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    • 专利摘要:

    公开号:WO1979000766A1
    申请号:PCT/CH1979/000040
    申请日:1979-03-14
    公开日:1979-10-04
    发明作者:H Bieri
    申请人:Sulzer Ag；H Bieri；
    IPC主号:F28F21-00
    专利说明:
    [0001] Wärmeübertragersystem und Verfahren zu seiner Herstellung
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Wärmeübertrager-System mit mindestens einem Wärmeübertrager, der aus mindestens einem ein erstes Wärmeübertragungsmedium führenden Rohr besteht, das so gebogen ist, dass benachbarte Abschnitte zu einer dichten Wand verbunden sind.
    [0003] Bei bekannten Wärmeübertragersystemen dieser Art (DE-OS 22 37 430) sind die Rohre direkt oder über Stege miteinander verschweisst, so dass RohrSchwingungen vermieden und die Aufhängung der Rohre erleichtert wird. Diese Vorteile kommen insbesondere bei hoher Temperatur voll zur Geltung.
    [0004] Soll ein solches Wärmeübertragersystem bei massigen Temperaturen im Bereich von 0 - 200 °C betrieben werden, so ist es verhältnismässig kostspielig, insbesondere wenn das die Wand bestreichende, zweite Medium einen relativ schlechten Wärmeübergang aufweist.
    [0005] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, für die zuvor genannten Bedingungen das bekannte Wärmeübertragersystem so zu verbessern, dass es wirtschaftlicher herstellbar ist und dass auf der Seite der zweiten Mediums die Wärmeübertragungsfläche ein Mehrfaches der Innenoberfläche des Rohres beträgt..
    [0006] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zum Bilden der dichten Wand das Rohr mit einem Metall umgössen ist und dass die Wand auf mindestens einer Seite, die von einem zweiten an der Wärmeübertragung beteiligten Medium bestrichen wird, wärmeleitende Vorsprünge, z. B. Rippen, aufweist. Durch diese Gestaltung wird der zusätzliche Vorteil gewonnen, dass das Rohrmaterial durch den Gussmantel vor Korrosionsangriffen geschützt ist.
    [0007] Soll das Wärmeübertragersystem die Form eines Quaders aufweisen, so wird dies am besten dadurch erreicht, dass das Rohr jedes Wärmeübertragers in einer einzigen Ebene schlangen- oder mäander-artig verläuft. Bilden die Zu- und Wegführleitungen kreis- oder kreisringförmige Anschlussquerschnitte, so ist es zweckmässig, den Wärmeübertrager derart auszubilden, dass das Rohr oder die Rohre nach Schraubenlinien auf einem einzigen, fiktiven Rohrzylinder verlaufen. Eine solche Anordnung hat auch besondere Vorteile, wenn das zweite Medium einen vom Atmosphärendruck stark unterschiedlichen Druck aufweist, indem die Rohrwendel mit ihrem Gussmantel zur tragenden Wand ausgebildet ist. Wird zur Verbesserung des Wärmeübergangs auf der Seite des zweiten Mediums eine hohe Strömungsgeschwindigkeit vorgesehen, so kann es im Falle einer kreiszylindrischen Anordnung des Wärmeübertragers vorteilhaft sein, wenn die Vorsprünge als radial ausspringende Rippen ausgebildet sind, die im wesentlichen in Achsrichtung des Rohrzylinders verlaufen, da auf diese Weise der Gesamtdruckabfall .verhältnismässig klein gehalten werden kann. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist deren einfache Herstellung. 1st dagegen der Mengenstrom des zweiten Mediums relativ klein und kann man, z. B. aus Verschmutzungsgründen, die Strömungsquerschnitte für das zweite Medium nicht beliebig verkleinern, so ist es vorteilhaft, dass die Vorsprünge als radial ausspringende Rippen ausgebildet sind, die im wesentlichen nach Schraubenlinien verlaufen.
