DE3116033C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Blechrippenwärmeaustauscher, mit mindestens zwei im Abstand voneinander angeordneten Blechrippen von beliebigem Profil und beliebiger Gestalt, mindestens einem die Blechrippen durchdringenden Rohr, sowie mit zwischen den Blechrippen angeordneten streifenförmigen Abstandshaltern.

Derartige Wärmeaustauscher finden beispielsweise bei Luftkühlern und Lufterhitzern, luftgekühlten Kondensatoren und Klimaanlagen Verwendung. Der Wärmeaustausch findet zwischen zwei strömenden Medien statt, von denen eines, in der Regel eine Flüssigkeit, in einem oder mehreren geschlossenen Rohren strömt, während das andere Medium, vorzugsweise Luft, den freien Raum zwischen den einzelnen Blechrippen durchströmt. Der Abstand zwischen den Blechrippen wird durch besondere Abstandshalter gewährleistet, welche von den bzw. dem geschlossenen Rohr durchsetzt werden.

Aus der DE-OS 22 39 086 ist ein Wärmetauscher, insbesondere für Durchlauferhitzer, bekannt, dessen prismatisches Blechgehäuse eine unten liegende Brennkammer und einen oberen Abgassammelraum aufweist. Von unten nach oben erstreckt sich eine Anzahl von Blechlamellen, die parallel zueinander in einer vertikalen Ebene angeordnet und formgleich ausgebildet sind. Jeweils zwei dieser Lamellen werden durch eine von mehreren Zwischenrippen im Abstand voneinander gehalten. Quer durch das Blechgehäuse und durch die Lamellen sowie die als Abstandshalter dienenden Zwischenrippen erstrecken sich mehrere Durchlaufrohre, die zu einem gemeinsamen Wasserkreislauf gehören. Diese Durchlaufrohre werden von der Heißluft auf ihrem Weg durch den freien Raum zwischen den Lamellen umströmt. Im Bereich unmittelbar um die Durchlaufrohre kommt es zur Bildung von Strömungswirbel, welche den Wärmeübergang zwischen strömender Luft und Blechlamellen bzw. Zwischenrippen hindern. Es können sich somit Toträume ausbilden, in denen nahezu keine Strömungsgeschwindigkeit herrscht, und in welchen die Wärmeübertragung nicht mehr durch Konvektion, sondern praktisch nur noch durch Wärmeleitung bewirkt wird. Gleichzeitig wird der Strömungswiderstand für das zwischen den Blechrippen strömende Medium in unerwünschter Weise erhöht, so daß größere Strömungsverluste auftreten.

Ausgehend von diesem Stand der Technik soll mit der vorliegenden Erfindung ein verbesserter Blechrippenwärmeaustauscher geschaffen werden, bei dem die Strömungsverhältnisse im Raum zwischen den Blechrippen, insbesondere im Bereich der diese durchdringenden Rohre, optimiert sind, und der sich somit durch verbesserten Wirkungsgrad auszeichnet.

Bei der Lösung dieses technischen Problems wird ausgegangen von einem Blechrippenwärmeaustauscher der eingangs erwähnten Art. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die zwischen den Blechrippen angeordneten streifenförmigen Abstandshalter von unterschiedlicher Breite sind, wobei die größte Breite im Bereich des Rohres liegt.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die Entstehung von Strömungswirbeln oder gar Toträumen im Bereich um die Rohre auf wirksame Weise dadurch verhindert werden kann, daß man den freien Raum zwischen den Blechrippen im Bereich der Rohre ausfüllt bzw. schließt, so daß dort überhaupt kein Medium strömen kann. Die infolge ihrer geometrischen Gestalt strömungsgünstig ausgebildeten Abstandshalter, welche die Rohre umgeben, gewährleisten eine wirbelfreie Durchströmung des Raums zwischen den einzelnen Blechrippen, so daß der Strömungswiderstand des Blechrippenwärmeaustauschers verringert und dadurch dessen Wärmeübertragungskoeffizient erhöht wird.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Blechrippenwärmeaustauschers ändert sich die Breite des Abstandshalters zur Bildung eines wellenförmigen Strömungsraumes kontinuierlich. Der Vorteil besteht darin, daß die Breite des Abstandshalters so gering wie möglich gehalten wird, wobei sich gleichzeitig infolge der kontinuierlichen Breitenänderung, besonders vorteilhafte Strömungsverhältnisse einstellen.

In Weiterbildung der Erfindung weist wenigstens ein Teil der Seitenränder der Abstandshalter eine Verzahnung auf oder ist mit Wellen oder Rillen ausgestattet. Das Vorsehen derartiger Turbulenzerreger steigert den Strömungswiderstand nicht wesentlich, erfüllt jedoch die zur Wärmübertragung zur Verfügung stehende Oberfläche erheblich.

Besonders bevorzugt wird eine Ausführung, bei der die Blechrippen mit kleinen Ausprägungen ausgestattet sind, die im Bereich der Seitenränder der Abstandshalter enden. Diese, an den Flächen der Blechrippen ausgebildeten Turbulenzerreger verbessern die Wärmeübertragung weiter. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die Enden der kleinen Ausprägungen bis nahe an die Seitenwände der Abstandshalter heranreichen, wodurch die zur Wärmeübertragung zur Verfügung stehende Fläche weitestgehend ausgenutzt wird.

