DD152187A1

DD152187A1 - Streifenfoermiges rohreinbauelement

Info

Publication number: DD152187A1
Application number: DD22282680A
Authority: DD
Inventors: Ernst Roth
Original assignee: Ernst Roth
Priority date: 1980-07-23
Filing date: 1980-07-23
Publication date: 1981-11-18

Abstract

Die Erfindung betrifft streifenfoermige Rohreinbauelemente mit in Stroemungsrichtung wechselseitig ausgebogenen Auslaschungen zur Verbesserung des Waermeuebertragungseffektes in Rohrbuendelwaermeuebertragern. Hierbei besteht das Ziel, streifenfoermige Einbauelemente fuer verschiedene Innenrohrabmessungen jeweils fuer einen bestimmten Durchmesserbereich mit einem Werkzeug herzustellen. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass die Auslaschungen in Trapez-, Parabel- oder einer aehnlichen Form ausgebildet sind, und die Auslaschungshoehe proportional dem Schnittanteil des Hubs des zu seiner Herstellung notwendigen Werkzeuges ist. Das zur Herstellung der streifenfoermigen Rohreinbauelemente dienende Werkzeug ist in der Lage, Einbauelemente fuer verschiedene Innenrohrabmessungen bestimmter Durchmesserbereiche zu fertigen, wobei der Hub des Werkzeuges sich aus der mathematischen Beziehung alpha = arc sin (a/k&ind1! x t&indo! (1)ergibt. Eine besondere Ausfuehrg.sieht vor,dass der Spreiz der Auslaschung so festgelegt ist, dass die Schnittkante der schmalen Trapezparallelseite unter Vorspannung fest an der Rohrinnenwand anliegt.

Description

Titel der Erfindung Streifenförmiges Rohreinbauelement

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein streifenförmiges Rohreinbauelement mit in Strömungsrichtung wechselseitig ausgebogenen Auslaschungen zur Verbesserung des Wärmeübertragungseffektes in Anlagen der chemischen und petrolchemischen Industrie«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Einbau- oder Turbulenzelemente sind in einer Vielzahl bekannt und lassen sich wie^folgt in Gruppen zusammenfassen, Z₉ B. streifenförmige oder drahtförmige Einbauelemente oder Wirbelzellen, die vorwiegend bei Platten- und·Doppelrohrwärmelibertragern im Ringraum anzutreffen sind» Die DD - PS 46730 und DD - PS 47044 beschreiben Einbauelemente mit Auslaschungen, die die Aufgabe haben die WärmeUbertragungseigenschaften zwischen dem Strömungsmittel (Fluid) und der Rohrwand zu verbessern* So zeigt die DD - PS 46730 Auslaschungen, als symmetrisch geteilte Zungen ausgebildet, deren Schnittkanten der Form der Rohrwand angepaßt sind. Die Zungenhälften Jeder Auslaschung sind wechselseitig aus dem Blechstreifen herausgebogen, so daß das Strömungsmedium in. zwei Hauptströme unterteilt wird, die parallel zur Ebene des Blechstreifens, den Zungenhälften entgegengesetzt, einen nahezu sinusförmigen Verlauf zeigen«

In der DD - PS 47044 werden die Auslaschungen als ungeteilte Zungen beschrieben, die in der Richtung des strö-

mungsmittels wechselseitig ausgebogen sind und mit ihrer Schnittkante an der Rohrinnenvsandung anliegen* Das Medium trifft £uf die dem Blechstreifen abgekehrte Seite der "Zungen auf und viird an die Rbhririnenvjand geführt und abgelenkt, dabei \iird ein Teil des Mediums an den Zungen seitlich vorbeigeleitet, und der andere Teil kann durch die Öffnungen, die durch das Herausbiegen der Laschen entstanden sind, hindurchtreten* Hinter den Zungen (in Str'dniungsricht ung) koranrt es zu'einer Vermischung und zur Turbulenzbildunge