    [0008] Um die Temperaturdifferenz am Gussmaterial des Wärmeübertragers möglichst klein und gleichmässig zu halten, lassen sich bei nach Schraubenlinien gewundenen Rohren die Rippen vorzugsweise so ausbilden, dass die Windungen der Rohre in umgekehrtem Sinn ansteigen als diejenigen der Rippen. Eine erhebliche Verbesserung des Wärmeübergangs auf der Seite des zweiten Mediums kann dadurch erzielt werden, dass der Rippenquerschnitt baumartig sich verästelt. Um WärmeSpannungen in den Rippen zu verringern, werden die Rippen mit Vorteil in ihrer Länge unterteilt. Dabei ist es zweckmässig, eine Trennfuge von etwa der Rippendicke vorzusehen. Eine erhebliche Verbesserung des Wärmeübergangs kann sodann dadurch erzielt werden, dass jeweils eine der Austrittskanten der Rippen einseitig angeschärft ist. Durch den dadurch erzielten Coandaeffekt wird jeweils die Grenzschicht von der einen Seite des schmalen Strömungskanals zwischen den Rippen auf die andere Seite der Rippen geleitet, sodass sich bei jeder Trennfuge neue Grenzschichten bilden.
    [0009] Gute Wärmeleitungsverhältnisse werden geschaffen, wenn das zum Vergiessen der Rohre verwendete Material zu mindestens 50 % aus Aluminium besteht. Fertigungsvorteile entstehen dadurch, dass das Rohr oder die Rohre aus Stahl oder einem anderen, bei höherer Temperatur als der Schmelztemperatur des Vergussmetalls schmelzenden Metall besteht. Das Rohr oder die Rohre bilden damit nicht nur eine "verlorene Schalung", sondern sie gewährleisten auch eine besser beherrschbare Oberflächengüte im Strömungsbereich des ersten Mediums. Die Vergrösserung der Kapazität eines Wärmeübertragers wird zweck- massig dadurch erzielt, dass er von mindestens einem zweiten Wärmeübertrager gleicher Art benachbart ist, wobei die Wärmeübertrager sich mindestens nahezu berühren, und wobei, bei kreiszylindrischer Ausbildung der Wärmeübertrager, die se konzentrisch zueinander angeordnet sind.
    [0010] Die Wärmeübertrager lassen sich besonders einfach herstellen, wenn zunächst die Rohre gebogen und in eine Giessform eingelegt werden, diese Form daraufhin ausgegossen wird und hernach die Vorsprünge spanabhebend aus dem Gussmaterial herausgearbeitet werden. Zur Verringerung der Zerspanungsarbeit kann es zweckmässig sein, dass die Rohre gebogen und in eine Giessform eingelegt werden, dass sodann die Form ausgegossen und darauf das Gussstück spanabhebend so bearbeitet wird, dass Vertiefungen zur Verankerung von die Vorsprünge bildenden rippenartigen Teilen entstehen, die hernach in diese Vertiefungen eingestemmt, eingelötet oder ein geschweisst werden.
    [0011] Bei der Massenproduktion von Wärmeübertragern lassen sich dadurch Einsparungen erzielen, dass die Rohre gebogen und zusammen mit rippenartigen Teilen in die Giessform eingelegt werden, die hernach so ausgegossen wird, dass die rippenartigen Teile ausschliesslich mit ihrem Fuss in die Gussmatrix eingeschlossen werden. Weiter verbilligen lässt sich die Herstellung der Wärmeübertrager, wenn die rippenartigen Teile durch Strangpressen hergestellt werden.
