DD245477A1

DD245477A1 - TUBE BELT WASHER WITH HIGH PIPE DENSITY

Info

Publication number: DD245477A1
Application number: DD28582285A
Authority: DD
Inventors: Hansjoerg Brentrop; Christian Beyer; Gerhard Hulverscheidt
Original assignee: Schwermasch Liebknecht Veb K
Priority date: 1985-12-31
Filing date: 1985-12-31
Publication date: 1987-05-06

Abstract

Es wird ein Rohrbuendelwaermeuebertrager mit kreisringfoermigem Rohrbuendel und aussenberippten Rohren vorgestellt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung und Intensivierung des Waermeueberganges, eine hohe Rohrpackungsdichte sowie die Austauschbarkeit der Rohre zu erreichen, beziehungsweise zu gewaehrleisten. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe geloest, indem eine bestimmte Rohranordnung vorgeschlagen wird, die abhaengig von den Teilkreisen, der Stroemungsrichtung im Rohrbuendel und den Rippenhoehen der Rohre ist.It is a Rohrbuendelwaermeuebertrager presented with kreisringfoermigem Rohrbuendel and aussenberippten pipes. The invention has for its object to achieve an improvement and intensification of Waermeueberganges, a high density of pipe packing and the interchangeability of the tubes, or to ensure. According to the invention, the object is achieved by proposing a specific pipe arrangement which is dependent on the pitch circles, the flow direction in the pipe bend and the rib heights of the pipes.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung ist in Rohrbündelwärmeübertragern anwendbar, in denen ein Medium durch die Rohre eines kreiszylindrischen Rohrbündels und das andere Medium ringförmig in dem entsprechenden Mantelraum geführt wird, wobei die Rohre des Rohrbündels aus vorzugsweise außenberippten Rohren bestehen.The invention is applicable in Rohrbündelwärmeübertragern in which a medium through the tubes of a circular cylindrical tube bundle and the other medium is guided annularly in the corresponding jacket space, wherein the tubes of the tube bundle consist of preferably externally ribbed tubes.

Characteristic of the known technical solutions

Allgemein gibt es bei Rohrbündelwärmeübertragern eine Vielzahl von Möglichkeiten, unabhängig von der Bauart des Wärmeübertragers, die Rohrpackungsdichte zu erhöhen, daß heißt, eine möglichst große Wärmeübertragungsfläche auf kleinem Raum unterzubringen.Generally, in shell and tube heat exchangers, there are a variety of possibilities, regardless of the type of heat exchanger, to increase the pipe packing density, that is, to accommodate the largest possible heat transfer area in a small space.

Die Rohrleitung ist neben weiteren geometrischen Parametern dafür eine entscheidende Größe, wobei die gleichseitige Dreiecksteilung und die Quadratteilung überlicherweise die günstigsten Werte ergeben.The pipeline is a decisive factor in addition to other geometric parameters, the equilateral triangular division and the square division usually giving the best values.

Weiterhin ist bekannt, entsprechend den Wärmeübertragungsbedingungen Rohre mit unterschiedlich gestalteten bzw. unterschiedlich großen Außenrippen zu verwenden, um so insgesamt einen möglichst effektiven Wärmeübergang zu erreichen.It is also known, according to the heat transfer conditions to use pipes with differently shaped or different sized outer ribs, so as to achieve a total of the most effective heat transfer.

Angewandt auf schmale Kreisringflächen wird mit diesen bekannten Lösungen nicht mehr der Vorteil höchster Packungsdichte erreicht. Auch eine radiale Anordnung der Rohre in Strömungsrichtung versetzten Rohren erreicht maximal eine der gleichseitigen Dreiecksteilung gleichwertige Packungsdichte. Ist zusätzlich noch eine Austauschbarkeit der Rippenrohre zu gewährleisten, so reduziert sich die realisierbare Rohranzahl noch erheblich.Applied to narrow annular surfaces is no longer achieved the advantage of highest packing density with these known solutions. Also, a radial arrangement of the tubes offset in the flow direction reaches a maximum of the equilateral triangular division equivalent packing density. If, in addition, an interchangeability of the finned tubes can be ensured, the number of tubes that can be realized is reduced considerably.

Weiterhin sind Lösungen bekannt, die eine große Flächenauslastung und einen hohen Wärmeübergang sichern, zum Beispiel:Furthermore, solutions are known which ensure a large area utilization and a high heat transfer, for example:

— DE-OS 3021091 beschreibt ein Wärmeaustauschelement mit einer Abhängigkeit der äußeren Wärmeübergangsflächen zum Durchmesser der beaufschlagten Rohre und der Strömungsquerschnitte und mit einer zweiten Abhängigkeit zwischen mindestens zwei mit kreisförmigen, jedoch unterschiedlich großem Strömungsquerschnitt ausgebildeten Rohren mit Querrippe gleicher Außenabmessungen und gleicher Teilung in Strömungsrichtung.DE-OS 3021091 describes a heat exchange element with a dependence of the outer heat transfer surfaces to the diameter of the impinged tubes and the flow cross sections and with a second dependence between at least two circular but differently sized flow cross-section tubes with transverse ribs of the same outer dimensions and the same pitch in the flow direction.

