DE4343405A1 - Rohr, insbesondere zur Verwendung als Wärmetauschrohr für Rohrbündelwärmeübertrager - Google Patents
Rohr, insbesondere zur Verwendung als Wärmetauschrohr für RohrbündelwärmeübertragerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Rohr, insbesondere zur Ver
wendung als Wärmetauschrohr für Rohrbündelwärmeüber
trager, mit einer schraubenlinienförmig angeordneten,
auf der Außenseite des Rohres Erhebungen und Ver
tiefungen und auf der Innenseite des Rohres Ausbeulungen
und Verengungen bildenden Wellung, wobei die Erhöhungen
bzw. die Ausbeulungen und die Vertiefungen bzw. die Ver
engungen gerundet ausgebildet sind.
Ein derartiges Rohr ist aus der DE 36 12 770 A1 bekannt.
Die Wellung der Mantelfläche des Rohres ist eingängig
ausgebildet und weist eine Steigung von etwa 10 Grad auf.
Im Rohrlängsschnitt sind die im Rohrinneren befindlichen
Ausbeulungen und Verengungen gerundet, wobei die Aus
beulungen einen größeren Krümmungsradius als die Ver
engungen aufweisen. Das zur Charakterisierung des Rohres
herangezogene Verhältnis des größten Außendurchmessers
des Rohres im Bereich der Wellung zu der durch die
Differenz der radialen Abstände der Scheitel der Er
hebungen und der Vertiefungen bezüglich der Rohrlängs
achse gebildeten Prägetiefe ist bei den bekannten Rohren
größer als 15.
Aufgrund der schraubenlinienförmigen Wellung weisen die
Rohre einen verglichen mit Glattrohren besseren Wärme
übergangskoeffizienten auf. Wird ein derartiges Rohr mit
einem abzukühlenden oder mit einem zu erwärmenden Fluid
beaufschlagt, so bauen sich bei einem genügend hohen
Beaufschlagungsdruck in den rohrwandungsnahen Bereichen
des durchströmenden Fluids Wirbel auf, die eine Durch
mischung des Fluidstromes und somit eine raschere Wärme
abfuhr von der Rohrwandung weg bzw. eine raschere Wärme
zufuhr zur Rohrwandung hin bedingen.
Auf diese Weise gesteigerte Wärmeübergangskoeffizienten
sind mit den bekannten Rohren nur bei einer Beauf
schlagung mit sehr niedrig viskosen und sauberen Fluiden
erzielbar. Wird ein derartiges Rohr jedoch mit einer
zähflüssigen oder gallertartigen Flüssigkeit (z. B.
Joghurt) beaufschlagt, so ist die Wellung des bekannten
Rohres nicht geeignet, den zur besseren Wärmeübertragung
notwendigen Stoffaustausch innerhalb des Fluidstromes zu
erzeugen.
Diesem Nachteil kann mit Drallrohren, wie sie aus der
Druckschrift "Wärmetechnische Information - Wärme- und
strömungstechnische Untersuchungen an Rohrbündelwärme
übertragern mit Drallrohren bei turbulenter und lamina
rer Strömung" der Firma hde Eichelberg & Co. GmbH,
Menden, vom Mai 1991 bekannt sind, begegnet werden. Die
Steigung der Wellung dieser Rohre ist gegenüber der
Steigung des aus der DE 36 12 770 A1 bekannten Rohres
deutlich steiler ausgelegt. In den Ausbeulungen kann
dann auch bei zähflüssigen Medien eine Drallströmung
entstehen. Die Vertiefungen dieses Rohres sind ein
schnürartig ausgebildet, so daß die in das Rohrinnere
weisenden Verengungen rippenförmig hervorstehen.
Ist das Rohr mit einem feststofführenden, unter einem
konstanten Druck stehenden Fluid beaufschlagt, erzeugen
die in das Rohrinnere weisenden Verengungen zwar turbu
lente Strömungsverhältnisse, jedoch reichen diese nicht
aus, auch die Leeseiten der Verengungen mit ausreichen
der Strömungsenergie zu versorgen, um eine Feststoff
ablagerung zu verhindern. Läßt der Fluiddruck insgesamt
nach oder wird der Wärmetauschprozeß unterbrochen,
kommt unter Umständen die gesamte im Rohr befindliche
Feststoffmenge zur Ablagerung.
