DE2940299A1

DE2940299A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE2940299A1
Application number: DE19792940299
Authority: DE
Inventors: Paul Geoffrey Butler; David Deane Ikin; James Keith Oliver; Christopher Daniel Sassella
Original assignee: Alcoa of Australia Ltd
Current assignee: Dowell Ikin Solar Pty Ltd Preston Victoria Au
Priority date: 1978-10-04
Filing date: 1979-10-04
Publication date: 1980-05-08
Also published as: PH17596A; MY8400279A; IL58389A0; IL58389A; GB2032612B; NL7907323A; HK57583A; FR2438247A1; GB2032612A; IT7968920A0; US4333525A; IT1118936B; EG14751A; FR2438247B1; SG38883G

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Wärmetauscher insbesondere für Heizrohre oder andere Rohre, die ein Strömungsmittel führen, auf das oder von dem Wärme zu übertragen ist.

Heizrohre, wie sie z.B. in der australischen Patentschrift 455 79 7 beschrieben sind, sind abgedichtete Einheiten, die ein Arbeitsmedium mit einer freistehenden Flüssigkeit und einem erheblichen Verdampfungsraum längs etwa des gesamten Heizrohrs haben. Eine Wärmeübertragung erfolgt automatisch längs des Rohrs in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den jeweiligen Temperaturen wärmerer und kälterer Teile des Rohrs. Diese Wärmeübertragung erfolgt durch Verdampfung des Arbeitsmediums in einem Teil des Rohrs und dessen Kondensation in einem anderen Teil, so daß das Medium seine latente Verdampfungswärme absorbiert und abgibt.

Bei Wärmetauschern mit Heizrohren wird die Wärmeübertragung dadurch erreicht, daß ein Übertragungsmedium an einem Heizrohr vofcbeiströmt, um Wärme von diesem zu entfernen oder auf dieses zu übertragen. Bei bekannten Wärmetauschern dieser Art ist der Strömungsweg des Übertragungsmediums vorbei an dem Heizrohr ziemlich zufällig. Z.B. sind mehrere Heizrohre in einer oder mehreren Kammern angeordnet, durch die das Übertragungsmedium strömt. Die Wärmeübertragung bei dieser Anordnungsart ist relativ unwirksam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zu schaffen, der einen hohen Wärmeübertragungswirkungsgrad hat.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .

Die Strömungsmittelleitungen des Wärmetauscherrohrs können als Ein- oder Auslaß dienen, durch die das Wärmeübertra-

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gungsmedium in die Wärmeübertragungsvorrichtung, die den Wärmetauscher aufweist, ein- oder aus dieser abgeleitet wird. Diese Vorrichtung kann mehr als einen Wärmetauscher aufweisen, und die Strömungsmittelleitungen jedes Wärmetauschers können direkt oder über ein geeignetes Verbindungsrohr an das Wärmetauscherrohr angeschlossen sein.

Die Strömungsmittelleitungen sind nicht radial an das Wärmetauscherrohr angeschlossen. Die nicht radiale Anordnung der Strömungsmittelleitungen kann einen Ein- oder Auslaß in der gleichen Ebene wie die Längsachse des Wärmetauscherrohrs erfordern, jedoch derart, daß das die Leitungen verlassende oder in diese eintretende Medium einer Bahn folgt, die nicht rechtwinklig zu dieser Achse verläuft. Dies bedeutet, daß die Strömung nicht normal zur Längsachse verläuft, obwohl sie in der gleichen Ebene wie diese liegt. Der Ein- oder Auslaß kann auch derart sein, daß der Strömungsweg zu oder von der Leitung im wesentlichen normal zum Radius des Wärmetauscherrohrs verläuft, d.h., im wesentlichen tangential zum Umfang eines Kreises in einer Ebene quer zur Längsachse des Wärmetauscherrohrs.

