EP1314947A2 - Heat exchanger, more particularly for heating unit - Google Patents
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- EP1314947A2 EP1314947A2 EP02025786A EP02025786A EP1314947A2 EP 1314947 A2 EP1314947 A2 EP 1314947A2 EP 02025786 A EP02025786 A EP 02025786A EP 02025786 A EP02025786 A EP 02025786A EP 1314947 A2 EP1314947 A2 EP 1314947A2
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- F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
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- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
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Definitions
- the invention relates to a heat exchanger, in particular for heating systems, consisting of a particular cylindrical housing and one in the Housing pipeline laid, the pipeline from a corrugated hose is constructed.
- cast aluminum housings are used for use in heating systems Heat exchanger application that has an integrated burner area
- Heat exchanger application that has an integrated burner area
- Newer designs of exhaust gas heat exchangers consist of a cylindrical housing with a vertically arranged smooth tube or corrugated hose coil. At the top With this design, the area of the housing is the burner within the Corrugated hose coil arranged, the exhaust gas flowing from top to bottom and the flame of the burner directed sideways and downwards accordingly are.
- the medium to be heated flows, i.e. the water inside the corrugated hose coil from bottom to top.
- the warming of the Water takes place in such a way that in the upper area by forced convection and radiation heat is transferred from the exhaust gas to the water and that in the lower area forced convection and condensation for heat transfer to lead.
- the condensate from the condensation runs out at the bottom the heat exchanger housing.
- the present invention is based on the object Heat exchanger of the type mentioned with improved performance properties such as exchanger performance, susceptibility to failure etc.
- the hose corrugation in the upper, overheating-critical hot area quasi slightly approach a smooth tube coil, which leads to the desired favorable flow conditions and thus to avoid local overheating leads in this area.
- the wide corrugation avoids in the Wavy valleys the appearance of secondary vortices that heat transfer would hinder.
- a wide corrugation increases the diameter the detached vertebrae on the principle of the Kärmänschen vortex street and thus also contributes to the improvement of heat transfer.
- the line section provided in the lower condensation area with narrower hose corrugation, shorter wavelength and in particular steeper Wave flanks in turn have the desired maximum surface area, that in a preferred application is 2.5 times higher than one comparable smooth tube.
- the vortex or flow conditions mentioned above are in the condensation area due to the lower prevailing there Temperatures are not critical.
- the pipeline is designed as a helix and is thus helical in the heat exchanger housing laid.
- the hose and / or shaft geometries can be used for optimization the respective heat transfer properties, in particular the following Parameters vary: corrugated hose diameter, hose geometries such as wall thickness or or wave geometry such as wavelength and wave height. About that the material can also be adjusted.
- the present invention can not only be use in the example heat exchangers for heating systems, but also with any other heat exchangers, the areas with different conditions such as temperatures, heat radiation, etc.
- the line points according to the invention at least two line sections with different hose and / or Shaft geometries, namely preferably with a line section further hose corrugation and longer wavelength, in particular with flatter ones Wave flanks and a section with narrower tube corrugation of smaller wavelength and with steeper wave flanks.
- the wide hose corrugation with flat Shaft flanks are provided in a similar way to a smooth tube coil, in heat exchanger areas to be laid at high temperatures because of the wide corrugation ensures that no gas bubbles settle on the inside wall of the pipe can, which would impair the heat dissipation.
- the line section with narrower hose corrugation is suitable for such areas, the largest possible surface to optimize the heat exchanger surface have without it in the narrowly corrugated areas of the troughs or wave peaks come to critical flow or temperature influences.
- the two differently designed line sections can - depending on Use case - seamlessly merge or one - possibly also with a different geometry - Transition area to be connected.
- the heat exchanger 1 according to the invention shown in Figure 1 consists of a cylindrical housing 2 with vertical housing axis. Is in the housing a corrugated hose coil 3 also arranged with a vertical coil axis, the corrugated hose is laid so that the spiral diameter is as possible turns out large, i.e. the corrugated hose is laid along the inside of the housing is.
- the corrugated hose coil 3 has one arranged in the housing base 4 vertically oriented inlet 5 and one below the housing cover 6 arranged and extending in the horizontal direction outlet 7. Accordingly, the medium to be heated flows - that is, in the present case Water to be heated - from bottom to top through the heat exchanger.
- the medium to be heated flows from the colder lower region of the Heat exchanger in the hotter upper area.
