DE2809143A1

DE2809143A1 - Rippenrohr-waermeaustauscher

Info

Publication number: DE2809143A1
Application number: DE19782809143
Authority: DE
Inventors: Reinhard Maron
Original assignee: GEA Luftkuehler GmbH
Current assignee: GEA Luftkuehler GmbH
Priority date: 1978-02-20
Filing date: 1978-03-03
Publication date: 1979-08-23
Also published as: FR2417742B1; DE2809143C2; FR2417742A1

Description

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GEA Luftkühlergesellschaft Happel GmbH & Co. KG, Rippenrohr-Wärmeaustauscher

Die Erfindung betrifft einen Rippenrohr-Wärmeaustauscher mit einem Rohr oder mit mehreren in mindestens einer Rohrreihe achsparallel mit Seitenabstand nebeneinander erstreckten Rohren, insbesondere kreisrunden Außenquerschnitts, auf dem bzw. denen außenseitig, unter allseitiger Berührung durch jede Rohraußenwandung, senkrecht zur Rohrachse und mit gleichem Rippenabstand zueinander erstreckte Rippen befestigt sind, wobei das Rohr bzw. die Rohre senkrecht zur Rohrachse von einem äußeren Medium angeströmt wird bzw. werden, während sich im Rohrinneren ein mit dem äußeren Medium im Wärmeaustausch stehendes inneres Medium befindet und wobei die Rippen Ausprägungen zur Führung des zwischen ihnen strömenden äußeren Mediums aufweisen.

Bei einem Rippenrohr-Wärmeaustauscher dieser Gattung kann, je nach den Temperaturen des äußeren und des inneren Mediums, eine Wärmeabgabe entweder von Seiten des äußeren Mediums an das innere oder umgekehrt erfolgen. Andererseits kann es sich bei dem äußeren und dem inneren Medium um Flüssigkeiten und/oder Gase handeln. Das äußere Medium wird durch natürlichen oder künstlichen Zug zwischen den Rippen senkrecht zur Rohrachse hindurchgeführt, etwa unter Verwendung eines Ventilators, wenn es sich bei dem äußeren Medium um ein Gas handelt.

Der Wärmeaustausch zwischen dem äußeren und dem inneren Medium erfolgt mittels Wärmestrahlung, Wärmeleitung und Kon-

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vektion, insbesondere aber im Wege der Konvektion, bei der die Wärme durch gegeneinander sich bewegende Stoffteilchen von einer warmen an eine kältere Stelle übertragen wird. Dabei ist der Wärmeaustausch, insbesondere der durch Konvektion, maßgeblich von der Art der Strömung des äußeren Mediums um das bzw. die Rohre und die Rippen abhängig.

Es wird der Wärmeaustausch einerseits dadurch verringert, daß sich an den Rohraußenwandungen und den Rippenoberflächen laminare Grenzschichten größerer Dicke bilden, welche vor allem den Wärmeaustausch mittels Konvektion stören und kleine Wärmeübergangszahlen zur Folge haben. Eine Verminderung des Wärmeaustausches haben zudem die Strömungstoträume zur Folge, die sich in den in Strömungsrichtung hinten, d.h. im Strömungsschatten, liegenden Rohrumfangsbereichen der Rohre aufbauen. Und zwar ist die Bewegung des äußeren Mediums in diesen Toträumen verhältnismäßig schwach, indem sich in ihnen Wirbel von nur geringer Intensität ausbilden; damit sind die örtlichen Wärmeübergangszahlen in diesen Bereichen aber erheblich kleiner als in den von der Hauptströmung berührten Bereichen.

Bei dem gattungsgemäßen Rippenrohr-Wärmeaustauscher sollen die in den Rippen vorgesehenen Ausprägungen die Bildung von laminaren Grenzschichten einschränken. Es ist bekannt, die Ausprägungen als aus den Rippen ausgestanzte Flächen auszubilden, die parallel oder unter einem spitzen Winkel zu dem senkrecht zur Rohrachse zwischen den Rippen hindurchgeführten äußeren Medium gestellt sind. Durch diese sogenannten Wirbelfüße wird das äußere Medium, wenn es auf ihre Kanten auftrifft, wiederholt aufgeteilt, und es wird das äußere Medium unter Erzielung kleiner örtlicher Wirbel mehr an die Rippenoberflächen herangebracht.