Die nicht radiale Anordnung der Leitungen verbessert die Wärmeübertragung des im Wärmetauscher und über die Außenfläche des ein Strömungsmittel führenden Rohrs strömenden Mediums, an das der Wärmetauscher angeschlossen ist. Der nicht radiale Eintritt ermöglicht es, eine turbulente Strömung aufrecht zu erhalten und gleichzeitig die Bewegung des Ubertragungsmediums vom Wärmetauschereinlaß zum -auslaß zu unterstützen. Der radiale Eintritt des Ubertragungsmediums fordert eine abrupte Änderung der Strömungsrichtung, wenn das Medium auf das das Strömungsmittel führende Rohr auftrifft, was zu einem Geschwindigkeit sverlust führt. Der nicht radiale Eintritt

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bewirkt ein weniger direktes Auftreffen, bewirkt eine allmähliche Änderung der Strömungsrichtung und führt zu einem spiralförmigen Strömungsweg.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 10 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine Aufsicht eines Anschlußteils des Wärmetauschers,

Figur 2 eine Seitenansicht des Anschlußteils der Fig. 1,

Figur 3 einen Querschnitt längs der Linie III-III in Fig. 2,

Figur 4 eine Aufsicht eines weiteren Anschlußteils, Figur 5 einen Querschnitt längs der Linie V-V in Fig. 4, Figur 6 einen Querschnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5, Figur 7 einen Querschnitt, aus dem die beiden Endes eines Wärmetauscherrohrs mit den Anschlußteilen der Fig. 4 bis 6 am Ende eines Heizrohrs hervorgehen .

Figur 8 teilweise im Schnitt einerAufsieht einer weite- : ren Ausführungsform des Wärmetauschers,

Figur 9 eine Aufsicht eines weiteren Wärmetauschers, und

Figur 10 vergrößert einen Querschnitt längs der Linie X-X in Fig. 9.

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Zwei mögliche Formen von Anschlußteilen sind in den Fig. bis 3 bzw. 4 bis 6 gezeigt. Die Verwendung dieser Anschlußteile ergibt sich am besten anhand der Fig. 7, die die Verwendung der Anschlußteile der Fig. 4 bis 6 zeigt. Die Art des Anschlußteils der Fig. 1 bis 3 wird in der gleichen Weise wie das Anschlußteil der Fig. 4 bis 6 verwendet/ wie später beschrieben wird.

Die beiden möglichen Arten von Anschlußteilen sind für einen Wärmetauscher bestimmt, der aus einem Rohr 1 (Fig. 7) besteht,das an jedem Ende offen ist. Das Rohr 1 hat einen etwa konstanten Innendurchmesser und bildet damit eine etwa konstante Ringkammer 2 zwischen dem Rohr 1 und einem Heizrohr 3.Durch diese Konstruktion wird die Wassermenge im Wärmetauscher auf ein Minimum verringert.

Da Rohr 1 hat außerdem einen Einlaßanschluß 4 und einen Auslaßanschluß 5 an den gegenüberliegenden Enden. Die gleiche Anschlußform kann an jedem Ende des Rohrs 1 verwendet werden. Ob es sich bei dem Anschluß um einen Einlaß oder einen Auslaß handelt, hängt von der Strömung des Wärmeübertragungsmediums ab, wie später beschrieben wird.

Dies kann sich entsprechend der Konstruktion der Wärmeübertragungsvorrichtung ändern, in der das Rohr 1 verwendet wird.

Die Anschlußteile haben eine Strömungsmittelleitung 6, die zum Anschluß an eine gegenüberliegende Leitung geeignet ist. Wie Fig. 7 zeigt, bildet das Anschlußteil eine Verlängerung des Rohrs 1 und umgibt elnenTelldes Heizrohrs. Bei dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Anschlußteil sind die gegenüberliegenden Enden so geformt, daß sie mit dem Heizrohr, das sie umgeben, Ringkammern 7 und 8 bilden. Der zentrale Teil 9 des Anschlußteils ist so geformt, daß er mit dem Heizrohr, das er umgibt, eine Strömungskammer

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mit Involventen-Querschnitt bildet, der bei der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 in die Ringkammern 7 und 8 übergeht. Das größere Ende der Kammer 10 geht in die Leitung 6 über.