- the burner 8 is designed that it starts from the housing cover 6 in the vertical direction downwards protrudes into the heat exchanger and the flames in particular in the horizontal direction directed radially outwards on the corrugated hose coil 3, so that in this at the level of the burner so-called hot area A des Heat exchangers heat by forced convection and by radiation on the corrugated hose and thus the medium flowing through the corrugated hose is transmitted.
- the corrugated hose is exposed to the hot air or hot exhaust gas, which the heat exchanger on the bottom by a arranged in the bottom Exhaust gas outlet 9 leaves, acted on, so that the heat is forced by Convection and condensation is transmitted.
- the Corrugated hose coil 3 In the lower condensation area B of the heat exchanger 1 is within the Corrugated hose coil 3 arranged a cylindrical displacement body 11, which blocks the interior within the coil 3 and thus the gas flow over the outside of the housing and past the corrugated hose coil 3 directed. This is how the heat exchange between the heating gas is as efficient as possible and the heating water to be heated.
- this displacement body 11 Serves at the same time this displacement body 11, the corrugated hose coil 3 on the housing wall leaving an annular gap, this annular gap as far as possible between the housing wall and the displacement body of the corrugated hose is filled in with its outer brim, i.e. the wave crests rests on the displacer and the housing wall, while the area Between two wave crests there is space for the hot exhaust gas to flow through leaves.
- Figure 2 shows a short section of the Corrugated hose coil in a representation developed in the plane: there is to recognize the wide corrugated line section 3a, which is assigned to the hot region A. is, while the narrowly corrugated portion 3b is the condensation area B is assigned.
- both sections go in one piece and seamlessly into each other, i.e. the continuous corrugated hose is provided with different curls.
- the present invention offers the advantage of a heat exchanger, which is built up in the usual way, but which is simple replacement of the line component is optimized such that the Pipe component to the respective conditions in the individual heat exchanger sections adapted and accordingly with a different hose and / or Shaft geometry is provided.
- This can advantageously be used to increase the size of the same size Achieve performance of the heat exchanger or with the same exchanger performance get along with smaller dimensions.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für Heizungsanlagen, bestehend aus einem insbesondere zylindrischen Gehäuse und einer in dem Gehäuse verlegten Rohrleitung, wobei die Rohrleitung aus einem Wellschlauch aufgebaut ist.The invention relates to a heat exchanger, in particular for heating systems, consisting of a particular cylindrical housing and one in the Housing pipeline laid, the pipeline from a corrugated hose is constructed.
Zur Verwendung in Heizungsanlagen finden oft aus Alugussgehäusen bestehende Wärmetauscher Anwendung, die neben dem Brennerbereich einen integrierten Strömungskanal für das aufzuheizende Medium aufweisen. Neuere Bauformen von Abgas-Wärmetauschern bestehen aus einem zylindrischen Gehäuse mit einer senkrecht angeordneten Glattrohr- oder Wellschlauchwendel. Im oberen Bereich des Gehäuses ist bei dieser Bauform der Brenner innerhalb der Wellschlauchwendel angeordnet, wobei das Abgas von oben nach unten strömt und die Flammen des Brenners entsprechend seitlich und nach unten gerichtet sind. Im Gegensatz dazu strömt das zu erwärmende Medium, also das Wasser innerhalb der Wellschlauchwendel von unten nach oben. Die Erwärmung des Wassers erfolgt derart, dass im oberen Bereich durch erzwungene Konvektion und Strahlung Wärme vom Abgas auf das Wasser übertragen wird und dass im unteren Bereich erzwungene Konvektion und Kondensation zur Wärmeübertragung führen. Das bei der Kondensation anfallende Kondensat läuft unten aus dem Wärmetauschergehäuse ab.Often, cast aluminum housings are used for use in heating systems Heat exchanger application that has an integrated burner area Have flow channel for the medium to be heated. Newer designs of exhaust gas heat exchangers consist of a cylindrical housing with a vertically arranged smooth tube or corrugated hose coil. At the top With this design, the area of the housing is the burner within the Corrugated hose coil arranged, the exhaust gas flowing from top to bottom and the flame of the burner directed sideways and downwards accordingly are. In contrast, the medium to be heated flows, i.e. the water inside the corrugated hose coil from bottom to top. The warming of the Water takes place in such a way that in the upper area by forced convection and radiation heat is transferred from the exhaust gas to the water and that in the lower area forced convection and condensation for heat transfer to lead. The condensate from the condensation runs out at the bottom the heat exchanger housing.
