    der zwischen den  Lamellen erzeugten Turbulenz der Strömung  des die Lamellen bestreichenden     Mediums    eine  innige Berührung praktisch aller     Teilchen     dieses Mediums mit den     Lamellenflächen    vor  handen     ist,    die gleiche     Wärmeaustauschlei-          stung    mit weniger Lamellen pro     Rohrstüek-          längeneinheit    erzielt wird,

   als dies bei einem  üblichen     Wärmeaustauschelement    möglich     ist;     bei gleicher     Lamellenanzahl    dagegen wird eine  bedeutend grössere     Wärmeaustauschleistung     erreicht als beim entsprechenden bekannten  Element.      In der beiliegenden     Zeichnung        isst    das  erfindungsgemässe     Wärmeaustausscherelement          beispiellsweise        dargestellt.     



       Fig.1    zeigt schaubildlich eine Lamelle des  Elementes, die zum     Zusammenbau    mit zwei  parallelen     Rohrstücken    bestimmt     ist,    und       Fig.    2 zeigt in Seitenansicht ein auf einem  einzigen     Rohrstück    sitzendes     Lamellenpaket     eines Elementes nach der Erfindung.  



  Die in     Fig.l        gezeigte    Lamelle 1 besitzt  zwei mit Abstand voneinander angeordnete  Öffnungen 2 mit aufgebogenem Rand 3 für  den Durchtritt der beiden Rohrstücke 4 (nur  eines     strichpunktiert    angedeutet), deren Ach  sen     normal    zu den     Lamellenebenen    stehen.

    Das erste Medium durchströmt das     Rohr-          stück    4 in     Pfeilrichtung        a,    während, das zweite  Medium in     Pfeilrichtung    b     zwischen    den ein  zelnen mit Abstand nebeneinander auf den  Rohrstücken 4 sitzenden Lamellen 1 (nur eine  gezeichnet)     hindurchströmt.     



  Beidseits der Öffnungen 2 ist die Lamelle  1 mit quer zur     Durchströmrichtung        b    v erlau  fenden Schlitzen 5, 5a versehen, wobei die       zwischen    den. Öffnungen 2 liegenden Schlitze       5a    annähernd doppelt so lang sind wie die  äussern Schlitze 5. Die durch die Schlitze 5  bzw. 5a gebildeten Stege 6     bzw.        6a    sind aus  der gestrichelt angedeuteten     Lamellenebene    c  heraus abwechselnd nach unten bzw. nach  oben gepresst.  



  Die Lamellen 1 bestehen aus glattem Blech,  z: B. aus     Kupfer    oder     Aluminium,    so dass ihr       Reibungswiderstand    relativ gering ist.. Wie  jedoch leicht     erbsichtlich,    bilden die     beidseits     der     Lamellenebene    c liegenden Stege 6 und     6a          zusammen    mit den Schlitzen 5 bzw.     5a    Mittel,  die die Bildung einer     Laminarströmung    zwi  schen den Lamellen des     W        ärmeaustauscher-          elementes    verhindern.

   Die Strömung reisst       je@-veils    an den     Stegkanten    ab, so dass im       Mediumstrom    Turbulenz erzeugt wird, welche  gewährleistet, dass praktisch alle Teilchen des       Mediumstromes    auf ihrem Weg     zwischen    den  Lamellen 1 hindurch mehrmals mit. der       -'@Tärmeaustauschf@läche    in direkte Berührung  kommen.    In     Pig.    ' ist ein     Wärmeaustauscherelement     mit nur     einem    Rohrstück 4 dargestellt.

   Die  gegenüber den Lamellen. 1 nach     Fig.1    ent  sprechend kürzeren Lamellen 10 besitzen in  diesem Fall je nur zwei Reihen von quer zur       Strömungsriehtung    des zweiten     Mediums    lie  genden Schilitzen 5. Die durch die Schlitze 5  gebildeten Stege 6 sind     auch    in diesem Fall       abwechselnd    gegenüber der durch die     gestri-          ehelte    Linie c angedeuteten     Lamellenebene     nach unten und nach oben gepresst.

   Es er  folgt somit, auch hier an den     Stegkanten    eine  Ablösung der Strömung und eine     die    innige  Berührung des zweiten     Mediums    mit den als       -#Värmeaust.aiuwhflächen    wirkenden Lamellen  flächen.  



  Wie leicht ersichtlich,     ist    die Fläche der       einzelnen    Lamelle bei den vorangehend be  schriebenen Beispielen     mindestens    gleich gross  wie diejenige einer ebenen und nicht geschlitz  ten Lamelle mit den gleichen     Abmessungen.     Auch der Reibungswiderstand dieser Lamelle       ist    annähernd gleich demjenigen einer ebenen       Lamelle,    wobei noch zu berücksichtigen     ist,

       dass sieh hier zufolge der     erzwungenen        Ab-          lösung        der        Strömung        keine        den        Widerstand    '  erhöhende dicke     CTrenzsehieht    bilden kann.

