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DE2925967C2 - Verfahren zum Herstellen eines Rohrwärmetauschers - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Rohrwärmetauschers

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Publication number
DE2925967C2
DE2925967C2 DE2925967A DE2925967A DE2925967C2 DE 2925967 C2 DE2925967 C2 DE 2925967C2 DE 2925967 A DE2925967 A DE 2925967A DE 2925967 A DE2925967 A DE 2925967A DE 2925967 C2 DE2925967 C2 DE 2925967C2
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DE
Germany
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heat exchange
exchange tube
heat exchanger
mold
heat
Prior art date
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Expired
Application number
DE2925967A
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English (en)
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DE2925967A1 (de
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Tatsushi Ibaraki Aizawa
Masakatsu Hayashi
Shigeru Kasukabe Kojima
Tatsuo Kashiwa Natori
Takao Schimizu Senshu
Takeo Ibaraki Tanaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of DE2925967A1 publication Critical patent/DE2925967A1/de
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Publication of DE2925967C2 publication Critical patent/DE2925967C2/de
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rohrwärmetauschers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren wird in der älteren Anmeldung P 28 44 520.7 der Anmelderin näher erläutert. Bei diesem Verfahren wird eine Gießform mit kontinuierlichen Poren um ein Wärmetauschrohr gebildet und wird dann geschmolzenes Metall in die Poren der Gießform gefüllt zur Bildung eines Rippenblocks aus porösem metallischen Werkstoff um das Wärmetauschrohr und einstückig mit diesem.
Niederdruckgießverfahren bzw. Präzisionsgießverfahren sind an sich bekannt (»Gießerei«, 49 (1962) 12, S. 332 —341, bzw. Allendorf, »Präzisionsgießverfahren mit Ausschmelzmodellen«, Fachbuchverlag Leipzig (1958), S. 3-6, 113). Weiter ist die Verwendung eines Gießverfahrens zur Verbindung von Metallstäben bekannt (DE-OS 19 06 955). Weiter ist es bekannt, an einem Rippenrohrwärmetauscher Rippen an dem Wärmetauschrohr mit geeigneten Abständen voneinander anzubringen (DE-AS 10 85 300). Schließlich ist es bekannt, bei einem Wärmetauscher Metallfasern um ein Wärmetauschrohr durch Sintern, Löten oder dergleichen zu befestigen (US-PS 32 62 190), wobei es jedoch schwierig ist, die Porosität zu erhöhen, wobei außerdem eine lange Herstellzeit erforderlich ist. Schließlich ist es bekannt, schlangenförmig gebogene rippenlose Wärmetauschrohre in geschmolzenes Metall vor dessen Erstarren einzubetten (DE-PS I 31 702 und DE-PS 425), um trotz Wärmetauschrohren eine ebene Wärmetauschfläche zu erreichen. Durch diese bekannten Wärmetauscher und Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern sind keine Wärmetauscher erreichbar, wie sie mittels der älteren Anmeldung erreicht werden können. Es sei erwähnt, daß ein Wärmetauscher mit
• einem Rippenblock, der aus einem geschäumten Metallkörper gebildet ist, bekannt ist (JP-OS 1 54 853/ 75), der durch Zusatz eines schaumbildenden Mittels zur Schmelze zu deren Aufschäumung erzeugt wird. Bei einem derartigen Wärmetauscher ist jedoch nachteilig
• der Strömungswiderstand auf ein durch die Poren des Schaums strömendes Fluid ausgeübter Strömungswiderstand erheblich, wobei außerdem nichizusammenhängende Poren gebildet werden können und weiter keine gleichmäßige Dichte über den gesamten Querschnitt erreichbar ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, das Verfahren gemäß der älteren Anmeldung derart zu verbessern, daß die Haftung zwischen dem Wärmetauschrohr und dem Rippenblock verbessert und eine hohe Wärmetauschleistung ermöglicht ist.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst und durch das Merkmal des Unteranspruchs weitergebildet.