Während eine Wellschlauchwendel wegen der vergrößerten Wärmeübertragungsoberfläche und somit verbesserten Tauscherleistung zu bevorzugen ist, liegt der Vorteil einer Glattrohrwendel wegen der verbesserten Strömungsverhältnisse in einem besseren Stoffaustausch und Wärmetransport. Gleichzeitig heißt dies aber auch, dass insbesondere bei enggewellten Wellschlauchwendeln hohe Temperaturen wegen des schlechten Wärmetransports lokale Überhitzungen der Leitung und die Bildung von unerwünschten Dampfblasen hervorrufen können, während Glattrohrwendel verglichen mit Wellschlauchwendeln einen ungünstigeren Wirkungsgrad aufweisen. Schließlich ist noch zu berücksichtigen, dass enggewellte Schlauchleitungen in den strömungsärmeren Bereichen Kalkablagerungen begünstigen.During a corrugated hose coil due to the increased heat transfer surface and therefore improved exchanger performance is to be preferred, is the advantage of a smooth tube coil because of the improved flow conditions in better mass transfer and heat transfer. simultaneously However, this also means that especially in the case of narrow-corrugated corrugated hose coils high temperatures due to poor heat transfer local overheating conduction and the formation of undesirable vapor bubbles can, while smooth tube coils compared to corrugated tube coils have less favorable efficiency. Finally, it has to be considered that narrowly corrugated hose lines in the low-flow areas of limescale favor.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art mit verbesserten Gebrauchseigenschaften wie Tauscherleistung, Störanfälligkeit etc. zur Verfügung zu stellen.Proceeding from this, the present invention is based on the object Heat exchanger of the type mentioned with improved performance properties such as exchanger performance, susceptibility to failure etc.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Rohrleitung zur Optimierung der Wärmeübertragungseigenschaften in verschiedenen Bereichen des Wärmetauschergehäuses Leitungsabschnitte mit unterschiedlich ausgeprägten und an die in den jeweiligen Bereichen vorherrschenden Verhältnisse angepassten Bauformen aufweist, wobei hier insbesondere unterschiedliche Schlauch- und/oder Wellengeometrien oder auch unterschiedliche Materialien in Frage kommen. Somit lassen sich die Vorteile der bekannten Wärmetauschervarianten in optimaler Weise kombinieren, indem man jeweils diejenige Bauform auswählt, die zu den jeweiligen Verhältnissen am besten passt.This object is achieved in that the pipeline for Optimization of heat transfer properties in different areas of the heat exchanger housing line sections with different types and the prevailing conditions in the respective areas has adapted designs, here in particular different Hose and / or shaft geometries or different materials in Question come. This allows the advantages of the known heat exchanger variants combine in an optimal way by choosing the respective design selects the one that best suits the circumstances.
Für den erwähnten, aber nicht schutzbeschränkend gemeinten Anwendungsfall eines Wärmetauschers für Heizungsanlagen heißt dies demnach insbesondere, dass die zumindest zwei übereinander angeordneten Bereiche aus einem Heißbereich mit Wärmeübertragung durch erzwungene Konvektion und Strahlung und einem Kondensationsbereich mit Wärmeübertragung durch erzwungen Konvektion und Kondensation bestehen, so dass sich die Leitung ausgehend vom oberen Heißbereich in den unteren Kondensationsbereich erstreckt und im oberen Heißbereich mit einer weiteren Schlauchwellung mit größerer Wellenlänge und gegebenenfalls flacheren Wellenflanken als im unteren Kondensationsbereich versehen sein kann.For the use case mentioned, but not intended to restrict protection of a heat exchanger for heating systems, this means in particular that the at least two superimposed areas from a hot area with heat transfer through forced convection and radiation and a condensation area with heat transfer by forced convection and condensation exist, so that the line starts from the upper hot area extends into the lower condensation area and in the upper Hot area with another hose corrugation with a longer wavelength and possibly flatter wave edges than in the lower condensation range can be provided.