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Durch diese bekannten Wirbelfüße wird der Wärmeaustausch zwar verbessert. Die Steigerung des Wärmeübergangs ist jedoch noch unzureichend, da die örtlichen Wärmeübergangszahlen dadurch regelmäßig nur für die von den Rohraußenwandungen zudem weiter entfernt liegenden Bereiche der Rippenoberflächen vergrößert sind. Insbesondere treten bei derartigen Rippenrohr-Wärmeaustauschern mit Wirbelfüßen aber unverändert die erwähnten Strömungstoträume auf, die einen ausreichend großen Wärmeaustausch nicht zulassen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, den Rippenrohr-Wärmeaustauscher der eingangs genannten Gattung so weiterzubilden, daß die örtlichen Wärmeübergangszahlen sowohl im Bereich der Rohraußenwandungen als auch in den Rippenoberflächenbereichen vergrößert sind und daher ein größerer Wärmeaustausch zwischen dem äußeren und dem inneren Medium als bei den bekannten Rippenrohr-Wärmeaustauschern dieser Gattung erfolgen kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß aus der Ebene jeder Rippe in ihrem an jede Rohraußenwandung angrenzenden Bereich, in Strömungsrichtung des äußeren Mediums gesehen, beidseitig des Rohres jeweils ein Führungskanal mit bevorzugt etwa halbkreisförmigem Querschnitt zur Führung des strömenden Mediums in seinem Inneren in den im Strömungsschatten des Rohres liegenden Rohrumfangsbereich hinein herausgedrückt ist, wobei alle in den Rippen vorgesehenen Führungskanäle in derselben Richtung aus der Ebene der Rippen herausgedrückt sind.

Bei dem so ausgebildeten Rippenrohr-Wärmeaustauscher ergibt sich ein verbesserter Wärmeübergang vor allem daraus, daß Strömungstoträume im Strömungsschatten des bzw. der Rohre

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vollständig verhindert sind. Und zwar tritt das äußere Medium in dem in Strömungsrichtung vorn liegenden Bereich der Rohrabschnitte während des Anströmvorganges jeweils in Teilen in die beiden beiderseitig eines jeden Rohrabschnittes verlaufenden Führungskanale ein, um durch das Innere der Führungskanäle hindurch in die im Strömungsschatten der Rohrabschnitte liegenden Rohrumfangsbereiche geführt zu werden, womit auch in den in Strömungsrichtung hinter jedem Rohrabschnitt liegenden Bereichen ein größerer Wärmeaustausch ermöglicht ist. Es haben die Eintritts- und Austrittsöffnungen der beiderseitig eines jeden Rohrabschnittes verlaufenden Führungskanäle aber außerdem die Wirkung, daß an den Rohraußenwandungen und den Rippenoberflächen laminare Grenzschichten entweder überhaupt nicht oder aber jedenfalls nur kurzzeitig mit lediglich geringer Dicke entstehen können; an den durch die Eintritts- und Austrittsöffnungen gebildeten Kanten werden gegebenenfalls auftretende Grenzschichten bald wieder aufgerissen. In der Folge ist der Wärmeübergang in sämtlichen Bereichen des Rippenrohr-Wärmeaustauschers vergrößert.

Die Ausbildung des Rippenrohr-Wärmeaustauscheiß, wie sie durch die Erfindung gelehrt wird, empfiehlt sich vor allem bei Verwendung von Rohren kreisrunden Außenquerschnitts. Sie kann aber auch im Falle von Rohren Anwendung finden, die einen elliptischen Außenquerschnitt besitzen, vor allem bei kleiner Exzentrizität, die mit größeren Strömungstoträumen als eine größere Exzentrizität verbunden ist.

Im Falle eines erfindungsgemäß gestalteten Rippenrohr-Wärmeaustauscheis, der mehrere in mindestens einer Rohrreihe afchsparallel mit Seitenabstand nebeneinander erstreckte Rohre

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besitzt, sind die Wärmeübergangszahlen vor allem dann groß, wenn die nebeneinander erstreckten Rohre durch gemeinsame Rippen durchgeführt sind, wobei aus der Ebene jeder Rippe in ihrem an jede Rohraußenwandung angrenzenden Bereich, in Strömungsrichtung des äußeren Mediums gesehen, beidseitig jedes Rohres jeweils ein Führungskanal mit bevorzugt etwa halbkreisförmigem Querschnitt zur Führung des äußeren Mediums in seinem Inneren in den im Strömungsschatten des jeweiligen Rohres liegenden Rohrumfangsbereich hinein herausgedrückt ist, wobei alle in den Rippen vorgesehenen Führungskanäle in derselben Richtung aus der Ebene der Rippen herausgedrückt sind und wobei die den einander zugekehrten Rohrseiten zweier benachbarter Rohre einer Rohrreihe zugeordneten Führungskanäle auf den zwischen den beiden Rohren liegenden Teilen der Rippenebene verlaufen.

