EP1248064A1 - Wärmeübertrager - Google Patents

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EP1248064A1
EP1248064A1 EP02007439A EP02007439A EP1248064A1 EP 1248064 A1 EP1248064 A1 EP 1248064A1 EP 02007439 A EP02007439 A EP 02007439A EP 02007439 A EP02007439 A EP 02007439A EP 1248064 A1 EP1248064 A1 EP 1248064A1
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EP
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spirals
pipe
heat exchanger
distributor
pipes
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EP02007439A
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Peter Dr.-Ing. Albring
Alexander Dr.-Ing. Pietsch
Roland Dipl.-Ing Weidner (FH)
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Wegra Anlagenbau GmbH
Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
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Wegra Anlagenbau GmbH
Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—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
    • F28D7/04—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 spirally coiled

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, in particular for use in absorption refrigeration systems suitable is.
  • Heat exchangers of known design for absorption refrigeration systems consist of horizontal Tube bundles that are rolled or welded into tube sheets on both sides. Such Execution is z. B. described in US 5 463 880 A. In these embodiments it is problematic to compensate for the differences in length caused by thermal expansion. In addition, it is relatively expensive to distribute the solution evenly to ensure the tube bundle. This requires trickle trays with a variety of holes and other spray devices, such as. B. according to US 5 463 880 A, over the entire Pipe bundles are distributed, which means a high level of construction and maintenance The openings have been cleaned.
  • the object of the invention is therefore to find a solution that allows, if possible to arrange a large number of pipe spirals in a small space and yet a simple one Allow assembly.
  • the object is achieved by the features of the claim, by arrangement the collecting and distribution pipes on the outer circumference of the spiral, the pipe spiral on the outside Manifold begins spiraling inward, reverses near the center and in the radial gaps of the spiral led out again in opposite directions and opens into the collecting tube. That presupposes that the radial distance between the spiral turns is slightly larger than the pipe diameter.
  • the spiral can be made from two symmetrical parts. These single spirals are inserted into each other in mirror image and in the middle by a suitable piece of pipe connected with each other.
  • the overall height is minimized by arranging them vertically one below the other Spirals with their ends leading outwards alternately from left and right can be integrated into a distributor or manifold.
  • the same effect is achieved through the Separation of collecting and distribution pipes into several, but at least two individual pipes achieved.
  • the spiral ends leading outwards are alternately divided into different and manifolds integrated.
  • Fig. 1 shows how a tube spiral 2 housed in a container 1 and with the ends in a manifold 4 and a manifold 3 is integrated.
  • 1 begins the first Pipe spiral 2 in the distribution pipe 3 and ends in the same plane in the collecting pipe 4.
  • the second Pipe spiral 5 is arranged in mirror image and begins according to FIG. 2 in the collecting pipe 4 and ends in the distributor pipe 3. From FIG. 3 it can be seen how through the mutual integration of the pipe spirals 2 and 5 there is twice the installation distance at the connection point, while the pipe spirals 2 and 5 are only a simple distance apart vertically.
  • the pipe spiral 4 is the incorporation of the pipe spirals into several distributor and collecting pipes 3 and 4 shown.
  • the upper tube spiral 2 begins in the first distributor tube 3 and ends in the same Level in the first collecting tube 4.
  • the tube spiral 5 underneath begins in the second distributor pipe 3 and ends in the second header pipe 4. Also at this embodiment is sufficient with minimal vertical expansion of the tube bundle Space for the installation of the individual spirals gained.