So lässt sich im oberen, überhitzungskritischen Heißbereich die Schlauchwellung quasi leicht an eine Glattrohrwendel annähern, was zu den gewünschten günstigen Strömungsverhältnissen und somit zur Vermeidung von lokalen Überhitzungen in diesem Bereich führt. Die weite Wellung vermeidet hierbei in den Wellentälern das Auftreten von Sekundärwirbeln, die die Wärmeübertragung behindern würden. Gleichzeitig vergrößert eine weite Wellung die Durchmesser der abgelösten Wirbel nach dem Prinzip der Kärmänschen Wirbelstraße und trägt damit zusätzlich zur Verbesserung der Wärmeübertragung bei. Der im Gegensatz dazu im unteren Kondensationsbereich vorgesehene Leitungsabschnitt mit engerer Schlauchwellung, kleinerer Wellenlänge und insbesondere steileren Wellenflanken besitzt wiederum die angestrebte möglichst große Oberfläche, die in einem bevorzugten Anwendungsfall um das 2,5-fache höher liegt als bei einem vergleichbaren Glattrohr. Die zuvor erwähnten Wirbel bzw. Strömungsverhältnisse sind im Kondensationsbereich aufgrund der dort vorherrschenden geringeren Temperaturen unkritisch.This allows the hose corrugation in the upper, overheating-critical hot area quasi slightly approach a smooth tube coil, which leads to the desired favorable flow conditions and thus to avoid local overheating leads in this area. The wide corrugation avoids in the Wavy valleys the appearance of secondary vortices that heat transfer would hinder. At the same time, a wide corrugation increases the diameter the detached vertebrae on the principle of the Kärmänschen vortex street and thus also contributes to the improvement of heat transfer. The opposite for this purpose, the line section provided in the lower condensation area with narrower hose corrugation, shorter wavelength and in particular steeper Wave flanks in turn have the desired maximum surface area, that in a preferred application is 2.5 times higher than one comparable smooth tube. The vortex or flow conditions mentioned above are in the condensation area due to the lower prevailing there Temperatures are not critical.
Anstelle der Anpassung der Wellengeometrien kann ein Schritt zur Optimierung des Wärmetauschers aber auch schon darin liegen, Leitungsabschnitte mit unterschiedlichen Materialien zur Verfügung zu stellen, die eine unterschiedliche Korrosionsbeständigkeit aufweisen. So kann man den Einsatz teurer Materialien mit erhöhter Korrosionsbeständigkeit gezielt auf die Bereiche beschränken, in denen sie unbedingt erforderlich sind, während andere Bereiche der Leitung mit weniger korrosionsbegünstigender Umgebung aus kostengünstigerem Material gebildet sein können.Instead of adjusting the shaft geometries, you can take a step to optimize of the heat exchanger are already in line sections with different To provide materials that are different Have corrosion resistance. So you can use expensive materials with increased corrosion resistance, limit it to the areas in which they are essential while using other areas of leadership less corrosive environment made of less expensive material can be formed.
Bevorzugterweise ist - wie schon beim beschriebenen Stand der Technik - die Rohrleitung als Wendel ausgebildet und so wendelförmig im Wärmetauschergehäuse verlegt.As in the prior art described, the The pipeline is designed as a helix and is thus helical in the heat exchanger housing laid.
Bei der Wahl der Schlauch- und/oder Wellengeometrien lassen sich zur Optimierung der jeweiligen Wärmeübertragungseigenschaften insbesondere folgende Parameter variieren: Wellschlauchdurchmesser, Schlauchgeometrien wie Wanddicke oder bzw. Wellengeometrie wie Wellenlänge und Wellenhöhe. Darüber hinaus ist auch eine Anpassung des Materials möglich.When choosing the hose and / or shaft geometries can be used for optimization the respective heat transfer properties, in particular the following Parameters vary: corrugated hose diameter, hose geometries such as wall thickness or or wave geometry such as wavelength and wave height. About that the material can also be adjusted.