Diese Ausbildung eines Rippenrohr-Wärmeaustauschers empfiehlt sich vor allem dann, wenn der Wärmeaustauscher mehrere in mindestens zwei Rohrreihen achsparallel mit Seitenabstand nebeneinander erstreckte Rohre umfaßt. Insoweit ist die erfindungsgemäße Gestaltung des Rippenrohr-Wärmeaustauschers im Hinblick auf verbesserte Wärmeübergangszahlen beispielsweise sowohl bei fluchtender als auch bei versetzter Rohranordnung vorteilhaft, vor allem aber bei versetzter Rohranordnung.

Zur vollständigen Verhinderung von Strömungstoträumen ist es zweckmäßig, daß die beiden im Bereich jeder Rohraußenwandung in einer Rippe vorgesehenen Führungskanäle in der Rippenebene etwa parallel zur Rohraußenwandung und konzentrisch in bezug auf das jeweilige Rohr verlaufen. Dabei kommt jedem der beiden im Bereich jeder Rohraußenwandung in einer Rippe vorgesehenen Führungskanal in der Rippenebene bevorzugt ein

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Zentriwinkel zwischen etwa 13O und l60°, vorzugsweise zwischen etwa 135 und 145° zu.

Vor allem aus Gründen der einfacheren Fertigung des erfindungsgemäßen Rippenrohr-Wärmeaustauschers empfiehlt es sich, daß die beiden im Bereich jeder Rohraußenwandung in einer Rippe vorgesehenen Führungskanäle im wesentlichen spiegelsym-

In metrisch zueinander in bezug auf die'Strömungsrichtung und senkrecht zur Rippenebene verlaufende Rohrmittelebene ausgebildet sind. Unter demselben Gesichtspunkt sind die beiden im Bereich jeder Rohraußenwandung in einer Rippe vorgesehenen Führungskanäle zweckmäßigerweise im wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander in bezug aufdie quer zur Strömungsrichtung und senkrecht zur Rippenebene verlaufende Rohrmittelebene ausgebildet. Die letztgenannte Symmetrie bietet außerdem die Möglichkeit, daß der Wärmetauscher damit ohne Änderung der Strömungs- und Wärmeübergangsverhältnisse in entgegengesetzter Richtung angeströmt werden kann.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Eintritts- und Austrittsöffnungen der beiden im Bereich jeder Rohraußenwandung in einer Rippe vorgesehenen Führungskanäle durch etwa radial in bezug auf die Rohrachse verlaufende Rippeneinschnitte gebildet. Bei dieser Ausführung der Eintritts- und Austrittsöffnungen sind die zugehörigen Rippeneinschnitte in Richtung des Wärmeflusses innerhalb der Rippen gerichtet, womit der Wärmeleitwiderstand der Rippen gering gehalten ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist jeder Führungskanal in mindestens zwei Kanalabschnitte unterteilt, wobei der Übergangsbereich zwischen zwei benachbarten Kanalabschnitten

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eines Führungskanals in der Rippenebene liegt. Auf diese Weise werden im Bereich der Führungskanäle zusätzlich Kanten gebildet, an denen das vor die Führungskanäle herangeführte äußere Medium beim Auftreffen aufgeteilt wird mit der Folge, daß z.B. sich an den Rippenoberflächen gegebenenfalls doch aufbauende dünnere laminare Grenzschichten, die den Wärmeübergang stören, schneller aufgerissen werden. Hierdurch wird der Wärmeaustausch zwischen dem äußeren und dem inneren Medium somit weiter vergrößert.

Die vorerwähnte Unterteilung jedes Führungskanals in mindestens zwei Kanalabschnitte wird insbesondere bei einem Rippenrohr-Wärmeaus tauscher bevorzugt, der mehrere*, in mindestens zwei Rohrreihen mit fluchtender Rohranordnung achsparallel mit Seitenabstand nebeneinander erstreckte Rohre besitzt. Und zwar bilden sich laminare Grenzschichten bei fluchtender Rohranordnung in stärkerem Maße als etwa bei versetzter Rohranordnung aus.