    [0012] WärmeSpannungen im Gefüge der Wärmeübertrager lassen sich da durch erheblich herabsetzen, dass Rohrmaterial verwendet wird, das eine von der Schmelztemperatur des Gussmaterials sich nicht stark unterscheidende Schmelztemperatur aufweisi, wobei während des Giessvorgangs das Rohr oder die Rohre mit mit einem Füllstoff, vorzugsweise Sand gefüllt sind. Die Wärmekapazität des Füllstoffs verhindert dabei ein durchgehendes Aufschmelzen der Rohre. Ferner verhindert er ein Ein beulen unter der Wirkung des Drucks der Schmelze. Wird der Wärmeübertrager in grösserer Stückzahl gebaut, so kann es, wenn das Rohrmaterial eine von der Schmelztemperatur des Gussmaterials sich nicht stark unterscheidende Schmelztemperatur aufweist, vorteilhaft sein, wenn während des Giessvorgangs das Rohr oder die Rohre innen - vorzugsweise durch ein strömendes Hilfsmedium - gekühlt werden.
    [0013] Mehrere Wärmeübertrager können dadurch zu einem quaderförmigen System zusammengefügt sein, dass jeweils die äussersten Rippen benachbarter Wärmeübertrager zur Bildung eines geschlossenen, das zweite Medium führenden Kanals dicht miteinander verbunden, vorzugsweise miteinander verschweisst sind.
    [0014] Die Erfindung wird nun an einigen in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
    [0015] Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Kasten mit mehreren, ebenen Wärmeübertragern.
    [0016] Fig. 2 stellt einen Querschnitt II - II durch den Kasten nach Fig. 1 dar.
    [0017] Fig. 3 ist ein Querschnitt durch zwei konzentrisch angeordnete, kreiszylindrische Wärmeübertrager.
    [0018] Fig. 4 zeigt, in vergrössertem Massstab, einen Längsschnitt IV - IV der Wärmeübertrager nach Fig. 3.
    [0019] Fig. 5 zeigt, analog zu Fig. 3, einen Querschnitt durch zwei konzentrisch angeordnete Wärmeübertrager, von denen der innere beidseitig Rippen aufweist.
    [0020] Fig. 6 stellt einen Längsschnitt einer Variante zu Fig. 5 dar.
    [0021] Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch ein System mehrerer Wärmeübertrager, in denen jeweils ein Rohr nach einer Spirale angeordnet ist.
    [0022] Fig. 8 ist ein in den Höhenstufen VIIIi, VIII2 und VIII3 verlaufender Horizontalschnitt durch einen der Wär meübertrager nach Fig. 7.
    [0023] Fig. 9 veranschaulicht den Querschnitt durch zwei Rippen mit Aesten.
    [0024] Fig. 10 zeigt den Querschnitt einer anderen Ausführungsfor von verästelten Rippen sowie ihre gegenseitige An Ordnung.
    [0025] Fig. 11 und 12 stellen Querschnitte durch weitere verästel te Rippen dar, die aus Blechstreifen hergestellt sind.
    [0026] Fig. 13 zeigt einen fragmentarischen Querschnitt durch einen kreiszylindrischen Wärmeübertrager mit einfachen Rippen, die nach Schraubenlinien verlaufen.
    [0027] Fig. 14 lässt die Abwicklung eines Zylinders mit schrauben förmig verlaufenden, unterbrochenen Rippen erkennen.
    [0028] Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 sind mehrere ebene Wärmeübertrager 1, von denen nur zwei gezeichnet sind, zu einem Kasten 2 zusammengefügt. Jeder der Wärmeübertrage besteht aus einem Rohr 3, das in je einer vertikalen Ebene hin und her gebogen ist. Die Rohre 3. sind je mit einem Aluminiumkörper 4 umgössen, dessen zur Ebene des zugehörig Rohres parallele Seitenflächen eingegossene Rippen 5 aufweisen. Die äussersten Rippen 5' sind etwas länger als die übrigen Rippen und jeweils durch eine Schweissnaht 6 mit einer anstossenden Rippe 5' eines benachbarten Wärmeübertragers 1 verbunden, so dass die erwähnte Kastenform ent- steht. Bei den an den Enden des Kastens angeordneten Wärmeübertragern 1 ist jeweils auf der freien Seite eine End- platte 8 angeschweisst, die sich über die ganze äussere Rippenfläche dieser Wärmeübertrager erstreckt. Am oberen Ende jeder Endplatte 8 ist je eine Trichterwand 9 und an den durch die verbundenen Rippen 5' gebildeten oberen Querkanten der Wärmeübertrager sind zwei Trichterflächen 10 und 11 angeschweisst. An diesen Trichter ist - was aus der Zeichnung nicht ersichtlich ist - eine Abfuhrleitung angeschlossen. Ein gleicher Trichter mit Zufuhrleituηg für das zweite Medium befindet sich am unteren Ende.