Wie vorstehend bereits erwähnt, lässt sich die vorliegende Erfindung nicht nur bei den beispielhaft angeführten Wärmetauschern für Heizungsanlagen einsetzen, sondern auch bei beliebigen anderen Wärmetauschern, die Bereiche mit unterschiedlichen Verhältnissen wie Temperaturen, Wärmestrahlungen etc. aufweisen. Bei einem solchen Wärmetauscher weist die Leitung erfindungsgemäß zumindest zwei Leitungsabschnitte mit unterschiedlichen Schlauch- und/oder Wellengeometrien auf, nämlich bevorzugterweise einen Leitungsabschnitt mit weiterer Schlauchwellung und größerer Wellenlänge mit insbesondere flacheren Wellenflanken und einen Abschnitt mit engerer Schlauchwellung kleinerer Wellenlänge und mit steileren Wellenflanken. Die weite Schlauchwellung mit flachen Wellenflanken ist ähnlich einer Glattrohrwendel dazu vorgesehen, in Wärmetauscherbereichen mit hohen Temperaturen verlegt zu werden, da die weite Wellung dafür sorgt, dass sich keine Gasbläschen an der Leitungsinnenwand absetzen können, die den Wärmeabtransport beeinträchtigen würden. Daneben ist der Leitungsabschnitt mit engerer Schlauchwellung für solche Bereiche geeignet, die zur Optimierung der Wärmetauscherfläche eine möglichst große Oberfläche aufweisen, ohne dass es in den enggewellten Bereichen der Wellentäler bzw. Wellenberge zu kritischen Strömungs- oder Temperatureinflüssen kommt.As already mentioned above, the present invention can not only be use in the example heat exchangers for heating systems, but also with any other heat exchangers, the areas with different conditions such as temperatures, heat radiation, etc. In the case of such a heat exchanger, the line points according to the invention at least two line sections with different hose and / or Shaft geometries, namely preferably with a line section further hose corrugation and longer wavelength, in particular with flatter ones Wave flanks and a section with narrower tube corrugation of smaller wavelength and with steeper wave flanks. The wide hose corrugation with flat Shaft flanks are provided in a similar way to a smooth tube coil, in heat exchanger areas to be laid at high temperatures because of the wide corrugation ensures that no gas bubbles settle on the inside wall of the pipe can, which would impair the heat dissipation. Is next to it the line section with narrower hose corrugation is suitable for such areas, the largest possible surface to optimize the heat exchanger surface have without it in the narrowly corrugated areas of the troughs or wave peaks come to critical flow or temperature influences.
Unterschiedliche Wellungen haben auch einen Einfluss auf die Steifheit der Leitung: Insbesondere bei wendelförmigen Leitungen kommt diese Steifheit zum Tragen, wenn die ursprünglich geradlinig verlaufende gewellte Leitung in die Wendelform gebracht werden soll. Weitgewellte Leitungsabschnitte sind steifer als enggewellte und bleiben somit auch besser in ihrer Position, müssen also nicht bzw. weniger abgestützt bzw. festgelegt werden.Different corrugations also affect the stiffness of the Cable: This stiffness is particularly important for helical cables Wear if the originally straight wavy line into the Helical shape should be brought. Wide corrugated pipe sections are stiffer than narrowly corrugated and therefore stay in their position better, so must not or less supported or fixed.
Neben einer Änderung der Wellengeometrie ist es darüber hinaus möglich, die Schlauchgeometrie zu verändern und beispielsweise die Leitungsabschnitte im Heißbereich mit einem gegenüber dem Kondensationsbereich reduzierten Durchmesser zu versehen, was zu einer erhöhten Strömungsgeschwindigkeit und einer vergrößerten Turbulenz führt und die Wärmeübertragung weiter verbessert.In addition to changing the shaft geometry, it is also possible to change the Change hose geometry and, for example, the line sections in the Hot area with a reduced compared to the condensation area Provide diameter, resulting in increased flow rate and leads to increased turbulence and further improves heat transfer.
Die beiden unterschiedlich ausgebildeten Leitungsabschnitte können- je nach Anwendungsfall - lückenlos ineinander übergehen oder aber auch durch einen - unter Umständen auch noch mit einer anderen Geometrie versehenen - Übergangsbereich miteinander verbunden sein.The two differently designed line sections can - depending on Use case - seamlessly merge or one - possibly also with a different geometry - Transition area to be connected.
Während sich die vorliegende Erfindung insbesondere anwenden lässt für Wärmetauscher mit integrierter Wellschlauchwendel und somit herkömmliche Bauformen mit Glattrohr- oder Wellschlauchwendel ersetzt, lässt sich der erfindungswesentliche Gedanke, Leitungsabschnitte mit unterschiedlichen Geometrien vorzusehen, auch auf herkömmliche Rohr-Wärmetauscher anwenden, die üblicherweise mit einem Bündel parallel zueinander angeordneter Rippenrohre ausgestattet sind. Auch dort lässt sich der Innenraum des Wärmetauschergehäuses zumindest in zwei Bereiche mit unterschiedlichen Bedingungen aufteilen, nämlich in einen brennernahen Heißbereich und einen brennerfernen Kondensationsbereich. Auch empfiehlt es sich dann, Leitungsabschnitte mit weiter Schlauchwellung im Heißbereich und Leitungsabschnitte mit enger Schlauchwellung im Kondensationsbereich vorzusehen.While the present invention is particularly applicable to heat exchangers with integrated corrugated hose coil and thus conventional designs replaced with smooth tube or corrugated hose coil, the essential to the invention Thought, line sections with different geometries To be provided, also apply to conventional tube heat exchangers usually with a bundle of finned tubes arranged parallel to each other are equipped. The interior of the heat exchanger housing can also be found there divide at least into two areas with different conditions, namely in a hot area near the burner and a condensation area far from the burner. It is then also advisable to continue with line sections Hose corrugation in the hot area and pipe sections with narrow hose corrugation to be provided in the condensation area.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und anhand der Zeichnung; hierbei zeigen
- Figur 1
- einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher im Längsschnitt; und
- Figur 2
- einen Ausschnitt des abgewickelten Metallschlauchs des erfindungsgemäßen Wärmetauschers aus Figur 1.