Die Enden 11, 12 des Anschlußteils sind zum strömungsmitteldichten Anschluß an das Rohr 1 bzw. das Heizrohr geeignet. Das Ende 11 kann durch Schweißen oder Löten angeschlossen werden, während das Ende 12 der Ausführungsform der Fig. 4 bis 6 geschraubt wird, um unter Verwendung eines 0-P.ings 13 und einer überwurfmutter 14 einen dichten Anschluß zu bilden. Der Strömungsmitteldichte Anschluß am Ende 12 kann außerdem durch eine Silikongummidichtung 15 abgedichtet werden.

Eine weitere Ausführungsform zeigen die Fig. 9 und 10. Bei dieser ist das Rohr 16 an gegenüberliegenden Enden mit Leitungen 17 und 18 verbunden. Wenn die Leitung 17 die Einlaßleitung ist, geht diese von einem im wesentlichen zylindrischen Rohr 19 in einen Einlaßstutzen 20 über, der sich keilförmig verjüngt. Der Einlaßstuteen beschleunigt die Strömungsgeschwindigkeit des Übertragungsmediums, wenn es durch den Stutzen in die Ringkammer 21 zwischen der Innenfläche des Rohrs 1 und der Außenfläche des Heizrohrs 22 gelangt.

Die Strömungsmittelleitungen sind an das Rohr 16 an öffnungen 23 komplementärer Form an das Ende des Stutzens der Leitung angeschlossen. Die öffnungen 23 können durch Ausstanzen eines Schlitzes im Rohr 16 und dmrch Bearbeitung des ümfangs der öffnungen zur Bildung vorstehender Auflageflächen 24 und 25, in die das freie Ende des Stutzens eingesetzt und mit denen es strömungsmitteldicht verbunden werden kann, gebildet werden. Die Bildung dieser Auflageflächen verringert die Unterbrechung des StrÖmungswegs des Übertragungsmediums, wenn es von der Einlaßleitung in die Ringkammer zwischen dem Rohr 16 und dem Heizrohr gelangt.

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Die keilförmige Verjüngung des Einlaßstutzens wird zuerst durch Erweiterung des freien Endes der Rohrleitung und anschließende Verformung des erweiterten Teils zu einem sich gleichmäßig verjüngenden Stutzen mit einer öffnung am freien Ende in Form eines Schlitzes bewirkt. Das freie Ende ist vorzugsweise unter einem Winkel "a" in Fig. 10 beschnitten, so daß die öffnung eine verringerte Querschnittsfläche im Vergleich zum rohrförmigen Teil der Leitung hat. Die Stutzenöffnung hat vorzugsweise eine Querschnittrflache, die nicht größer als die Querschnittsfläche der Ringkammer zwischen dem Rohr 16 und dem Heizrohr ist.

Wie Fig. 10 zeigt, hat das durch die Leitung 17 eintretende Medium einen Strömungsweg, der im wesentlichen tangential zum Umfang des Heizrohrs 22 verläuft. Die Beschleunigung des Mediums, die durch die Form des Stutzens 20 bewirkt wird, erhöht die Geschwindigkeit und damit die Turbulenz des Mediums, Die Wärmeübertragung einer turbulenten Strömung ist größer als die einer laminaren. Die Beschleunigung des Mediums im Stutzen ermöglicht die Anwendung niedriger Strömungsgeschwindigkeiten, so daß sich ein geringerer Wärmeverlust in den Anschlußrohren des Wärmetauschers ergibt. Die öffnung der Leitung 17 mündet in das Rohr 16 nahe der Dichtung 26, so daß das Medium gezwungen ist, um die Ringkammer zwischen dem Rohr 16 und dem Heizrohr in einer Drall- bzw. Spiralbewegung zu strömen, bevor es über die Auslaßleitung 18 austritt. Die öffnung der Auslaßleitung 18 ist nahe einer Dichtung 27 angeordnet, die zusammen mit der Dichtung am anderen Ende des Rohrs 16 dieses gegenüber dem Heizrohr 22 abdichtet.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform des Wärmetauschers, bei dem das Rohr 28 so geformt ist, daß seine Enden 29, 30 mit engem Gleitsitz auf dem zugehörigen