Ist bei dem erfindungsgemäßen Rippenrohr-Wärmeaustauscher jeder Führungskanal in der angegebenen Weise in mindestens zwei Kanalabsehnitte unterteilt, wobei der Übergangsbereich zwischen zwei benachbarten Kanalabschnitten eines Führungskanals in der Rippenebene liegt, empfiehlt es sich, daß auch die beiden sich gegenüberliegenden Zwischenöffnungen zweier benachbarter Kanalabsehnitte eines Führungskanals durch etwa radial in bezug auf die Rohrachse verlaufende Rippeneinschnitte gebildet sind. Dies ist wiederum zur Erreichung eines kleineren Wärmeleitwiderstandes der Rippen von Vorteil.

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Es ist weiterhin zweckmäßig_s daß die übereinander erstreckten Rippen sämtlich die gleiche Geometrie besitzen und ihre einander entsprechenden Führungskanäle einschließlich ihrer gegebenenfalls vorgesehenen einzelnen Kanalabschnitte jeweils übereinander liegen. Hierdurch ist auch die Fertigung der Rippen zusätzlich vereinfacht.

Vor allem, wenn die übereinander erstreckten Rippen sämtlich die gleiche Geometrie besitzen und ihre einander entsprechenden Führungskanäle einschließlich ihrer gegebenenfalls vorgesehenen einzelnen Kanalabschnitte jeweils übereinander liegen, wird es bevorzugt, daß die Höhe jedes Führungskanals mindestens gleich der Hälfte des Rippenabstandes bemessen ist. Hierdurch ist sichergestellt, daß die im Bereich der Führungskanäle gebildeten Kanten genügend freiliegen und daher in ausreichendem Maße eine Aufteilung des auf sie auftreffenden äußeren Mediums bewirken und daß die Wandungen der Führungskanäle vollständig, über die gesamte Kanalbreite, am Wärmeaustausch teilnehmen können. Andererseits ist die Höhe jedes Führungskanals vorzugsweise höchstens gleich einem Rippenabstand bemessen.

Insbesondere zur Vereinfachung der Fertigung des erfindungsgemäßen Rippenrohr-Wärmeaustauschers ist es auch empfehlenswert, daß die senkrecht zur Rohrachse gemessene Breite jedes Führungskanals und seine Höhe über die Kanallänge im wesentlichen gleich sind.

Weist der Rippenrohr-Wärmeaustauscher mehrere in mindestens einer Rohrreihe achsparallel mit Seitenabstand neben-

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einander erstreckte Rohre auf, ist es wärmetechnisch zudem vorteilhaft, wenn die senkrecht zur Rohrachse gemessene Breite jedes Führungskanals und der kleinste Außenabstand zweier benachbarter Rohre in ein Verhältnis von zwischen etwa 1:5 und 1:3 gestellt sind. Bei einem solchen Verhältnis der Führungskanalbreite zum Außenabstand zweier benachbarter Rohre sind die Führungskanäle so breit, daß die durch sie hindurchgeführten und die seitlich der Führungskanäle strömenden Mengen des äußeren Mediums für sich ausreichend groß sind, um in allen Bereichen der Rohraußenwandungen und Rippenoberflächen große Wärmeübergangszahlen sicherzustellen. Wie bekannt, ist bei einem Rippenrohr-Wärmeaustauscher der eingangs genannten Gattung das Verhältnis zwischen dem kleinsten Außenabstand zweier benachbarter Rohre und ihrem Außendurchmesser vorzugsweise kleiner als 3.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematisch dargestellten Rippenrohr-Wärmeaustauscherteil gemäß dem Stand der Technik, in der Draufsicht in Richtung der Rohrachsen gesehen;

Fig. 2 einen schematisch dargestellten Rippenrohr-Wärmeaustauscherteil gemäß der Erfindung in der Draufsicht in Richtung der Rohrachsen gesehen und

Fig. 3 den Rippenrohr-Wärmeaustauscherteil gemäß der Erfindung nach Fig. 2 im Schnitt nach Linie IH-III der Fig. 2