  • the individual manifolds and manifolds 3 and 4 are each connected and have a common inflow and outflow.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, der insbesondere für den Einsatz in Absorptionskälteanlagen geeignet ist und aus übereinander angeordneten Rohrspiralen (1) besteht, die jeweils in ein Verteilerrohr und Sammelrohr münden. Durch die Erfindung soll die Montage der Rohrspiralen (2) vereinfacht werden und die Abstände zwischen den Rohrspiralen soll gering gehalten werden, um die Bauhöhe des Wärmeübertragers zu minimieren. Erfindungsgemäß werden die Rohrspiralen als Doppelspiralen ausgebildet, die von einem Punkt am Außenumfang nach innen verlaufen und sich in der Nähe des Zentrums umkehren und in den radialen Zwischenräumen in gleicher Ebene wieder nach außen geführt werden. Dadurch befinden sich beide Enden der Rohrspiralen am äußerem Umfang. Durch wechselweises Einbinden der Rohrspiralen in das Verteilerrohr (3) bzw. das Sammelrohr (4) entsteht ein ausreichend großer Montageabstand, obwohl die Rohrspiralen in sehr geringem Abstand zueinander angeordnet werden können. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, der insbesondere für den Einsatz in Absorptionskälteanlagen geeignet ist.
Bei Absorptionskälteanlagen findet ein Wärme- und Stoffaustausch an der Oberfläche der Wärmeübertrager von Absorber und Austreiber statt. Dabei wird z. B. Lithium-Bromidlösung durch Berieselung oder Versprühung über die Rohre der Wärmeübertrager verteilt. Zwischen der Lösung und dem Kühlwasser im Absorber bzw. der Lösung und dem Heizwasser im Austreiber findet der Wärmeaustausch statt.
Wärmeübertrager bekannter Bauart für Absorptionskälteanlagen bestehen aus liegenden Rohrbündeln, die beidseitig in Rohrböden eingewalzt oder eingeschweißt sind. Eine solche Ausführung ist z. B. in der US 5 463 880 A beschrieben. Bei diesen Ausführungsformen ist es problematisch, die durch Wärmeausdehnung bedingten Längenunterschiede zu kompensieren. Außerdem ist es relativ aufwendig, eine gleichmäßige Verteilung der Lösung über das Rohrbündel zu gewährleisten. Dazu müssen Rieselwannen mit einer Vielzahl von Bohrungen und andere Sprüheinrichtungen, wie z. B. gemäß US 5 463 880 A, über das gesamte Rohrbündel verteilt werden, wodurch ein hoher baulicher Aufwand und Wartungsaufwand zur Reinigung der Öffnungen zu verzeichnen sind.
Aus DE 198 02 670 A1 ist ein Wärmeübertrager für Absorptionskältemaschinen bekannt, bei dem die Wärmeübertragerrohre als ebene Rohrspiralen ausgebildet sind, die parallel zueinander mit einem Verteilrohr und einem Sammelrohr verbunden sind. Dabei wird mindestens eines dieser Rohre konzentrisch zu den Rohrspiralen angeordnet und je nach Ausführungsform der Rohrspiralen befindet sich das zweite Rohr ebenfalls im Zentrum oder am Außendurchmesser der Rohrspiralen. Mit dieser Ausführungsform werden die vorstehend beschriebenen Nachteile bekannter paralleler Rohrbündelwärmeübertrager beseitigt. Nachteilig ist es jedoch, dass, bedingt durch die Spiralform, stets ein Rohr konzentrisch angeordnet werden muß. Treten z. B. fertigungsbedingte Undichtigkeiten am Mittelrohr auf, ist deren Beseitigung nur mit großem Montageaufwand möglich. Ein weiterer Nachteil besteht bei den in einer Ebene liegenden, untereinander parallel angeordneten Spiralen durch den notwendigen vertikalen Montageabstand zwischen den Spiralen.
Je größer die erforderliche Wärmeübertragerleistung ist, um so mehr untereinander angeordnete Rohrspiralen sind zur Erzeugung der notwendigen Wärmeübertragerfläche erforderlich, was zwangsläufig zu einer Vergrößerung der Bauhöhe führt.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Lösung zu finden, die es gestattet, auf möglichst geringem Raum eine Vielzahl von Rohrspiralen anzuordnen und dabei trotzdem eine einfache Montage zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches gelöst, indem bei Anordnung der Sammel- und Verteilerrohre am Außenumfang der Spirale die Rohrspirale außen am Verteilerrohr beginnt, spiralförmig nach innen geführt wird, in der Nähe des Zentrums umkehrt und in den radialen Zwischenräumen der Spirale gegenläufig wieder nach außen geführt wird und im Sammelrohr mündet. Das setzt voraus, dass der radiale Abstand zwischen den Spiralwindungen etwas größer als der Rohrdurchmesser ist. Zur Vereinfachung der Fertigung kann die Spirale aus zwei symmetrischen Teilen hergestellt werden. Diese Einzelspiralen werden spiegelbildlich ineinander gefügt und in der Mitte durch ein geeignetes Rohrstück miteinander verbunden.
