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Die
Erfindung betrifft ein metallisches Wärmeaustauscherrohr mit auf
der Rohraußenseite
helixförmig
umlaufenden, integral ausgeformten Rippen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Derartige
metallische Wärmeaustauscherrohre
dienen insbesondere zur Verdampfung von Flüssigkeiten aus Reinstoffen
oder Gemischen auf der Rohraußenseite.
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Verdampfung
tritt in vielen Bereichen der Kälte-
und Klimatechnik sowie in der Prozess- und Energietechnik auf. Häufig werden
Rohrbündelwärmeaustauscher
verwendet, in denen Flüssigkeiten von
Reinstoffen oder Mischungen auf der Rohraußenseite verdampfen und dabei
auf der Rohrinnenseite eine Sole oder Wasser abkühlen. Solche Apparate werden
als überflutete
Verdampfer bezeichnet.
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Durch
die Intensivierung des Wärmeübergangs
auf der Rohraußen-
und der Rohrinnenseite lässt
sich die Größe der Verdampfer
stark reduzieren. Hierdurch nehmen die Herstellungskosten solcher Apparate
ab. Außerdem
sinkt die notwendige Füllmenge
an Kältemittel,
die bei den heute überwiegend verwendeten,
chlorfreien Sicherheitskältemitteln
einen nicht zu vernachlässigenden
Kostenanteil an den gesamten Anlagekosten ausmachen kann. Bei toxischen
oder brennbaren Kältemitteln
lässt sich durch
eine Reduktion der Füllmenge
ferner das Gefahrenpotenzial herabsetzen. Die heute üblichen Hochleistungsrohre
sind bereits etwa um den Faktor vier leistungsfähiger als glatte Rohre gleichen
Durchmessers.
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Es
ist Stand der Technik, derartig leistungsfähige Rohre auf der Basis von
integral gewalzten Rippenrohren herzustellen. Unter integral gewalzten Rippenrohren
werden berippte Rohre verstanden, bei denen die Rippen aus dem Wandmaterial
eines Glattrohres geformt wurden. Es sind hierbei verschiedene Verfahren
bekannt, mit denen die zwischen benachbarten Rippen befindlichen
Kanäle
derart verschlossen werden, dass Verbindungen zwischen Kanal und
Umgebung in Form von Poren oder Schlitzen bleiben. Insbesondere
werden solche im Wesentlichen geschlossene Kanäle durch Umbiegen oder Umlegen
der Rippen (
US 3 696
861 A ;
US 5
054 548 A ;
US
7 178 361 B2 ), durch Spalten und Stauchen der Rippen (
DE 2 758 526 C2 ;
US 4 577 381 A )und durch
Kerben und Stauchen der Rippen (
US 4 660 630 A ;
EP 0 713 072 B1 ;
US 4 216 826 A ) erzeugt.
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Die
leistungsstärksten,
kommerziell erhältlichen
Rippenrohre für überflutete
Verdampfer besitzen auf der Rohraußenseite eine Rippenstruktur
mit einer Rippendichte von 55 bis 60 Rippen pro Zoll (
US 5 669 441 A ;
US 5 697 430 A ;
DE 197 57 526 C1 ). Dies
entspricht einer Rippenteilung von ca. 0,45 bis 0,40 mm. Prinzipiell
ist es möglich,
die Leistungsfähigkeit
derartiger Rohre durch eine noch höhere Rippendichte bzw. kleinere
Rippenteilung zu verbessern, da hierdurch die Blasenkeimstellendichte
erhöht
wird. Eine kleinere Rippenteilung erfordert zwangsläufig gleichermaßen feinere
Werkzeuge. Feinere Werkzeuge sind jedoch einer höheren Bruchgefahr und schnellerem
Verschleiß unterworfen.
Die derzeit verfügbaren
Werkzeuge ermöglichen eine
sichere Fertigung von Rippenrohren mit Rippendichten von maximal
60 Rippen pro Zoll. Ferner wird mit abnehmender Rippenteilung die
Produktionsgeschwindigkeit der Rohre kleiner und folglich werden die
Herstellungskosten höher.
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Weiterhin
ist bekannt, dass leistungsgesteigerte Verdampfungsstrukturen bei
gleichbleibender Rippendichte auf der Rohraußenseite erzeugt werden können, indem
man zusätzliche
Strukturelemente im Bereich des Nutengrundes zwischen den Rippen
einbringt. Da im Bereich des Nutengrundes die Temperatur der Rippe
höher ist
als im Bereich der Rippenspitze, sind Strukturelemente zur Intensivierung
der Blasenbildung in diesem Bereich besonders wirkungsvoll.