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Heizrohr 31 angeordnet sind. Die Enden 29, 30 haben im Vergleich zu dem übrigen Rohr 28 einen verringerten Durchmesser, so daß der übrige Teil des Rohrs 28 mit dem Heizrohr eine Ringkammer bildet/ durch die das Ubertragungsmediüm,,das sich durch die Leitungen 32 und 33 bewegt, um das Heizrohr strömen kann. Der Weg des z.B. durch die Leitung 33 eintretenden Mediums ist nicht radial und leitet das Medium von dem Ende, an dem es eintritt, zum anderen Ende des Rohrs 28.

Das Rohr 28 in Fig. 8 ist zum dichten Anschluß an zugehörige Leitungen geeignet. Die Leitungen können angelegt und durch Verwendung einer Hülse angeschlossen werden. Vorzugsweise ist jedoch ein Anschlußstutzen des Rohrs als Aufnahmeteil 34 und der andere als Steckteil 35 ausgebildet. Auf diese Weise können die Leitungen zur Bildung einer dichten Verbindung mit dem zugehörigen Anschlußstutzen eines benachbarten Wärmetauscherrohrs, das in Längsrichtung um 180° gedreht iöt» zusammenwirken.

Das Rohr 28 der Fig. 8 kann innen mit Leitblechen versehen sein, um die Turbulenz der Strömung des Übertragungsmediums durch das Rohr zu erhöhen und/oder es auf eine Drall- bzw. Spiralbahn zu bringen. Diese Leitbleche sind in Fig. 8 nicht gezeigt, können jedoch durch entsprechende Einsätze im Rohr oder durch Bildung von Vertiefungen von der Außenseite des Rohrs her, die in das Rohrinnere vorstehen, gebildet werden.

Verschiedene Formen nicht radialer Anschlüsse der Strömung sleitungen an das Wärmetauscherrohr wurden erläutert. Der Anschluß in den Fig. 1 bis 3, 4 bis 6 und 9 und 10 ist nicht radial, jedoch etwa tangential zur Längsachse des Rohrs. Der Anschluß der Fig. 7 und 8 ist ebenfalls nicht radial, jedoch auch nicht normal zur Längsachee des Rohrs. Es sind auch andere nicht radiale Anschlüsse

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möglich, die die Vorteile dieser Anschlußform ergeben, z.B. können Leitungen an jedem Ende des Rohrs so angeschlossen sein, daß die Strömungsrichtung durch die Verbindung zwischen der Leitung und dem Rohr etwa tangential und nicht normal zur Längsachse des Rohrs erfolgt.

Die Leitungen an gegenüberliegenden Enden der gezeigten Wärmetauscherrohre liegen alle im wesentlichen in einer Ebene. Diese Anordnung ist wesentlich für den Wärmetauscher der Fig. 7 und 8 und bereitet keine Schwierigkeit bei den Wärmetauschern der Fig. 1 bis 3 und 4 bis 6, wenn die Leitungen benachbarter Wärmetauscher durch Drehen des Wärmetauschers in Längsrichtung um 180° ausgerichtet werden.

Bei der Ausführungsform der Fig. 9 und 10 ist jedoch die einfache Ausrichtung der Leitungen benachbarter Wärmetauscher nicht möglich. Dieses Problem kann ohne die Notwendigkeit der Herstellung und Verwendung spiegelbildlich entgegengesetzter bzw. seitenverkehrter Wärmetauscher so überwunden werden, daß die jeweiligen Leitungen an gegenüberliegenden Enden jedes Wärmetauschers von der gleichen Seite aus so tangential verlängert werden, daß sie auf die Anschlußleitung eines benachbarten, um 180° gedrehten Wärmetauschers ausgerichtet sind.