— DE-OS 3044164 beschreibt einen Wärmeaustauscher, in dem die Rohre in konzentrischen Gruppen radial in Strömungsrichtung angeordnet sind, wobei ein definierter Abstand für die Rohre verwendet wird, der eine konstante Massenströmungsgeschwindigkeit durch das Rohrbündel erlaubt. Verwendet wurde hier die Dreiecksteilung.DE-OS 3044164 describes a heat exchanger in which the tubes are arranged in concentric groups radially in the flow direction, wherein a defined distance is used for the tubes, which allows a constant mass flow rate through the tube bundle. The triangular division was used here.

— DR-PS 395685 beschreibt eine in Strömungsrichtung durch Ausbildung der Rippen zunehmende Packungsdichte bei annähernd gleichgroßem Strömungsquerschnitt in den Rohren.- German Pat. No. 395,685 describes a packing density which increases in the flow direction as a result of the formation of the ribs and has an approximately uniform flow cross-section in the tubes.

Alle diese Konstruktionsprinzipien, angewandt auch auf kreisringförmige Rohrbündel, bieten Nachteile, da sie strömungsbedingte Wärmeübertragungsbedingungen im Kreisringraum nicht beachten und bei Gewährleistung der Austauschbarkeit der Rohre zu Verlusten an Austauschfläche führen.All of these design principles, applied also to annular tube bundles, have disadvantages in that they do not heed flow-related heat transfer conditions in annulus space and, while ensuring interchangeability of the tubes, result in loss of exchange area.

So liegen im Außenbereich die Strömungsgeschwindigkeiten unter denen des Innenbereiches und bewirken im Außenbereich ein Absinken der Wärmeübergangszahlen. Außerdem wird der Außenbereich uneffektiv genutzt, weil zwischen den Rohren große Bypass-Strömungen auftreten können. Günstigenfalls kann bei einer radialen Teilung der Außenbereich die gleiche Wärmeübertragungsfläche aufweisen, wie der Innenbereich.In the outdoor area, for example, the flow velocities are lower than those of the inner area and, in the outdoor area, cause the heat transfer numbers to decrease. In addition, the outdoor area is used ineffective, because between the pipes large bypass flows can occur. Conveniently, with a radial division, the outer area can have the same heat transfer area as the inner area.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine Lösung zur Gestaltung der Rohranordnung bei kreisförmigen Rohrbündeln zu erreichen, die eine effektive Auslastung des zur Verfugung stehenden Raumes erlaubt und dabei den Materialeinsatz und den Energieaufwand bei Erhöhung der Lebensdauer verringert.The aim of the invention is to achieve a solution for the design of the tube assembly in circular tube bundles, which allows an effective utilization of the available space while reducing the use of materials and the energy consumption while increasing the life.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, bei Rohrbündelwärmeübertragern mit kreisringförmigem Rohrbündel eine Verbesserung der Wärmeübergangsbedingungen sowie eine hohe Rohrpackungsdichte durch eine den Strömungsverhältnissen angepaßte Rohranordnung und Rohroberflächenvergrößerungsrate zu erreichen bei gleichzeitiger Gewährleisung der Austauschbarkeit der Rippenrohre.The invention is based on the technical object at Rohrbündelwärmeübertragern with annular tube bundle to improve the heat transfer conditions and a high density of tube packing by a flow conditions adapted pipe arrangement and pipe surface enlargement rate while ensuring the interchangeability of the finned tubes.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem kreisringförmigen Rohrbündel Rohre mit verschiedenen Rippenhöhren zum Einsatz kommen, die in Dreieckstellung angeordnet sind. Das Mantelraummedium durchströmt das kreisringförmige Rohrbündel. Dieaußenberippten Rohre des Rohrbündels sind in bekannter Weise von innen nach außen radial auf Teilkreisen so angeordnet, daß sich jeweils über Mitte zwischen zwei benachbarten Rohren ein Rohr des nächstgrößeren Teilkeises befindet.According to the invention the object is achieved in that tubes with different rib heights are used in an annular tube bundle, which are arranged in a triangular position. The jacket space medium flows through the annular tube bundle. Dieaußenberippten tubes of the tube bundle are arranged in a known manner from the inside out radially on pitch circles so that in each case over the middle between two adjacent tubes, a tube of the next largest Teilkeises is.

