DE2325409A1 - ARRANGEMENT ON HEAT EXCHANGERS - Google Patents

Description

Anmelder in: Aktiebolaget CTG, Göteborg/ScliwedenApplicant in: Aktiebolaget CTG, Göteborg / Scliweden

Anordnung an Wärmeaustauschern.Arrangement on heat exchangers.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wärmeaustauscher beispielsweise herkömmlichen Sgenstromtypes, insbesondere desjenigen Types, in welchem das eine Medium durch gewöhnlich in Schraubenwindelform gewickelte Rohre strömt, die vom zweiten Medium umspühlt werden.The present invention relates to heat exchangers, for example of the conventional Sgenstrom type, in particular of the type in which one medium flows through tubes usually wound in the form of a screw diaper, that of the second Medium.

Zweck der Erfindung ist, durch eine besondere Ausformung der Bohrwände die Effektivität der Wärmeübertragung vom einen Medium zum anderen zu erhöhen, sodass für einen gewissen WärmeübertragungL effekt der Wärmeaustauscher mit kleineren Dimensionen .als bisher möglich ausgeführt werden kann. Zu diesem Zwecke kann erfindungsgemäss kann das verwendete Rohr auf der Aussenseite mit drei oder mehreren rillenförmigen Einpressungen ausgebildet werden, welche schraubenlinienförmig in Rechtsdrehung mit einer Steiung verlaufen; die den Durchmesser des Rohres beträchtlich übersteigt, und mit einer entsprechenden Anzahl mit derselben Steigung in Linksdrehung schraubenlinienförmig verlaufender Einpressungen, sodass auf der •Aussenseite des Rohres ein Viereckmuster von Einpressungen gebildet wird, dem auf der Innenseite des Rohres ein Vereckmuster von sich kreuzenden Kämmen entspricht, welche dem Rohre eine höhre Festigkeit gegen aussenseitigen Druck geben, dazu beitragen, dass das Rohr bei Krümmung seinen Querschnitt beibehält und bei DurchMtung eines Fluidums durch das Rohr eine erhöhte turbulente Strömung entlang die Rohrwand und soimit eine Steigerung der Wärmeübertragungszahl verursachen.The purpose of the invention is to increase the effectiveness of the heat transfer from one medium by means of a special shape of the drilling walls on the other hand to increase, so that for a certain heat transferL effect of heat exchangers with smaller dimensions than before possible. For this purpose, according to the invention the pipe used can be formed on the outside with three or more groove-shaped impressions, which run helically in clockwise rotation with a slope; which considerably exceeds the diameter of the pipe, and with a corresponding number with the same pitch in left-hand rotation Helical indentations so that • a square pattern of indentations is formed on the outside of the pipe which corresponds to a pattern of intersecting crests on the inside of the pipe, which gives the pipe a higher strength against external pressure, contribute to that Pipe retains its cross-section when it is curved and when it is penetrated of a fluid through the pipe, an increased turbulent flow along the pipe wall and thus an increase in the heat transfer coefficient cause.

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Die Ausbildung eines Rohres mit Viereckmuster gemäss der Er- " findung kann mit Vorteil derart erfolgen, dass man das Rohr aufeinanderfolgend durch zwei drehbar gelagerte Werkzeuge zieht, jedes aufweisend drei oder mehrere um seine iSdise drehbar gelagerte, um die Drehachse des Werkzeuges kreisförmig angeordnete Scheiben,.deren Ebene einen spitzen Winkel zur Achse des Werkzeuges bildet, wobei die Scheiben des einen Werkzeuges schräggestellt, sind zwecks Einpressung in die Rohrwand von Rillen, die schraubenförmig in Rechtsdrehung verlaufen, und die Scheiben des zweiten Werkzeuges zwecks Erpressung von Rillen eingestellt sind, die schraubenförmig in Linksdrehung verlaufen.The formation of a pipe with a square pattern according to the " Finding can advantageously be done by pulling the pipe successively through two rotatably mounted tools, each having three or more rotatable bearings around its iSdise, Discs arranged in a circle around the axis of rotation of the tool, the plane of which is at an acute angle to the axis of the Forms tool, with the disks of one tool inclined, are for the purpose of pressing into the pipe wall of grooves, the run helically in clockwise rotation, and the discs of the second tool are adjusted for the purpose of blackmailing grooves, which run helically in counter-clockwise rotation.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Wärmeaustauscher von Gegenstromtyp, an welchem das eine Medium durch in Sehraubenwindelform gewickelte Rohre strömt, welche auf der Innenseite mit einem Viereckmuster von "sich kreuzenden Kämmen und auf der Aussenseite mit einem entsprechenden Viereckmuster von sich kreuzenden Rillen ausgebildet sind. Wählt man die Rillen genügend tief, können die Schraubenwindungen mit den Windungen direkt aneinander liegend gewi ekelt werden, weil die Rillen Durehflusskanäle erforderlichen Querschnittes für das die Rohre umspühlende Fluiduui bilden.The invention also relates to a heat exchanger from Countercurrent type, in which one medium flows through tubes wound in the form of a very hooded diaper, which are on the inside with a square pattern of "intersecting crests and on the outside with a corresponding square pattern of itself intersecting grooves are formed. If the grooves are chosen sufficiently deep, the screw turns with the turns directly next to each other are twisted because the grooves Throughflow channels of the required cross-section for the pipes Form umspühlende Fluiduui.