Bei der Erfindung werden mehrere Gießformteile unter Verwendung von Harzmodellen gebildet, wobei diese mit dem Wärmetauschrohr derart zusammengesetzt werden, daß zwischen den Gießformteilen einerseitc und zwischen den Gießformteilen und dem Wärmetauschrohr andererseits ein geeigneter Abstand bzw. Zwischenraum gebildet ist. Die so gebildete Gießform wird mit geschmolzenem Metall ausgegossen, derart, daß um das Wärmetauschrohr ein Rippenblock gebildet wird, der einerseits aus porösem metallischen Werkstoff, wie bei der älteren Anmeldung besteht, wobei zusätzlich plattenförmige Rippen sich an vielen Stellen in dem Rippenblock von dem Umfang des Wärmetauschrohrs bis zur Außenseite des Rippenblocks erstrecken, wobei die plattenförmigen Rippen einerseits mit dem Wärmetauschrohr und andererseits mit dem netzwerkförmigen Metall mit durchgehenden Poren test verbunden sind. Durch die sich ergebende Schrumpfung wird eine gute Haftung an dem Wärmetauschrohr erreicht, wobei außerdem eine Versteifung der Gesamtanordnung und eine hohe Wärmetauschleistung erreicht wird, da über die plattenförmigen Rippen die Wärme auch zu den auöenliegenden Rippen des netzwerkförmigen Metalls bzw. umgekehrt übertragen werden kann. Weiter ist die Herstellung von Wärmetauschern in großem Maße vereinfacht, da die Gießformteile standardisiert herstellbar sind, was unabhängig von der Größe des endgültig zu fertigenden Wärmetauschers erfolgen kann.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 perspektivisch eine Ausführungsform eines gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Wärmetauschers,
Fig. 2—6 perspektivisch und im Teilschnitt andere Ausführungsformen von gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Wärmetauschern,
F i g. 7,8 in vergrößertem Maßstab Darstellungen der netzwerkförmigen Metallteile, die einen Teil der Wärmetauscher bilden,
Fig. 9A, 9B, 9C und 9D schematisch Darstellungen zur Erläuterung des zum Herstellen der Wärmetauscher verwendeten Verfahrens,
Fig. 10 eine schematische Schnittansicht zur Erläute-
rung, wie geschmolzenes Metall in die dreidimensionalen Hohlräume einführbar ist,
Fig. 11, 12 perspektivisch bei der Herstellung eines Wärmetauschers nach Fig. 1 verwendete Gießformteile.
Fig. 13 perspektivisch eine Darstellung der Gießformteile gemäß Fig. 11 und 12 bei dem Zusammenbau mit einem schlangenförmigen Wärmetauschrohr bei der Herstellung des Wärmetauschers nach F i g. 1,
Fig. 14 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Lagebeziehung zwischen dem Wärmetauschrohr und den Gießformteilen gemäß F i g. 13,
Fig. 15,16 perspektivisch ein äußeres und ein inneres Gießformteil, die zus- Herstellung von Wärmetauschern nach den F i g. 2—6 verwendbar sind,
Fig. 17—21 perspektivisch und im Teilschnitt Anordnungen von Gießformteilen zur Herstellung von Wärmetauschern nach den Fig.2—6 nach dem Zusammenbau mit einem schlangenförmigen Wärmetauschrohr.
Die Fig. 1—6 zeigen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Wärmetauscher. Wie dargestellt, weist jeder Wärmetauscher ein schlangenförmig oder meanderförmig gebogenes Wärmetauschrohr 1, einen Rippenblock 2 großer Dicke, der das Wärmetauschrohr
1 insgesamt derart blockförmig umgibt, daß die Enden des Wärmetauschrohrs 1 unbedeckt gelassen sind und nach außen freiliegen, und mehrere plattenförmige Rippen 3 auf, die jeweils in einer geeigneten Lage in dem Rippenblock 2 vorgesehen und mit dem Wärmetauschrohr fest verbunden sind. Der Rippenblock 2 und die plattenförmigen Rippen 3 sind durch Metallguß mit dem Wärmetauschrohr 1 einstückig verbunden. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Wärmetauscher sind gerade Abschnitte des Wärmetauschrohrs 1 in den Rippenblock
2 eingebettet, während die Krümmer des Wärmetauschrohrs I sowie die Enden des Wärmetauschrohrs 1 unbedeckt und nach außen freiliegend gelassen sind. Bei den in den Fig.2—6 dargestellten Wärmetauschern sind sowohl die geraden Abschnitte als auch die Krümmer bzw. Krümmungsabschnitte des Wärmetauschrohrs 1 in den Rippenblock 2 eingebettet. Der Rippenblock 2 ist durch eine netzwerkförmige dreidimensionale Metallstruktur mit dünnen Rippen 4 gebildet, die skelettartig zur Bildung vieler Poren im Rippenblock 2 angeordnet sind. Die dünnen Rippen 4 können geradlinig verlaufen, wie in F i g. 7 vergrößert dargestellt ist, oder einen unregelmäßigen Verlauf mit Vorsprüngen und Vertiefungen aufweisen, wie das in F i g. 8 vergrößert dargestellt ist. Bei dem so ausgebildeten Wärmetauscher strömt Luft durch die Poren 5 und findet zwischen der Luft und einem Fluid, wie z. B. Wasser oder Kühlmittel, das durch das Wärmetauschrohr 1 fließt, ein Wärmetausch über die Rippen 4 im Rippenblock 2 und die am Wärmetauschrohr 1 und den Rippen 4 angegossenen plattenförmigen Rippen 3 statt.
