DE19537210A1 - Wärmetauscherelement - Google Patents
WärmetauscherelementInfo
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- 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
- F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
- F28F1/025—Tubular elements of cross-section which is non-circular with variable shape, e.g. with modified tube ends, with different geometrical features
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D53/00—Making other particular articles
- B21D53/02—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
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Description
Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges Wärmetauscherelement
mit über seine Länge veränderlichem Querschnitt.
Bei der Herstellung von Wärmetauschern, beispielsweise für
Heizkessel, muß darauf geachtet werden, daß die Wärmetauscher
elemente genügend hohe Wärmeübertragungswerte aufweisen, damit
bei vertretbarem baulichem Aufwand ein möglichst hoher Tempe
raturausgleich zwischen den Wärmeübertragungsmedien im Inneren
und außerhalb der Wärmetauscher erfolgen kann.
Aus diesem Grunde sollte die Wärmeübertragungsfläche der Wär
metauscherelemente möglichst hoch sein, außerdem sollten Maß
nahmen getroffen werden, die zu einer Wirbelbildung bzw. Tur
bulenz des Wärmetauschermediums führen, das das Wärmetauscher
element durchströmt, wobei allerdings darauf zu achten ist,
daß der innere Strömungsquerschnitt genügend groß bleibt. Es
sind daher Wärmetauscherrohre vorgeschlagen worden, die innen
mit Turbulatoren aus gewellten Blechstreifen, Drahtspiralen
oder ähnlichem bestückt sind.
Insbesondere bei abgasdurchströmten Wärmetauscherrohren von
Brennwertkesseln sind solche Einbauten aus korrosionstech
nischen Gründen und aus Kostengründen jedoch nicht erwünscht.
Man hat daher bei derartigen Wärmetauscherrohren versucht, die
Steigerung der Wärmeübergangszahlen durch Deformation der
Rohre herbeizuführen. Derartige Rohre sind beispielsweise
Wellrohre oder kreuzgesickte Rohre mit veränderlichem Quer
schnitt.
Der Nachteil derartiger deformierter Rohre besteht jedoch
darin, daß sie beispielsweise für horizontale Kesselzüge nicht
verwendet werden können, da aufgrund der Querschnittsverände
rungen das Kondensat nicht oder nur unzureichend abfließen
kann, so daß verstärkt Korrosionsprobleme auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes
rohrförmiges Wärmetauscherelement mit hohen Wärmeübergangs
werten zu schaffen, das auch für horizontale Kesselzüge ver
wendet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß minde
stens zwei in Längsrichtung des Elementes sinus-, wellen- oder
zickzackförmig je in einer Ebene verlaufende Mantellinien oder
Mantellinienbereiche vorhanden sind.
Durch die erfindungsgemäße geometrische Ausgestaltung des
Wärmetauscherrohres wird zum einen die Wärmeübergangsfläche
gegenüber einem kreisrunden oder rechteckigen Rohr erheblich
vergrößert, zum andern kann das bei Taupunktunterschreitungen
im Inneren sich bildende Kondensat aufgrund der je in einer
Ebene verlaufenden Mantellinien problemlos aus dem Inneren des
Wärmetauschers in horizontaler Lage bzw. bei sehr geringen
Neigungen ablaufen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Wärmetauscherelemen
tes sind vier in Längsrichtung verlaufende Mantellinien vor
handen, so daß dementsprechend vier verschiedene Einbaumög
lichkeiten vorhanden sind, wobei jeweils an der tiefsten Stel
le eine der Mantellinien angeordnet ist.
Zur Erzeugung der in einer Ebene verlaufenden Mantellinie wird
weiterhin erfindungsgemäß vorgeschlagen, parallele, gegen
überliegende Sickenpaare in das Wärmetauscherelement einzuprä
gen, wobei jeweils aufeinanderfolgende Sickenpaare rechtwink
lig zueinander verlaufen.
Die Abstände der Sickenpaare können dabei unterschiedlich
sein, so daß das Wärmetauscherelement an die sich ändernden
Temperatur- und Volumenbedingungen in es durchströmendem Abgas
angepaßt werden kann.
Das erfindungsgemäße Wärmetauscherelement weist vorzugsweise
einen rechteckig bzw. quadratischen inneren freien Strömungs
querschnitt auf, der durch die Abstände der parallel gegen
überliegenden Sicken eingestellt werden kann.
