DE102015205902A1 - Rib for a heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Rippe (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) für einen Wärmeübertrager, die zwischen zwei Wänden eines Fluidkanals anordenbar ist, mit Flanken (13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83, 93, 103), an deren beider gegenüberliegender Seiten jeweils ein Fluidkanal (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94, 104) für ein durchströmendes Fluid angrenzt, wobei die Flanken mit Durchbrechungen und mit entlang den Durchbrechungen verlaufenden von der Flanke abstehenden als Kiemen ausgebildete Umlenkprofile (11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101) versehen sind, wobei die Umlenkprofile ein im Schnitt sich stetig krümmendes Profil aufweisen und die Umlenkprofile (11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101) einzeln oder in Gruppen in regelmäßig wiederholenden Abständen (12, 22, 32, 42, 52) einseitig, wechselseitig oder beidseitig in die auf beiden Seiten der Flanke angrenzenden Fluidkanäle ragen.The invention relates to a rib (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) for a heat exchanger, which can be arranged between two walls of a fluid channel, with flanks (13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83, 93, 103), on whose both opposite sides in each case a fluid channel (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94, 104) adjacent to a fluid flowing through, wherein the Flanks with openings and extending along the perforations projecting from the flank formed as gills deflection (11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101) are provided, wherein the deflection profiles in a continuous curving Profile and the deflection profiles (11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101) individually or in groups at regularly repeating intervals (12, 22, 32, 42, 52) one-sided, reciprocal or double-sided protrude into the adjacent on both sides of the flank fluid channels.
Description
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft eine Rippe für einen Wärmeübertrager gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a rib for a heat exchanger according to the preamble of
Stand der Technik State of the art
Zur Vergrößerung der an der Wärmeübertragung teilnehmenden Wärmeübertragerfläche von Wärmeübertragern kommen Rippen zum Einsatz. Diese Rippen bilden mit ihren Flanken zusammen mit den mit ihnen verbunden Wärmeübertragerflächen Fluidkanäle, durch die ein Fluid strömen kann und bei der Wärmeübertragung strömt, so dass das Fluid Wärme aufnehmen bzw. abgeben kann. Um laminare Strömungsverhältnisse, die den Wärmeübergang verschlechtern, zu verringern, werden die Flanken mit Turbulenz erzeugenden Elementen versehen. Hierbei kommen z.B. sogenannte Kiemen oder Hutzen zum Einsatz. Auch sind vorstehende oder rückweichende Ausprägungen in den Flanken der Rippen bekannt geworden, die als so genannte Dimpel oder Winglets bekannt geworden sind. Häufig finden sich insbesondere bei Wärmeübertragern Wellrippen mit schräg angestellten Kiemen, die eine kostengünstige Herstellung ermöglichen und die insbesondere bei anströmenden gasförmigen Fluiden eingesetzt werden. To increase the participating in the heat transfer heat transfer surface of heat exchangers ribs are used. These ribs, with their flanks, together with the heat transfer surfaces connected to them, form fluid passages through which a fluid can flow and flows during the heat transfer, so that the fluid can absorb or give off heat. In order to reduce laminar flow conditions, which worsen the heat transfer, the flanks are provided with turbulence-generating elements. Here, e.g. so-called gills or Hutzen used. Also, protruding or receding features have become known in the flanks of the ribs, which have become known as so-called dimples or winglets. Corrugated ribs with obliquely set gills, which enable cost-effective production and are used in particular for incoming gaseous fluids, are frequently found, in particular in the case of heat exchangers.
Oftmals geht mit den genannten Maßnahmen zur Verbesserung des Wärmeübergangs eine unerwünschte Erhöhung des Druckabfalls, auch verbunden mit einer erhöhten Geräuschentwicklung bei der Durchströmung des Wärmeübertragers einher. Weiterhin kann es zu einer Verringerung der Festigkeit der Rippen und zu Deformationen im Wärmeübertrager kommen. Often, with the measures mentioned to improve the heat transfer, an undesired increase in the pressure drop, also associated with increased noise during the flow through the heat exchanger. Furthermore, there may be a reduction in the strength of the ribs and deformations in the heat exchanger.