Es wird nun das Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach den F i (j. I —6 näher erläutert.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Wärmetauscher sind nur die geraden Abschnitte des Wärmetauschrohrs 1, das in Form einer Rohrschlange ausgeibldet ist, von dem Rippenblock 2 eingeschlossen, während die Krümmer und die Enden des Wärmetauschrohrs 1 unbedeckt und nach außen freiliegend sind.
Zur Herstellung des Wärmetauschers nach F i g. 1 wird entsprechend dem älteren Verfahren ein Harzmodell 6 für Gießformteile zur Herstellung des Rippenblocks 2 gemäß F i g. 9A aus einem porösen Kunststoff hoher Luftdurchlässigkeit, wie z. B. geschäumten Polyurethan gebildet, das zusammenhängende Hohlräume aufweist Das Harzmode!! 6 für ein Gießformteil wird mit einer Vertiefung 11 (Fig. 11, 12, 15, 16) an dessen einer Seite oder dessen beiden Seiten versehen, um ein Einlegen (Fig. 14) des Wärmetauschrohrs 1 zu ermöglichen. Das Harzmodell 6 wird dann, wie in Fig.9B dargestellt, in einen Rahmen 7 eingepaßt, und ein Formstoff 8 in fluidem oder flüssigem Zustand wird in die kontinuierlichen dreidimensionalen Hohlräume 6a im Harzmodoll 6 zur Bildung der Gießform bzw. der Gießformteile eingefüllt. Als Formstoff können ein Gipspulver und Wasser enthaltender Schlamm, ein mit Kochsalz und Wasser versetztes Gipspulver enthaltender Schlamm, ein S1O2-Pulver einer Teilchengröße unter 0,053 mm und ein Äthylsilikat-Bindemittel enthaltender Schlamm, industrieller Äthylalkohol und Wasser oder ein anderer üblicher Formstoff verwendet werden. Die nach vorstehender Erläuterung hergestellte Gießform bzw. das Gießformteil, in der das Harzmodell 6 mit dem Formstoff 8 gefüllt ist, wird gebrannt oder dergleichen, um das Harzmodell 8 durch Erwärmen oder dergleichen zu entfernen, zum so Erreichen von zusammenhängenden dreidimensionalen Rippen 4 des Skelettaufbaus mit den darin vorhandenen Poren 5.
In dieser Weise wird ein Gießformteil 9 (F i g. 11), das an seinen beiden Seiten mit je einer Vertiefung 11 zur passenden Aufnahme eines geraden Abschnittes des Wärmetauschrohrs versehen ist, und ein Gießformteil 10 (Fig. 12) gebildet, das nur an einer Seite mit einer Vertiefung 11 zur passenden Aufnahme eines geraden Abschnitts des Wärmetauschrohrs 1 ausgebildet ist. Die Gießformteile 9 und 10 werden vorzugsweise mit der jeweiligen Form versehen, wenn die Harzmodelle 6 hergestellt werden. Jedoch können die Gießformteile 9 und 10 mit der jeweiligen Form auch versehen werden, nachdem die Harzmodelle 6 mit dem Formstoff gefüllt und die Gießformteile 9 bzw. 10 hergestellt worden sind. Die Vertiefungen 11 werden so geformt, daß ihr Radius bzw. ihr Verlauf etwas größer ist, als der Radius bzw. Verlauf des Wärmetauschrohrs 1.
