DE3128500A1

DE3128500A1 - "koaxialverdampfer"

Info

Publication number: DE3128500A1
Application number: DE19813128500
Authority: DE
Inventors: Harald 5227 Windeck Weber
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1981-07-18
Filing date: 1981-07-18
Publication date: 1983-02-03

Description

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

M 2-259 14.07.81

Koaxialverdampfer

Die Erfindung betrifft einen Koaxialverdampfer mit mehreren innerhalb eines Hüllrohres angeordneten Innenrohren, bei dem im Innern der Innenrohre das zu verdampfende Medium . 5 strömt und innerhalb des Hüllrohres die äußere Oberfläche der Innenrohre umströmend das wärmeabgebende Medium fließt, bei dem das zu verdampfende Medium bzw. das Zwei-Phasen-Gemisch in die einzelnen Innenrohre eingestrahlt wird.

Koaxialverdampfer, welche heute vornehmlich in Wasser-Wasser- oder Sole-Wasser-Wärmepumpen eingesetzt werden, bestehen im wesentlichen aus einem Hüllrohr und mehreren gebündelten Innenrohren. Das im Expansionsventil entspannte Kältemittel gelangt über einen zentrischen Schluß in die gebündelten Innenrohre und nimmt über das Wärmeträgermedium Wasser Wärme auf und verdampft. Das aus dem Expansionsventil.ausströmende Kältemittel ist ein sogenanntes Zwei-Phasen-Gemisch, also teilweise dampfförmig und teilweise flüssig. Die Verteilung dieses Zwei-Phasen-Gemisches auf die einzelnen Innenrohre ist. nicht befriedigend, da die unten liegenden Rohre durch das flüssige Kältemittel stärker beaufschlagt

werden als "die oberen, welche überwiegend mit dampfförmigem Kältemittel beaufschlagt werden. Aufgrund dieser Erscheinung wird die vorhandene Tauscherfläche nicht optimal ausgenutzt. Dies tritt besonders dann auf, wenn die Wärmepumpe durch ein vermindertes Wärmeangebot im unteren Bereich gefahren wird, d.h. wenn wenig Kältemittel verdampft und somit weniger Kältemittel über das Expansionsventil in den Verdampfer gelangt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem IQ Koaxialverdampfer die Kältemittelbeaufschlagung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an der Eintrittsseite eine Lochscheibe angeordnet ist, deren Lochanzahl der Anzahl der Innenrohre entspricht, daß an jede Bohrung sich ein Rohrstück anschließt und die Rohrstücke in die Enden der Innenrohre hineinragen.

Durch die Lochscheibe wird der Kältemittelstrom konzentriert und gleichmäßig auf die einzelnen Innenrohre verteilt.

Mit besonderem Vorteil sind die Rohrstücke in die Bohrungen eingelötet. Dazu sind zweckmäßigerweise die Bohrungen im Einlötbereich ausgedreht, so daß ein stufenloser Übergang von der Bohrungswandung zum Innendurchmesser der Rohrstücke gegeben ist.

Mit besonderem Vorteil sind die Bohrungen an ihren freien Enden angefast. Durch diese Anfasung wird die Vergleichmäßigung des Kältemittelstroms noch verbessert.

An der Eintrittsseite für das zu verdampfende Medium ist ein sich erweiternder Einlaßstutzen vorgesehen, dessen sich erweiternder Teil auf das Hüllrohr aufgeschoben und dort verlötet oder verschweißt ist und im engen Bereich des

Einlaßstutzens die Lochscheibe angeordnet. Durch die Anordnung der Lochscheibe im engsten Bereich des Einlaßstutzens wird der Kältemittelstrom nochmals konzentriert, so daß eine innige Vermischung des Zwei-Phasen-Gemisches sich vollzieht und flüssiges und dampfförmiges Kältemittel gleichmäßig auf die einzelnen Innenrohre verteilt werden. Zweckmäßigerweise ragen die Rohrstücke um mindestens 5 mm, vorzugsweise mehr als 10 mm in die Innenrohre hinein. Diese Maßnahme ist deshalb von Vorteil, weil somit ein Zurückströmen des Kältemittels in den vor den Innenrohren liegenden Freiraum weitestgehend vermieden ist.

Die Erfindung ist anhand des in den Figuren 1 bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 einen seitlichen Schnitt durch die Einlaßseite des Koaxialverdampfers

Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie I - I · und Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie II - II.