Die Erfindung wird jetzt an Hand der beigelegten Zeichnung näher erläutert. Es zeigm:The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawing. It shows:

Fig. 1 perspektivisch, Fig_c 2 eine Seitenansicht und Fig. 3 einen Querschnitt eines erfindungsgemässen, mit"Viereckmuster ausgeführten Rohres}Fig. 1 in perspective, Figure 2 _c shows a side view and Fig. 3 a cross section of an inventive, pipe executed with "square pattern}

Fig. h eine Axialsektion und Fig. 5 eine Draufsicht eines Rohrpaketes, bestehend aus drei in Rechtsdrehung dicht aneinander gewickelten Rohrwindungen;Fig. H a Axialsektion and Figure 5 is a plan view of a tube packet, consisting of three closely together in right turn coiled tubing windings.

Fig. 6 einen Axialschnitt und Fig. 7 eine Draufsicht eines Rohrpaketes, bestehend aus drei teleskopisch ineinander hineingeschobenen oder dicht aneinander gewickelten, abwechselnd in Rechtsdrehung und in Linksdrehung gewickelten RohrenjFIG. 6 shows an axial section and FIG. 7 shows a plan view of a tube package, consisting of three telescopically inserted or tightly wound, alternating in Clockwise rotation and tubes wound in counter-clockwise rotation

Fig. 8 und 9 den grundsätzlichen Aufbau eines Werkzeuges zur Ausführung von schraubenförmig verlaufenden Einpressungen in ein durch das Werkzeug gezogenes Rohr.FIGS. 8 and 9 show the basic structure of a tool for executing helical impressions in a pipe pulled through the tool.

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Das Rohr gemäss Fig. 1-3 ist ausgebildet mit vier, sich untereinander gleich entfernten, aufeinander folgenden, schraubenlinienförmig in RecHsärehung verlaufenden, rillenförmigen Einpressungen 10, und mit vier, im gleichen gegenseitigen Abstand , in Linksdrehung schraubenförmig verlaufenden, rillenförmigen Einpressungen 11„ Die sich kreuzenden Rillen 10 und 11 bilden zusammen ein Viereckmuster. Die Steigung der Rill&n ist wesentlich grosser als der Durchmesser des Rohres, sodass die hauptsächlich rhombenförmigen Vierecke eine im wesentlichen dieselbe axiale wie periferielle Erstreckung erhalten. Dem Viereckmuster von sich kreuzenden Rillen 10 und 11 auf der Aussenseite des Rohres entspricht ein Viereckmuster von Kämmen auf der Innenseite des Rohres. Diese Kämme verursachen bei Durchleitung eines Fluidums durch das Rohr, dass dem Fluidum eine erhöhte turbulente Strömung an der Rohrwand aufgezwungen wird, wodurch die Wärmeübertragungszahl -sich erhöht, sodass für denselben Effekt der Wärmeaustauscher mit einer geringeren Wärmeübertragungsflache ausgeführt werden kann.The tube according to Fig. 1-3 is designed with four, equally spaced, successive, helical, groove-shaped Indentations 10, and with four, at the same distance from each other, in a counter-clockwise direction in a helical manner, Groove-shaped impressions 11 “The intersecting grooves 10 and 11 together form a square pattern. The slope of the groove & n is much larger than the diameter of the pipe, so that the mainly rhombus-shaped quadrilaterals have essentially the same axial and peripheral extension. A square pattern corresponds to the square pattern of intersecting grooves 10 and 11 on the outside of the pipe of combs on the inside of the pipe. When a fluid is passed through the pipe, these combs cause the Fluid around an increased turbulent flow is forced on the pipe wall, whereby the heat transfer coefficient increases, so that for the same effect the heat exchanger with a lower heat transfer area can be performed.