Dadurch besteht für die durch das Rohr strömenden Abgase ein
genügend großer freier Querschnitt, andererseits ist die Strö
mung gezwungen, ihre Richtung bei jeder Sicke zu ändern, so
daß Wirbel bzw. Turbulenzen führen, die zu einem sehr raschen
Temperaturausgleich innerhalb des strömenden Abgases führen
und somit eine sehr hohe Wärmeübertragung ermöglicht wird.
Durch den verbleibenden inneren freien Querschnitt ist es
darüber hinaus sehr leicht möglich, ein Reinigungsgerät wie
etwa einen Hochdruckreiniger mit Düse durch das Wärmetauscher
element zu führen und dieses auf diese Weise innen zu säubern.
Die erfindungsgemäßen Wärmetauscherrohre bestehen vorzugsweise
aus Edelstahl, es sind jedoch auch andere Materialien wie
Kupfer oder andere Metalle oder Legierungen mit genügend großer
Wärmeleitfähigkeit möglich.
Die erfindungsgemäßen Wärmetauscherrohre werden auf einer
Sickenpresse hergestellt. Dabei dient als Ausgangsrohr ein
Rohr mit etwa rechteckigem Querschnitt. An den gegenüberlie
genden Rechteckseiten werden nun die parallelen Sicken einge
prägt, wobei aufeinanderfolgende Sickenpaare rechtwinklig
zueinander verlaufen. Auf diese Weise wird ein Rohr herge
stellt, dessen Querschnitt sich von einem etwa parallelogram
artigen zu einem etwa ovalen Querschnitt bzw. umgekehrt än
dert.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Wärmetauscherrohre kön
nen auch kreisrunde Rohre verwendet werden, die jedoch vor der
Einprägung der Sicken mit Hilfe einer Presse auf etwa recht
eckigen Querschnitt gebracht werden sollten.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschau
licht und wird im nachfolgenden anhand der Zeichnung im ein
zelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungs
gemäßen Wärmetauscherrohres,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Rohrquerschnittes an
drei aufeinanderfolgenden Rohrbereichen A, B und C,
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf das Rohr,
Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf das Rohr gemäß Fig.
3 in um 90° verdrehter Stellung und
Fig. 5 eine Ansicht möglicher Rohrquerschnitte.
Bei dem Versuch einer perspektivischen Darstellung des Wärme
tauscherrohres 1 liegt eine der vier erwähnten Mantellinien
innerhalb des zickzackförmig verlaufenden nicht schraffierten
Bereichs 2. Die Mantellinie muß dabei im strengen geometri
schen Sinne nicht als Linie aufgefaßt werden, vielmehr kann
ein vergleichsweise schmaler Wandungsbereich gebildet sein,
der in einer Ebene verläuft.
Weitere Mantellinien werden durch die rechte Begrenzungslinie
3 und die linke Begrenzungslinie 4 gebildet.
Die vierte, nicht sichtbare Mantellinie 5 liegt dem nicht
schraffierten Bereich 2 gegenüber.
In Fig. 1 sind ebenfalls die senkrecht im Abstand zueinander
verlaufenden parallelen Sicken zu erkennen. Dabei laufen die
auf der linken Seite angeordneten Sicken 6 schräg von unten
nach oben zum nicht schraffierten Bereich 2. Ihnen gegenüber
verlaufen parallel auf der nicht sichtbaren Unterseite die die
entsprechenden Sickenpaare bildenden zweiten Gegensicken 6a.
Die auf der rechten Seite verlaufenden rechten Sicken 7 weisen
entsprechende Gegensicken 7a auf der nicht sichtbaren Unter
seite auf, so daß insgesamt jeweils Sickenpaare 6, 6a - 7, 7a
im Abstand zueinander gebildet werden, die rechtwinklig zuein
ander angeordnet sind.
Der sich durch die beschriebene Formgebung bildende jeweilige
Querschnitt an den Stellen A, B und C ist zur Verdeutlichung
in Fig. 2 dargestellt.
In Fig. 3 ist eine schematische Draufsicht auf das Wärmetau
scherrohr 1 zu sehen, bei der wiederum ein breiterer Mantelli
nienbereich 2 sowie die senkrecht zueinander stehenden linken
Sicken 6 und rechten Sicken 7 zu erkennen sind. Bei der Dar
stellung gemäß Fig. 4 ist das Wärmetauscherrohr 1 aus Fig. 3
um 90° verdreht. Der hier geschlängelt verlaufende Mantelsik
kenbereich entspricht der rechten Begrenzungslinie 3 bzw. der
linken Begrenzungslinie 4 gemäß Fig. 1.