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Der Rippenrohr-Wärmeaustauscherteil der Fig. 1 und derjenige der Figuren 2 und 3 weisen übereinstimmend fünf in zwei hintereinander liegenden Rohrreihen achsparallel nebeneinander mit versetzter Rohranordnung bei gleichem Außenabstand A erstreckte Rohre 1 kreisrunden Innen- und Außenquerschnitts auf_s über welche jeweils rechteckige Rippen 2 übergeschoben sind. Die Rippen sind senkrecht zur Rohrachse X der Rohre 1 mit gleichem Rippenabstand T voneinander angeordnet, wobei die in einer Ebene liegenden Rippenabschnitte jeweils eine den nebeneinander erstreckten Rohren gemeinsame, durchgehende Rippe 2 bilden. Die Rippen 2 sind an den Rohren, die einen Außendurchmesser D besitzen, unter allseitiger, gut wärmeleitender Berührung durch jede Rohraußenwandung befestigt, vorzugsweise durch Lotung. Die Rippen 2 sind zudem in bekannter Weise durch nicht dargestellte Distanzhalter im Rippenabstand T voneinander gehalten.

Die Rohre 1 werden senkrecht zur Rohrachse X in Richtung der Pfeile S von einem äußeren Medium angeströmt, während sich im Rohrinneren ein mit dem äußeren Medium in Wärmeaustausch stehendes inneres Medium befindet.

Die Rippen 2 des Rippenrohr-Wärmeaustauschers sind im Falle der Fig. 1 vollständig eben; im Falle der Fig. 2 und 3 weisen sie demgegenüber Ausprägungen 3 zur Führung des zwischen ihnen strömenden äußeren Mediums auf.

Die Ausprägungen 3 sind als aus der Ebene jeder Rippe 2 in ihrem an jede Rohraußenwandung angrenzenden Bereich, mit einem Abstand zum jeweiligen Rohr, herausgedrückte Führungs-

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kanäle 3a, 3b zur Führung des äußeren Mediums in ihrem Inneren in den im Strömungsschatten des jeweiligen Rohres 1 liegenden Rohrumfangsbereich hinein ausgebildet. Und zwar ist, in Strömungsrichtung S des äußeren Mediums gesehen, beidseitig eines jeden Rohres 1 in jeder Rippe 2 jeweils ein Führungskanal 3a bzw. 3b mit halbkreisförmigem Querschnitt vorgesehen; der halbkreisförmige Querschnitt ist in Fig. 3 zu ersehen. Es liegen die Führungskanäle 3a jeweils auf der linken, die Führungskanäle 3b auf der rechten Seite der Rohre 1.

Die Führungskanäle 3a, 3b sind sämtlich in derselben Richtung aus der Ebene der Rippen 2 herausgedrückt. Zudem verlaufen die den einander zugekehrten Rohrseiten zweier benachbarter Rohre 1 einer Rohrreihe zugeordneten Führungskanäle 3a, 3b auf den zwischen diesen beiden Rohren 1 liegenden Teilen der Rippenebene.

Wie Fig. 2 zeigt, erstrecken sich die beiden im Bereich jeder Rohraußenwandung in einer Rippe 2 vorgesehenen Führungskanäle 3a, 3b in der Rippenebene jeweils parallel zur Rohraußenwandung, womit durch jeden Führungskanal 3a, 3b in der Rippenebene ein Abschnitt eines Kreisringes eingenommen wird. Des weiteren verlaufen die Führungskanäle 3a, 3b konzentrisch in bezug auf das Rohr 1, wobei jedem der beiden im Bereich jeder Rohraußenwandung in einer Rippe 2 vorgesehenen Führungskanäle 3a, 3b in der Rippenebene ein Zentriwinkel -^ von etwa 14O° zukommt; dieses Merkmal ist ebenfalls aus Fig. 2 ersichtlich.

Die beiden im Bereich jeder Rohraußenwandung in einer Rippe vorgesehenen Führungskanäle 3a, 3b sind zueinander in bezug auf die in Strömungsrichtung S und senkrecht zur Rippen-

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ebene verlaufende Rohrmittelebene Y sowie in bezug auf die quer zur Strömungsrichtung S und senkrecht zur Rippenebene verlaufende Rohrmittelebene Z spiegelsymmetrisch ausgebildet.