Die Minimierung der Bauhöhe wird dadurch erreicht, dass die vertikal untereinander angeordneten Spiralen mit ihren nach außen geführten Enden abwechselnd von links und rechts in ein Verteiler- oder Sammelrohr eingebunden werden. Der gleiche Effekt wird durch die Auftrennung von Sammel- und Verteilrohr in mehrere, jedoch mindestens zwei Einzelrohre erzielt. Die nach außen geführten Spiralenden werden abwechselnd in verschiedene Sammel- und Verteilerrohre eingebunden.
An folgenden Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden:
Fig. 1 zeigt wie eine Rohrspirale 2 in einem Behälter 1 untergebracht und mit den Enden in ein Sammelrohr 4 und ein Verteilrohr 3 eingebunden ist. Gemäß Fig. 1 beginnt die erste Rohrspirale 2 im Verteilrohr 3 und endet in gleicher Ebene im Sammelrohr 4. Die zweite Rohrspirale 5 ist spiegelbildlich angeordnet und beginnt gemäß Fig. 2 im Sammelrohr 4 und endet im Verteilerrohr 3. Aus Fig. 3 ist zu erkennen, wie durch die wechselseitige Einbindung der Rohrspiralen 2 und 5 der doppelte Montageabstand an der Einbindungsstelle entsteht, während die Rohrspiralen 2 und 5 vertikal untereinander nur den einfachen Abstand einnehmen.
In Fig. 4 ist die Einbindung der Rohrspiralen in mehrere Verteiler- und Sammelrohre 3 und 4 dargestellt. Die obere Rohrspirale 2 beginnt im ersten Verteilerrohr 3 und endet in gleicher Ebene im ersten Sammelrohr 4. Die darunter befindliche Rohrspirale 5 (teilweise gestrichelt gezeichnet) beginnt im zweiten Verteilerrohr 3 und endet im zweiten Sammelrohr 4. Auch bei dieser Ausführungsform wird bei minimaler vertikaler Ausdehnung des Rohrbündels ausreichend Platz für die Montage der Einzelspiralen gewonnen.
Die einzelnen Verteiler- und Sammelrohre 3 und 4 sind jeweils miteinander verbunden und besitzen einen gemeinsamen Zu- und Ablauf.

Claims (5)

  1. Wärmeübertrager mit übereinander angeordneten Rohrspiralen (2) und (5), die jeweils in ein gemeinsames Verteilerrohr (3) bzw. Sammelrohr (4) münden, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrspiralen (2) und (5) als Doppelspiralen ausgebildet sind, die von einem Punkt am Außenumfang nach innen verlaufen und sich in der Nähe des Zentrums umkehren und in den radialen Zwischenräumen in gleicher Ebene wieder nach außen geführt werden.
  2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die untereinander liegenden Rohrspiralen (2) und (5) jeweils spiegelbildlich angeordnet sind und damit mit ihren Enden abwechselnd entgegengesetzt in das Verteilerrohr (3) bzw. Sammelrohr (5) eingebunden sind.
  3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Verteilerrohre (3) und Sammelrohre (4) angeordnet sind und die Rohrspiralen (2) und (5) jeweils abwechselnd in die einzelnen Verteiler- bzw. Sammelrohre (2 bzw. 5) eingebunden sind.
  4. Wärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Verteilerrohre (3) und Sammelrohre (4) miteinander verbunden sind und jeweils einen gemeinsamen Zu- und Ablauf haben.
  5. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als Doppelspiralen ausgebildeten Rohrspiralen (2) und (5) aus jeweils zwei symmetrischen Teilspiralen bestehen, die spiegelbildlich ineinander angeordnet und in der Mitte durch eine Rohrverbindung zusammengefügt sind.
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