Die sich ändernden Querschnitte des Wärmetauscherrohres 1 sind
in Fig. 5 gezeigt. Dabei wird erkennbar, daß im Rohrinneren
ein etwa quadratischer Querschnitt 7 erhalten bleibt, dessen
Größe sich nach der Einprägtiefe der Sickenpaare richtet.
Bezugszeichenliste
1 Wärmetauscherrohr
2 nicht schraffierter Bereich, erste Mantellinie
3 rechte Begrenzungslinie, zweite Mantellinie
4 linke Begrenzungslinie, dritte Mantellinie
5 vierte Mantellinie
6 linke Sicken
6a parallele Gegensicken
7 rechte Sicken
7a parallele Gegensicken
8 quadratischer Querschnitt
2 nicht schraffierter Bereich, erste Mantellinie
3 rechte Begrenzungslinie, zweite Mantellinie
4 linke Begrenzungslinie, dritte Mantellinie
5 vierte Mantellinie
6 linke Sicken
6a parallele Gegensicken
7 rechte Sicken
7a parallele Gegensicken
8 quadratischer Querschnitt
Claims (7)
1. Rohrförmiges Wärmetauscherelement mit über seine Länge
veränderlichem Querschnitt, dadurch gekenn
zeichnet, daß mindestens zwei in Längsrichtung des
Elementes (1) sinus-, wellen- oder zickzackförmig je in
einer Ebene verlaufende Mantellinien (2, 5 bzw. 3, 4) oder
Mantellinienbereiche vorhanden sind.
2. Wärmetauscherelement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß vier in Längsrichtung des
Elementes (1) sinus-, wellen- oder zickzackförmig je in
einer Ebene verlaufende Mantellinien (2, 3, 4, 5) oder
Mantellinienbereiche vorhanden sind.
3. Wärmetauscherelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß in Längsrichtung des
Elementes (1) im Abstand angeordnete, durch je zwei par
allele, gegenüberliegende Sicken (6, 6a bzw. 7, 7a) gebil
dete Sickenpaare vorgesehen sind, von denen aufeinand
erfolgende Sickenpaare rechtwinklig zueinander verlaufen.
4. Wärmetauscherelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß es einen
inneren, durchgehenden, rechteckigen oder quadratischen
freien Querschnitt (8) aufweist.
5. Wärmetauscherelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß es aus
einem korrosionsfesten Metall, insbesondere aus Edelstahl,
besteht.
6. Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Wärmetau
scherelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß in ein Rohr
mit annähernd rechteckigem Querschnitt Sickenpaare (6, 6a
bzw. 7, 7a) eingeprägt werden, die aus jeweils parallelen,
gegenüberliegenden Sicken gebildet sind, wobei aufeinand
erfolgende Sickenpaare rechtwinklig zueinander verlaufen.
7. Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Wärmetau
scherelementes nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Rohr mit annähernd recht
eckigem Querschnitt durch Pressen eines kreisrunden Rohres
hergestellt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995137210 DE19537210C2 (de) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | Wärmetauscherelement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995137210 DE19537210C2 (de) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | Wärmetauscherelement |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19537210A1 true DE19537210A1 (de) | 1997-04-10 |
DE19537210C2 DE19537210C2 (de) | 1999-04-01 |
Family
ID=7774163
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995137210 Expired - Fee Related DE19537210C2 (de) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | Wärmetauscherelement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19537210C2 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004011608A1 (de) * | 2004-03-18 | 2005-10-13 | Obrist Engineering Gmbh | Wärmetauscher einer Fahrzeugklimaanlage |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT28099B (de) * | 1906-07-07 | 1907-04-10 | Daucher & Manz Fa | Kühl- und Kondensvorrichtung für Kraftfahrzeuge. |
GB1269217A (en) * | 1968-09-25 | 1972-04-06 | Accles & Pollock Ltd | Finned tubing |
US3902552A (en) * | 1973-05-10 | 1975-09-02 | Olin Corp | Patterned tubing |
DE4447268A1 (de) * | 1993-12-30 | 1995-07-06 | Furukawa Electric Co Ltd | Wärmeübertragungsrohr für ein Absorptionskühlgerät |
-
1995
- 1995-10-06 DE DE1995137210 patent/DE19537210C2/de not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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---|---|
DE19537210C2 (de) | 1999-04-01 |
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