In Fig. h und 5 ist ein Rohrpaket gezeigt, bestehend aus drei dicht aufeinander derart gewickelten Rohrwindungen 12,13 und I¹+, dass eine Dreieckteilung der Rohre in Querschnitt erhalten wird. Das Rohrpaket ist von einem inneren Wandzylinder 15 und einem äusseren Wandzylinder 16 dicht umschlossen. Es sei angenommen, dass die Rohrwindungen zwecks Strömung durch die Rohre von oben bis un:ten parallelgekuppelt sind, während das umspühlende Fluidum von unten nach oben strömt durch den ringförmigen Raum, der · zwischen den Zylinderwänden verschlossen und zum grösseren Teil vom Rohrpaket ausgefüllt ist_a Die sich kreuzenden Rillen der· Rohre bilden Strömlings kanal e genügender Durchströmungsfläche für das umspühlende Fluidum.In FIGS. H and 5, a tube package is shown, consisting of three tube windings 12, 13 and I ¹ + wound close to one another in such a way that a triangular division of the tubes is obtained in cross section. The tube package is tightly enclosed by an inner wall cylinder 15 and an outer wall cylinder 16. It is assumed that the pipe windings are coupled in parallel from top to bottom for the purpose of flowing through the pipes, while the fluid flowing around it flows from bottom to top through the annular space which is closed between the cylinder walls and largely filled by the pipe package _a The intersecting grooves of the tubes form flow channels with a sufficient flow area for the surrounding fluid.

Im Wärmeaustauscher gemäss Fig_o 6 und 7 besteht das Rohrpaket aus drei ineinander teleskopisch hineingeschobenen oder aufeinander gewickelten Rohr windung en 17,18 und 19, die abwechselnd in Rechtsdrehung und Linksdrehung gewickelt sind* Auch hier bilden die eingepressten Rillen auf der Aussenseite der Rohre genügende Durchflusskanäle für das die Rohre umspühlende Fluidum.In the heat exchanger according to Fig _o 6 and 7, the tube package consists of three interacting telescopically pushed-in or sequential coiled tube convolution s 17,18 and 19, which are alternately wound in clockwise rotation and counterclockwise rotation * Again, the pressed-in grooves formed on the outside of the tubes sufficient flow channels for the fluid flowing around the pipes.

Das in Fig. 8 und 9 dargestellte Werkzeug hat zur Aufgabe,. Ein-The tool shown in Figs. 8 and 9 has the task. A-

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Pressungen in die Rohrwand zustandezubringen, die eine Viergewindeschraube bilden. An einem Haltering 20 sind befestigt vier um den Umfang gleichmässig verteilte, radial gerichtete Bolzen 21, die an ihrem inneren Ende mit einer Gabel 22 ausgebildet sind, in welcher ein Rädchen 23 drehbar gelagert ist. Jeder Bolzen 21 ist durch Muttern 2h und 25 in solchen Lagen fixiert, dass die Ebene durch die Periferie jedes Rädchens einen spitzen Winkel zur gemeinsamen Ebene durch die Achpen der vier Bolzen bildet. Das Werkzeug ist für Rotation um die Achse des Ringes 20 gelagert. Beim Durchziehen eines Rohres durch das Werkzeug entlang die Achse pressen die vier Rädchen 23 vier nebeneinander verlaufenden schraubenlinienförmigen Rillen in die Rohrwand , welche Rillen auf der Innenseite des Rohres vier schraubenlinienförmigen Kännkan entsprechen. Ein ähnliches Werkzeug, aber mit den Rädchen entgegengesetzt schräggestellt, wird für die Einpressung von vier Rillen in entgegengesetzter Drehung verwendet.To bring about pressures in the pipe wall, which form a four-thread screw. Fastened to a retaining ring 20 are four radially directed bolts 21 which are evenly distributed around the circumference and which are formed at their inner end with a fork 22 in which a wheel 23 is rotatably mounted. Each bolt 21 is fixed by nuts 2h and 25 in such positions that the plane through the periphery of each wheel forms an acute angle to the common plane through the axles of the four bolts. The tool is mounted for rotation about the axis of the ring 20. When pulling a pipe through the tool along the axis, the four small wheels 23 press four helical grooves running next to one another into the pipe wall, which grooves on the inside of the pipe correspond to four helical channels. A similar tool, but with the wheels inclined in the opposite direction, is used to press four grooves in opposite directions.