Diese beschriebene Strömungaverteilung führt zu einer ,guten D'urchmischung dea Strömungsmediums_e .Als Nachteil ervseist sich, daß bei Inbetriebnahme, auf« grund des dynamischen Druckes und der gewählten geometrischen Auslaschungsform, die Schnittkanten der Zungen nicht an der Rohrinnenwand angelegt bleiben, sondern um den Y/ärmeübertragungoeffekt zu sichern, vierden die Zungen mit Hilfe einer Tauchlotung an der Rohrinnouviand befestigt« Hierdurch vierden Reparatur- und Reinigungsarbeiten der Rohre vi ο Bent lieh erschwert _e

Ein wesentlicher Hachteil dieser beschriebenen streifanförmigen Einbauelemente zeigt sich bei ihrer Herstellung* So .viird in Abhängigkeit der verschiedensten Rohrinnenabrnessun« gen eine Vielzahl von Y/erkzeugen benötigt und zv?ar für jeden Rohrdurchmesser ein gesondertes 7/erkzeug«

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein streifenförmiges Rohr· einbauelement zu schaffen, das für verschiedene Innenrohrabmessungen z. B« für die liennbereiche

$ *£ di ^ 12 mm 12 -^ di ^. 25 mm

25 — di ^ 42 mm

mit jeweils einem Werkzeug angefertigt vierden kann« Daher soll die Laochungsform so gewählt vierden, daß die Auslaschung sich federnd an die Rohrinnenviand anlegt und eine vom strömenden Medium unbeeinflußbare, stabile Lage beibehält« ·

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Die Einbauelemente sollen bei Reinigungs- und Reparaturarbeiten leicht entfernbar sein und anschließend wiederverwendet werden können*- Im Strömungsmedium soll bekanntermaßen auch hier· bezogen auf den Rohrquerschnitt eine bessere Temperaturverteilung temperaturungleicher Teilchen erfolgen, um die Wärmeübertragung auf die Rohrwand zu erhöhen, und die erforderlichen Bauelemente besser auszunutzen·

Darlegung des Wesens« der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein streifenförmiges in der Ströraungsrichtung wechselseitig mit Auslaschungen versehenes Rohreinbauelement zu schaffen, das für verschiedene Innenrohrabmessungen bestimmter Nennbereiche mit jeweils einem Werkzeug hergestellt werden kann*

Die Form der Auslaschungen soll so festgelegt werden, daß einerseits ein Anlegen der Auslaschurigen unter Vorspannung an die Rohrinnenwand erfolgt und andererseits ein Abbau der laminaren Grenzschicht durch das Erzeugen von Turbulenzen im Rohr bewirkt wird, um eine bessere Temperaturverteilung temperaturungleicher Teilchen bezogen auf den Rohrquerschnitt zu ermöglichen.

Srfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Auslaschungen in Trapez-, Parabel oder einer ähnlichen Form ausgebildet sind, und die Auslaschungshöhe proportional dem Schnittanteil des Hubs des.zu seiner Herstellung notwendigen Werkzeugs"ist·

Das zur Herstellung dor streifenförmigen Rohreinbauelemente dienende Werkzeug ist in der Lage,Einbauelemente für verschiedene Innenrohrabraessungen bestimmter Durchmesserbereiche zu fertigen, wobei der Hub des Werkzeuges sich aus der .mathematischen Beziehung oCs arc sin (a / k^ · t_Q) (1) ergibt,

Eine besondere Ausführung sieht vor, daß der Spreiz der Auslaschung so festgelegt ist, daß die Schnittkante der schmalen Trapezparallelseite unter Spannung fest an der Rohrinnenvtand anliegt« · ' ·