Da einmal abgelagerte Teilchen nur mit einer wesentlich
höheren Strömungsgeschwindigkeit bezüglich der
Strömungsgeschwindigkeit, mit der sie in der Schwebe
gehalten werden, wieder in die Schwebe gebracht werden
können, sind abgelagerte Feststoffteilchen nur mit einer
höheren Fluiddruckbeaufschlagung erodierbar. Selbst mit
sehr hohen Beaufschlagungsdrucken sind die im Druck
schatten der Strömung befindlichen Leeseiten der Ver
engungen nicht mit ausreichender Energie erreichbar, um
die Totzone von den Ablagerungen zu befreien. Ein er
neutes In-die-Schwebe-bringen ist nur durch eine Beauf
schlagung des Rohres mit Fluid in entgegengesetzter
Fließrichtung möglich, wobei die Leeseiten der Verengun
gen dann die strömungsenergiereicheren Luvseiten dar
stellen.
Gleichermaßen stellen die auf der Außenseite des Rohres
befindlichen kerbförmig ausgebildeten Vertiefungen Ab
lagerungsfallen für außerhalb des Rohres, beispielsweise
im Quer- oder im Gegenstrom, mitgeführte Feststoffe dar.
Sowohl auf der Rohrinnenseite als auch auf der Rohr
außenseite sind Ablagerungen unerwünscht, da diese die
Wärmeübertragung beeinträchtigen oder lokal sogar unter
binden können. Um eine möglichst gleichbleibende Wärme
übertragung durch die Rohrwandung hindurch zu gewähr
leisten, muß das Wärmetauschrohr daher von innen und von
außen in relativ kurzen Zeitabständen gereinigt werden.
Dies ist besonders zeitaufwendig, wenn eine Vielzahl
derartiger Rohre zu einem Rohrregister vereinigt und in
einem Rohrbündelwärmetauscher eingebaut sind.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Er
findung daher die Aufgabe zugrunde, ein Rohr der ein
gangs genannten Art zu schaffen, das bei einem Einsatz
von feststofführenden Fluiden nicht nur ein Minimum an
Reinigungsarbeiten notwendig macht, sondern das auch bei
einer Beaufschlagung mit zähflüssigen Fluiden einen
gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Rohren
höheren und homogeneren Wärmeübergangskoeffizienten
aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
in einem Rohrlängsschnitt die Erhebungen und die Ver
tiefungen bzw. die Ausbeulungen und die Verengungen
gleiche Krümmungsradien aufweisen, wobei jede Ausbeulung
im wesentlichen dem punktsymmetrischen Abbild der be
nachbarten Verengung in Bezug auf den auf der eine Aus
beulung mit einer Verengung verbindenden Flanke der
Wellung befindlichen Krümmungswendepunkt entspricht, daß
das Verhältnis des größten Außendurchmessers des Rohres
zu der durch die Differenz der radialen Abstände der
Scheitel der Erhebungen und der Vertiefungen bezüglich
der Rohrlängsachse gebildeten Prägetiefe kleiner als 10
ist und daß die Querschnittsfläche des Rohres im Bereich
der Wellung im wesentlichen der Querschnittsfläche des
Rohres im Bereich des druckseitigen Rohransatzes ent
spricht oder gegenüber diesem reduziert ist.
Da im Rohrlängsschnitt die Krümmungsradien der Er
hebungen bzw. Ausbeulungen und der Vertiefungen bzw.
Verengungen gleich ausgestaltet sind, ist gewährleistet,
daß die Verengungen zwar in das Rohrinnere hineinragen,
jedoch bei einer normalen Druckbeaufschlagung nicht
totzonenbildend sind. Die gleiche Formbeschaffenheit der
Verengungen bezüglich der Ausbeulungen erlaubt, daß im
Bereich des gesamten Längsschnittes einer Ausbeulung
eine ausreichend hohe Strömungsenergie vorherrscht, so
daß eine lokale Ablagerung von Feststoffen verhindert
ist. Da zudem die Prägetiefe der Wellung von dem Rohr
außendurchmesser abhängig ist, ist gewährleistet, daß in
dem Fluidstrom durch die Verengungen eine ausreichende
Wirbelbildung induziert wird, so daß ein rascher Stoff
austausch zwischen den rohrwandungsnahen Fluidanteilen
mit der Kernströmung stattfindet. Der Rohrquerschnitt im
Bereich der Wellung ist gegenüber dem Rohrquerschnitt
der Rohransätze reduziert, so daß die lokale Strömungs
geschwindigkeit in dem Rohr erhöht ist. Erst bei einem
bedeutenden Abfall der lokalen Transportgeschwindig
keiten wäre dann mit einer Feststoffablagerung zu
rechnen. Da höhere Beaufschlagungsdrucke in allen
Rohrinnenbereichen jedoch gleichermaßen ihre Auswirkung
zeigen, sind solche Ablagerungen ohne weiteres wieder
erodierbar.