Alle gezeigten Wärmetauscher sind an beiden Enden offen, so daß ein Heizrohr von jedem Ende her ein- und durchgeschoben werden kann. Der Wärmetauscher kann jedoch zumindest anfänglich an einem oder beiden Enden verschlossen sein, und das bzw. jedes verschlossene Ende kann zum Einschieben des Heizrohrs entfernt werden. Vorzugsweise wird das Ende des Heizrohrs direkt durch den Wärmetauscher geschoben, an den das Ende angeschlossen werden soll, da dadurch der Gegendruck zwischen dem Ende des Heizrohrs und dem abgedichteten Ende des Wärmetauschers vermieden

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wird, der das Bestreben hat, die Rohre zu trennen.

Die Wärmetauscherrohre der Erfindung können in verschiedenen Arten von Wärmeübertragungsvorrichtungen verwendet werden und ihre relative Lage zu einem Heizrohr oder zu Heizrohren hängt von der Art der Wärmeübertragungsvorrichtung und dem Anwendungszweck ab. Die Wärmetauscherrohre wurden jedoch insbesondere für Solarwärmekoliektoren für Wasserheizgeräte entwickelt. Bei dieser Anwendung ist jedes Heizrohr vorzugsweise mit zwei seitlichen Rippen verbunden, die an gegenüberliegenden Seiten des Heizrohrs angeordnet sind und in Längsrichtung des Heizrohrs verlaufen, abgesehen von dem Ende bzw. den Enden des Heizrohrs, die in einem Wärmetauscherrohr angeordnet sind. Die Rippen können durch irgendein eine wirksame Wärmeleitung zwischen den Rippen und dem Heizrohr bewirkendes Verfahren, z.B. durch Schweißen oder Nieten Befestigt werden, können aber auch mit dem Heizrohr einstückig extrudiert werden, in welchem Falle die Rippen an dem Teil des Heizrohrs entfernt werden, an den das Wärmetauscherrohr anzuschließen ist. Vorzugsweise wird das Heizrohr jedoch mit einem Paar oberer und unterer Aufsatzbacken extrudiert, von denen jedes Paar an gegenüberliegenden Seiten des Rohrs in Längsrichtung verläuft. Diese Backen können den Rand einer zugehörigen Rippe aufnehmen und mit der zugehörigen Rippe z.B. durch Durchlauf durch geeignete Walzen verbunden werden, um die Backen mit dem Rand der Rippe dazwischen zusammenzudrücken. Die Verbindung des Heizrohrs und der zugehörigen Rippen kann in der in den US-PS 3 722 052 und 3 789 563 beschriebenen Art erfolgen.

Die Verwendung vorgeformter Rippen, die durch mit dem Heizrohr einstückig extrudierte Backen verbunden werden, wird bevorzugt. Diese Rippen mit einer Dicke von etwa

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0,5 bis 1,8 mm ermöglichen eine Materialverringerung gegenüber einen einstückigen Extrusion des Heizrohrs und der Rippen sowie eine Verringerung der Wärmeiuasse der Wärmeübertragungsvorrichtung. Die Rippen können einen abgestuften Rand komplementär zu den Backen des Heizrohrs haben, um die Verbindung dieser Teile zu unterstützen. Der freie Rand abgewandt vom Heizrohr kann zur Versteifung wellig sein.

Die Lage einer einstückig gebildeten Rippenstruktur 36 ist in Fig. 8 gezeigt. Die einstückig gebildete Rippenstruktur verläuft kontinuierlich in einer Ebene, cüg^ejjje Tangente zum Umfang des Heizrohrs bildet. Diese Ausbildung schafft eine attraktive Außenform für eine Anordnung benachbarter Wärmeübertragungsvorrichtungen, die einen Solarwärmekollektor bilden.

Bei der Rippenstruktur 37 in Fig. 9 ist die Rippe punktweise mit Backen 38 und 39 verbunden, die zusammen mit dem Heizrohr an gegenüberliegenden Seiten extrudiert sind.

