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DE19808753C1 - Heat exchanger for air conditioning - Google Patents

Heat exchanger for air conditioning

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Publication number
DE19808753C1
DE19808753C1 DE1998108753 DE19808753A DE19808753C1 DE 19808753 C1 DE19808753 C1 DE 19808753C1 DE 1998108753 DE1998108753 DE 1998108753 DE 19808753 A DE19808753 A DE 19808753A DE 19808753 C1 DE19808753 C1 DE 19808753C1
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DE
Germany
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heat exchanger
pipe
water collecting
inlet
capillary
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DE1998108753
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German (de)
Inventor
Christoph Kaup
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HOWATHERM KLIMATECH GmbH
Original Assignee
HOWATHERM KLIMATECH GmbH
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Abstract

The heat exchanger has multiple pipes with inlet and outlet manifolds. Individual water passages are connected from the upper tube through a connecting duct with a lower tube. The connecting ducts (30) are connected to the upper tube via a capillary tube (40) with the upper water manifold outlet (20).

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager aus mehreren übereinander angeordneten Rohrlagen, deren Rohre jeweils zu einzelnen, von einem gemeinsamen unteren Wasser- Sammelrohreintritt nach oben zu einem gemeinsamen oberen Wasser- Sammelrohraustritt verlaufenden Wasserwegen zusammengeschaltet sind, wobei bei einzelnen Wasserwegen das obere Rohr des Wasserweges über eine Verbindungsleitung mit einem unteren Rohr des Wasserweges verbunden ist.The invention relates to a heat exchanger composed of several stacked pipe layers, their pipes each to individual, from a common lower water- Header pipe inlet upwards to a common upper water Manifold outlet running waterways interconnected are, with the upper pipe of the Waterway via a connecting pipe with a lower pipe the waterway is connected.

Bei derartigen Wärmeübertragern muß an der höchsten Stelle jeder Verbindungsleitung bzw. jedes oberen Rohres eine Entlüftung und an der tiefsten Stelle jeder Verbindungsleitung oder des unteren Rohres eine Entleerung angeordnet werden, damit während der Inbetriebnahme (Füllung) der Wärmeübertrager entlüftet und während einer Außerbetriebnahme der Wärmeübertrager entleert werden kann. In such heat exchangers, everyone must be at the highest point Connection line or each upper pipe a vent and at the lowest point of each connection line or the lower one Pipe a drain can be arranged so that during the Commissioning (filling) the heat exchanger is vented and the heat exchanger is emptied when it is shut down can be.

Dazu wird im Stand der Technik sowohl für die Entlüftung als auch für die Entleerung jeweils ein Ventil pro Verbindungsleitung vorgesehen. Abgesehen davon, daß der Einbau des Ventiles erhebliche Kosten verursacht, ist auch die Inbetriebnahme und die Entleerung sehr zeitaufwendig, da jeweils jede Verbindungsleitung getrennt gefüllt und entlüftet werden muß.This is done in the prior art for both ventilation and one valve per connection line for emptying intended. Apart from the fact that the installation of the valve The commissioning and the Emptying very time-consuming, as each connection line must be filled and vented separately.

Es wird daher vorgeschlagen, die mit den Verbindungsleitungen verbundenen oberen Rohre jeweils über ein Kapillarrohr mit dem oberen Wasser-Sammelrohraustritt zu verbinden. Vorteilhaft werden auch die mit den Verbindungsleitungen verbundenen unteren Rohre jeweils über ein Kapillarrohr mit dem unteren Wasser- Sammelrohreintritt verbunden.It is therefore suggested that the connection lines connected upper tubes each via a capillary tube with the to connect the upper water collecting pipe outlet. Become beneficial also the lower pipes connected to the connecting lines each via a capillary tube with the lower water Collector pipe inlet connected.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Länge und/oder der Durchmesser der Kapillarrohre derart ausgebildet, daß am Eintritt der Kapillarrohre in den Wasser-Sammeleintritt oder -austritt der gleiche Druck herrscht.In an advantageous embodiment, the length is and / or the diameter of the capillary tubes formed such that on Entry of the capillary tubes into the water collection inlet or -The same pressure exits.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt. Die Zeichnung zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager in schematischer Darstellung.The invention is shown by way of example in the drawing. The drawing shows a heat exchanger according to the invention in schematic representation.

Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager besteht in bekannter Weise aus einzelnen Rohren, die in Rohrlagen übereinander angeordnet sind. Ein eingangsseitiger Wasser-Sammelrohreintritt 100 am unteren Ende des Wärmeübertragers führt den zu einzelnen Wasserwegen zusammengeschalteten Rohren Wasser zu, das über einen oberen Wasser-Sammelrohraustritt 20 aus dem Wärmetauscher wieder austritt. The heat exchanger according to the invention consists in a known manner of individual tubes which are arranged one above the other in tube layers. An inlet-side water collecting pipe inlet 100 at the lower end of the heat exchanger supplies water to the pipes interconnected to form individual waterways, which water exits the heat exchanger again via an upper water collecting pipe outlet 20.