Die
Die
Die
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile Presentation of the invention, object, solution, advantages
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Rippe für einen Wärmetauscher mit einer verbesserten Strömungsführung zu schaffen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist. It is the object of the invention to provide a rib for a heat exchanger with an improved flow guidance, which is simple and inexpensive to produce.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. The object is achieved with the features of
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Rippe für einen Wärmeübertrager, die zwischen zwei Wänden eines Fluidkanals anordenbar ist, mit Flanken, an deren beider gegenüberliegender Seiten jeweils ein Fluidkanal für ein durchströmendes Fluid angrenzt, wobei die Flanken mit Durchbrechungen und mit entlang den Durchbrechungen verlaufenden von der Flanke abstehenden als Kiemen ausgebildete Umlenkprofile versehen sind, wobei die Umlenkprofile ein im Schnitt sich stetig krümmendes Profil aufweisen und die Umlenkprofile einzeln oder in Gruppen in regelmäßig wiederholenden Abständen einseitig, wechselseitig oder beidseitig in die auf beiden Seiten der Flanke angrenzenden Fluidkanäle ragen. Dadurch wird eine vorteilhafte Rippe erzeugt, die eine definierte Durchströmung für ein Fluid bewirkt, wobei eine solche Rippe dennoch einfach herzustellen ist. An embodiment of the invention relates to a rib for a heat exchanger, which can be arranged between two walls of a fluid channel, with flanks, at both opposite sides of each adjacent a fluid passage for a fluid flowing through, wherein the flanks with openings and extending along the openings of the Flank protruding trained as gills deflection profiles are provided, wherein the deflection profiles have a continuous curving profile in the section and the deflection profiles individually or in groups at regular repeating intervals on one side, mutually or on both sides in the adjacent on both sides of the flank fluid channels. As a result, an advantageous rib is created, which causes a defined flow for a fluid, wherein such rib is still easy to manufacture.
Dabei ist es gemäß des erfindungsgemäßen Gedankens vorteilhaft, wenn eine Gruppe von Umlenkprofilen als zumindest zwei Umlenkprofile ausgebildet ist, die beabstandet zueinander angeordnet sind und die in einen der Fluidkanäle ragen. So können im Wesentlichen benachbarte Umlenkprofile als Kiemen ausgebildet werden, die auf einer Seite der Flanke in den Fluidkanal ragen und hinsichtlich der Umlenkung des Fluids vorteilhaft zusammenwirken. Dadurch kann eine gezielte Umlenkung aus einem Fluidkanal und wieder zurück in den Fluidkanal erfolgen. It is advantageous according to the idea according to the invention, when a group of deflection profiles is formed as at least two deflection profiles, which are arranged at a distance from each other and which protrude into one of the fluid channels. Thus, substantially adjacent deflection profiles can be formed as gills which protrude into the fluid channel on one side of the flank and advantageously cooperate with respect to the deflection of the fluid. This allows a targeted deflection from a fluid channel and back into the fluid channel.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Umlenkprofile ein s-förmiges oder sigmoidförmiges oder bogenförmiges oder kreisbogenabschnittsförmiges Profil aufweisen, das sich mit einem seiner beiden Enden im Wesentlichen tangential an der Flanke anschließt. Dadurch geht das Umlenkprofil quasi kontinuierlich aus der Flanke hervor, so dass ein stetiger Übergang und eine stetige Umlenkung erfolgt. It is also advantageous if the deflection profiles have an S-shaped or sigmoid-shaped or arcuate or circular arc section-shaped profile, which connects with one of its two ends substantially tangentially to the flank. As a result, the deflection profile is quasi-continuous from the flank, so that a steady transition and a constant deflection takes place.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Umlenkprofil gebildet ist durch einen ersten Geradenabschnitt, einen sich daran anschließenden ersten Bogenabschnitt, einen sich daran anschließenden zweiten Geradenabschnitt und/oder einen sich daran anschließenden zweiten Bogenabschnitt und einen sich daran anschließenden weiteren Geradenabschnitt, so dass eine s-förmige oder doppel-s-förmige Ausformung des Umlenkprofils gebildet ist. Auch dadurch kann ein kontinuierlicher Übergang des Umlenkprofils erreicht werden. It is particularly advantageous when the deflection profile is formed by a first straight line section, a first curved section adjoining thereto, an adjoining second straight line section and / or an adjoining second curved section and an adjoining further straight line section, so that an shaped or double-shaped Forming the deflection profile is formed. This also allows a continuous transition of the deflection profile can be achieved.