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Beispiele
hierfür
sind in
EP 0 222 100
B1 ;
US 5 186
252 A ;
JP 04
039 596 A und
US
2007 0 151 715 A1 zu finden. Diesen Erfindungen ist gemeinsam, dass
die Strukturelemente am Nutengrund keine hinterschnittene Form aufweisen,
weshalb sie die Blasenbildung nicht ausreichend intensivieren. In
EP 1 223 400 B1 wird
vorgeschlagen, am Nutengrund zwischen den Rippen hinterschnittene
Sekundärnuten zu
erzeugen, die sich kontinuierlich entlang der Primärnut erstrecken.
Der Querschnitt dieser Sekundärnuten
kann konstant bleiben oder in regelmäßigen Abständen variiert werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leistungsgesteigertes
Wärmeaustauscherrohr
zur Verdampfung von Flüssigkeiten
auf der Rohraußenseite
bei gleichem rohrseitigen Wärmeübergang
und Druckabfall anzugeben.
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Die
Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 wiedergegeben.
Die weiteren rückbezogenen
Ansprüche
betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
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Die
Erfindung schließt
ein metallisches Wärmeaustauscherrohr
ein mit auf der Rohraußenseite helixförmig umlaufenden,
integral ausgeformten und durchgehend ausgebildeten Rippen, deren
Rippenfuß im
Wesentlichen radial von der Rohrwandung absteht, sowie mit zwischen
jeweils benachbarten Rippen sich befindenden Primärnuten.
Im Bereich des Nutengrundes der Primärnuten ist mindestens eine hinterschnittene
Sekundärnut
angeordnet. Diese Sekundärnut
ist zur Primärnut
hin durch ein Paar einander gegenüberliegender, aus Material
jeweils benachbarter Rippenfüße geformter
Werkstoffvorsprünge
begrenzt. Diese Werkstoffvorsprünge
erstrecken sich kontinuierlich entlang der Primärnut. Der Querschnitt der Sekundärnut wird
in regelmäßigen Intervallen
variiert, ohne dabei die Form der Rippen zu beeinflussen. Zwischen
den gegenüberliegenden Werkstoffvorsprüngen ist
ein Abstand, wobei dieser Abstand in regelmäßigen Intervallen variiert
wird, wodurch lokale Kavitäten
ausgebildet sind.
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Die
Erfindung geht dabei von der Überlegung aus,
dass zur Erhöhung
des Wärmeüberganges
bei der Verdampfung der Vorgang des Blasensiedens intensiviert wird.
Die Bildung von Blasen beginnt an Keimstellen. Diese Keimstellen
sind meist kleine Gas- oder Dampfeinschlüsse. Wenn die anwachsende Blase
eine bestimmte Größe erreicht
hat, löst
sie sich von der Oberfläche
ab. Wird im Zuge der Blasenablösung
die Keimstelle mit Flüssigkeit
geflutet, dann wird die Keimstelle deaktiviert. Die Oberfläche muss
also derart gestaltet werden, dass beim Ablösen der Blase eine kleine Blase
zurück
bleibt, die dann als Keimstelle für einen neuen Zyklus der Blasenbildung
dient. Dies wird erreicht, indem man auf der Oberfläche Kavitäten mit Öffnungen
aufbringt. Die Öffnung
der Kavität
verjüngt
sich gegenüber
dem unter der Öffnung
liegenden Hohlraum. Durch die Öffnung
erfolgt der Austausch von Flüssigkeit
und Dampf.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird durch den Abstand zwischen den gegenüberliegenden Werkstoffvorsprüngen eine
Verbindung zwischen Primär- und Sekundärnut realisiert,
so dass der Austausch von Flüssigkeit
und Dampf zwischen Primärnut
und Sekundärnut
ermöglicht
ist. Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die
Wirkung der hinterschnittenen Sekundärnut auf die Bildung von Blasen
dann besonders groß ist,
wenn der Abstand zwischen gegenüberliegenden
Werkstoffvorsprüngen
erfindungsgemäß in regelmäßigen Intervallen
variiert wird. Dadurch wird der Austausch von Flüssigkeit und Dampf gezielt
gesteuert und die Flutung der Blasenkeimstelle in der Kavität verhindert. Die
Lage der Kavitäten
in der Nähe
des primären
Nutengrundes ist für
den Verdampfungsprozess besonders günstig, da am Nutengrund die
Wärmeübertemperatur
am größten ist
und deshalb dort die höchste treibende
Temperaturdifferenz für
die Blasenbildung zur Verfügung
steht.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der
Abstand zwischen den gegenüberliegenden
Werkstoffvorsprüngen
in regelmäßigen Intervallen
den Wert Null annehmen. Dadurch wird die Sekundärnut in bestimmten Bereichen gegenüber der
Primärnut
abgeschlossen. In diesen Bereichen berühren sich die gegenüberliegenden Werkstoffvorsprünge, ohne
dass es zu einem Stoffschluss kommt. Die Blasen entweichen in diesem Falle
wiederum durch die ins Zentrum der Primärnut hin geöffneten Kavitäten, die Flüssigkeit
strömt
bevorzugt von der Seite her nahe der verschlossenen Bereiche der
Sekundärnut
in die Kavität
nach. Hierbei wird die entweichende Blase durch das einströmende flüssige Arbeitsmedium
nicht behindert und kann sich ungestört in der Primärnut ausdehnen.