Vorzugsweise ist in einem Längsschnitt des Rohres die
Wellung einem sinusförmigen Funktionsverlauf ent
sprechend ausgestaltet. In Abhängigkeit von der Viskosi
tät, von der Temperatur und von dem Druck mit dem ein
Fluid in das Rohr eingepreßt wird, können die Ganghöhe
und die Steigung der Wellung sowie die Prägetiefe der
Vertiefungen unterschiedlich ausgestaltet sein. Rohre
mit geringen Steigungswinkeln, beispielsweise mit
Steigungswinkeln von 20 Grad, sind für niedrig viskose,
feststoffarme oder gasförmige Fluide geeignet und bieten
den Vorteil, bereits mit einer geringen Rohrlänge die
gewünschte Wärme übertragen zu können. Für höher viskose
Fluide oder für feststoffreiche Fluide sind Rohre mit
Steigungswinkel zwischen 40 und 65 Grad geeignet.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Wand
stärke des Rohrmantels in einem Scheitelbereich, bei
spielsweise einer Erhebung, geringfügig dicker als im
jeweilig anderen Scheitelbereich, dann einer Vertiefung,
ausgebildet. Zum einen wirkt sich dies günstig auf die
Wärmeausdehnungseigenschaften des Rohres aus, da dieser
Wandungsdickenunterschied im Rohr schraubenlinienförmig
angeordnet ist, so daß das Rohr federartige Eigen
schaften aufweist. Bei einer Wärmeausdehnung des Rohres
sind die Rohrböden daher nur einer geringen Spannungs
belastung ausgesetzt. Zum anderen wirkt sich die Rohr
beschaffenheit positiv auf die Dämpfungseigenschaften
bezüglich des Schwingungsverhaltens des Rohres aus. Ohne
die Druckstabilität des Rohres zu beeinträchtigen, ist
im Bereich der in ihrer Wandungsstärke dünneren Ver
engungen eine höhere Wärmeübertragung zwischen dem in
dem Rohr befindlichen und dem außerhalb des Rohres
befindlichen Fluid erzielbar.
Vorteilhafterweise überschreitet der radiale Abstand des
äußeren Scheitels der Erhebungen von der Rohrlängsachse
nicht den radialen Abstand der zylindrisch ausgestalte
ten Rohraußenseite des druckseitigen Rohransatzes.
Weiterhin weist das Rohr im Bereich der Wellung angeord
nete zylindrische Abschnitte zum Abstützen von Umlenk
blechen auf, deren Außendurchmesser dem Außendurchmesser
des Rohransatzes entspricht. Da die zylindrischen Ab
schnitte dem größten Durchmesser des Rohres entsprechen,
können diese im wesentlichen bündig in entsprechende, in
den Umlenkblechen vorgesehene Aussparungen eingeschoben
werden.
Ändert sich die Viskosität des in dem Rohr befindlichen
Fluides beim Durchströmen des Rohres infolge der zu
nehmenden Temperaturänderung, kann es zweckmäßig sein,
die den Steigungswinkel der Wellung und/oder den Abstand
zwischen den Erhebungen mit zunehmender Rohrlänge zu
ändern.
Um den jeweiligen, an das Wärmetauschrohr gestellten
Anforderungen zu genügen, ist das Wärmetauschrohr zweck
mäßigerweise aus rost- und säurebeständigem Stahl oder
Edelstahl oder aus Nickel-, Aluminium- oder Titanwerk
stoffen herstellbar.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nach
folgenden Beschreibung unter Bezug auf die Figuren. Es
zeigen
Fig. 1 einen Rohrbündelwärmeübertrager im Querschnitt,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Wärmetausch
rohres mit einer schraubenlinienförmig ange
ordneten Wellung,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Wärmetauschrohr der
Fig. 2,
Fig. 4 einen Querschnitt durch das Wärmetauschrohr der
Fig. 3 entlang der Linie IV-IV,
Fig. 5 ein weiteres, mit einer schraubenlinienförmigen
Wellung versehenes Wärmetauschrohr im Längs
schnitt,
Fig. 6 einen Querschnitt durch das Wärmetauschrohr der
Fig. 5 entlang der Linie VI-VI und
Fig. 7 einen Ausschnitt eines Wärmetauschrohres gemäß
der Fig. 2 mit einem zylindrischen Abschnitt zum
Abstützen eines Umlenkbleches.
Fig. 1 zeigt einen zylindrischen Rohrbündelwärmeüber
trager 1, in dessen Mantelraum 2 ein aus einer Vielzahl
von Wärmetauschrohren 3 bestehendes Rohrregister 4
angeordnet ist. Die einzelnen Wärmetauschrohre 3 sind an
ihren jeweiligen Rohransätzen 5, 6 in runde Rohrböden 7,
8 eingewalzt. Der Durchmesser der Rohrböden 7, 8 ent
spricht dem Innendurchmesser des Rohrbündelwärmeüber
tragers 1. Die Rohransätze 5, 6 können auch auf andere
Art und Weise, beispielsweise durch Einschweißen, mit
den Rohrböden 7, 8 verbunden sein.