    [0029] Die Rohre 3 treten oben und unten seitlich aus dem Kasten 2 aus und enden an Flanschen 13. Die Flansche 13 sind mit Flanschen von Rohrstutzen 14 verbunden, die oben in einen Verteiler 15 und unten, auf der Zeichnung nicht ersichtlich, in einen Sammler münden. Diese Verteiler und Sammler sind, der Wärmedehnungsunterschiede des Sammlers bzw. Verteilers einerseits und des Aluminiumkörpers andererseits Rechnung tragend, durch Faltenbälge 17 unterteilt.
    [0030] Im Betrieb -werden die Räume zwischen den Endplatten 8 und den ihnen benachbarten Wärmeübertragern 1 und die Räume zwisehen einander benachbarten Wärmeübertragern 1 von unten nach oben von einem wärmeabgebenden Gas durchströmt. Durch die Rohre 3 fliesst Wasser von oben nach unten, aus dem Verteiler 15 in den nicht gezeichneten, aber bereits erwähnten Sammler. Durch die grosse Wärmeübertragungsfläche der Rippen 5 wird die relativ schlechte Wärmeübergangszahl des Gases kompensiert, sodass die Temperaturdifferenz zwischen dem wärmeabgebenden Gas und der wärmeaufnehmenden Oberfläche der Rippen 5 verhältnismässig klein bleibt. Die Rippen 5 sind mit Anzug ausgebildet, sodass der im Bereich des Rippenfusses erhöhte Wärmestrom mit verhältnismässig geringem Temperaturabfall zum Rohr 3 strömen kann. Da das im Rohr 3 fliessende Wasser einen guten Wärmeübergang gewährleistet, treten auch wasserseitig keine hohen Temperaturdifferenzen auf. Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 sind Rohre 3a und 3b nach Schraubenlinien gewunden. Jede so gebildete Rohrwendel ist durch einen Aluminiumkörper 4a bzw. 4b umgössen, je einen kreiszylindrischen Wärmeübertrager la und lb bildend. Der Wärmeübertrager la weist auf seiner Innen seite radiale Längsrippen 5 auf, während die zylindrische Aussenseite glatt ist. Ausser den normalen Rippen 5 des Wärmeübertragers 4b ist eine stark verbreiterte Rippe 23 vorgesehen, in der ein mit dem oberen Ende der Rohrwendel verbundenes Rohrstück 24 achsparallel nach unten verläuft. Unterhalb des Wärmeübertragers führt das Rohrstück 24, eine nicht gezeichnete Trichterwand durchstαssend, nach aussen.
    [0031] Im Betrieb wird der von den Oberflächen der Rippen 5 begrenzte, stark zerklüftete Ringraum in axialer Richtung von einem Gas durchströmt, während die beiden Rohre 3a und 3b, die vorzugsweise parallel geschaltet sind, von einer Flüssigkeit durchströmt werden.
    [0032] Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind im Unterschied zu Fig. 3 und 4 auch auf der Innenseite des Wärmeübertragers 4b Rippen angeordnet. Der Strömungskanlal des Gases wird innen begrenzt durch einen kreiszylindrischen Verdränger 25 Ebenso könnte auch der äussere Wärmeübertrager 4a mit Aussenrippen versehen und von einem kreiszylindrischen Mantel umgeben sein.
