CH660519A5 - Kuehlrippen-waermeaustauscher. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlrippen-Wärmeaustauscher, mit zwischen den Kühlrippen angeordneten bandförmigen Distanzstücken, die mehrere in Reihe angeordnete Öffnungen zur Aufnahme der Leitungsrohre aufweisen.

Kühlrippen-Wärmeaustauscher dieser Art sind bekannt, wobei die Distanzstücke aus einem durch mehrere in einer Reihe angeordnete Öffnungen durchbrochenen Blechstreifen bestehen, in welchem der Durchmesser der Öffnungen mit dem Aussendurchmesser der Leitungsrohre des Austauschers und der Abstand zwischen den einzelnen Öffnungen mit dem Abstand der einzelnen Leitungsrohre voneinander gleich ist.

Gemäss der Erfindung wird nun darauf abgezielt, einen Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art besonders dann anwenden zu können, wenn der Wärmeübergangsfaktor des in den Leitungsrohren strömenden Mediums viel höher ist als der jenes Mediums, welches zwischen den Kühlrippen strömt. Im allgemeinen besteht dieser Zustand bei Luftkühlern, luftgekühlten Kondensatoren, Lufterhitzern, Radiatoren und bei Klimaanlagen.

Es ist nun charakteristisch für derartige Wärmeaustauscher, dass im Betrieb die Distanzelemente bzw. die Kanäle im Strömungsweg des zwischen den Blechrippen strömenden Mediums einen wesentlichen Strömungswiderstand verursachen. Anderseits entsteht entlang der der Strömungsrichtung des zwischen den Blechrippen strömenden Mediums entgegengesetzten Seite zwischen den Blechrippen von der äusseren Wand der Kanäle in Richtung der Strömung des Mediums innerhalb eines immer schmäler werdenden Raumbereiches ein sogenannter «toter Raum», in welchem sich die Wärmeübergabe nicht durch Strömung, sondern praktisch durch Wärmeleitung vollzieht.

Dementsprechend spielen die den toten Raum begrenzenden Flächen bei der Wärmeübergabe praktisch keine Rolle, dahingegen erhöhen die im toten Raum entstandenen Wirbelablösungen im wesentlichen Ausmass den Strömungswiderstand. Wenn das Distanzelement aus Krempen an den Blechrippen besteht, so verringert ebenfalls die durch das Ausbilden der Krempen entstandene Materialschwächung der Blechrippe die Wärmeübergabe.

Um diese vorher erwähntenNachteile zu vermeiden bzw. zu verringern, sind verschiedene Lösungen bekannt geworden. Das Wesentliche dieser besteht darin, dass im Interesse der Verringerung des Strömungswiderstandes und des toten Raumes die Kanäle zwischen den Blechrippen aus in der Richtung des strömenden Mediums Rohre mit ovalem oder elliptischem Querschnitt bestehen. Eine solche Lösung ist in der DE-PS 2 123 723 beschrieben sowie auch inTransac-tion of the ASME, Serie «B», Mai 1966.

Charakteristisch ist es für die ovalen Rohre, dass sie zwar die toten Räume verringern aber nicht aufheben, weshalb die Strömungseigenschaften derartiger Wärmeaustauscher mit Blechrippen zwar günstiger sind, dennoch einer Verbesserung bedürfen.

Ausgehend nun von einem Kühlrippen-Wärmeaustau-scher der eingangs genannten Art wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, dass die aus Blech bestehenden Kühlrippen mit turbulenzerregenden Rippen versehen sind, die sich bis nahe den Seitenrändern der bandförmigen Distanzstücke erstrecken.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung eines Wärmeaustauschers besteht darin, dass die an den Flächen der Kühlrippen ausgebildeten Turbulenzerreger die Wärmeübergabe weiter verbessern, wobei durch die bei den Kühlrippen wesentlich dik-keren bandförmigen Distanzstücke eine gute Wärmeversorgung der von den geschlossenen Kanälen weiter entfernt liegenden Rippen gesichert wird. Es bedeutet einen weiteren Vorteil, wenn die Enden der kleinen Rippen die Seitenmäntel der Distanzhaltebänder berühren, wodurch die Wärmeübergabe auch an den einander gegenüberliegenden Flächen stattfindet.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen Kühlrippen-Wärmeaustauschers sind die turbulenzerregenden Rippen an den Kühlrippen in einem spitzen Winkel quer zur Eintrittsrichtung des Austauschermediums angeordnet. Hiebei können die turbulenzerregenden Rippen und die bandförmigen Distanzstücke entlang von zick-zackförmigen Kurven verlaufend angeordnet sein.