Der Koaxialverdampfer besteht aus einem Hüllrohr 1, vorzugsweise aus Kupfer, in dem mehrere Innenrohre 2, ebenfalls vorzugsweise aus Kupfer, gebündelt aber im Abstand zueinander angeordnet sind. Im Innern der Innenrohre 2 strömt das zu erwärmende Medium, vorzugsweise das Kältemittel einer Warmepumpenanlage, während innerhalb des Hüllrohres das wärmeabgebende Medium, vorzugsweise Wasser, welches zweckmäßigerweise im Gegenstromprinzip die Innenrohre 2 umspülend strömt. Das Kältemittel entzieht dabei über die Wandung der Innenrohre 2 dem Wärmeträger Wasser Energie und wird dabei verdampft. Das Wasser wird in das Hüllrohr 1 durch eine nicht dargestellte Öffnung eingeleitet und durch eine ebenfalls nicht dargestellte Auslaßöffnung herausgeführt. An der Stirnseite ist der Koaxialverdampfer durch eine Lochscheibe 3 bezüglich des Zwischenraums zwischen

den Innenrohren 2 und dem Hüllrohr 1 abgedichtet. Die Lochscheibe 3 ist in das Hüllrohr 1 beispielsweise eingelötet oder eingeschweißt und in die Bohrungen der Lochscheibe 3 sind die Innenrohre 2 ebenfalls eingelötet oder eingeschweißt.

Für die Einspeisung des Kältemittels in das Innere der Innenrohre 2 dient ein Einlaßstutzen 4, der sich konisch erweitert und mit seinem erweiterten Teil.5 auf dem Hüllrohr 1 aufliegt und dort verlötet oder verschweißt ist. Im engen Bereich 6 des Einlaßstutzens 4 ist eine Lochscheibe flüssigkeitsdicht befestigt, vorzugsweise durch Löten. Die Lochscheibe 7 weist eine Vielzahl von Bohrungen 8 auf, die an ihren der Lochscheibe 3 zugekehrten Enden ausgedreht sind und in die Rohrstücke 9 eingelötet oder eingeschweißt sind. Der Durchmesser der Bohrungen 8 enspricht dabei genau dem Innendurchmesser der Rohrstücke 9. Die Anzahl der Bohrungen 8 in der Lochscheibe 7 entspricht exakt der Anzahl

• ^r der Innenrohre 2 im Hüllrohr 1, so daß in jedes Innenrohr ein Rohrstück 9 hineinragen kann. Vorteilhaft ist dabei, daß die Rohrstücke 9 um mindestens 10 mm in die Innenrohre 2 hineinragen. An der der Lochscheibe 3 entgegengesetzten Seite der Lochscheibe 7 weisen die Bohrungen 8 Anfasungen 10 auf.

Das aus dem Expansionsventil einer nicht dargestellten Wärmepumpe austretende Kältemittel ist ein sogenanntes Zwei-Phasen-*Gemisch also teilweise dampfförmig und teilweise flüssig. Dieses Zwei-Phasen-Gemisch wird vor der Lochscheibe 7 innig vermischt und durch die Rohrstücke 9 in die Innenrohre 2 eingeleitet. Bei dem Koaxialverdampfer gemäß der Lehre der Erfindung tritt also nicht der Fall ein, daß in den unten gelegenen Innenrohren.2 der Anteil an flüssigem Kältemittel größer ist als an den oben gelegenen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Lochscheibe 7 und der in die Innerirohre 2 hineinragenden Rohr-

stücke 9 wird dafür Sorge getragen, daß in jedem Innenrohr 2 das Verhältnis von flüssigem zu dampfförmigem Kältemittel gleich ist und somit die Tauscherfläche optimal ausgenutzt wir'd.

Leerseite

Claims

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

M 2-259 14.07.81

Patentansprüche

Koaxialverdampfer mit mehreren innerhalb eines Hüllrohres angeordneten Innenrohren, bei dem im Innern der Innenrohre das zu verdampfende Medium strömt und inner-

■ 5 halb des Hüllrohres die äußere Oberfläche der Innenrohre umströmend das wärmeabgebende Medium fließt, bei dem das zu verdampfende Medium bzw. das Zwei-Phasen-Gemisch in die einzelnen Innenrohre eingestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eintrittsseite eine Lochscheibe (7) angeordnet ist, deren Lochanzahl der Anzahl der Innenrohre (2) entspricht, daß an jede Bohrung (8) sich ein Rohrstück (9) anschließt und die Rohrstücke (9) in die Enden der Innenrohre (2) hineinragen.
2. Koaxialverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (9) in die Bohrungen (8) eingelötet sind.
3. Koaxialverdampfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Bohrungen (8) an ihren freien Enden angefast sind.
4. Koaxialverdampfer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eintrittsseite für das zu verdampfende Medium ein sich erweiternder Einlaßstutzen (4) vorgesehen ist, dessen sich erweiternder Teil (5) auf das Hüllrohr (1) aufgeschoben und dort verlötet oder verschweißt ist und daß im engen Bereich (6) des Einlaßstutzens (4) die Lochscheibe (7) angeordnet ist.
5. Koaxialverdampfer nach Anspruch 1 oder einem der

folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (9) um mindestens.5 mm, vorzugsweise mehr als 10 mm, in die Innenrohre (2) hineinragen.