Bei Anwendung auf einen Solarwärmekollektor werden normalerweise mehrere Heizrohre und zugehörige Wärmetauscher zusammen angeordnet, um eine angemessene Sammelfläche für die auftreffende Solarstrahlung zu schaffen. Bei solch einer Anordnung sind vorzugsweise mehrere Heizrohre mit ihren Längsachsen parallel und ihren Enden fluahtend angeordnet. Ein Ende jedes Heizrohrs ist in einen Wärmetauscher eingesetzt, und benachbarte Wärmetauscher sind so verbunden, daß sie den Durchfluß des Wärmeübertragungsmediums ermöglichen.

Die Wärmeübertragungsvorrichtung kann auch aus einer Anordnung von wenigstens einer Gruppe von zwei Heizrohren bestehen, deren Längsachsen fluchten und deren entgegengesetzte Enden benachbart angeordnet und strömungsmitteldicht mit einem einzigen Wärmetauscherrohr verbunden

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sind. Bei dieser Art Wärmeübertragungsvorrichtung kann nur ein einziges Wärmetauscherrohr zur übertragung von Wärme zu oder von getrennten Heizrohren auf jeder Seite des Wärmetauscherrohrs verwendet werden.

Die Wärmeübertragungsvorrichtung kann auch aus wenigstens einem Heizrohr bestehen, das an jedem Ende strömungsmitteldicht mit einem gesonderten Wärmetauscherrohr verbunden ist. Mehrere Heizrohre und Wärmetauscherrohre können somit in unterschiedlicher Weise angeordnet und verbunden werden. Benachbarte Wärmetauscherrohre können so verbunden sein, daß das Wärmeübertragungsmedium diese in Reihe oder parallel in Abhängigkeit von dem gewünschten Ergebnis durchströmt.

Wenn die Wärmeübertragungsvorrichtung so aufgebaut ist, daß das Medium aufeinanderfolgend von einem Wärmetauscherrohr zum nächsten strömt, nimmt es in jedem eine bestimmte Wärmemenge auf. Dies führt am Auslaß der Vorrichtung wie einem Solarkollektor zu einer wesentlich höheren Temperatur als am Einlaß und damit zu größeren Wärmeverlusten auf dieser Seite der Vorrichtung. Dieser Temperaturgradient kann die Glasabdeckung des Kollektors unterschiedlich beanspruchen und damit zum Glasbruch führen. Außerdem durchläuft die gesamte Eintrittsströmung jedes Wärmetauscherrohr, so daß das Gesamtvolumen auf die maximal mögliche Durchflußmenge in der Wärmeübertragungsvorrichtung begrenzt ist, die keine Aufprallkorrosion ihrer Innenflächen hervorruft.

Bei parallelem Durchfluß wird das Strömungsvolumem zwischen jedem Wärmetauscherrohr durch Ein- und Auslaßleitungen aufgeteilt, so daß das Strömungsvolumen und die Strömungsmenge in jedem wesentlich geringer als bei serieller Durchströmung ist. Wenn die Begrenzung der maximalen Strömungsmenge aufgrund der Notwendigkeit, eine Aufprallkorrosion zu vermeiden, in jedem Wärme-

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tauscherrohr erreicht ist, kann offensichtlich eine viel größere Strömungsmenge im Ein- und Auslaß der jeweiligen Leitungen erreicht werden. Außerdem führt diese Anordnung nur zu einer einzigen Temperaturerhöhung in dem gesamten Kollektor, und da die Gesamttermperatur niedriger als bei serieller Durchströmung ist, ist der Wärmeverlust an die Umgebung geringer. Auch tritt kein oder nur ein sehr geringer Temperaturgradient in einer Glasabdeckung auf.