Mehrere Gießformteile 9 und 10 werden mit dem schlangenförmigen Wärmetauschrohr 1 unter Anordnung längs zur Längserstreckung des Wärmetauschrohrs 1 gemäß Fig. 13 zusammengesetzt. Beim Zusammensetzen der Gießformteile 9 und 10 mit dem schlangenförmigen Wärmetauschrohr 1 werden Zwischenräume 12 zwischen den Gießformteilen 9 und 10 einerseits und zwischen den Gießformteilen 9, 10 und dem Wärmetauschrohr 1 andererseits mit bestimmtem Abstand gebildet, wie das in Fig. 14 dargestellt ist. Anschließend an das Zusammensetzen der Gießformteile 9 und 10 mit dem Wärmetauschrohr 1 entsprechend Fig. 13 wird die Anordnung zur Herstellung einer Gießform wie gemäß Fig.9C in einem Metallrahmen 13 angeordnet und wird geschmolzenes Metall 14 in die Hohlräume in der Anordnung eingegossen bzw. eingefüllt, nachdem der Druck in den Hohlräumen entweder erhöht oder verringert worden ist. Es sollte ein Metall guter Wärmeleitfähigkeit wie z. B. Aluminium, Kupfer, Eisen usw. als Material für das geschmolzene Metall verwendet werden. Es kann auch eine Legierung auf Eisenbasis oder ein Nichteisenmetall, wie z. B. Blei, Zinn, Zink, Magnesium usw. verwendet werden.
Eine Charge des geschmolzenen Metalls kann in die Hohlräume in der Anordnung beispielsweise so eingefüllt bzw. gegossen werden, wie das in Fig. 10
dargestellt ist. Gemäß F:ig. 10 ist der Metallrahmen 13 mit der darin eingesetzten Anordnung in einem Druckkessel 16 angeordnet, der in seinem unteren Teil einen Tiegel 15 enthält. Der Tiegel 15 ist mit dem geschmolzenen Metall 14 gefüllt, das durch Erhitzen und Schmelzen des Metalls mittels einer elektrischen Heizung 17 oder einer anderen Heizquelle erzeugt worden ist. Das geschmolzene Metall 14 wird durch Druckluft oder dergleichen, die in den Druckkessel 16 durch ein Zuführrohr 18 eingeführt worden ist, durch einen Kanal 19 in die Hehlräume in der Anordnung sowie die Zwischenräume 12 unter Druck eingefüllt bzw. gegossen. Nachdem das Metall in den Hohlräumen und den Zwischenräumen erstarrt ist, wird die Anordnung aus dem Metallrahmen 13 entnommen und wird der Werkstoff der Gießform dadurch beseitigt, daß die Anordnung gemäß Fig. 9D in Wasser getaucht wird, die Anordnung in Vibrationen versetzt wird, die Anordnung auf hohe Temperatur erhitzt wird oder ein anderes geeignetes Verfahren angewendet wird. Auf diese Weise wird ein Wärmetauscher erhalten, der einen Rippenblock 2 aus porösem Metall, der aus geradlinig verlaufenden Rippen 4 zusammengesetzt ist, die skelettartig viele zusammenhängende dreidimensionale Poren 5 bilden, wie gemäß F i g. 7 oder 8, und plattenförmige Rippen 3 enthält, die in dem Rippenblock 2 längs der geraden Abschnitte des schlangenförmigen Wärmetauschrohrs 1 zur Festlegung des Rippenblocks 2 an dem schlangenförmigen Wärmetauschrohr 1 angeordnet sind. Der Rippenblock 2 umschließt im wesentlichen das gesamte Wärmetauschrohr 1 mit Ausnahme dessen Enden und Krümmer, die unbedeckt und nach außen freiliegend sind.
Bei den in den Fig. 2 —6 dargestellten Wärmetauschern sind nicht nur die geraden Abschnitte, sondern auch die Krümmer bzw. Krümmungsabschnitte des Wärmetauschrohrs 1 in dem Rippenblock enthalten. Bei der Herstellung eines derartigen Wärmetauschers werden ein äußeres Gießformteil 20 und ein inneres Gießformteil 21 wie gemäß den Fig. 15 und 16 als Gießformteile verwendet, die um die Krümmungsabschnitte des schlangenförmigen Wärmetauschrohrs 1 anzuordnen sind, während die Gießformteile 9 und 10 als Gießformteile verwendet werden, die um die geraden Abschnitte des Wärmetauschrohrs 1 anzuordnen sind. Harzmodelle und Formstoff werden zur Herstellung der in den Fig. 11 und 12 dargestellten Gießformteile 9 und 10 und den äußeren Gießformteilen 20 und den inneren Gießformteilen 21 wie gemäß den Fig. 15 bzw. 16 in der gleichen Weise hergestellt, wie das mit Bezug auf die Herstellung des Wärmetauschers rrnm-in c ; η ι „,u...„,. ,i„„ ;r. 7..- ι j „-,. „ 11.. „ „ An.