    [0033] Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 5 dadurch, dass der innere Wärmeübertrager 4b zwei Rohrwendeln 3c und 3d aufweist, die beide an ihrem oberen Ende in ein gemeinsames Sammelrohr 26 münden, das von einem Aluminiummantel 27 umgeben ist, durch die Wand eines Trichters 28 führt und schliesslich im Freien mit einem Flansch 29 endet. Das obere Ende der Rohrwendel 3a verlässt den Wärmeübertrager 4a ausserhalb des Trichters 28. Sein Ende ist mit einem Flansch 29' versehen. Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 7 und 8 sind fünf Wärmeübertrager 4f...4k als kreisringförmige Scheiben ausgebildet und koaxial übereinander angeordnet. Innerhalb der Wärmeübertrager 4f...4k verlaufen die Rohre 3f...3k nach Spiralen gebogen. Die Rippen stehen jeweils senkrecht zur Ebene der Rohre 3 und sind nach Evolventen gebogen.
    [0034] Die Wärmeübertrager 4f...4k sind aussen von einem zylindrischen Mantel umgeben, der durch ebene Ringbleche 31, 32 und 33 mit den Wärmeübertragern 4f , 4h bzw. 4k dicht verbunden ist. Auf der Innenseite der Wärmeübertrager sind zwei Absperrscheiben 35 und 36 in der Bohrung der Wärmeübertrager 4g bzw. 4i angeordnet.
    [0035] Am zweitobersten Wärmeübertrager 4g, der in Fig. 8 teils im Grundriss, teils im Horizontalschnitt dargestellt ist, führen die evolventenförmigen Rippen, wenn man sie in Gegenzeigerrichtung verfolgt, an der Oberseite der Scheibe (Schnitt VIII1) von aussen nach innen und auf der Unterseite von innen nach aussen. Der oberste Wärmeübertrager 4f trägt nur auf seiner Unterseite Rippen, die wie diejenigen auf der Oberseite der Nachbarscheibe 4g verlaufen. Der Wärmeübertrager 4i ist gleich ausgebildet wie 4g, während der dazwischenliegende Wärmeübertrager 4h umgekehrt verlaufende Rippen aufweist: auf der Oberseite führen sie - immer auf den Gegenzeigersinn bezogen - von innen nach aussen und auf der Unterseite von aussen nach innen. Der unterste Wärmeübertrager 4k trägt nur auf seiner Oberseite Rippen, die von innen nach aussen verlaufen.
    [0036] Durch diese Rippenanordnung wird erreicht, dass das gasförmige Medium, das von unten durch den Eintritt 50 zentral in den Stapel der Wärmeübertrager eintritt, zwischen den einander zugewendeten Rippen 5 der Wärmeübertrager 4i und 4k im Gegenzeigersinn nach aussen strömt, durch den unteren Ringraum 42 zwischen dem Wärmeübertrager 4i und dem Mantel 30, weiter im Gegenzeigersinn rotierend, aufsteigt und im Gegenzeigersinn durch die Zwischenräume zwischen den Wärmeübertragern 4h und 4i nach innen strömt. Gleichsinnig weiterrotierend strömt es zwischen den Wärmeübertragern 4g und 4h nach aussen in den oberen Ringraum 42 ' und gelangt schliesslich, zwischen den Wärmeübertragern 4f und 4g nach innen strömend, zur Austrittsöffnung 51 des Wärmeübertrager systems.