Nachstehend werden mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Wärmeaustauschers anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen Fig. 1 den Grundriss eines erfindungsgemässen Blechrippen-Wärmeaustauschers und Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 1 zeigen. Die Fig. 3 und 4 stellen zwei verschiedene Distanzhaltebänder im Grundriss dar. Schliesslich veranschaulichen die Fig. 5-7 weitere Ausführungsformen des erfindungsgemässen Kühlrippen-Wärmeaustauschers in Draufsicht.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kühlrippen-Wärmeaustauscher besteht aus Kühlrippen 1, Distanzhaltebändern 2 und Leitungsrohren 3. Die Distanzhaltebänder 2 sind zwischen den Kühlrippen 1 an den Rohren 3 in solcher Art aufgeschoben, dass innerhalb des Raumes zwischen den Distanzhaltebändern 2 das Medium einen bandförmigen Strömungsverlauf hat. In den Rohren 3 strömt das zweite wärmeaustauschende Medium. Die Kühlrippen 1 tragen die kleinen Rippen 5.

In Fig. 3 ist ein Distanzhalteband 2 mit einer am Seitenrand angeordneten Zahnung 2a dargestellt, wobei die durch die Zahnung 2a hervorgerufene Turbulenz die Wärmeübergabe ohne wesentlichen Anstieg des Strömungswiderstandes verbessert.

In Fig. 4 ist ein Distanzhalteband 2 von entlang der Längsachse sich ändernder Breite dargestellt, welches durch die Verringerung der Breite die freie Wärmeübergabefläche der Kühlrippen 1 erhöht.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Kühlrippen-Wärmeaustauschers sind die Kühlrippen 1 mit den turbulenzerregenden kleinen Rippen 5 versehen, die die Wärmeübergabe verbessern. Die im Wärmeaustauscher parallel zu der Längsachse der Distanzhaltebänder 2 vorhandene Strömungsrichtung 4 bildet mit der Ebene des Eintrittes einen spitzen Winkel.

Bei der Durchführungsform des erfindungsgemässen

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Blechrippen-Wärmeaustauschers gemäss Fig. 6 bilden die Distanzhaltebänder 2 Kurven, so dass sich die Strömungsrichtung 4 des strömenden Mediums innerhalb des Wärmeaustauschers stetig ändert und das Medium wegen des längeren Weges eine Erhöhung der Verweilzeit erfährt.

Bei der Durchführungsform gemäss Fig. 7 des erfindungsgemässen Kühlrippen-Wärmeaustauschers reichen die an der Fläche der Blechrippen 1 vorgesehenen kleinen Rippen 5 fast bis zum Seitenrand der Distanzhaltebänder 2, wodurch eine gute Wärmeversorgung der von den Rohren 3 fernliegenden Rippen gesichert ist, und zwar durch die durch die Distanzhaltebänder 2 mit grösserem Querschnitt als die Kühlrippen

1 hervorgerufene Wärmeleitung. Der Querschnitt 7 ist bei Anwendung von Distanzhaltebändern 2 wesentlich grösser als bei Anwendung von Distanzringen, und somit verringert sich der Strömungswiderstand wesentlich.

Bei der Durchführungsform des erfindungsgemässen Kühlrippen-Wärmeaustauschers sind die Distanzhalteänder

2 aus Bandabschnitten gebildet, zwischen denen sich ein Luftspalt befindet, wobei die Bänder 2 gemeinsam für das

Leiten des strömenden Mediums einen bandförmigen Strömungsraum bilden, womit auch die Strömungsrichtung 4 determiniert ist.

Der Vorteil des erfindungsgemässen Blechrippen-Wärmeaustauschers besteht darin, dass sich innerhalb des Wärmeaustauschers befindliche und hinsichtlich der Wärme und der Strömung gleichfalls sehr schädliche tote Räume, in denen sich Wirbel ablösen, eliminiert sind. Der Strömungswiderstand des Wärmeaustauschers kann durch die Ausbildung der Distanzhaltebänder von der gegebenen Form des Querschnittes der Kanäle unabhängig gemacht werden.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die thermische Belastung der Kanäle entlang ihres Umfanges gleichmässig is wird. Der Strömungswiderstand des Wärmeaustauschers verringert sich wesentlich, wodurch der Energiebedarf zum Durchströmen des Mediums zwischen die Blechrippen geringer wird, wodurch sich die spezifische Ventilationsleistung, das ist das Verhältnis der übertragenen zu der die Strö-20 mung aufrechterhaltenden Energie, erhöht.

B

3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

660519 PATENTANSPRÜCHE

1. Kühlrippen-Wärmeaustauscher mit zwischen den Kühlrippen angeordneten bandförmigen Distanzstücken, die mehrere in Reihe angeordnete Öffnungen zur Aufnahme der Leitungsrohre aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Blech bestehenden Kühlrippen (1) mit turbulenzerregenden Rippen (5) versehen sind, die sich bis nahe den Seitenrändern der bandförmigen Distanzstücke (2) erstrecken.

2. Kühlrippen-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulenzerregenden Rippen (5) an den Kühlrippen (1) in einem spitzen Winkel quer zur Eintrittsrichtung (4) des Austauschermediums angeordnet sind (Fig. 5).

3. Kühlrippen-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulenzerregenden Rippen (5) und die bandförmigen Distanzstücke (2) entlang von zickzackförmigen Kurven verlaufend angeordnet sind (Fig. 6).