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Wärmetauschers gemäß F i g. 2 werden die Gießformteile 9 und 10. die äußeren Gießformteile 20 und die inneren Gießformteile 21 mit dem Wärmetauschrohr 1 wie gemäß Fig. 17 zusammengesetzt, wobei die Zwischenräume 12 mit dem bestimmten Abstand zwischen den Gießformteilen einerseits und zwischen den Gießformteilen und dem Wärmetauschrohr 1 andererseits vorgesehen werden, wie das in Fig. 14 beispielhaft dargestellt ist. Anschließend w ird geschmolzenes Metall eingegossen bzw. eingefüllt und wird der Gießform-Werkstoff in gleicher Weise, wie das erläutert worden ist. entfernt, wodurch ein Wärmetauscher herstellbar ist. der das Wärmetauschrohr 1, den die geraden Abschnitte und die Krijmmungsabschnitie des Wärmetauschrohrs 1 einschließenden Rippenblock 2 und die plattenförmigen Rippen 3 enthält, die in dem Rippenblock 2 im wesentlichen horizontal längs den geraden Abschnitten des Wärmetauschrohrs 1 angeordnet sind, zum Festlegen des Rippenblocks an dem Wärmetauschrohr 1, wodurch der Rippenblock 2 an dem Wärmetauschrohr 1 festgelegt ist und der Rippenblock 2 und die plattenförmigen Rippen 3 mit dem Wärmetauschrohr 1 einstückig verbunden sind.
Bei dem in F i g. 3 dargestellten Wärmetauscher sind die plattenförmigen Rippen 3 vertikal, d. h. zur Längserstreckung der Wärmetauschrohre 1 senkrecht vorgesehen. Bei der Herstellung eines derartigen Wärmetauschers werden längs der Längserstreckung der Wärmetauschrohre 1 mehrere Gießformteile 9, 10 derart angeordnet, daß die Zwischenräume 12 in der Gießform senkrecht zur Längserstreckung des Wärmetauschrohrs 1 angeordnet sind, wie das in Fig. 18 dargestellt ist. Anschließend folgen die gleichen Verfahrensschritte, wie sie bereits erläutert worden sind.
Bei dem in Fig.4 dargestellten Wärmetauscher sind die plattenförmigen Rippen 3 sowohl parallel zu dem Wärmetauschrohr 1 als auch senkrecht zu dessen Längserstreckung angeordnet. Bei der Herstellung eines derartigen Wärmetauschers werden in Längserstreckung des Wärmetauschrohres mehrere Gießformteile 9 und 10 mit dem Abstand 12 angeordnet, wobei auch ein entsprechender Abstand 12 zwischen den Gießformteilen parallel zu dem Wärmetauschrohr 1 vorgesehen ist, wie das in Fig. 19 dargestellt ist. Anschließend folgen die gleichen Verfahrensschritte, wie sie bereits erläutert worden sind.
Bei dem in F i g. 5 dargestellten Wärmetauscher sind die plattenförmigen Rippen 3 in unterbrochener Weise vertikal und senkrecht zur Längserstreckung des Wärmetauschrohrs 1 angeordnet, wobei die plattenförmigen Rippen 3 in benachbarten Lagen gestaffelt zueinander vorgesehen sind. Bei dem in Fig.6 dargestellten Wärmetauscher sind die plattenförmigen Rippen sowohl parallel zu dem Wärmetauschrohr 1 als auch senkrecht zu dessen Längserstreckung angeordnet, wobei diese in Vertikalrichtung derart unterbrochen angeordnet sind, daß die plattenförmigen Rippen 3 in benachbarten Lagen gegeneinander gestaffelt angeordnet sind. Die in den F i g. 5 und 6 dargestellten Wärmetauscher werden derart hergestellt, daß beim Zusammenbau der Anordnung die Zwischenräume 12 in der Anordnung in Lagen gebildet werden, wie sie in den F ι g. 20 bzw. 21 dargestellt sind, wobei dann die bereits erläuterten Verfahrensschritte durchgeführt werden.