Der Rohrbündelwärmeübertrager 1 ist für einen Gegen
strombetrieb ausgelegt. Im Betriebszustand werden die
Wärmetauschrohre 3 von einem ersten Fluid durchströmt,
das gemäß den Pfeilen durch einen Eintrittsstutzen 9
zunächst in eine Verteilerkammer 10 und von dieser dann
in die Wärmetauschrohre 3 eingebracht wird. Der Rohr
boden 7 ist mit der Innenseite des Mantels 11 abge
dichtet verbunden, so daß das erste Fluid nicht in den
Mantelraum 2 eindringen kann. Nach Durchströmen der
Wärmetauschrohre 3 tritt das erste erwärmte bzw. ab
gekühlte Fluid aus den Wärmetauschrohren 3 aus und in
eine Sammelkammer 12 ein und ist über einen Austritts
stutzen 13 aus dem Rohrbündelwärmeübertrager 1 abführ
bar.
Zum Erzeugen des Gegenstromes bzw. der entsprechenden
Querstromanteile, wird ein zweites Fluid über einen
Eintrittsstutzen 14 dem Mantelraum 2 zugeführt. In dem
Mantelraum 2 sind Umlenkbleche 15 angeordnet. Diese sind
zur Erzeugung der Querstromanteile des zweiten Fluids
beim Durchströmen des Mantelraumes 2 vorgesehen. Das
zweite Fluid wird nach einem mäanderförmigen Durch
strömen des Mantelraums 2 über einen Austrittsstutzen 16
abgezogen.
Der zu Fig. 1 beschriebene Rohrbündelwärmeübertrager 1
ist sowohl zum Abkühlen oder Erwärmen des ersten Fluids
als auch zum Erwärmen oder Abkühlen des zweiten Fluids
geeignet.
Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Aus
schnitt eines aus Edelstahl gefertigten Wärmetausch
rohres 3 der Fig. 1. In das Wärmetauschrohr 3 ist eine
Erhebungen 17 und Vertiefungen 18 bildende schrauben
linienförmig angeordnete Wellung 19 eingebracht. Die
schraubenlinienförmige Wellung 19 ist zweigängig ausge
bildet. Die durch Einbringen der Wellung 19 herausge
bildeten Erhebungen 17 und Vertiefungen 18 weisen eine
gleiche Krümmung auf. Der gerundete, allmähliche Über
gang zwischen - von der Rohrinnenseite aus betrachtet -
einer Ausbeulung 20 und einer entsprechenden Verengung
21 gewährleistet, daß sich im Bereich der Leeseite einer
Verengung 21 keine Totzonen ausbilden. Aufgrund der in
den Ausbeulungen 20 der Wellung 19 sich einstellenden
Drallstömungen ist die Strömungsenergie in den rohr
wandungsnahen Bereichen entsprechend hoch, wobei durch
die Rotationsrichtung der sich einstellenden Wirbel und
Drallströmungen ein Stoffaustausch zwischen den rand
nahen, in den Auswölbungen 20 strömenden Fluidanteilen
mit der mehr im axialen Bereich des Rohres 3 befind
lichen Kernströmung stattfindet. Das durchströmende
Fluid weist im Querschnitt daher eine im wesentlichen
homogene Temperaturverteilung auf.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt des in Fig. 2 gezeigten
Abschnitts des Wärmetauschrohrs 3. Die Erhebungen 17 und
die Vertiefungen 18 sind einem gestreckten sinusförmigen
Funktionsverlauf entsprechend ausgestaltet, wobei der
sinusförmige Längsschnitt des in Fig. 3 gezeigten oberen
Wandungsabschnittes um 90 Grad gegenüber dem unteren
Wandungsabschnitt versetzt ist. Dabei ist die Form der
Erhebungen 17 und der Vertiefungen 18 punktsymmetrisch
bezüglich des auf einer eine Erhebung 17 mit einer
Vertiefung 18 verbindenden Flanke 23 befindlichen Wende
punktes W ausgestaltet. Der Flankenwinkel F der durch
die Wellung 19 erzeugten Erhebungen 17 und Vertiefungen
18 beträgt etwa 115 Grad. Die Steigung (S) der zwei
gängigen Wellung 19 beträgt etwa 40 Grad. Das Verhältnis
des größten Außendurchmessers des Rohres im Bereich der
Wellung 19 und der durch die Differenz der radialen
Abstände der Scheitel der Erhebungen 17 und der Ver
tiefungen 18 bezüglich der Rohrlängsachse gebildeten
Prägetiefe P beträgt zwischen 5 und 6. Das Verhältnis
der Ganghöhe G zum Außendurchmesser des Rohres 3 beträgt
0,9. Mit einer derartigen Konfiguration ist das Wärme
tauschrohr 3 für einen Durchfluß von mäßig viskosen
Flüssigkeiten geeignet.