Jeder Führungskanal 3a bzw. 3b ist in zwei Kanalabschnitte 3a^, 3&P bzw. 3b^, 3bo unterteilt, wobei die zwischen den beiden benachbarten Kanalabschnitten 3a_l3 3a₂ bzw. 3b_ls 3t>2 jedes Pührungskanals 3a bzw. 3b liegenden Rippenflächenteile in der Rippenebene liegen. Fig. 2 zeigt auch, daß jede Eintrittsöffnung 5a und jede Austrittsöffnung 5b eines jeden Führungskanals und ebenso die beiden sich gegenüberliegenden Zwischenöffnungen 6 zweier benachbarter Kanalabschnitte 3a₁, 3a₂ bzw. 3b₁, 3^₂ jedes Führungskanals 3a bzw. 3b durch radial in bezug auf die Rohrachse X verlaufende Rippeneinschnitte 7 gebildet sind.

B Die senkrecht zur Rohrachse X gemessene Breite/jedes

Führungskanals 3a, 3b und seine Höhe H sind über die Kanallänge gleich, wie ebenfalls aus Fig. 2 ersichtlich ist. Dabei ist die Höhe H der Führungskanäle 3a, 3b um ein geringes Maß größer als die Hälfte des Rippenabstandes T bemessen, jedoch kleiner als ein Rippenabstand T. Außerdem ist die senkrecht zur Rohr-

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achse X gemessene Breite jedes Führungskanals 3a bzw. 3b und der kleinste Außenabstand^zweier benachbarter Rohre 1 in ein Verhältnis von etwa 1:H gestellt.

Es besitzen die übereinander erstreckten Rippen 2 sämtlich die gleiche Geometrie, und es liegen ihre einander entsprechenden Führungskanäle 3a bzw. 3b einschließlich ihrer Kanalabschnitte Ja-^, 1>b.2» 3b₁, 3b₂ jeweils übereinander.

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In den Fig. 1 und 2 sind die Strömungsverhältnisse in den beiden Rippenrohr-Wärmeaustauschern durch Stromfäden sichtbar gemacht.

Wie Fig. 1 zeigt, bilden sich im Falle des bekannten Rippenrohr-Wärmeaustauschers mit vollständig ebenen Rippen 2 in den in Strömungsrichtung S hinten, d.h. im Strömungsschatten der Rohre 1 liegenden Rohrumfangsbereichen jeweils Strömungstoträume aus, die in der Zeichnung punktiert veranschaulicht sind. Innerhalb dieser Strömungstoträume, die von der Hauptströmung nicht berührt werden, ist die Bewegung des äußeren Mediums verhältnismäßig schwach; hier bilden sich Wirbel von nur geringer Intensität aus. Außerdem entstehen an den Rohraußenwandungen und den Rippenoberflächen in weitem Umfang laminare Grenzschichten großer Dicke xxx. Beides hat zur Folge, daß die örtlichen Wärmeübergangszahlen mehr oder weniger klein sind; der Wärmeaustausch ist insbesondere in den von der Hauptströmung nicht berührten Flächenbereichen der Strömungstoträume nicht zufriedenstellend.

Bei dem erfindungsgemäßen Rippenrohr-Wärmeaustauscher der Fig. 2 und 3 bilden sich, wie die Stromfäden der Fig. 2 deutlich machen, Strömungstoträume nicht aus. Das äußere Medium wird durch die Führungskanäle 3a, 3b auf jeder Rohrseite in drei Teilströme aufgeteilt, wovon der eine Teilstrom zwischen der betreffenden Rohraußenwandung und den der Rohraußenwandung zugekehrten Bereichen des jeweiligen Führungskanals 3a. bzw. 3b und der zweite Teilstrom durch das Innere des Führungskanals 3a bzw. 3b hindurch in den im Strömungsschatten des jeweiligen Rohres 1 liegenden Rohrumfangsbereich hineingeführt wird, wobei der zweite Teilstrom über die Eintrittsöffnung 5a in den Führungskanal 3 bzw. 3b eintritt und die Austrittsöffnung 5^h aus ihm

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wieder austritt, und wovon der dritte Teilstrom sich schließlich an der der betreffenden Rohraußenwandung abgewendeten Seite -los Führungskanals 3a bzw. 3b erstreckt. Dabei wird das äußere Medium mittels der Führungskanäle 3a, 3b in die in Strömungsrichtung S hinten liegenden Rohrumfangsbereiche so geführt, daß auch in den in Strömungsrichfcung S hinter jedem Rohr 1 liegenden Rohr- und Rippenflächenbereichen ein größerer Wärmeaustausch, insbesondere mittels Konvektion, ermöglicht ist.