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Claims (3)

Pat ent ansprüchePatent claims ■ _x ■ _x Ί·/ Ein zur Verwendung in einem Wärmeaustauscher bestimmtes Rohr zur Durchleitung des einen Fluidums₅ dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr auf der Aussenseite mit drei ocler mehreren rillenförmigen Einpressungen ausgebildet ist, welche schraubenlinienförmig in Rechtsdrehung mit einer Steigung verlaufen, die den Durchmesser des Rohres wesentlich übersteigt, und mit einer entsprechenden Anzahl mit dergleichen Steigung in Linksdrehung schraubenlinienförmig verlaufender Einpressungen, sodass auf der Aussenseite des Rohres ein Viereckmuster von Einpressungen gebildet wird, welchem auf der Innenseite des Rohfes ein Viereckmuster von sich kreuzenden Kämmen entspricht, welche dem Rohr eine höhere Festigkeit gegen auswendigen Druck geben, ferner dazu beitrage^ dass das Rohr beim Biegen seinen Querschnitt beibehält und Lei Durchleitung eines Fluidums durch das Rohr eine erhöhte turbulente Strömung entlang die Rohrwand und dadurch eine Erhöhung der Wärmeübertragungszahl verursachen.Ί · / A pipe intended for use in a heat exchanger for the passage of the one fluid _5, characterized in that the pipe is formed on the outside with three or more groove-shaped impressions, which run helically in a clockwise direction with a pitch that substantially reduces the diameter of the pipe and with a corresponding number of indentations running helically to the left with the same pitch, so that a square pattern of indentations is formed on the outside of the pipe, which corresponds to a square pattern of intersecting ridges on the inside of the raw material, which gives the pipe greater strength give external pressure, furthermore contribute to the fact that the pipe retains its cross-section during bending and the passage of a fluid through the pipe causes an increased turbulent flow along the pipe wall and thereby an increase in the heat transfer coefficient. 2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, die schraubenlinienförmig verlaufenden^;Rillen bzw. Kämme eine solche Steigung haben, dass die Vierecke im wesentlichen dieselbe" axiale wie periferieHe Erstreckung aufweisen.2. Pipe according to claim 1, characterized in that, the helically extending ^; Grooves or ridges have such a slope that the quadrilaterals have essentially the same "axial as peripheral extent". 3. Verfahren zur Formung eines Rohres mit aussenseitigen Einpressungen und entsprechenden innenseitigen Kämmen nach Anspruch 1 od-er 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr aufeinanderfolgend durch zwei rotierbar gelagerte Werkzeuge gezogen wird, jedes aufweisend drei oder mehrere um seine Achse drehbar gelagerte, um die Achse des Werkzeuges kreisförmig angeordnete Scheiben, deren Ebene «inen spitzen Winkel zur Längsachse des Werkzeuges bildet, wobei die Scheiben des einen Werkzeuges schräggestellt sind zur Einpressung in die Rohrwand von Rillen, die schraubenlinienförmig in Rechtsdrehung verlaufen, und die Scheiben des zweiten Werkzeuges eingestellt sind zur Einpresgung von Rillen, die schraubenlinienförmig in Linksdrehung verlaufen,3. Method of forming a pipe with outside Press-ins and corresponding inside combs Claim 1 or 2, characterized in that the tube is consecutive is pulled by two rotatably mounted tools, each having three or more rotatable about its axis mounted discs arranged in a circle around the axis of the tool, the plane of which is at an acute angle to the longitudinal axis of the Forms tool, the discs of one tool are inclined to be pressed into the pipe wall of grooves that run helically in clockwise rotation, and the discs of the second tool are set to impress Grooves that run helically in counterclockwise rotation, h. . Wärmeaustauscher von Gegenstrointyp, an welchem das eine Fluidum durch in Schraubenform gewickelte Rohre strömt, welche in Gegenstrom vom zweiten Fluidum umspühlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre nach Anspruch 1 oder 2 ausgeformt sind H. . Heat exchanger of the counter-flow type, in which the one fluid flows through tubes wound in helical form, which are surrounded in counter-flow by the second fluid, characterized in that the tubes are shaped according to claim 1 or 2 309849/0934309849/0934 und die Schraubenwindungen direkt aneinanderliegen, wobei die eingepressten Rillen auf der Aussenseite des Rohres bzw. der Rohre erforderliche Durchflusskanale für das die'Rohrwindungen umspühlende Fluidum bilden.and the screw turns are directly adjacent to one another, wherein the pressed-in grooves on the outside of the pipe or the pipes required flow channels for the die'Rohrwindungen Form surrounding fluid. 309849/093/»309849/093 / » LeerseiteBlank page