Im Scheitelbereich 24 einer nach außen weisenden Er
hebung 17 ist die Rohrwandung 25 geringfügig stärker als
im Scheitelbereich 26 einer Vertiefungen 18 ausgebildet.
Die sich aus der unterschiedlichen Wandungsdicke er
gebenden Rohreigenschaften, wirken sich insbesondere
günstig auf die Wärmeausdehnungseigenschaften des Wärme
tauschrohres 3 aus, da dem Wärmetauschrohr 3 dadurch
federartige Eigenschaften verliehen werden. Die Rohr
böden 7, 8 sind deshalb bei einer Wärmeausdehnung nur
relativ geringen Kräften ausgesetzt und können daher
vergleichsweise dünn ausgebildet sein.
Vorwiegend im Bereich der Verengungen 21 werden die
beiden randnahen Drallströmungen mit der Kernströmung
intensiv vermischt. Da diese Vermischung im Bereich der
dünneren Wandabschnitte stattfindet und da nicht nur die
Luvseite sondern auch die Leeseite einer Verengung 21
wirksam umspült werden, ist die Wärmeübertragung in
diesen Bereichen besonders intensiv.
In Fig. 4 ist das Wärmetauschrohr 3 der Fig. 3 in einem
Querschnitt entlang der Linie IV-IV abgebildet. Erkenn
bar ist der durch den schraubenlinienförmigen Verlauf
der Verengungen 21 gebildete Rohrkern 26, sowie die
durch die Erhebungen 17 dargestellte Spur 27 des Rohr
umfanges. Der Durchmesser der Spur 27 des Rohrumfanges
entspricht dem Außendurchmesser, den das Wärmetauschrohr
3 im Bereich seiner Rohransätze 5, 6 aufweist.
Auch in dem in Fig. 4 gezeigten Querschnitt des Rohres 3
wird deutlich, daß die Rohrinnenseite keine Kanten oder
Vorsprünge aufweist, auf deren Leeseite sich beim Ein
stellen von Drallströmungen Totzonen ausbilden könnten.
Bei entsprechender Druckbeaufschlagung wird die Kern
strömung nach außen an die wärmeübertragende Rohrwandung
geführt und die randnahen Strömungsschichten werden in
den Rohrkern gelenkt. Es findet somit ein intensiver
Stoffaustausch innerhalb des in dem Wärmetauschrohr 3
befindlichen Fluids statt. Günstig wirkt sich hierbei
auch aus, daß die Wellung 19 die Querschnittsfläche der
Rohransätze 5, 6 des Wärmetauschrohrs 3 reduziert, so
daß in dem gewellten Rohrabschnitt eine größere lokale
Strömungsgeschwindigkeit vorherrscht als in dem dem
Eintrittsstutzen 9 zugewandten druckseitigen Rohransatz
5.
Der verbesserte Wärmeübergangskoeffizient des Wärme
tauschrohrs 3 führt dazu, daß verglichen mit bekannten
Rohren aus dem Stand der Technik die gewünschte Wärme
übertragung bereits nach einer sehr viel kürzeren Rohr
strecke stattgefunden hat. Der mit Wärmetauschrohren 3
ausgestattete Rohrbündelwärmeübertrager 1 ist daher in
seiner Längserstreckung wesentlich kleiner als ver
gleichbare herkömmliche Rohrbündelwärmeübertrager be
messen.
Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch ein weiteres
Wärmetauschrohr 28, dessen Wellung 29 eine Steigung von
etwa 20 Grad aufweist. Die schraubenlinienförmig an
geordnete Wellung 29 ist eingängig ausgebildet, wobei
der sinusförmige Längsschnitt des in Fig. 5 gezeigten
oberen Wandungsabschnittes phasengleich bezüglich des
unteren Wandungsabschnittes angeordnet ist. Im übrigen
weist das Wärmetauschrohr 28 die zu den Fig. 2 und 3
beschriebenen Merkmale auf.
Das Wärmetauschrohr 28 ist für einen Einsatz dünn
flüssiger, vorzugsweise feststoffarmer Fluide geeignet.