Zweckmäßigerweise stehen die Rohre, die Blechrippen und die Abstandshalter miteinander in metallischem Kontakt. Der Wärmeübergang zwischen diesen Bauteilen wird weiter erhöht, wenn sich zwischen den Rohren, den Blechrippen und den Abstandshaltern ein Stoff von höherer Wärmeleitfähigkeit befindet, als die Wärmeleitfähigkeit des zwischen den Blechrippen strömenden Mediums.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Blechrippenwärmeaustauschers besteht darin, daß die Abstandshalter mit den Blechrippen eine Konstruktionseinheit bilden. Die Abstandshalter und die Blechrippen können so in einem einzigen Herstellungsvorgang gefertigt werden, was sowohl die Fertigungskosten senkt als auch die Montage vereinfacht.

Besonders bevorzugt wird ferner eine Ausführung, bei der die größte Breite des jeweiligen Abstandshalters jeweils der geringsten Breite des benachbarten Abstandshalters gegenüberliegt. Diese gegenseitig versetzte Anordnung der Abstandshalter hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Blechrippenwärmeaustauscher, in einem Grundriß;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Ebene A-A des in Fig. 1 dargestellten Blechrippenwärmeaustauschers;

Fig. 3 einen Blechrippenwärmeaustauscher, dessen Blechrippen mit kleinen Ausprägungen ausgestattet sind, in einem Grundriß.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Blechrippenwärmeaustauscher besteht aus Blechrippen 1, Abstandshaltern 2 und Rohren 3. Die Abstandshalter 2 sind zwischen den Blechrippen 1 angeordnet und werden von den Rohren durchdrungen. Die Abstandshalter 2 weisen unterschiedliche Breite auf, wobei die größte Breite im Bereich der Rohre 3 liegt. Dabei ändert sich die Breite der Abstandshalter 2 kontinuierlich.

Jeweils zwei im Abstand voneinander angeordnete Blechrippen 1 und die zwischenliegenden Abstandshalter 2 umgrenzen einen freien Raum, der von einem in Richtung der Pfeile 4 strömenden Medium durchströmt wird. Dabei findet eine Wärmeübertragung zwischen diesem Medium und einem zweiten, die Rohre 3 durchströmenden Medium statt. Die besondere Form der Abstandshalter 2 setzt den Strömungswiderstand des Blechrippenwärmeaustauschers für das in Richtung der Pfeile 4 strömende Medium herab.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform eines Blechrippenwärmeaustauschers sind die Blechrippen 1 mit kleinen Ausprägungen 5 ausgestattet, die im Bereich der Seitenränder der Abstandshalter 2 enden. Hierdurch wird eine besonders gute Versorgung der von den Rohren 3 fernliegenden Bereiche der Blechrippen 1 erzielt. Im Querschnittsbereich 7 fließt ein gemeinsamer Wärmestrom zwischen mehreren kleinen Ausprägungen 5 hindurch. Dieser Querschnitt 7 ist größer, als dies bei der Anwendung von Distanzringen anstelle der erfindungsgemäßen Abstandshalter 2 wäre, wodurch der Wärmewiderstand des Blechrippenwärmeaustauschers vergleichsweise gering ist.

Claims (8)

1. Blechrippenwärmeaustauscher, mit mindestens zwei im Abstand voneinander angeordneten Blechrippen (1) von beliebigem Profil und beliebiger Gestalt, mindestens einem die Blechrippen durchdringenden Rohr (3), sowie zwischen den Blechrippen angeordneten streifenförmigen Abstandshaltern (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (2) von unterschiedlicher Breite sind, und die größte Breite im Bereich des Rohres (3) liegt.

2. Blechrippenwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Breite des Abstandshalters (2) zur Bildung eines wellenförmigen Strömungsraumes kontinuierlich ändert.

3. Blechrippenwärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Seitenränder der Abstandshalter (2) eine Verzahnung aufweist, oder mit Wellen oder Rillen ausgestattet ist.

4. Blechrippenwärmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechrippen (1) mit kleinen Ausprägungen (5) ausgestattet sind, die im Bereich der Seitenränder der Abstandshalter (2) enden.

5. Blechrippenwärmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (3), die Blechrippen (1) und die Abstandshalter (2) metallisch miteinander im Kontakt sind.

6. Blechrippenwärmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Rohren (3), den Blechrippen (1) und den Abstandshaltern (2) ein Stoff von höherer Wärmeleitfähigkeit befindet, als die Wärmeleitfähigkeit des zwischen den Blechrippen strömenden Mediums.

7. Blechrippenwärmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (2) mit den Blechrippen (1) eine Konstruktionseinheit bilden.

8. Blechrippenwärmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Breite des jeweiligen Abstandshalters (2) jeweils der geringsten Breite des benachbarten Abstandshalters gegenüberliegt.