    Es hat sich als zweckmässig erwiesen, die  beschriebenen Lamellen aus ebenen Blech  stücken herzustellen, deren Länge das Drei  fache der als Einheit genommenen Länge der  Lamellen 10     (Fig.2)        ist..    Aus solchen Blech  stiicken lassen sich dann Lamellen für ein       (Fig.        \?),    für zwei     (Fig.    1) und für drei Rohr  stücke 4 herstellen.  



  Bei einer Variante der beschriebenen La  mellen sind die nach unten und oben     aus    der       Lamellenebene    c     herausgepressten    Stege 6 bzw.       6a    durch Schrägflächen miteinander verbun  den und nicht wie bei den gezeichneten     Aus-          führungen    durch Schlitze 5 bzw.     5a    vonein  ander getrennt.     Anderseits    können die äussern  Schlitze 5 auch bis an den betreffenden La  mellenrand geführt, d.. h. offen sein.  



  Anstatt die Stege 6 in     zur        Lamellenebene    c  parallele Ebenen nach unten     und    oben aus  zubiegen, können diese Stege 6 sowohl bei  geschlossenen     (Fig.1    und ?) als auch bei      offenen Schlitzen ö gegenüber     dieser    Ebene  leicht. geneigt sein.  



  Es versteht sich, dass die Mittel zur     Er-          zeug-Ling    von     Turbulenz    bzw.     Strömungsab-          l.ösung    auch andere als die beschriebene     l?'orin          aufweisen    können.

   So können unter     Unistän-          den    schon gute Resultate     dadurch    erreicht  werden, dass die Lamellen mit. in     Strömungs-          richtung        v    des sie bestreichenden     Mediums          versetzt    zueinander angeordneten Löchern ver  sehen werden.  



  Bei der     Auswahl    der     Turbulenzerzeugungs-          mittel    ist nur darauf     zu    achten,     da.ss    längs der       Lamellenfläehen    keine Taschen vorhanden  sind, in welchen das     1LTedium    ein Kissen bilden  kann, welches als isolierende Schicht zwischen  den     Lamellenfläehen    und dem restlichen     ATe-          diuni    liegt. Eine zu stark wellenförmige Aus  bildung der Lamellen ist     deshalb    für den hier  angestrebten Zweck     ungeeignet.     



  Ein weiterer Vorteil der beschriebenen       Ausbildun-    der Lamellen besteht in der  durch das Auspressen von Stegen erzielten       Vei"steifiing    der     möglichst,    dünn zu wählen  den     Lamellenbleche.    Es ist deshalb ohne wei  teres möglich,     Aluminlumla.mellen    zu verwen  den.  



  Die günstigsten Werte für die     Abmessiin-          Ien    der Schlitze, die Breite der Stege und  die Tiefe der     Stegabsetzung    werden zweck  mässig jeweils durch Versuche festgestellt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Wärmeaustauscherelement init mindestens einem von einem ersten Medium durchström ten Rohrstück und mit einer Mehrzahl von mit gegenseitigem Abstand, auf dem Rohr- stiielz: in senkrecht zur Rohrachse liegenden Ebenen angeordneten Blechlamellen, zwischen welchen ein zweites Medium strömt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen Mittel zur Erzeugung von Turbulenz in dem sie best.rei- ehenden zweiten Medium aufweisen.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Wärmeaustauscherelement nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur , Bildung der genannten Mittel jede Lamelle in Strömungsrichtung des sie bestreichenden zweiten Mediums hintereinand!erliegende, aus der Lamellenebene herausgepresste Teile auf weist.

   2. Wärmeaustauscherelement nach Patent anspruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, da.ss die genannten Teile der Lamelle durch je eine beidiseits des Rohr stückes angeordnete Reihe von Stegen gebildet sind, welche durch quer zur genannten Strö mungsrichtung verlaufende Schlitze vonein ander getrennt sind.

   3. Wärmeaustauscherelement nach Patent- ans.priich und Unteransprüchen 1 und 2, da- dfureh gekennzeichnet, dass die auf der dem betreffenden Lamellenende zugekehrten Seite des Rohrstückes angeordneten Schlitze am La mellenrand offen sind.

   4. Wärmeaustauscherelement nach Patent anspruch und Unterans@priieh 1, dadurch ge kennzeichnet, d'ass die aus der Lamellenebene heraus.gepressten Teile in zur Lamellenebene parallelen Ebenen abwechselnd auf der einen und auf der andern Seite der Lamellenebene liegen.

   5. Wärmeaustauscherelement, nach Patent- an;spriich und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die aus der Lamellenebene herausgepressten Teile in zur Lamellenebene geneigten Ebenen liegen.

   ss. Wärmeaustauscherelement nach Patent anspruch,dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel durch in Strömungsrichtung des die Lamellen bestreichenden zweiten Me- diiums zueinander versetzte Löcher in jeder Lamelle gebildet sind.