Bs	zeigen;
Pig	. 1
Fig	, 2
Pig	. 3

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AusfUhrungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert vterden«. ' ' -

die An-*sicht eines erfindungsgeraäßen streifenförmigen Rohreinbauelement'es in zwei Ansichten

die Trapezform der Auslaschungen

die Beziehung Spreiz der Auslaschung a zum Winkel oC und zur Auslaschungsliöhe t_Q

Das streifenförmige Rohreinbauelement wird in das Rohr eingeschoben und an seinen Enden arretiert«. Seine Breite s ist dem Innenrohrdurchinesser di so angepaßt, daß die Auslaschungen nach beiden Seiten unter Vorspannung-mit d , dem doppelten Spreiz der Auslaschung a, an der Rohrinnenwand anliegen*

Erfindungsgemäß können die Auslaschungen im wesentlichen trapez- oder parabelforraig ausgebildet sein» Pur das Fertigen der Einbaueleniente erweist sich die Trapezform als die Günstigere, weil der Stempel des Werkzeuges einfacher zu erstellen ist. Nach den Figuren 2 und 3 besitzen die Auslaschungen die Ausla3ch.ungsh.ohe t₀ und sind im Abstand t mit einem festgelegten Spreiz der Auslaschungen a, der dem Biegewinkel der Auslaschungen OC und dem Innenrohrdurchmesser di genügt, in der Strömungsrichtung wechselseitig aus dem Blechstreifen herausgebogen*

Der Spreiz der Auslaschung a wird in Abhängigkeit vom einzustellenden Hub des Werkzeuges so gewählt, daß die Schnittkante der schmalen Trapezparallelseite b fest an die Rohr·» innenwand anlegbar ist und auch vom strömenden Medium in ihrer Lage nicht veränderbar ist·

.Die Form der ausgebogenen Auslaschungen des erfihdungsge« maßen Einbauelementes genügen dem erfindungsgemäßen Gedanken dann, wenn folgende mathematische Beziehungen erfüllt sind«,

	3!»	arc	sin	(a / k₁	• v	(1)
ß	- 2	arc	tan	(( so -	b) / (2t₀)	(2)
V	et	Tr *	t			(3)
di.	— p	• a/	k.			(4)

Darin bedeuten:

. k-, - das Verhältnis doppelter Spreiz zum Innendurchmesser

β · « der Winkel, der die Trapezform festlegt

k2 - das Verhältnis der Auelaschungshöhe t zum Abstand der Auslaschungen t

Vorzugsweise sind die auftretenden Verhältnisse wie folgt zu wählen:

b/s	» 0.10 ····	0,20	* d/di
s/di	β 0.90 ....	0,95	a t_o/t
ß_b/s	a 0,85 ....	0,90
t/s	a 1,30 ....	1,60
^k1	« 1,01 ««.·	1,04
k₂	a 0,60 ....	0,80

Die Figur 2 bezeichnet weiterhin die Auslaschungsbreite an der Biegekante der Auslaschung mit S₀ und mit c die Entfernung zwischen dem Scheitelpunkt de3 Winkels 13 und der Schnittkante der schmalen Trapezparrallelseite b. Das streifenförmige Rohreinbauelement soll in den Hennbereichen

8 <^ di *^ 12 mrn

12 ^= di — 25 mm

25 — di ^ 42 mm .

mit einem Werkzeug angefertigt werden können* Realisiert wird diese Herstellung über die mathematische

ie Ziehung naph der Erfindung,

oC « arc sin (a / Ic₁ · t_Q) ' (1)

lach der sich der HuTd des Werkzeuges bo einstellen läßt, iaß mit einem Werkzeug die Rohreinbauelemente für mehrere Innenrohrabmessungen herstellbar sind«,

Entsprechend der oben genannten Bereiche ergibt sich, daß beispielsweise das 1. Werkzeug flir di « 8, 10 u· 12 mm

das 2* » » di » 12, 14, 16, 20 . . . ' und 25 mm -

das 3» " ^w di - 25, 28, 30', 36 und 4-2 mm

ausgelegt ist.