Die Zeichnung zeigt, daß beispielsweise der mit 1 bezeichnete Wasserweg am unteren Ende des Sammelrohreintrittes 100 beginnt, nach oben steigt und etwa in der Mitte des Wärmeübertragers in den Sammelrohraustritt 20 mündet.The drawing shows that, for example, the waterway labeled 1 begins at the lower end of the header pipe inlet 100 , rises upwards and opens into the header pipe outlet 20 approximately in the middle of the heat exchanger.

Die Zeichnung zeigt weiter, daß die mit 12 und höher gekennzeichneten Wasserwege gleichfalls am Sammelrohreintritt 100 beginnen, nach oben bis zur obersten Rohrlage führen und dann über Verbindungsleitungen 30 nach unten geführt werden, um dann nach weiterem Aufsteigen im Sammelrohraustritt 20 zu münden. Die Zeichnung zeigt weiter, daß die mit Verbindungsleitungen 30 verbundenen oberen Rohre an der höchsten Stelle der Rohre bzw. der Verbindungsleitungen über Kapillarrohre 40 unmittelbar mit dem Sammelrohraustritt 20 verbunden sind.The drawing also shows that the waterways marked 12 and higher also begin at the manifold inlet 100 , lead up to the topmost pipe layer and then down via connecting lines 30 to then open into the manifold outlet 20 after further ascending. The drawing also shows that the upper tubes connected to connecting lines 30 are connected directly to the collecting tube outlet 20 via capillary tubes 40 at the highest point of the tubes or the connecting lines.

Die Zeichnung zeigt weiter, daß die unteren mit Verbindungsleitungen 30 verbundenen Rohre gleichfalls über Kapillarrohre 50 mit dem Wasser-Sammelrohreintritt 100 unmittelbar verbunden sind. Die Anordnung der Kapillarrohre 40 und 50 erfolgt jeweils an der höchsten bzw. der tiefsten Stelle des Wärmeübertragers.The drawing also shows that the lower tubes connected to connecting lines 30 are also directly connected to the water collecting tube inlet 100 via capillary tubes 50. The arrangement of the capillary tubes 40 and 50 takes place in each case at the highest and the lowest point of the heat exchanger.

Durch die Kapillarrohre 40 und 50 ist sichergestellt, daß bei der Inbetriebnahme die Luft unmittelbar in Richtung des Wasser- Sammelrohraustrittes 20 entweichen kann und über ein zentrales Entlüftungsventil oder an einer beliebigen Stelle der Leitung entnommen werden kann. Gleiches gilt bei der Außerbetriebsetzung für die Entleerung des Wärmeübertragers. The capillary tubes 40 and 50 ensure that during start-up the air can escape directly in the direction of the water collecting tube outlet 20 and can be removed via a central vent valve or at any point in the line. The same applies to emptying the heat exchanger when decommissioning.

Um den Nachteil einer internen Zirkulation zu vermeiden, sind die Entlüftungs-Kapillarrohre 40 bzw. die Entleerungs- Kapillarrohre 50 unmittelbar zum Wasser-Sammelrohraustritt 20 bzw. Wasser-Sammelrohreintritt 100 geführt, da in jedem Wasserweg ein unterschiedlicher Druck herrscht.In order to avoid the disadvantage of internal circulation, the vent capillary tubes 40 or the emptying capillary tubes 50 are led directly to the water collecting pipe outlet 20 or water collecting pipe inlet 100 , since there is a different pressure in each water path.

Die Kapillarrohre 40, 50 sind derart ausgebildet, daß der Differenzdruck über dem Kapillarrohr in etwa dem Differenzdruck des Entnahmepunktes zum Sammelrohr (Wasserweg) entspricht, so daß im Optimum der Flüssigkeitsstrom im Kapillarrohr gegen Null geht.The capillary tubes 40 , 50 are designed in such a way that the differential pressure across the capillary tube corresponds approximately to the differential pressure between the extraction point and the collecting tube (waterway), so that the optimum liquid flow in the capillary tube approaches zero.

Bei einem Gesamtdruckabfall von beispielsweise 26 kPa (üblicher Wert) und drei Verbindungsleitungen 30 im Wärmeübertrager ergibt sich folgende Gesamtdruckbilanz:With a total pressure drop of, for example, 26 kPa (usual value) and three connecting lines 30 in the heat exchanger, the following total pressure balance results:

Druck im SammelrohreintrittPressure in the manifold inlet 25,6 kPa25.6 kPa Druck 1. VerbindungsleitungPressure 1st connecting line 19,2 kPa19.2 kPa Druck 2. VerbindungsleitungPressure 2nd connecting line 12,8 kPa12.8 kPa Druck 3. VerbindungsleitungPressure 3rd connecting line 6,4 kPa6.4 kPa Druck im SammelrohraustrittPressure in the manifold outlet 0,0 kPa0.0 kPa