Die Wärmeübergangs zahlen sind bei dein Rippenrohr-Wärmeaustauscher der Fig. 2 außerdem dadurch vergrößert, daß sich hier an den Rohraußenwandungen und den Rippenoberflächen laminare Grenzschichten, die den Wärmeübergang stören könnten, gar nicht oder jedenfalls in nur kleinen Flächenbereichen bei verhältnismäßig geringer Dicke ausbilden können. Die Eintritts-, Austritts- und Zwischenöffnungen 5a ₃ 5b, 6 der Führungskanäle 3a, 3b bilden nämlich zahlreiche Kanten, an denen das zwischen den Rippen 2 hindurchgeführte äußere Medium wiederholt aufgeteilt wird. Dies bedeutet, daß gegebenenfalls entstehende laminare Grenzschichten auf ihrem Strömungsweg jedenfalls fortwährend unterbrochen und verdünnt werden. Hierdurch wird das äußere Medium, zumal eine Vielzahl kleiner örtlicher Wirbel an den Kanten entstehen, unter starker Durchmischung an den Rohraußenwandungen und Rippenoberflächen entlanggeführt. In der Folge ist der Wärmeaustausch zwischen dem äußeren und dem inneren Medium verhältnismäßig groß.

Der Wärmeaustausch ist zusätzlich dadurch günstig beeinflußt, daß die Höhe H der Führungskanäle 3a, 3b um ein geringes Maß größer als die Hälfte des Rippenabstandes T, jedoch kleiner als ein Rippenabstand T bemessen ist. Damit kann das

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zwischen den Rippen 2 hindurchgeführte äußere Medium nämlich auch über die Führungskanäle 3a, 3b hinwegströmen, so daß die äußeren Flächenbereiche der Führungskanäle 3a, 3b in ihrer Gesamtheit am Wärmeaustausch teilnehmen.

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Patentansprüche:

l.j Rippenrohr-Wärmeaustauscher mit einem Rohr oder mit mehreren in mindestens einer Rohrreihe achsparallel mit Seitenabstand nebeneinander erstreckten Rohren, insbesondere kreisrunden Außenquerschnitts, auf dem bzw. denen außenseitig, unter allseitiger Berührung durch jede Rohraußenwandung, senkrecht zur Rohrachse und mit gleichem Rippenabstand zueinander erstreckte Rippen befestigt sind, wobei das Rohr bzw. die Rohre senkrecht zur Rohrachse von einem äußeren Medium angeströmt wird bzw. werden, während sich im Rohrinneren ein mit dem äußeren Medium im Wärmeaustausch stehendes inneres Medium befindet und wobei die Rippen Ausprägungen zur Führung des zwischen ihnen strömenden äußeren Mediums aufweisen, dadurch gekennzeichnet , daß aus der Ebene jeder Rippe (2) in ihrem an jede Rohraußenwandung angrenzenden Bereich, in Strömungsrichtung (S) des äußeren Mediums gesehen, beidseitig des Rohres (1) jeweils ein Führungskanal (3a, 3b) mit bevorzugt etwa halbkreisförmigem Querschnitt zur Führung des strömenden Mediums in seinem Inneren in den im Strömungsschatten des Rohres (1) liegenden Rohrumfangsbereich hinein herausgedrückt ist, wobei alle in den Rippen (2) vorgesehenen Führungskanäle (3a, 3b) in derselben Richtung aus der Ebene der Rippen (2) herausgedrückt sind.
2. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, mit mehreren in mindestens einer Rohrreihe achsparallel mit Seitenabstand nebeneinander erstreckten Rohren, dadurch gekennzeichnet , daß die nebeneinander erstreckten