Bei dem erläuterten Verfahren zum Hersteilen von Wärmetauschern unterliegt das geschmolzene Metall in
und 10 und den äußeren bzw. inneren Gießformteilen 20. 21 einerseits und zwischen den Gießformteilen 9,10, 20, 21 und dem Wärmetauschrohr 1 andererseits einer Schrumpfung bei dem Abkühlen und Erstarren. Zu diesem Zeitpunkt bildet sich das geschmolzene Metall rings um das Wärmetauschrohr 1 rohrförmig aus und übt hohen Kontaktdruck auf das Wärmetauschrohr 1 bei weiterer Schrumpfung aus, wodurch sich eine gute Haftung zwischen dem Wärmetauschrohr 1 und dem Rippenblock 2 aus dem porösen Metali mit den geradlinigen oder unregelmäßigen dünnen Rippen 4 in dem Skelettaufbau mit zusammenhängenden dreidi-■ mensionalen Poren 5 und den rippenförmigen Platten 3 ergibt. Als Ergebnis werden der Rippenblock 2 mit den rippenförmigen Platten 3 einstückig mit dem schlangenförmigen Wärmetauschrohr 1 verbunden, wodurch sich
ein Wärmetauscher mit blockförmigem Aufbau ergibt, bei dem der Rippenblock 2 einschließlich der plattenförmigen Rippen 3 mit dem Wärmetauschrohr 1 mit hoher Haftkraft zusammenhängen. Bei dem derart hergestellten Wärmetauscher strömt die in Wärmetausch mit dem durch das Wärmetauschrohr 1 strömenden Fluid tretende Luft schnell und ohne wesentlichen Strömungswiderstand durch die vielen durch die Rippen 4 des Skelettaufbaus definierten zusammenhängenden Poren 5. Dadurch findet ein Wärmetausch mit hohem Wirkungsgrad zwischen der Luft und dem durch das Wärmetauschrohr 1 strömenden Fluid über die Rippen 4 des Rippenblocks 2 und die an sowohl dem Wärmetauschrohr 1 als auch den Rippen 4 befestigten plattenförmigen Ripper. 3 statt
Die Rippen 4 des derart hergestellten Wärmetauschers besitzen netzartige dreidimensionale Anordnung, durch die die zusammenhängenden dreidimensionalen Poren S definiert sind. Dadurch wird vorteilhaft die Wärmeübertragungsfläche gegenüber herkömmlichen plattenartigen Rippen erhöht, wobei das durch die zusammenhängenden durch die Rippen 4 gebildeten Poren S strömende Fluid dauernd verwirbelt wird, da der Strömungsweg wegen der netzartigen Anordnung der Rippen 4 nicht geradlinig, sondern schlangenförmig ist, wodurch das Entstehen einer Wärmegrenzschicht verhindert wird. Dadurch werden Wärmetauscher mit hohem Wärmeübergangsverhalten gebildet, wodurch ein Wärmeaustausch hohen Wirkungsgrades möglich wird.
Bei üblichen Wärmetauschern ergibt sich die Wärmeübergangsrate bezüglich Luft gemäß:
h ~ «/-"(mit allgemein η > 0),
mit h = Wärmeübergangsrate und d = mittlerer Durchmesser. Diese übliche Gleichung zeigt, daß die Wärmeübergangsrate um so höher ist, je geringer der Wert für rfist
Bei dem mittels des erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Wärmetauscher können die Rippen die Form dünner Fäden oder Fasern haben, wodurch das Wärmeübergangsverhalten des Wärmetauschers weiter verbessert wird. Im allgemeinen ist es bei einem mit sehr feinen Rippen versehenen Wärmetauscher zum Verbessern der Wärmeübergangsrate bezüglich Luft notwendig, daß eine große Wärmemenge von den vom Wärmetauschrohr entfernten Rippen zu dem Wärmetauschrohr und umgekehrt über die dünnen Rippen übertragen wird. Durch die dünne faserartige Ausbildung der Rippen wird die Übertragung einer großen Wärmemenge unmöglich. Zur Überwindung dieses Nachteils werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren plaitenförmige Rippen 3 gebildet, die innerhalb des Rippenblocks 2 angeordnet sind, wodurch ein Wärtne übergang zwischen dem Wärmetauschrohr 1 und den von dem Wärmetauschrohr 1 entfernten Rippen 4 mit erhöhtem Wirkungsgrad möglich ist.