Ein weiterer Vorteil der Paralleldurchströmung besteht darin, daß, wenn die Strömungsmenge in jedem Wärmetauscherrohr unter die Maximale begrenzt wird, jedoch noch in dem notwendigen Bereich gehalten wird, um eine turbulente Strömung in der Ringkammer zu erzielen, wird ein geringerer Wärmeverlust beim Durchgang die angeschlossenen Wärmetauscherrohr erreicht. Dieser geringere Wärmeverlust wird bei einem größeren Gesamtströmungsvolumen als bei serieller Durchströmung und bei wirksamerer Wärmeübertragung bei niedriger Temperatur erreicht. Eine Verringerung des Wärmeverlustes ist bei großen Anlagen mit mehreren hundert Kollektoren wesentlich, da kleinere Pumpen als bei serieller Durchströmung verwendet werden können.

Die Materialien für die Wärmetauscher- und Heizrohre hängen vom Anwendungsfall ab. Wenn der Wärmetauscher in einer Hauswarmwasseranlage verwendet werden soll, werden vorzugsweise Kupferrohre geeigneten Durchmessers benutzt. Wenn der Wärmetauscher jedoch z.B. in einer Swimmingpool-Warmwasseranlage verwendet werden soll, können die Rohre aus Kunststoff bestehen.

Bei einem Solarwärmekollektor bestehen die Heizrohre und die zugehörigen Rippen vorzugsweise aus Aluminium. Um die bei Verwendung von Aluminium in wasserführenden Anlagen festgestellte Korrosion des Aluminiums zu verringern, wird das Ende des Heizrohrs, an das das Wärmetauscherrohr angeschlossen wird, vorzugsweise mit einer

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Kupfer- oder einer anderen Schutzhülle aus wärmeleitendem Material abgedeckt. Die Verwendung einer Kupferhülse unterstützt auch die Abdichtung zwischen dem Wärmetauscher- und dem Heizrohr. Die Kupferhülse kann auf das Heizrohr aufgeschrumpft, aufgepreßt oder aufgezogen werden. Ein fester Sitz zwischen der Hülse und dem Rohr führt zu einer wirksamen Wärmeleitung zwischen dem Heizrohr und der Schutzhülse. Wenn ein nicht wässriges Wärmeübertragungsmedium verwendet wird, das gegenüber Aluminium nicht korrosiv ist, ist keine Kupferhülse auf dem Heizrohr nötig, und das Wärmetauscherrohr kann ebenfalls aus Aluminium bestehen. Die Vecwendung einer insgesamt aus Aluminium bestehenden Wärmeübertragungsvorrichtung und eines nicht wässrigen Wärmeübertragungsmediums mit einem Siedepunkt über 1OO°C ermöglicht die Übertragung von Temperaturen über 1OO°C.

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Claims

PATENTANWÄLTE · '-

dipping. R. SPLANEMANN dipu-chem. or. B. REITZNER

ZUSEL. VERTRETER BEIM EPA ■ PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE EPO · MANOATAIRES AGREES PRES L'OEB

29Λ0299

ALCOA OF AUSTRALIA LIMITED ._{0o0 MUNCHEN a} 4. Okt. 1979

Tal 13

Bourke Street _T.i.f_On «»») »«07/22«0»

Melbourne, 3000, τ.ι«, 528418;«,„.„

Victoria (Australien)

Un.er.Akl.= 1146-1-10.809

Patentanmeldung

Ihr Z.idwn ι

Wärmetauscher
Ansprüche

Wärmetauscher mit einem Wärmetauscherrohr und zwei an gegenüberliegenden Seiten des Rohrs an dieses angeschlossenen und mit entsprechenden Leitungen strömungsmitteldicht verbindbaren Strömungsmittelleitungen, dadurch gekennzeichnet , daß das Wärmetauscherrohr (1, 16, 28) einen Teil eines ein Strömungsmittel führenden Rohrs umgibt, daß wenigstens ein Ende des Wärmetauscherrohrs mit dem Strömungsmittelrohr abgedichtet verbunden ist, und daß die Strömungsmittelleitungen nicht radial an das Wärmetauscherrohr angeschlossen sind.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungsmittelleitungen so geformt und an das Wärmetauscherrohr angeschlossen sind, daß das Strömungsmittelmedium im Wärmetauscherrohr auf einer turbulenten Drall- oder Spiralbahn verläuft.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeic hm e t , daß die Strömungsmittelleitungen über eine Verlängerung des Strömungsmittelrohrs bildende Anschlußteile angeschlossen sind und