Die jeweiligen Strömungszonen
für die
Flüssigkeit
und den Dampf sind dabei räumlich
voneinander getrennt. Zudem verbleibt auch im verschlossenen Bereich
der Sekundärnut
ein kleiner Kanal zwischen den Kavitäten erhalten, der jedoch keine
Verbindung zur Primärnut
aufweist. Dennoch können über diese Kanäle beispielsweise
Druckunterschiede zwischen den zueinander benachbarten Kavitäten ausgeglichen
werden.
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Bevorzugt
kann in den Bereichen, in denen der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Werkstoffvorsprüngen den
Wert Null annimmt, die Sekundärnut
im Wesentlichen zugedrückt
sein. Bei dieser Ausgestaltung besteht über die Teilabschnitte der
Sekundärnut
keine Verbindung der Kavitäten
untereinander mehr.
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In
bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung kann der maximale Abstand zwischen den gegenüberliegenden
Werkstoffvorsprüngen
0,03 mm bis 0,1 mm betragen. Zudem kann vorteilhafterweise der maximale
Abstand zwischen den gegenüberliegenden
Werkstoffvorsprüngen
0,06 mm bis 0,09 mm sein.
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In
bevorzugter Ausgestaltung kann die Länge der Bereiche in Umlaufrichtung,
in denen der Abstand der gegenüberliegenden
Werkstoffvorsprünge nicht
den Wert Null annimmt, zwischen 0,2 mm und 0,5 mm betragen. Hierdurch
wird eine optimale Abstimmung der aufeinanderfolgenden Kavitäten und dazwischen
liegenden Bereiche erzielt.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die
Rippenspitzen derart verformt sein, dass sie die Primärnuten in
Radialrichtung überdecken
und teilweise verschließen
und so einen helixförmig
umlaufenden, teilweise abgeschlossenen Hohlraum bilden. Die Rippenspitzen
können
dabei beispielsweise einen im Wesentlichen T-förmigen Querschnitt mit porenartigen
Ausnehmungen aufweisen, durch welche die Dampfblasen entweichen
können.
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Die
Druckschrift
EP 1 223
400 B1 wird zur Ausgestaltung weiterer bevorzugter und
vorteilhafter Kombinationen mit der erfindungsgemäßen Lösung vollumfänglich in
diese Beschreibung einbezogen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Darin
zeigen:
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1 eine
Teilansicht der Außenseite
eines erfindungsgemäßen Rohrabschnittes,
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2 eine
Vorderansicht des Rohrabschnitts gemäß 1,
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3 eine
Teilansicht der Außenseite
eines erfindungsgemäßen Rohrabschnittes
mit abschnittsweise verschlossener Sekundärnut,
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4 eine
Vorderansicht des Rohrabschnitts gemäß 3,
-
5 eine
Teilansicht der Außenseite
eines erfindungsgemäßen Rohrabschnittes
mit abschnittsweise zugedrückter
Sekundärnut
zwischen den Kavitäten,
und
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6 eine
Vorderansicht des Rohrabschnitts gemäß 5.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen
versehen.
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1 zeigt
eine Ansicht der Außenseite
eines erfindungsgemäßen Rohrabschnittes.