    [0037] Jedes der Rohre 3g...3i erstreckt sich zunächst radial bis zur zugehörigen Scheibe des Wärmeübertragers., wobei der innerhalb des Mantels 30 befindliche radiale Abschnitt 38 mit Aluminium umgössen ist. In der Scheibe verläuft jedes Rohr 3g...3i als Spirale 40, vorzugsweise als Evolvente mit geringer radialer Teilung gewickelt, bis gegen den Innen- rand der Scheibe. Dort tritt jedes der Rohre 3g...3i jeweils in die Etage der Rippen auf der Unterseite des betreffenden Wärmeübertragers über, wo es als Evolventenrohr 41 in einer verdickten Rippe 23' eingebettet ist, die - wie die Nachbarrippen - evolventenförmig verläuft. Am äusseren Rand der Scheibe geht jedes Evolventenrohr 41 in einen radialen Rohrabschnitt 43 über, der den Mantel 30 durchdringt und innerhalb des Mantels mit Aluminium umgössen ist. Die Rohre 3f und 3k haben ebenfalls radiale, jedoch ausserhalb der Ringräume 42 und 42' befindliche Rohrabschnitte 39, die in der Scheibe 4f und 4k in Spiralrohre übergehen. Am inneren Rand dieser beiden Scheiben sind die Spiralrohre nach oben bzw. unten aus der Scheibe herausgeführt und setzen sich als Rohr 44 bzw. 45 fort. Um die Strömverluste wasserseitig klein zu halten, sind die Richtungsänderungen des Rohres dadurch möglichst gering gewählt, dass das Wasser innerhalb eines Wärmeübertragers im Spiralrohr 40 wie auch im Evolventenrohr 41 im gleichen Sinne kreist. Da die Richtung der Evolventenrohre 41 wegen der abwechselnden Richtun der aufeinanderfolgenden unteren Rippen abwechselt, wechseln auch die Drehrichtungen der Spiralrohre 40 aufein- anderfolgender Wärmeübertrager. So ist das Spiralrohr 40 der Wärmeübertrager 4g und 4i von aussen nach innen im Gegenzeigersinn gewunden, während dasjenige der Wärmeübertrager 4h und 4k im Uhrzeigersinn von aussen nach innen läuft.
    [0038] Durch die Anordnung der Evolventenrohre 41 auf der Unterseite der Scheibe 4g...4k wird erreicht, dass die Spiralabschnitte 40 der Rohre besser entwässerbar sind und dass die Gasquerschnitte gleichmässig verlaufen. Am obersten WärmeÜbertrager 4f ist auf diese beiden Vorteile verzichtet worden, da das Evolventenrohr 44 nach oben weggeführt ist. Hierdurch wird andererseits das Gewicht des Aluminiumgusses etwas herabgesetzt.
    [0039] Die Rohre 3f...3k werden zweckmässig in Serie geschaltet, und zwar nach dem Gegenstromprinzip, das sich allerdings hier nicht konsequent verwirklichen lässt. Nach einer zweckmässigen Schaltungsform ist deshalb der Rohrabschnitt 39 des Wärmeübertragers 4f mit dem Evolventenrohr 41 des Wärmeübertragers 4g verbunden, wobei das Evolventenrohr 44 den Wassereintritt bildet. Der Rohrabschnitt 38 des Wärmeübertragers 4g ist mit dem Abschnitt 38 des Wärmeübertragers 4h, dessen Evolventenrohr mit dem Abschnitt 38 des Wärmeübertragers 4i und schliesslich das Evolventenrohr des Wärmeübertragers 4i mit dem Abschnitt 39 des Wärmeübertragers 4k verbunden. Praktische. Ueberlegungen wie auch thermo- dynamische Rechnungen können auch zu einer anderen Schaltung führen.
    [0040] Während in den bisher besprochenen Ausführungsbeispielen stets einfache, gerade Rippen vorausgesetzt wurden, kann es auch zweckmässig sein, die Rippen zu verästeln, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist. Auf dem Wärmeübertragerkörper 55, in dem das Rohr 3 eingegossen ist, sind flache Nuten 56 eingedreht, in welche Rippen 57 eingelötet sind. Diese Rippen 57 weisen eine stammförmige Mittelrippe 58 auf, von denen beidseitig je vier Astrippen 59 abzweigen. Fig. 10 zeigt eine verbesserte Form verzweigter Rippen. Die Stammrippe 58 verläuft gegen den Rippenfuss 54, dem zunehmenden Wärme ström entsprechend, verdickt und die Astrippen 59 sind schräggestellt, sodass der Wärmestrom auf kürzerem Weg den den Rippenfuss 54 erreicht. Die Astrippen nach Fig. 10 sind überdies so angeordnet, dass die Zwischenräume für das die Rippen umströmende Medium einen möglichst wenig sich ändern den, hydraulischen Radius aufweisen.