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und eine Strömungskammer mit Involventen-Querschnitt wenigstens im zentralen Abschnitt des Anschlußteils bilden, wobei das größere Ende des Involventen-Querschnitts in die öffnung der Strömungsmittelleitung mündet.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein Ende der Strömungsmittelleitung (19), die das zuströmende Medium führt, am Anschluß an das Wärmetauscherrohr eine verringerte Querschnittsfläche hat.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß die verringerte Querschnittsfläche nicht größer als die Querschnittsfläche des Ringkanals zwischen dem Wärmetauscher- und dem Strömungsmittelrohr ist.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch g e kenn zei chn et, daß die verringerte Querschnittsfläche durch kegelstumpfförmige Erweiterung eines Endes der Strömungsmittelleitung und anschließende Verformung des expandierten Endes zu einem sich keilförmig erweiternden Anschlußstutzen gebildet ist, dessen freies Ende auf die gewünschte Querschnittsfläche zugeschnitten ist.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen an eine öffnung des Wärmetauscherrohrs abgedichtet angeschlossen ist, die vorstehende Auflageflächen (24, 25) zur Aufnahme des freien Endes des Anschlußstutzens hat.
8. Wärmeübertragungsvorrichtung mit wenigstens einem Heizrohr, dessen eines Ende in einem Wärmetauscher angeordnet ist, den ein Medium zur Wärmeübertragung zwischen diesem Medium und einem Arbeitsmedium in dem

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Heizrohr durchströmt, dadurch gekennzeichnet/ daß das bzw. jedes Heizrohr strömungsmitteldicht an einen gesonderten Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7 angeschlossen ist.
9. Wärmeübertragungsvorrichtung mit wenigstens einem Heizrohr, dessen eines Ende in einem Wärmetauscher angeordnet ist, den ein Medium zur Wärmeübertragung zwischen diesem Medium und einem Arbeitsmedium in dem Heizrohr durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. jedes Heizrohr an jedem Ende strömungsmitteldicht an einem gesonderten Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7 angeschlossen ist.
10. Wärmeübertragungsvorrichtung mit wenigstens einem Heizrohr, dessen eines Ende in einem Wärmetauscher angeordnet ist, den ein Medium zur Wärmeübertragung zwischen diesem Medium und einem Arbeitsmedium in dem Heizrohr durchströmt, gekennzeichnet durch wenigstens eine Gruppe von zwei Heizrohren, die mit ihren Längsachsen fluchtend angeordnet sind und deren entgegengesetzte Enden strömungsmitteldicht an einem einzigen Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7 angeschlossen sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et , daß das Heizrohr (2) seitliche Rippen (36, 37) an gegenüberliegenden Seiten aufweist, die in Längsrichtung des Heizrohrs mit Ausnahme des an den Wärmetauscher angeschlossenen Endes verlaufen und wärmeleitend an dem Heizrohr befestigt sind.
12. Wärmeübertragungsvorrichtung mit wenigstens einem ein Strömungsmittel führenden Rohr, das teilweise von einem Wärmetauscherrohr umgeben ist, das von einem übertragungsmedium zur Wärmeübertragung zwischen diesem und dem Strömungsmittel in dem Rohr durchströmbar ist,

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dadurch gekennzeichnet , daß das bzw. jedes Ströxnungsmittelrohr an einen Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7 strömungsraitteldicht angeschlossen ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere derartige Vorrichtungen so angeordnet sind, daß ihre Heizrohre parallel verlaufen und die Wärmetauscher in Reihe geschaltet sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere derartige Vorrichtungen so angeordnet sind, daß ihre Heizrohre parallel verlaufen und die Wärmetauscher parallel geschaltet sind.