Das integral gewalzte Rippenrohr 1 weist auf der Rohraußenseite
schraubenlinienförmig
umlaufende Rippen 2 auf, zwischen denen eine Primärnut 6 ausgebildet
ist. Die Rippen 2 erstrecken sich ohne Unterbrechung kontinuierlich
entlang einer Helixlinie auf der Rohraußenseite. Der Rippenfuß 3 steht
im Wesentlichen radial von der Rohrwandung 5 ab. Es wird
ein Rippenrohr 1 vorgeschlagen, bei dem im Bereich des
Nutengrundes 7, der sich zwischen jeweils zwei benachbarten
Rippen 2 befindenden Primärnuten 6 erstreckt,
eine hinterschnittene Sekundärnut 8 angeordnet
ist. Diese Sekundärnut 8 ist
zur Primärnut 6 hin
durch ein Paar einander gegenüberliegender,
aus Material jeweils benachbarter Rippenfüße 3 geformter Werkstoffvorsprünge 9 begrenzt.
Diese Werkstoffvorsprünge 9 erstrecken
sich kontinuierlich entlang der Primärnut 6, wobei zwischen
gegenüberliegenden
Werkstoffvorsprüngen 9 ein
Abstand S ausgebildet ist, der in regelmäßigen Intervallen variiert
wird. Bei Variation des Querschnitts der Sekundärnut 8 wird die Form
der Rippen 2 nicht beeinflusst. Durch die Querschnittsänderung
in Verbindung mit der Variation des Abstands S bilden sich lokal
Kavitäten 10, die
eine Blasenkeimbildung besonders begünstigen.
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Durch
den Abstand S zwischen den gegenüberliegenden
Werkstoffvorsprüngen
9 wird
eine Verbindung zwischen Primärnut
6 und
Sekundärnut
8 ausgebildet,
so dass der Austausch von Flüssigkeit und
Dampf zwischen Primärnut
6 und
Sekundärnut
8 ermöglicht ist.
In Bereichen, die einen kleinen Abstand S zwischen den Werkstoffvorsprüngen
9 aufweisen,
gelangt bevorzugt Flüssigkeit
von der Primärnut
6 in
die Sekundärnut
8.
Die Flüssigkeit
verdampft innerhalb der Sekundärnut
8.
Der entstehende Dampf tritt bevorzugt an den Stellen aus der Sekundärnut
8 aus,
die einen großen
Abstand zwischen den Werkstoffvorsprüngen
9 aufweisen,
also im Bereich der Kavitäten
10.
Diese dort austretenden Dampfblasen bilden Keimstellen für die weitere
Verdampfung von Flüssigkeit
in der Primärnut
6.
Für die weitere
Verdampfung von Flüssigkeit
in der Primärnut
6,
ist es vorteilhaft, dass sich die Rippen
2 kontinuierlich
auf der Rohraußenseite
entlang der Primärnut
6 erstrecken.
Durch die gezielte Variation der Öffnungsweite der Sekundärnut
8 wird
der Austausch von Flüssigkeit
und Dampf zwischen Primärnut
6 und Sekundärnut
8 gesteuert,
indem Flüssigkeitszufuhr und
Dampfaustritt in von einander getrennten Bereichen stattfinden.
Diese vorteilhafte Eigenschaft weisen Rohre des Standes der Technik,
beispielsweise die nach
EP
1 223 400 B1 gefertigt sind, nicht auf, da hier zwar die
Querschnittsform der Sekundärnut
8 variiert
wird, nicht jedoch deren Öffnungsweite
und somit keine bevorzugten Bereiche jeweils für Flüssigkeitszufuhr und Dampfaustritt
existieren. Die Erstreckung der Sekundärnut
8 in Radialrichtung
beträgt vom
Nutengrund
7 aus gemessen in den Bereichen mit großem Abstand
zwischen den Werkstoffvorsprüngen
9 maximalen
15% der Höhe
H der Rippen
2. Die Rippenhöhe H wird am fertigen Rippenrohr
1 von
der tiefsten Stelle des Nutengrundes
7 bis zur Rippenspitze
4 des
vollständig
geformten Rippenrohres gemessen.
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2 zeigt
eine Vorderansicht des Rohrabschnitts gemäß 1. Bei dieser
Teilansicht verlaufen die auf der Rohraußenseite schraubenlinienförmig umlaufenden
Rippen 2 in die Zeichenebene hinein. Zwischen den Rippen 2 ist
die Primärnut 6 ausgebildet.
Der Rippenfuß 3 steht
im Wesentlichen radial von der Rohrwandung 5 ab. Im Bereich
des Nutengrundes 7, der sich zwischen jeweils zwei benachbarten
Rippen 2 befindenden Primärnuten 6 erstreckt,
ist die hinterschnittene Sekundärnut 8 ausgebildet.