..Pur ein erfindungsgemäßes Einbauelement mit den Rohrabmessungen 16x1 mit einem Innendurchmesser di « 14 mm ergeben sich aus den mathematischen Beziehungen (1) bis (4) und den dem Einbauelement eigenen Bedingungen die 'folgenden Abmessungen»

B	«	0,93	• di	13,	0	mm
t	. β	1,50	• S β	19,	5	mm
t₀		0,70	. t	13,	6	mm
a	SS	1,03	• 14/2 .«	7,	2	mm
06	-	31 °
^Bo		0,86	β S es	11V	2	mm
b	«	0,15	* S «	1.	95	mm
	37,6	O

Das erfindungsgenäße streifenförmige Rohreinbauelement besitzt gegenüber bisher. bekannten Formen viesentlicho-Vorteile·

So ermöglicht die Trapez» bzM* Parabelform der Auslaschungen eine Herstellung, box der ein Yierkzeug für. mehrere Rohrinnendurchmesser eines bestimmten Durchmesserbereichea verwendet vierden kann«

Der Einbau von solchen Elementen zur Verbesserung der Wärme-

Übertragung in Rohren von RWÜ wird hierdurch unkompliziert«

Der einstellbare Spreiz der Auslaschungen a, der proportional dem eingestellten Hub des Y/erkzauges ist, gewährleistet ein stabiles Anliegen der schmalen Trapezparalleloeite b unter Vorspannung an der Rohrinnenwand, die auch vorn strömenden Medium nicht verändert werden kann.

Beim Durchströmen des Rohres trifft das Strömungsmittel auf die Auslaschungen und viird in Richtung Rohrinnenwand abger leitet und in drei Ströme geteilt» Der eine Strom tritt durch die Öffnungen im Blechstreifen, während die beiden anderen Ströme seitlich am Trapez vorbeifließen und die laminare Grenzschicht zerstören. Hinter der Auslaschung treffen die-Teilströme nieder aufeinander und erzeugen Turbulenzen·

Die, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Einbauelements, erzeugte Strömungsführung bewirkt eine sehr gute Temperaturverteilung temperaturunterschiedlicher Teilchen bezogen auf den Rohrquerachnitt und gewährleistet damit eine größtmögliche Ausnutzung der erforderlichen Bauelemente·

Außerdem läßt sich daß erfindungsgemäße Rohreinbauelement für Reparatur- und Reinigungszviecke leicht aus dem Rohr 'entfernen und anschließend wiedervervienden·

Claims

Erfindungsanspruch

1· Streifenförmiges Rohreinbauelement mit in Strömungsrichtung wechselseitig ausgebogenen Auslaschungen zur Verbesserung des Wärmeüberganges insbesondere in Rohr« biindelviärmeiibertragern, gekennzeichnet dadurch, daß die Auslaschungen in Trapez-, Parabel- oder einer ähnlichen Form ausgebildet sind, und die Auslaschungshöhe (t ) proportional dem Schnittanteil des Hubes des zu seiner Herstellung notwendigen Werkzeugs ist»

2* Streifenförmiges Rohreinbauelement nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Herstellung von Rohreinbauelementen für mehrere Innenrohrabrnessungeη eines bestimmten Durchmesserbereiches ein Werkzeug dient,

e
und der Hub des Y/erkzeugs nach der mathematischen

Beziehung

o^ ε arc sin (a/k. · t_Q) (1)

bestimmt viird, worin

oC es der Biegeviinkel der Auslaschung

a s der Spreiz der Auolaachung

kx κ das Verhältnis doppelter Spreiz (a) zum

Innenrohrdurchmes3er (di) bedeuten*

3* Streifenförmiges Rohreinbauelement nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Spreiz der Auslaschung (a) so festgelegt ist, daß die Schnittkante der schmalen Trapezparallelseite (b) unter Vorspannung fest an der Rohrinnen«and anliegt«

ys/^B-

1 Soll