- Figure 1
- a heat exchanger according to the invention in longitudinal section; and
- Figure 2
- a section of the unwound metal hose of the heat exchanger according to the invention from Figure 1.
Der in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Wärmetauscher 1 besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 2 mit vertikaler Gehäuseachse. In dem Gehäuse ist eine Wellschlauchwendel 3 mit ebenfalls vertikaler Wendelachse angeordnet, wobei der Wellschlauch so verlegt ist, dass der Wendeldurchmesser möglichst groß ausfällt, also der Wellschlauch entlang der Gehäuseinnenwandung verlegt ist.The heat exchanger 1 according to the invention shown in Figure 1 consists of a cylindrical housing 2 with vertical housing axis. Is in the housing a corrugated hose coil 3 also arranged with a vertical coil axis, the corrugated hose is laid so that the spiral diameter is as possible turns out large, i.e. the corrugated hose is laid along the inside of the housing is.
Die Wellschlauchwendel 3 weist hierbei einen im Gehäuseboden 4 angeordneten
in Vertikalrichtung orientierten Einlass 5 sowie einen unterhalb des Gehäusedeckels
6 angeordneten und in Horizontalrichtung verlaufenden Auslaß 7 auf.
Demnach strömt das zu erwärmende Medium - also im vorliegenden Fall das
aufzuheizende Wasser - von unten nach oben durch den Wärmetauscher.The corrugated hose coil 3 has one arranged in the housing base 4
vertically oriented inlet 5 and one below the housing cover
6 arranged and extending in the
Nachdem im oberen Bereich des Wärmetauschers ein Brenner 8 angeordnet ist, strömt also das zu erwärmende Medium von dem kälteren unteren Bereich des Wärmetauschers in den heißeren oberen Bereich. Der Brenner 8 ist so ausgebildet, dass er ausgehend vom Gehäusedeckel 6 in Vertikalrichtung nach unten in den Wärmetauscher hineinragt und die Flammen insbesondere in Horizontalrichtung radial nach außen auf die Wellschlauchwendel 3 richtet, so dass in diesem auf der Höhe des Brenners befindlichen sogenannten Heißbereich A des Wärmetauschers die Wärme durch erzwungene Konvektion und durch Strahlung auf den Wellschlauch und damit das durch den Wellschlauch fließende Medium übertragen wird. In dem unterhalb des Brenners befindlichen und nicht direkt von den Flammen beaufschlagten Bereich, dem sogenannten Kondensationsbereich B, wird der Wellschlauch von der heißen Luft bzw. dem heißen Abgas, welches den Wärmetauscher an der Unterseite durch einen im Boden angeordneten Abgasauslass 9 verlässt, beaufschlagt, so dass die Wärme durch erzwungene Konvektion und Kondensation übertragen wird.After a burner 8 is arranged in the upper area of the heat exchanger, the medium to be heated flows from the colder lower region of the Heat exchanger in the hotter upper area. The burner 8 is designed that it starts from the housing cover 6 in the vertical direction downwards protrudes into the heat exchanger and the flames in particular in the horizontal direction directed radially outwards on the corrugated hose coil 3, so that in this at the level of the burner so-called hot area A des Heat exchangers heat by forced convection and by radiation on the corrugated hose and thus the medium flowing through the corrugated hose is transmitted. In the one below the burner and not directly area affected by the flames, the so-called condensation area B, the corrugated hose is exposed to the hot air or hot exhaust gas, which the heat exchanger on the bottom by a arranged in the bottom Exhaust gas outlet 9 leaves, acted on, so that the heat is forced by Convection and condensation is transmitted.