Diese Sekundärnut 8 grenzt
sich gegenüber der
Primärnut 6 durch
die gegenüberliegenden
Werkstoffvorsprünge 9 ab.
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Diese
Werkstoffvorsprünge 9 erstrecken
sich kontinuierlich entlang der Primärnut 6 senkrecht zur Zeichenebene,
wobei zwischen gegenüberliegenden Werkstoffvorsprüngen 9 ein
Abstand S ausgebildet ist, der in regelmäßigen Intervallen variiert
wird. In unterschiedlichen Ebenen nimmt S im Bereich zwischen den
Kavitäten 10 den
minimalen Wert Smin und an der höchsten Stelle
einer Kavität 10 den
Wert Smax an. Durch diese Querschnittsänderung
sind lokal Kavitäten 10 mit
einer Öffnungsweite
ausgebildet, die eine Blasenkeimbildung besonders begünstigen.
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3 zeigt
eine Ansicht der Außenseite
eines erfindungsgemäßen Rohrabschnittes 1 mit
teilweise verschlossener Sekundärnut 8.
Hierbei wird die Sekundärnut 8 in
regelmäßigen Intervallen
zur Primärnut 6 hin
ganz verschlossen. Dies entspricht dem Fall, dass in bestimmten
Bereichen der Abstand zwischen den Werkstoffvorsprüngen 9 auf
Null reduziert wird. Die Sekundärnut 8 weist
dann nur noch in den jeweils dazwischen liegenden Bereichen Öffnungen
zur Primärnut 6 hin
auf, wobei sich die Weite dieser Öffnungen an deren jeweiligen
Rändern
reduziert.
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4 zeigt
eine Vorderansicht des Rohrabschnitts gemäß 3. Die Werkstoffvorsprünge 9 erstrecken
sich wiederum kontinuierlich entlang der Primärnut 6 senkrecht zur
Zeichenebene mit einem Abstand S zwischen den gegenüberliegenden
Werkstoffvorsprüngen 9,
der in regelmäßigen Intervallen variiert
ist.
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Während im
Bereich einer Kavität
an der höchsten
Stelle der Wert Smax zu 2 unverändert bleibt,
nimmt S zwischen den Kavitäten 10 den
minimalen Wert Smin = 0 an. In diesen Bereichen
berühren sich
die gegenüberliegenden
Werkstoffvorsprünge 9, ohne
dass es zu einem Stoffschluss kommt. Die Blasen entweichen wiederum
durch die ins Zentrum der Primärnut 6 geöffneten
Kavitäten 10.
Flüssigkeit strömt an den
Rändern
der Öffnungen
in die Kavität nach.
Im verschlossenen Bereich der Sekundärnut 8 bleibt ein
kleiner Kanal zwischen den Kavitäten 10 erhalten,
der keine Verbindung zur Primärnut 6 aufweist.
Jedoch können über diese
Kanäle
beispielsweise Druckunterschiede zwischen den zueinander benachbarten
Kavitäten 10 ausgeglichen
werden. Die Länge
L der Bereiche, in denen die Sekundärnut nicht verschlossen ist,
beträgt
vorteilhafterweise zwischen 0,2 mm und 0,5 mm.
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5 zeigt
eine Teilansicht der Außenseite eines
erfindungsgemäßen Rohrabschnittes
mit vollständig
verschlossener Sekundärnut
zwischen den Kavitäten.
Wie dargestellt, erweist es sich ferner als vorteilhaft, in den
Bereichen, in denen der Abstand zwischen den Werkstoffvorsprüngen 9 auf
den Wert Null reduziert ist, die Werkstoffvorsprünge 9 soweit zu verformen,
dass sie bis zum Boden der Sekundärnut 8 hin verlagert
werden und somit die Sekundärnut 8 in
diesen Bereich zugedrückt
ist. Dadurch erzeugt man in den dazwischen liegenden Bereichen lokalisierte,
in Rohrumfangsrichtung vollständig
begrenzt ausgedehnte Kavitäten 10 als
hinterschnittene Hohlräume
am Grund der Primärnut 6.
Diese Kavitäten 10 wirken
als äußerst effektive
Blasenkeimstellen, da in diesen Strukturen das Nachströmen von
Flüssigkeit sehr
kontrolliert erfolgen kann und selbst besonders kleine Blasen nicht
verdrängt
werden. Die Blasen entweichen wiederum durch die ins Zentrum der
Primärnut 6 geöffneten
Kavitäten 10.