Bei den in den F i g. 5 und 6 dargestellten Wärmetauschern sind die plattenförmigen Rippen 3 in vertikalen
ίο unterbrochenen Säulen so angeordnet, daß die plattenförmigen Rippen 3 in benachbarten Lagen gegeneinander gestaffelt angeordnet sind. Diese Anordnung der plattenförmigen Rippen 3 ermöglicht es, die zu den Rippen 4 von verschiedenen Teilen des Wärmetausch-
!5 rohrs ! übertragenen Wärmemengen auszugleichen, um so einen gleichmäßigen Wärmeübergang für die gesamte Längserstreckung des Wärmetauschrohrs 1 unter Vermeidung unregelmäßigen Wärmeüberganges zu erreichen, wodurch das Wärmeübergangsverhalten des Wärmetauschers insgesamt verbessert wird.
Aus der vorstehenden Erläuterung ergibt sich, daß durch den erfindungsgemäß hergestellten Wärmetauscher Vorteile erreichbar sind, die bei üblichen Kreuzrippen- bzw. Lamellenwärmetauschern nicht erreichbar sind. Insbesondere haben die ersteren Wärmetauscher eine größere Wärmeübergangsfläche pro Volumeneinheit und höhere Wärmeübergangskapazität als letztere. Mit der Erfindung sind somit Wärmetauscher mit kompakten Gesamtabmessungen erreichbar. Dabei läßt sich, da das poröse Metall geringes Gewicht besitzt, das Gesamtgewicht des Wärmetauschers verringern.
Bei dem Herstellverfahren wird ein Wärmetauschrohr schlangen- oder meanderförmig oder in anderer
is Weise vorab gebogen und werden Gießformteile verwendet, damit beim Gießen ein Rippenblock erhalten werden kann, der das Wärmetauschrohr umgibt. Dadurch ist es nicht mehr notwendig, U-förmige Krümmer gesondert vorzusehen und das Ausdehnen der Rohre zu berücksichtigen. Das Zusammensetzen aus dem Wärmetauschrohr I und den Gießformteilen ist einfach durchführbar, wodurch das Herstellverfahren insgesamt vereinfacht ist. Durch die Schrumpfung des geschmolzenen Metalls bei dessen Abkühlung und Erstarrung wird die Haftfestigkeit, mit der der Rippenblock mit dem Wärmelauschrohr verbunden wird, stark erhöht, so daß der Wärmeübergang zwischen den Rippen des Rippenblocks und dem Wärmetauschrohr verbessert ist.
Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen eines Rohrwärmetauschers, bei dem ein Wärmetauschrohr in eine Gießform eingebettet und mit geschmolzenem Metall umgössen wird, wobei ein Formstoff in fließfähigem Zustand in kontinuierliche dreidimensionale Räume eines netzwerkförmigen Harzmodells zur Bildung der Gießform eingegossen wird und das Harzmodell durch Erwärmung oder dergleichen aus der Gießform entfernt wird zur Bildung der Gießform mit kontinuierlichen dreidimensionalen Hohlräumen, die anschließend mit dem geschmolzenen Metall gefüllt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform aus mehreren jeweils ein Harzmodel! enthaftenden Teilen so zusammengesetzt wird, daß die einzelnen Gießformteile das Wärmetauschrohr mit geeignetem Abstand voneinander und vom Wärmetauschrohr umgeben, so daß beim Abgießen die Schmelze auch in die Abstände zwischen den einzelnen Gießformteilen einfließt und einen blockförmigen Wärmetauscher mit an dem Wärmetauschrohr angegossenen plattenförmigen Rippen bildet, die durch netzwerkförmiges Metall mit durchgehenden Poren miteinander verbunden sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die mehreren Gießformteile mit dem Wärmetauschrohr unter Einhaltung der Abstände zusammengesetzt werden, und daß dann die jeweiligen Harzmodelle aus den Gießformteilen durch Erwärmen oder dergleichen entfernt werden.
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