Im Bereich des Gehäusebodens 4 ist schließlich noch ein Auslass 10 für das Kondensat vorgesehen, welches bei der Kondensation an der Wellschlauchwendel im Kondensationsbereich B anfällt.Finally, in the area of the housing base 4 there is an outlet 10 for the Condensate provided, which during condensation on the corrugated hose coil occurs in the condensation area B.
Im unteren Kondensationsbereich B des Wärmetauschers 1 ist innerhalb der
Wellschlauchwendel 3 ein zylinderförmiger Verdrängungskörper 11 angeordnet,
der den Innenraum innerhalb der Wendel 3 blockiert und so den Gasstrom über
den Außenbereich des Gehäuses und vorbei an der Wellschiauchwendel 3
richtet. So wird ein möglichst effizienter Wärmeaustausch zwischen dem Heizgas
und dem zu erwärmenden Heizungswasser sichergestellt. Gleichzeitig dient
dieser Verdrängungskörper 11 dazu, die Wellschlauchwendel 3 an der Gehäusewandung
unter Belassung eines Ringspaltes festzulegen, wobei dieser Ringspalt
zwischen Gehäusewand und Verdrängungskörper von dem Wellschlauch weitestgehend
ausgefüllt wird, der mit seinen Außenkrempen, also den Wellenbergen
an Verdrängungskörper und Gehäusewandung anliegt, während der Bereich
zwischen jeweils zwei Wellenbergen Platz für das Durchströmen des heißen Abgases
lässt.In the lower condensation area B of the heat exchanger 1 is within the
Corrugated hose coil 3 arranged a
Da aus der Schnittdarstellung aus Figur 1 nichts über die Wellengeometrie der Wellschlauchwendel zu entnehmen ist, zeigt Figur 2 einen kurzen Ausschnitt der Wellschlauchwendel in einer in die Ebene abgewickelten Darstellung: Dort ist der weitgewellte Leitungsabschnitt 3a zu erkennen, der dem Heißbereich A zugeordnet ist, während der enggewellte Abschnitt 3b dem Kondensationsbereich B zugeordnet ist. Im vorliegenden Fall der Figur 2 gehen beide Abschnitte einstückig und übergangslos ineinander über, d.h. der durchgehende Wellschlauch ist mit unterschiedlichen Wellungen versehen. Since nothing in the sectional view from FIG. 1 relates to the shaft geometry of the Corrugated hose coil can be seen, Figure 2 shows a short section of the Corrugated hose coil in a representation developed in the plane: there is to recognize the wide corrugated line section 3a, which is assigned to the hot region A. is, while the narrowly corrugated portion 3b is the condensation area B is assigned. In the present case of Figure 2, both sections go in one piece and seamlessly into each other, i.e. the continuous corrugated hose is provided with different curls.
Zusammenfassend bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil eines Wärmetauschers, der an sich in üblicher Art und Weise aufgebaut ist, der aber durch einfaches Austauschen des Leitungsbauteils derart optimiert wird, dass das Leitungsbauteil an die jeweiligen Verhältnisse in den einzelnen Wärmetauscherabschnitten angepasst und demgemäss mit einer unterschiedlichen Schlauchund/oder Wellengeometrie versehen wird.In summary, the present invention offers the advantage of a heat exchanger, which is built up in the usual way, but which is simple replacement of the line component is optimized such that the Pipe component to the respective conditions in the individual heat exchanger sections adapted and accordingly with a different hose and / or Shaft geometry is provided.
Dies läst sich vorteilhafterweise dazu nutzen, bei gleicher Baugröße eine höhere Leistung des Wärmetauschers zu erzielen oder aber bei gleicher Tauscherleistung mit kleineren Abmessungen auszukommen.This can advantageously be used to increase the size of the same size Achieve performance of the heat exchanger or with the same exchanger performance get along with smaller dimensions.
Claims (12)
dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (3) zur Optimierung der Gebrauchs- und/oder Wärmeübertragungseigenschaften in verschiedenen Bereichen (A, B) innerhalb des Wärmetauschergehäuses (2) Leitungsabschnitte (3a, 3b) mit unterschiedlich ausgeprägten und an die in den jeweiligen Bereichen vorherrschenden Verhältnisse angepassten Bauformen aufweist.Heat exchanger, in particular for heating systems, consisting of a particularly cylindrical housing (2) and a pipe (3) laid in the housing, the pipe being designed as a corrugated hose,
characterized in that the pipeline (3) for optimizing the use and / or heat transfer properties in different areas (A, B) within the heat exchanger housing (2) has pipe sections (3a, 3b) with different characteristics and to the conditions prevailing in the respective areas has adapted designs.
dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsabschnitte mit unterschiedlichen Bauformen unterschiedliche Schlauch- und/oder Wellengeometrien und/oder Materialien aufweisen.Heat exchanger according to claim 1,
characterized in that the line sections with different designs have different hose and / or shaft geometries and / or materials.
dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (3) als Wendel ausgebildet ist.Heat exchanger according to claim 1,
characterized in that the pipeline (3) is designed as a helix.
dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (3) zumindest zwei Leitungsabschnitte (3a, 3b) mit unterschiedlichen Wellengeometrien aufweist, nämlich einen Leitungsabschnitt (3a) mit weiterer Schlauchwellung und größerer Wellenlänge und einen Leitungsabschnitt (3b) mit engerer Schlauchwellung und kleinerer Wellenlänge. Heat exchanger according to claim 1,
characterized in that the pipeline (3) has at least two line sections (3a, 3b) with different shaft geometries, namely a line section (3a) with further hose corrugation and a longer wavelength and a line section (3b) with narrower hose corrugation and a shorter wavelength.
dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauschergehäuse (2) in vertikaler Orientierung mit vertikaler Zylinderachse vorgesehen ist, und dass der Wärmetauscher (1) zumindest zwei übereinander angeordnete Bereiche (A, B) mit verschiedenen Wärmeübertragungsverhältnissen aufweist.Heat exchanger according to at least claim 1,
characterized in that the heat exchanger housing (2) is provided in a vertical orientation with a vertical cylinder axis, and in that the heat exchanger (1) has at least two regions (A, B) arranged above one another with different heat transfer ratios.
dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei übereinander angeordneten Bereiche (A, B) aus einem Heißbereich (A) mit Wärmeübertragung durch erzwungene Konvektion und Strahlung und einem Kondensationsbereich (B) mit Wärmeübertragung durch erzwungene Konvektion und Kondensation bestehen.Heat exchanger according to at least claim 5,
characterized in that the at least two superimposed areas (A, B) consist of a hot area (A) with heat transfer by forced convection and radiation and a condensation area (B) with heat transfer by forced convection and condensation.
dadurch gekennzeichnet, dass sich die wendelförmige Rohrleitung (3) ausgehend vom oberen Heißbereich (A) in den unteren Kondensationsbereich (B) erstreckt, und dass die wendelförmige Rohrleitung im oberen Heißbereich mit einer weiteren Schlauchwellung mit flacheren Wellenflanken als im unteren Kondensationsbereich versehen ist.Heat exchanger according to at least claim 6 and claim 3,
characterized in that the helical pipe (3) extends from the upper hot area (A) into the lower condensation area (B), and in that the helical pipe in the upper hot area is provided with a further hose corrugation with flatter wave flanks than in the lower condensation area.
dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Leitungsabschnitte (3a, 3b) mit unterschiedlichen Wellengeometrien einstückig miteinander verbunden sind und ineinander übergehen.Heat exchanger according to at least claim 4,
characterized in that the at least two line sections (3a, 3b) with different shaft geometries are integrally connected to one another and merge into one another.
dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Leitungsabschnitte (3 a, 3 b) mit unterschiedlichen Wellengeometrien jeweils verschiedenen Wellschläuchen zugeordnet sind, und
dass die zumindest zwei Wellschläuche durch Fügen zu der wendelförmigen Rohrleitung verbunden sind. Heat exchanger according to at least claim 4,
characterized in that the at least two line sections (3a, 3b) with different corrugation geometries are each assigned to different corrugated hoses, and
that the at least two corrugated hoses are connected by joining to the helical pipeline.
dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung zumindest zwei Leitungsabschnitte mit unterschiedlichen Schlauchgeometrien wie insbesondere unterschiedlichen Innendurchmessern und/oder Wanddicken aufweist.Heat exchanger according to at least claim 1,
characterized in that the pipeline has at least two line sections with different hose geometries such as in particular different inner diameters and / or wall thicknesses.
dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung zumindest zwei aus unterschiedlichen Materialien hergestellte Leitungsabschnitte aufweist.Heat exchanger according to at least claim 1,
characterized in that the pipeline has at least two pipe sections made of different materials.
dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung zumindest zwei Leitungsabschnitte mit unterschiedlicher Wellenhöhe aufweist.Heat exchanger according to claim 1,
characterized in that the pipeline has at least two line sections with different wave heights.
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