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Umlenkprofil durch einen Bogenabschnitt oder Kreisbogenabschnitt gebildet ist, der sich mit einem seiner beiden Enden im Wesentlichen tangential an der Flanke anschließt. Auch dadurch kann eine definierte Umlenkung des Fluids erzielt werden. Furthermore, it is advantageous if the deflection profile is formed by an arc section or circular arc section, which connects with one of its two ends substantially tangentially to the flank. This also allows a defined deflection of the fluid can be achieved.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei Umlenkprofile einer Gruppe derart angeordnet und ausgebildet sind, dass sie durch jeweils ein Profil ausgebildet sind, das sich jeweils mit einem seiner beiden Enden im Wesentlichen tangential an der Flanke anschließt, wobei die anderen der beiden Enden voneinander weg weisend angeordnet sind. Dadurch kann ebenso eine gezielte Umlenkung erreicht werden, die eine Umlenkung des Fluids von einem Fluidkanal zu einem benachbarten Fluidkanal und wieder zurück bewirkt. It when two deflection profiles of a group are arranged and designed such that they are each formed by a profile which connects in each case with one of its two ends substantially tangentially to the flank, wherein the other of the two ends facing away from one another are arranged. As a result, a targeted deflection can also be achieved, which causes a deflection of the fluid from a fluid channel to an adjacent fluid channel and back again.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Umlenkprofil oder die Umlenkprofile mit einer Tiefe in den Fluidkanal hineinragen, welche etwa der Hälfte der Breite des Fluidkanals oder mehr beträgt, wobei die Breite des Fluidkanals der Abstand zwischen zwei Flanken beträgt. Dadurch wird die Fluidströmung besonders wirksam beeinflusst, insbesondere, wenn die Umlenkprofile mehr als die Hälfte der Breite in den jeweiligen Fluidkanal hineinragen. It is also advantageous if the deflecting profile or the deflecting profiles protrude into the fluid channel with a depth which is approximately half the width of the fluid channel or more, the width of the fluid channel being the distance between two flanks. As a result, the fluid flow is influenced particularly effectively, in particular if the deflection profiles protrude more than half the width into the respective fluid channel.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die abwechselnd in einen der beiden durch die Flanke begrenzten Fluidkanäle wechselseitig hineinragenden Umlenkprofile derart angeordnet sind, dass sie die Strömung entweder von den Flanken in Richtung der Kanalmitte oder von der Kanalmitte in Richtung der Flanken lenken. So kann die Richtung der Umlenkprofile definiert werden, wenn die Strömung des Fluids in Strömungsrichtung vorliegt, so dass die Umlenkprofile in oder entgegen der Strömungsrichtung von der Flanke abragend ausgebildet sind, so dass eine entsprechende Beeinflussung der Strömung resultiert. It is also advantageous if the deflecting profiles which alternately project into one of the two fluid channels delimited by the flank are arranged such that they deflect the flow either from the flanks in the direction of the channel center or from the channel center in the direction of the flanks. Thus, the direction of the deflection profiles can be defined if the flow of the fluid is present in the flow direction, so that the deflection profiles are formed projecting in or against the flow direction of the flank, so that a corresponding influence on the flow results.
Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die beidseitig in einen Fluidkanal hineinragenden Umlenkprofile derart angeordnet sind, dass sie in rotationssymmetrischer Stellung zur gemeinsamen Ansatzachse ausgerichtet sind und in jeweils einen der beiden angrenzenden Fluidkanäle hineinragen. It is also particularly advantageous if the deflection profiles projecting into a fluid channel on both sides are arranged in such a way that they are aligned in a rotationally symmetrical position relative to the common extension axis and protrude into one of the two adjacent fluid channels.