Flüssigkeit
strömt an
den Rändern
der Öffnungen
in die Kavität
nach. Die Länge
L der Bereiche, in denen die Sekundärnut nicht verschlossen ist,
beträgt
vorteilhafterweise zwischen 0,2 mm und 0,5 mm.
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6 zeigt
eine Vorderansicht des Rohrabschnitts gemäß 5. Wie dargestellt
wird nochmals verdeutlicht, wie in den Bereichen, in denen der Abstand
zwischen den Werkstoffvorsprüngen 9 auf
den Wert Null reduziert ist, die Werkstoffvorsprünge 9 verformt sind.
Diese sind bis zum Boden der Sekundärnut 8 hin verlagert,
wodurch die Sekundärnut 8 in
diesen Bereich zugedrückt
ist.
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Der
Abstand S zwischen den gegenüberliegenden
Werkstoffvorsprüngen 9 variiert
zwischen 0 mm und 0,1 mm. In den Bereichen, in denen dieser Abstand
seinen maximalen Wert Smax annimmt, liegt dieser
Wert typischerweise zwischen 0,03 mm und 0,1 mm, bevorzugt zwischen
0,06 mm und 0,09 mm.
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Zusätzlich zur
Bildung der hinterschnittenen Sekundärnuten 8 am Nutengrund 7 der
Primärnuten 6 werden
zweckmäßigerweise
die Rippenspitzen als distaler Bereich 4 der Rippen 2 derart
verformt, dass sie die Primärnuten 6 in
Radialrichtung teilweise verschließen und so einen teilweise
abgeschlossenen Hohlraum bilden. Die Verbindung zwischen Primärnut 6 und
Umgebung ist in Form von Poren 11 oder Schlitzen ausgestaltet,
damit Dampfblasen aus der Primärnut 6 entweichen
können.
Das Verformen der Rippenspitzen 4 geschieht mit Methoden,
die dem Stand der Technik zu entnehmen sind. Die Primärnuten 6 stellen
dann selbst hinterschnittene Nuten dar.
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Durch
die Kombination der erfindungsgemäßen Kavitäten 10 mit einer bis
auf Poren 11 oder Schlitze verschlossen Primärnut 6 erhält man eine Struktur,
die sich ferner dadurch auszeichnet, dass sie über einen sehr weiten Bereich
von Betriebsbedingungen eine sehr hohe Leistungsfähigkeit
bei Verdampfung von Flüssigkeiten
aufweist. Insbesondere bleibt bei Variation der Wärmestromdichte
oder der treibenden Temperaturdifferenz der Wärmeübergangskoeffizient der Struktur
auf einem hohen Niveau nahezu konstant.
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Die
erfindungsgemäße Lösung bezieht
sich auf strukturierte Rohre, bei denen der Wärmeübergangskoeffizient auf der
Rohraußenseite
gesteigert wird. Um nicht den Hauptanteil des Wärmedurchgangswiderstandes auf
die Innenseite zu verlagern, kann der Wärmeübergangskoeffizient auf der
Innenseite durch eine geeignete Innenstrukturierung ebenfalls intensiviert
werden.
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Die
Wärmeaustauscherrohre
für Rohrbündelwärmeaustauscher
besitzen üblicherweise
mindestens einen strukturierten Bereich sowie glatte Endstücke und
eventuell glatte Zwischenstücke.
Die glatten End- bzw. Zwischenstücke
begrenzen die strukturierten Bereiche. Damit das Rohr problemlos in
den Rohrbündelwärmeaustauscher
eingebaut werden kann, darf der äußere Durchmesser
der strukturierten Bereiche nicht größer sein als der äußere Durchmesser
der glatten End- und Zwischenstücke.
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- 1
- metallisches
Wärmeaustauscherrohr,
Rippenrohr
- 2
- Rippen
- 3
- Rippenfuß
- 4
- Rippenspitzen,
distale Bereiche der Rippen
- 5
- Rohrwandung
- 6
- Primärnut
- 7
- Nutengrund
- 8
- Sekundärnut
- 9
- Werkstoffvorsprung
- 10
- Kavität
- 11
- Poren
- S
- Abstand
zwischen gegenüberliegenden Werkstoffvorsprüngen
- Smax
- maximale
Abstand zwischen gegenüberliegenden
Werkstoffvorsprüngen
- Smin
- minimale
Abstand zwischen gegenüberliegenden
Werkstoffvorsprüngen
- L
- Länge der
Bereiche in Umlaufrichtung, in denen der Abstand S ungleich Null
ist