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Rohre (1) durch gemeinsame Rippen (2) hindurchgeführt sind, wobei aus der Ebene jeder Rippe (2) in ihrem an jede Rohraußenwandung angrenzenden Bereich, in Strömungsrichtung (S) des äußeren Mediums gesehen, beidseitig jedes Rohres (1) jeweils ein Führungskanal (3a, 3b) mit bevorzugt etwa halbkreisförmigem Querschnitt zur Führung des äußeren Mediums in seinem Inneren in den im Strömungsschatten des jeweiligen Rohres (1) liegenden Rohrumfangsbereich hinein herausgedrückt ist, wobei alle in den Rippen (2) vorgesehenen Führungskanäle (3a, 3b) in derselben Richtung aus der Ebene der Rippen (2) herausgedrückt sind und wobei die den einander zugekehrten Rohrseiten zweier benachbarter Rohre (1) einer Rohrreihe zugeordneten Führungskanäle (3a, 3b) auf den zwischen den beiden Rohren (1) liegenden Teilen der Rippenebene verlaufen.
3. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (1) in mehreren hintereinanderliegenden Rohrreihen mit versetzter Rohranordnung angeordnet sind.
4. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, 2 oder 3,dadurch gekennzeichnet, daß die beiden im Bereich jeder Rohraußenwandung in einer Rippe (2) vorgesehenen Führungskanäle (3a, 3b) in der Rippenebene etwa parallel zur Rohraußenwandung und konzentrisch in bezug auf die Rohrachse (X) verlaufen.
5. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der beiden im Bereich jeder Rohraußenwandung in einer Rippe (2) vorgesehenen Führungskanäle (3a, 3b) in der Rippenebene ein Zentri-

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winkel ^f zwischen etwa 13O und 160°, vorzugsweise zwischen etwa 135 und 145°, zukommt.
6. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden im Bereich jeder Rohraußenwandung in einer Rippe (2) vorgesehenen Führungskanäle (3a, 3b) im wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander in bezug auf die in Strömungsrichtung (S) und senkrecht zur Rippenebene verlaufende Rohrmittelebene (Y) ausgebildet sind.
7. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden im Bereich jeder Rohraußenwandung in einer Rippe (2) vorgesehenen FührungskanäIe (3a, 3b) im wesentlichen spiegelsymmentrisch zueinander in bezug auf die quer zur Strömungsrichtung (S) und senkrecht zur Rippenebene verlaufende Rohrmittelebene (Z) ausgebildet sind.
8. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnungen (5a) und die Austrittsöffnungen (5b) der beiden im Bereich jeder Rohraußenwandung in einer Rippe (2) vorgesehenen Führungskanäle (3a, 3b) durch etwa radial in bezug

(7) auf die Rohrachse (X) verlaufende Rippeneinschnitte/gebildet
9. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, insbesondere ein solcher mit mehreren, in mindestens zwei Rohrreihen mit fluchtender Rohranordnung achsparallel mit Seitenabstand nebeneinander erstreckten Rohren,

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dadurch gekennzeichnet, daß jeder Führungskanal (3a, 3b) in mindestens zwei Kanalabschnitte Oa₁, 3a2 bzw. 3b₁, 3b2Unterteilt ist, wobei der übergangsbereich (4) zwischen zwei benachbarten Kanalabschnitten Oa₁, 3a₂ bzw. 3bi, 3bp) eines Führungskanals (3a bzw. 3b) in der Rippenebene liegt.
10. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden sich gegenüberliegenden Zwisehenöffnungen (6) zweier benachbarter Kanalabschnitte Oa₁, 3a₂ bzw. 3b_1} 3b₂) eines Führungskanals (3a bzw. 3b) durch etwa radial in bezug auf die Rohrachse (X) verlaufende Rippeneinschnitte/gebildet sind.
11. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinander erstreckten Rippen (2) sämtlich die gleiche Geometrie besitzen und ihre einander entsprechenden Führungskanäle (3a, 3b) einschließlich ihrer gegebenenfalls vorgesehenen einzelnen Kanalabschnitte Oa₁, 3a₂, 3b₁₉ 3bp) jeweils übereinander liegen.
12. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (H) jedes Führungskanals (3a, 3b) mindestens gleich der Hälfte des Rippenabstandes (T) bemessen ist.
13. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (H) jedes Führungskanals (3a, 3b) höchstens gleich

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einem Rippenabstand (T) bemessen ist.
14. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrecht zur Rohrachse gemessene Breite (B) jedes Pührungskanals (3a, 3b) und seine Höhe (H) über die Kanallänge im wesentlichen gleich sind.
15. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrecht zur Rohrachse gemessene Breite (B) jedee Pührungskanals (3a, 3b) und der kleinste Außenabstand (A) zweier benachbarter Rohre (1) in ein Verhältnis von zwischen etwa 1:5 und 1:3 gestellt sind.

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