Aufgrund des geringen Steigungswinkels ist die Ver
wirbelung des Fluids in der Nähe der wärmeübertragenden
Rohrwandung wesentlich größer als beispielsweise in dem
einen deutlich steileren Steigungswinkel aufweisenden
Wärmetauschrohr 3, so daß eine entsprechende Wärmeüber
gangsleistung mit dem Wärmetauschrohr 28 bereits bei
einer wesentlich kürzeren Rohrlänge möglich ist. Ein
Einsatz dieser, relativ kurzen Wärmetauschrohre 28 in
Rohrbündelwärmeübertragern erlaubt somit eine Herstel
lung von Rohrbündelwärmeübertragern, die sich durch eine
extrem kurze Baulänge auszeichnen.
Der in Fig. 6 gezeigte Querschnitt des Wärmetauschrohres
28 entlang der Linie VI-VI der Fig. 5 zeigt, daß die
Querschnittfläche des Wärmetauschrohres 28 kleiner als
die Querschnittsfläche der beiden Rohransätze ist. Der
durch die Spur 30 der Verengungen 31 sich abzeichnende
Rohrkern 32 ist in jedem Querschnitt des Rohres 28
exzentrisch bezüglich des im wesentlichen kreisförmigen
Rohrquerschnittes angeordnet. Der Außendurchmesser des
Wärmetauschrohres 28 wird in Fig. 6 durch die Spur 33
der Erhebungen 34 nachgezeichnet. Durch die sich in
Strömungsrichtung verlagernde Exzentrizität der Kern
strömung bezüglich des jeweiligen Querschnittes in dem
Wärmetauschrohr 28 stellen sich bereits bei geringen
Drucken wirbelbildende Strömungsverhältnisse ein. Es
herrscht somit ein ständiger Austausch der in den Aus
beulungen 35 befindlichen Fluidanteile mit den im Rohr
kern 32 befindlichen Fluidanteilen, so daß in dem das
Wärmetauschrohr 28 durchströmenden Fluid im Querschnitt
eine nahezu homogene Temperaturverteilung feststellbar
ist.
Fig. 7 zeigt einen weiteren Ausschnitt des Wärme
tauschrohrs 3 der Fig. 1 im Längsschnitt. Das Wärme
tauschrohr 3 weist mehrere zylindrische Abschnitte 36
auf, von denen einer in Fig. 7 dargestellt ist, dessen
Außendurchmesser dem Außendurchmesser der Rohransätze 5,
6 entspricht. Der zylindrische Abschnitt 36 ist zum
Abstützen der Umlenkbleche 15 vorgesehen. Da der radiale
Abstand der Erhebungen 17 von der Rohrlängsachse nicht
den radialen Abstand der Außenfläche der zylindrischen
Rohransätze 5, 6 überschreitet, ist das Wärmetauschrohr
3 bündig in eine entsprechende Aussparung in dem Um
lenkblech 15 einsetzbar. Die in dem Umlenkblech 15
befindliche Aussparung zum Einsetzen eines Wärmetausch
rohrs 3 ist durch den zylindrischen Abschnitt 36 im
wesentlichen vollständig ausgefüllt, so daß für das im
Mantelraum 2 befindliche Fluid keine Wegsamkeiten
zwischen dem Umlenkblech 15 und dem zylindrischen Ab
schnitt 36 vorhanden sind, durch die Anteile des in dem
Mantelraum 2 befindlichen Fluids den durch die Umlenk
bleche 15 vorgegebenen Weg abkürzend durchströmen
könnten.
Bei der Wärmeausdehnung des Wärmetauschrohrs 3 werden
auftretende Spannungen auch nicht auf das Umlenkblech 15
übertragen, da der zylindrische Abschnitt des Wärme
tauschrohrs 3 in der im Umlenkblech 15 vorgesehenen
Aussparung axial verschiebbar angeordnet ist.
Claims (12)
1. Rohr, insbesondere zur Verwendung als Wärmetausch
rohr für Rohrbündelwärmeübertrager, mit einer
schraubenlinienförmig angeordneten, auf der Außen
seite des Rohres (3, 28) Erhebungen (17, 34) und
Vertiefungen (18) und auf der Innenseite des Rohres
Ausbeulungen (20, 35) und Verengungen (21, 31)
bildenden Wellung (19, 29), wobei die Erhöhungen
(17, 34) bzw. die Ausbeulungen (20, 35) und die Ver
tiefungen (18) bzw. die Verengungen (21, 31) gerun
det ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
in einem Rohrlängsschnitt die Erhebungen (17, 34)
und die Vertiefungen (18) bzw. die Ausbeulungen (20,
35) und die Verengungen (21, 31) gleiche Krümmungs
radien aufweisen, wobei jede Ausbeulung (20, 35) im
wesentlichen dem punktsymmetrischen Abbild der be
nachbarten Verengung (21, 31) in Bezug auf den auf
der eine Ausbeulung (20, 35) mit einer Verengung
(21, 31) verbindenden Flanke (23) der Wellung (19,
29) befindlichen Krümmungswendepunkt (W) entspricht,
daß das Verhältnis des größten Außendurchmessers des
Rohres (3, 28) zu der durch die Differenz der
radialen Abstände der Scheitel der Erhebungen (17,
34) und der Vertiefungen (18) bezüglich der Rohr
längsachse gebildeten Prägetiefe (P) kleiner als 10
ist und daß die Querschnittsfläche des Rohres (3,
28) im Bereich der Wellung (19, 29) im wesentlichen
der Querschnittsfläche des Rohres (3, 28) im Bereich
des druckseitigen Rohransatzes (5) entspricht oder
gegenüber diesem reduziert ist.