    [0041] Rippen nach Fig. 10 lassen sich leicht giessen, während das Strangpressen wegen der ungleichmässigen Querschnittverteilung Schwierigkeiten bietet. Diesbezüglich günstiger sind die Querschnittformen nach den Fig. 11 und 12, die durch Verlöten einfacher Winkelprofile 60 zusammengesetzt sind. Diese können durch Abkanten von Blechen oder durch Strangpressen gebildet werden. Die Profile 60 werden vorzugsweise mit einem ersten, hochschmelzenden Lot zu einer verästelten Rippe zusammengefügt, die hernach mit einem zweiten weniger hochschmelzendem Lot in die Nuten 56 des Wärmeübertragers 55 eingelötet wird.
    [0042] Im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 13 erstrecken sich von einem kreiszylindrischen Wärmeübertrager 60 Rippen 61 radia nach innen, wobei die Rippen nach Schraubenlinien verlaufen Durch diese Anordnung wird der Strömungsweg länger und gleichzeitig der Strömungsquerschnitt geringer, was mithelfen kann, den Wärmeübergang zu optimieren.
    [0043] Fig. 14 zeigt die Abwicklung eines Wärmeübertragers mit geneigt verlaufenden, unterteilten Rippen. Jeweils die eine (70) der Austrittskanten 70, 71 der Rippen ist mit grossem Radius abgerundet. Dies hat zur Folge, dass durch Coanda- Effekt jeweils eine dünne Schicht des zwischen den Rippen strömenden Mediums durch die Lücke zwischen aufeinander- folgenden Rippen in den nächsten Strömungspfad hinüberwechselt. Durch dieses Phänomen kann der Wärmeübergang zusätzlich verbessert werden. Die in Fig. 14 geneigt dargestellten Rippen können auch in axialer Richtung verlaufen, wobei dann die Unterbrüche zwischen den Rippen einer Schraubenlinie folgen können.
    [0044] Selbstverständlich lässt sich das in Fig. 14 dargestellte Prinzip auch am ebenen Wärmeübertrager nach Fig. 1 anwenden.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    1. Wärmeübertragersystem mit mindestens einem Wärmeübertrager, der aus mindestens einem ein erstes Wärmeübertragungsmedium führenden Rohr besteht, das so gebogen ist, dass benachbarte Abschnitte zu einer dichten Wand verbunden sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass zum Bilden der dichten Wand das Rohr mit einem Metall umgössen ist und dass die Wand auf mindestens einer Seite, die von einem zweiten an der Wärmeübertragung betei- ligten Medium bestrichen wird, wärmeleitende Vorsprünge, z. B. Rippen, aufweist.
    2. Wärmeübertragersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr jedes Wärmeübertragers in einer einzigen Ebene schlangen- oder mäanderartig verläuft.
    3. Wärmeübertragersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr jedes Wärmeübertragers nach eine Schraubenlinie auf einem einzigen, fiktiven Rohrzylinder verläuft.
    4. Wärmeübertragersystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Vorsprünge als radial ausspringende
    Rippen ausgebildet sind, die im wesentlichen in Achsrich tung des Rohrzylinders verlaufen.
    5. Wärmeübertragersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge als radial ausspringende Rippen ausgebildet sind, die im wesentlichen nach Schrau benlinien verlaufen.
    6. Wärmeübertragersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das nach Schraubenlinien gewundene Rohr jedes Wärmeübertragers in umgekehrtem Sinn ansteigt als die nach Schraubenlinien gewundenen Rippen.
    7. Wärmeübertragersystem nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rippenquerschnitt baumartig sich verästelt.