Auch ist es vorteilhaft, wenn mehrere parallel zueinander angeordnete Flanken vorgesehen sind und mehrere parallel zueinander ausgerichtete Fluidkanäle ausbilden, wobei die Flanken in gleichmäßigen Abständen und/oder in unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet sind, wobei die Abstände in einer Richtung senkrecht zu der Ebene der Flanke betrachtet sind. So können diese mehreren Flanken eine Wellrippe bilden oder Teil einer Wellrippe sein. Alternativ können die mehreren Flanken auch durch eine Aufschichtung von Rippenelementen gebildet werden, die beispielsweise als mechanisch gefügte Rippen oder als eine Art Turbulenzeinlage ausgebildet sind. It is also advantageous if a plurality of mutually parallel flanks are provided and form a plurality of mutually parallel fluid channels, wherein the flanks are arranged at regular intervals and / or at different distances from each other, wherein the distances in a direction perpendicular to the plane of the flank considered are. Thus, these multiple flanks may form a corrugated fin or be part of a corrugated fin. Alternatively, the plurality of flanks can also be formed by a layering of rib elements, which are designed, for example, as mechanically joined ribs or as a type of turbulence insert.
Dabei kann es auch vorteilhaft sein, wenn mehrere parallele Flanken mehrere parallel zueinander ausgerichtete Fluidkanäle ausbilden, wobei die Flanken sowohl in gleichmäßigen Abständen oder in unterschiedlichen Abständen zueinander in einer Richtung senkrecht zu der Ebene der Flanke als auch in gleichmäßigen Abständen oder in unterschiedlichen Abständen entlang einer Richtung in der Ebene der Flanke angeordnet sind. So werden nicht nur mehrere Flanken nebeneinander angeordnet, sondern sie können auch in der Ebene der Flanken zueinander versetzt angeordnet sein. It may also be advantageous if a plurality of parallel flanks form a plurality of mutually parallel fluid channels, wherein the flanks both at regular intervals or at different distances from each other in a direction perpendicular to the plane of the flank and at regular intervals or at different intervals along a Direction are arranged in the plane of the flank. Thus, not only a plurality of flanks are arranged side by side, but they can also be arranged offset from one another in the plane of the flanks.
Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn zwischen den Unterbrechungen der Flanken nicht durchbrochene Abschnitte der Flanken und/oder nicht mit Umlenkprofilen besetzte Abschnitte der Flanken angeordnet sind. It is also particularly advantageous if sections of the flanks which are not perforated and / or sections of the flanks not occupied by deflecting profiles are arranged between the interruptions of the flanks.
Insgesamt zeigt sich also, dass die Umlenkprofile als Art Kiemen aus dem Material der Flanke der Rippe ausgebildet, wie ausgeprägt werden, so dass dort, wo die Umlenkprofile ausgebildet sind, eine Unterbrechung der Flanke als Öffnung vorgesehen ist, durch welche eine Durchströmung des Fluids durch die Flanke gegeben ist. Overall, therefore, shows that the deflection profiles are formed as a kind of gills from the material of the edge of the rib, as are pronounced, so that where the deflection profiles are formed, an interruption of the edge is provided as an opening, through which a flow through the fluid the flank is given.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben. Further advantageous embodiments are described by the following description of the figures and by the subclaims.
Kurze Beschreibung der Figuren der Zeichnung Brief description of the figures of the drawing
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail on the basis of several embodiments with reference to the figures of the drawing. Show it:
Bevorzugte Ausführung der Erfindung Preferred embodiment of the invention
Die
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel setzen die Umlenkprofile
Die s-förmigen oder gegebenenfalls auch sigmoidförmigen Umlenkprofile
Dabei kann die Rippe
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel setzen die Umlenkprofile
Die s-förmigen oder ggf. auch sigmoidförmigen Umlenkprofile
Dabei sind die Umlenkprofile
Dabei kann die Rippe
Die
Dadurch bilden sich schräg zur Richtung
Dabei kann die Rippe
Die
Die
Damit bilden sich zwei Sätze von schräg zur Richtung
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann zwischen dem Ausführungsbereich
Die
Die Umlenkprofile sind dabei derart angeordnet, dass sie im Ausführungsbereich
Damit wird eine Strömung des Fluids zwischen den Flanken
Die
Die Rippe ist auch so gebildet, dass ein erster Ausführungsbereich
Die Umlenkprofile
Die
Die Rippe ist auch so gebildet, dass ein erster Ausführungsbereich
Die Umlenkprofile
Die
Dabei sind die Umlenkprofile
Auch sind die Umlenkprofile
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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