2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die eine Erhebung (17, 34) mit einer Vertiefung (18)
verbindende Flanke (23) der Wellung (19, 29) entlang
ihrer gesamten Erstreckung gekrümmt ist.
3. Rohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in
einem Längsschnitt des Rohres (3, 28) die Erhebungen
(17, 34) und die Vertiefungen (18) einem sinus
förmigen Funktionsverlauf entsprechend ausgestaltet
sind.
4. Rohr nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der radiale Abstand des Scheitels
einer Erhebung (17, 34) von der Rohrlängsachse im
wesentlichen dem radialen Abstand der zylindrischen
Rohraußenseite der Rohransätze (5, 6) von der Rohr
längsachse entspricht.
5. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Verhältnis des größten Außen
durchmessers des Rohres (3, 28) im Bereich der
Wellung (19, 29) zu der durch die Differenz der
radialen Abstände der Scheitel der Erhebungen (17,
34) und der Vertiefungen (18) bezüglich der Rohr
längsachse gebildeten Prägetiefe (P) 4 bis 6 ist.
6. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel (S) der
Wellung (19, 29) größer als 20 Grad ist.
7. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Flankenwinkel (F) der durch
die Wellung (19, 29) gebildeten Erhebungen (17, 34)
und Vertiefungen (18) größer als 60 Grad, vorzugs
weise größer als 80 Grad, ist.
8. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß sich die Steigung (S) der Wel
lung (19, 29) in Strömungsrichtung ändert.
9. Rohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Steigung (S) der Wellung (19, 29) in
Strömungsrichtung abschnittsweise ändert.
10. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Rohrmantels
(25) in einem Scheitelbereich (24, 26) dicker als im
jeweilig anderen Scheitelbereich (26, 24) ausge
bildet ist.
11. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Rohr (3, 28) zylindrische
Abschnitte (36) zum Abstützen von Umlenkblechen (15)
aufweist, wobei der Außendurchmesser der zylindri
schen Abschnitte (36) dem Außendurchmesser der
Rohransätze (5, 6) entspricht.
12. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das Rohr (3, 28) aus Edelstahl
gefertigt ist.
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
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DE19934343405 DE4343405A1 (de) | 1993-12-18 | 1993-12-18 | Rohr, insbesondere zur Verwendung als Wärmetauschrohr für Rohrbündelwärmeübertrager |
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---|---|
DE (1) | DE4343405A1 (de) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4447268A1 (de) * | 1993-12-30 | 1995-07-06 | Furukawa Electric Co Ltd | Wärmeübertragungsrohr für ein Absorptionskühlgerät |
EP0772017A3 (de) * | 1995-11-02 | 1998-07-29 | Buderus Heiztechnik GmbH | Wärmetauscherrohr |
WO1998050693A1 (en) * | 1997-05-08 | 1998-11-12 | Brilev, Viktor Leonidovich | Engine with external heat exchanging and method of operating |
WO2003036212A1 (en) * | 2001-10-26 | 2003-05-01 | Valeo Termico, S.A. | Heat exchanger, especially for the cooling of gases in an exhaust gas recycling system |
DE102004024371A1 (de) * | 2004-05-17 | 2005-12-15 | Volkswagen Ag | Fülleinrichtung mit einem Füllrohr |
DE102010012006A1 (de) * | 2010-03-15 | 2011-09-15 | Dürr Systems GmbH | Wärmetauscher für eine thermische Abluftreinigungsanlage und Verfahren zum Reinigen eines Abluftstroms |
WO2013164085A1 (de) | 2012-05-01 | 2013-11-07 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Doppelwandiges wärmetauscherrohr |
WO2013164083A1 (de) | 2012-05-01 | 2013-11-07 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Wärmetauscher mit zuführkanal |
WO2013164084A1 (de) | 2012-05-01 | 2013-11-07 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Leitblech im wärmetauscher |
CN109737590A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-05-10 | 兰州空间技术物理研究所 | 液体工质加热器 |
DE202022000948U1 (de) | 2022-04-09 | 2022-04-28 | Icm - Institut Chemnitzer Maschinen- Und Anlagenbau E.V. | Rohr zur Verwendung in einem Wärmeübertrager zur Hochdruckanwendung und Wärmeübertrager |