    8. Wärmeübertragersystem nach einem der Ansprüche 4 - 7, da durch gekennzeichnet, dass die Rippen in ihrer Länge un terteilt sind.
    9. Wärmeübertragersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterteilungsstelle eine Trennfuge von etwa der Rippendicke vorgesehen ist.
    10. Wärmeübertragersystem nach Anspruch 9, wobei Mittel vor gesehen sind, um die Rippen in ihrer Längsrichtung von einem zweiten, an der Wärmeübertragung beteiligten Medium bestreichen zu lassen, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine der Austrittskanten der Rippen einseitig angeschärft ist.
    11. Wärmeübertragersystem nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zum Vergiessen der Rohre verwendete Metall zu mindestens 50 % aus Aluminium besteht.
    12. Wärmeübertragersystem nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr jedes Wärmeübertragers aus Stahl oder einem anderen Metall besteht, das bei höherer Temperatur als der Schmelztemperatur des Vergussmetalls schmilzt.
    13. Wärmeübertragersystem nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Wärmeüber trager gleicher Art so benachbart sind, dass sie sich nahezu berühren.
    14. Wärmeübertragersystem nach Ansprüchen 3 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass. die Wärmeübertrager konzentrisch angeordnet sind.
    15. Wärmeübertragersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die äussersten Rippen benachbar ter Wärmeübertrager zur Bildung eines geschlossenen, das zweite Medium führenden Kanals dicht miteinadner verbunden, vorzugsweise miteinander verschweisst sind.
    16. Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragersystems nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr jedes Wärmeübertragers gebogen und in eine Giessform eingelegt wird, dass diese Form daraufhin mit einem Metall ausgegossen wird und hernach die Vorsprünge spanabhebend aus dem Gussmaterial herausgearbeitet wer den.
    17. Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragersystems nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr jedes Wärmeübertragers gebogen und in eine Giessform eingelegt wird, dass sodann die Form mit einem Metall ausgegossen und daraufhin das Gussstück derart spanabhebend bearbeitet wird, dass Vertiefungen zur Verankerung von die Vorsprünge bildenden rippenar- tigen Teilen entstehen, die dann in diese Vertiefungen eingestemmt, eingelötet oder eingeschweisst werden.
    18. Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragersystems nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr jedes Wärmeübertragers gebogen und zusammen mit die Vorsprünge bildenden, rippenartigen Teilen in eine Giessform eingelegt werden, die hernach so mit Metall ausgegossen wird, dass die rippenartigen Teile ausschliesslich mit ihrem Fuss in die Gussmatrix eingeschlossen werden.
    19. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass die rippenartigen Teile durch Strangpressen hergestellt werden.
    20. Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragersystems nach einem der Ansprüche 16 - 19, wobei das Rohrmaterial eine von der Schmelztemperatur des Gussmetalls sich nicht stark unterscheidende Schmelztemperatur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass während des Giessens das Rohr jedes Wärmeübertragers mit einem Füllstoff, z. B. Sand, gefüllt ist.
    21. Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragersystems nach einem der Ansprüche 16 - 19, wobei das Rohrmaterial eine von der Schmelztemperatur des Gussmetalls sich nicht stark unterscheidende Schmelztemperatur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass während des Giessens das
    Rohr jedes Wärmeübertragers gekühlt wird, z. B. durch ein strömendes Hilfsmedium.
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    同族专利:
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    法律状态:
    1979-10-04| AK| Designated states|Designated state(s): BR JP US |
    1979-10-04| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE FR |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    CH2800/78||1978-03-15||
    CH280078A|CH625611A5|1978-03-15|1978-03-15||DE7979900267T| DE2963708D1|1978-03-15|1979-03-14|Device for heat exchange and manufacturing process thereof|
    BR7907427A| BR7907427A|1978-03-15|1979-03-14|Sistema de transmissao de calor e processo para sua fabricacao|
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