Aber außerdem sind die Rohre in radialer Richtung so angeordnet, daß bei zunehmenden Teilkreisdurchmessern die quer zur Strömungsrichtung verlaufenden Rippen höhen bei gleichen Gru nd roh rdurchmessern zunehmen. Damit ist es auch möglich, die Austausch barkeit dieser Rippenrohre zu gewährleisten, und zwar dann, wenn der radiale Abstand zweier benachbarter Teil kreise annähernd gleich dem halben Abstand zweier auf dem innenliegenden Teilkreis angeordneter benachbarter Rohre ist.But in addition, the tubes are arranged in the radial direction so that with increasing pitch circle diameters, the ribs extending transversely to the direction of flow increase in height at the same basic diameter. Thus, it is also possible to ensure the exchange availability of these finned tubes, and that when the radial distance between two adjacent part circles is approximately equal to half the distance between two arranged on the inner pitch circle adjacent tubes.

embodiment

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert.The invention will be explained below with reference to an embodiment.

Fig. 1: zeigt die Anordnung einer besonders hohen Rohrpackungsdichte Fig. 2: zeigt die Anordnung für die Austauschbarkeit de'r Rohre Fig.3: zeigt einen Schnitt durch Figur 21: shows the arrangement of a particularly high density of tube packing FIG. 2: shows the arrangement for the interchangeability of the tubes FIG. 3: shows a section through FIG. 2

Innerhalb des Strömungsraumes 1 befinden sich auf konzentrischen Teilkreisen angeordnet, Wärmeübertragerrohre 2 gleichen Durchmessers. Diese Rohre sind mit Rippen 3 versehen, wobei die Rippenhöhen aller auf einem der Teilkreise befindlichen Ripperirohre identisch, aber die Rippenhöhen von einem Teilkreis zum anderen unterschiedlich sind. Die Rohre sind so angeordnet, daß sich jeweils über der Mitte von benachbarten zwei Rohren eines Teilkreises ein Rohr des nächsten Teilkreises befindet und die Rippenhöhe in radiale Richtung von innen nach außen zunimmt.Within the flow space 1 are arranged on concentric pitch circles, heat exchanger tubes 2 of the same diameter. These tubes are provided with ribs 3, wherein the rib heights of all Ripper tubes located on one of the pitch circles are identical, but the rib heights are different from one pitch circle to another. The tubes are arranged so that in each case over the center of adjacent two tubes of a pitch circle, a tube of the next pitch circle is located and increases the rib height in the radial direction from the inside to the outside.

Eine derartige Rohranordnung wird neben einer höchst effektiven Ausnutzung der im Kreisringraum zur Verfugung stehenden Querschnittsfläche auch dem im Kreisringraum vorliegenden Strömungsprofil gerecht. So bedingen niedrige Strömungsgeschwindigkeiten und somit auch niedrigere Wärmeübergangszahlen im Außenbereich des Ringkanals höhere Rippen als im Innenbereich.Such a pipe arrangement is in addition to a highly effective utilization of standing in the annulus space available cross-sectional area also present in the annular space flow profile. Thus, low flow velocities and thus also lower heat transfer coefficients in the outer region of the annular channel cause higher ribs than in the inner region.

Es besteht somit die Möglichkeit, im gesamten Ringkanal speziell ausgelegte Rippenrohre anzuordnen.It is therefore possible to arrange specially designed finned tubes throughout the annular channel.

Fig. 1 zeigt dazu eine Rohranordnungsvariante einer besonders hohen Rohrpackungsdichte. Hierbei ergibt sich ein Austauschflächengewinn bis zu 20%.1 shows a pipe arrangement variant of a particularly high pipe packing density. This results in a replacement surface gain up to 20%.

Fig. 2 zeigt eine Rohranordnungsvariante, bei der der radiale Abstand zweier benachbarter Teilkreise annähernd gleich dem halben Abstand zweier auf dem innenliegenden Teilkreis angeordneter benachbarter Rohre ist. Diese spezielle Rohranordnung ermöglicht die wechselseitige Austauschbarkeit der Rippenrohre entsprechend der Darstellung ohne wesentliche Austauschflächeneinbuße gegenüber einer Anordnungsvariante nach Fig. 1 bei Aufrechterhaltung der bereits geschilderten Vorteile.Fig. 2 shows a pipe arrangement variant, in which the radial distance of two adjacent pitch circles is approximately equal to half the distance between two arranged on the inner pitch circle adjacent pipes. This special tube arrangement allows the mutual interchangeability of the finned tubes according to the illustration without significant exchange surface loss compared to an arrangement variant of FIG. 1 while maintaining the advantages already described.

Claims

Invention claim:

1. tube bundle heat exchanger high density tube packing with a circular tube bundle of finned tubes, characterized in that the finned tubes (2) are arranged in a conventional manner radially on pitch circles, that in each case over the middle between two on a pitch circle adjacent finned tubes (2) Rippenrohr (2) of the next largest pitch circle is, and that increase with increasing pitch circle diameters, the transverse to the flow direction rib heights of the ribs (3) at the same basic pipe diameters.

2. tube bundle heat exchanger high density tube packing according to item 1, characterized in that the radial distance between two adjacent pitch circles is approximately equal to half the distance between two arranged on the inner pitch circle adjacent tubes (2).