DE102022001336A1 (de) | 2022-04-09 | 2023-10-12 | Icm - Institut Chemnitzer Maschinen- Und Anlagenbau E.V. | Rohr zur Verwendung in einem Wärmeübertrager zur Hochdruckanwendung und Wärmeübertrager |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2864591A (en) * | 1956-07-02 | 1958-12-16 | Calumet & Hecla | Corrugated tubing |
DE2755521A1 (de) * | 1976-12-15 | 1978-06-22 | Gen Atomic Co | Waermeuebertragungsrohr und verfahren zu dessen herstellung |
US4589481A (en) * | 1982-06-29 | 1986-05-20 | Ab Zander & Ingestrom | Tube heat exchanger |
-
1993
- 1993-12-18 DE DE19934343405 patent/DE4343405A1/de not_active Ceased
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2864591A (en) * | 1956-07-02 | 1958-12-16 | Calumet & Hecla | Corrugated tubing |
DE2755521A1 (de) * | 1976-12-15 | 1978-06-22 | Gen Atomic Co | Waermeuebertragungsrohr und verfahren zu dessen herstellung |
US4589481A (en) * | 1982-06-29 | 1986-05-20 | Ab Zander & Ingestrom | Tube heat exchanger |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4447268A1 (de) * | 1993-12-30 | 1995-07-06 | Furukawa Electric Co Ltd | Wärmeübertragungsrohr für ein Absorptionskühlgerät |
EP0772017A3 (de) * | 1995-11-02 | 1998-07-29 | Buderus Heiztechnik GmbH | Wärmetauscherrohr |
WO1998050693A1 (en) * | 1997-05-08 | 1998-11-12 | Brilev, Viktor Leonidovich | Engine with external heat exchanging and method of operating |
WO2003036212A1 (en) * | 2001-10-26 | 2003-05-01 | Valeo Termico, S.A. | Heat exchanger, especially for the cooling of gases in an exhaust gas recycling system |
ES2199036A1 (es) * | 2001-10-26 | 2004-02-01 | Valeo Termico Sa | Intercambiador de calor, especialmente para el enfriamiento de gases en un sistema de recirculacion de gases de escape. |
DE102004024371B4 (de) * | 2004-05-17 | 2016-01-07 | Volkswagen Ag | Fülleinrichtung mit einem Füllrohr |
DE102004024371A1 (de) * | 2004-05-17 | 2005-12-15 | Volkswagen Ag | Fülleinrichtung mit einem Füllrohr |
DE102010012006A1 (de) * | 2010-03-15 | 2011-09-15 | Dürr Systems GmbH | Wärmetauscher für eine thermische Abluftreinigungsanlage und Verfahren zum Reinigen eines Abluftstroms |
US9897387B2 (en) | 2012-05-01 | 2018-02-20 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Heat exchanger with double-walled tubes |
WO2013164084A1 (de) | 2012-05-01 | 2013-11-07 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Leitblech im wärmetauscher |
WO2013164083A1 (de) | 2012-05-01 | 2013-11-07 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Wärmetauscher mit zuführkanal |
WO2013164085A1 (de) | 2012-05-01 | 2013-11-07 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Doppelwandiges wärmetauscherrohr |
DE102013100885A1 (de) | 2013-01-29 | 2014-07-31 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Wärmetauscher mit Zuführkanal |
DE102013100886A1 (de) | 2013-01-29 | 2014-07-31 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Doppelwandiges Wärmetauscherrohr |
DE102013100887A1 (de) | 2013-01-29 | 2014-07-31 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Leitblech im Wärmetauscher |
DE102013100886B4 (de) * | 2013-01-29 | 2015-01-08 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug mit einem doppelwandigen Wärmetauscherrohr |
DE102013100885B4 (de) * | 2013-01-29 | 2020-02-27 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug |
CN109737590A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-05-10 | 兰州空间技术物理研究所 | 液体工质加热器 |
DE202022000948U1 (de) | 2022-04-09 | 2022-04-28 | Icm - Institut Chemnitzer Maschinen- Und Anlagenbau E.V. | Rohr zur Verwendung in einem Wärmeübertrager zur Hochdruckanwendung und Wärmeübertrager |
DE102022001336A1 (de) | 2022-04-09 | 2023-10-12 | Icm - Institut Chemnitzer Maschinen- Und Anlagenbau E.V. | Rohr zur Verwendung in einem Wärmeübertrager zur Hochdruckanwendung und Wärmeübertrager |
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