Um eine interne Zirkulation im Wärmeübertrager zu verhindern und um die Leckage des am Wärmeübertrager vorbeiströmenden Mediums (Bypasseffekt) zu minimieren werden die Kapillarrohre derart ausgelegt, daß die verschiedenen anstehenden Drücke zum Sammelrohr hin auf den gleichen Wert (Optimum im vorliegenden Beispiel auf 0 kPa) abgebaut werden. Dies kann dadurch gelöst werden, daß z. B. die verwendeten Durchmesser oder Längen der Kapillarrohre 40, 50 unterschiedlich dimensioniert werden. In order to prevent internal circulation in the heat exchanger and to minimize the leakage of the medium flowing past the heat exchanger (bypass effect), the capillary tubes are designed in such a way that the various pressures to the collecting tube are reduced to the same value (optimum in the present example to 0 kPa) will. This can be solved in that, for. B. the diameters or lengths of the capillary tubes 40 , 50 used are dimensioned differently.

Im oben angeführten Ausführungsbeispiel könnte z. B. folgende Wahl getroffen werden:
In the above embodiment, for. B. the following choice can be made:

  • 1. Verb. (19,2-0 kPa) d = 2,5 mm ⇒ w = 1,39 m/s mit V = 0,0245 m3/h1st connection (19.2-0 kPa) d = 2.5 mm ⇒ w = 1.39 m / s with V = 0.0245 m 3 / h
  • 2. Verb. (12,8-0 kPa) d = 3,0 mm ⇒ w = 1,24 m/s mit V = 0,0316 m3/h2nd connection (12.8-0 kPa) d = 3.0 mm ⇒ w = 1.24 m / s with V = 0.0316 m 3 / h
  • 3. Verb. (6,4-0 kPa)  d = 4,0 mm ⇒ w = 1,02 m/s mit V = 0,0460 m3/h3rd connection (6.4-0 kPa) d = 4.0 mm ⇒ w = 1.02 m / s with V = 0.0460 m 3 / h

wobei:
d = Durchmesser der Kapillarrohre
w = Durchflußgeschwindigkeit im Kapillarrohr
V = Leckage im Kapillarrohr
ist.whereby:
d = diameter of the capillary tubes
w = flow rate in the capillary tube
V = leakage in the capillary tube
is.

Damit ergeben sich etwa gleiche Druckverhältnisse und etwa gleiche Leckagewerte pro Verbindungsleitung 30 von ca. 1 bis 2% der Gesamtbetriebswassermenge. Um den Nachteil der dann eintretenden reduzierten Wassermenge im Wärmeübertragungsprozeß auszugleichen, kann die Gesamtwassermenge um den Betrag der Gesamtleckage (ca. 4 bis 5%) angehoben werden.This results in approximately the same pressure conditions and approximately the same leakage values per connecting line 30 of approximately 1 to 2% of the total quantity of process water. In order to compensate for the disadvantage of the reduced amount of water then occurring in the heat transfer process, the total amount of water can be increased by the amount of the total leakage (approx. 4 to 5%).

Dadurch ist sichergestellt, daß die Luft selbsttätig auch während des Betriebes aus dem Wärmeübertrager abgeführt werden kann. Weiterhin wird der Wärmeübertrager selbsttätig während der Außerbetriebsetzung entleert.This ensures that the air also automatically be removed from the heat exchanger during operation can. Furthermore, the heat exchanger is automatically activated during emptied after decommissioning.

Die Wärmeübertragung wird duch die Anhebung der Gesamtwassermenge nur unwesentlich verringert.The heat transfer is achieved by raising the Total water volume only slightly reduced.

Claims (3)

1. Wärmeübertrager aus mehreren übereinander angeordneten Rohrlagen, deren Rohre jeweils zu einzelnen, von einem gemeinsamen unteren Wasser-Sammelrohreintritt nach oben zu einem gemeinsamen oberen Wasser-Sammelrohraustritt verlaufenden Wasserwegen zusammengeschaltet sind, wobei bei einzelnen Wasserwegen das obere Rohr des Wasserweges über eine Verbindungsleitung mit einem unteren Rohr des Wasserweges verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Verbindungsleitungen (30) verbundenen oberen Rohre jeweils über ein Kapillarrohr (40) mit dem oberen Wasser- Sammelrohraustritt (20) verbunden sind.1. Heat exchanger from several pipe layers arranged one above the other, the pipes of which are connected to individual waterways running from a common lower water collecting pipe inlet upwards to a common upper water collecting pipe outlet, with individual waterways the upper pipe of the waterway being connected to a connecting line is connected to the lower pipe of the waterway, characterized in that the upper pipes connected to connecting lines ( 30 ) are each connected to the upper water collecting pipe outlet (20 ) via a capillary pipe ( 40). 2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Verbindungsleitungen (30) verbundenen unteren Rohre jeweils über ein Kapillarrohr (50) mit dem unteren Wasser- Sammelrohreintritt (100) verbunden sind.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the lower tubes connected to the connecting lines (30 ) are each connected via a capillary tube ( 50 ) to the lower water collecting tube inlet ( 100 ). 3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge und/oder der Durchmesser der Kapillarrohre (40, 50) derart ausgebildet ist, daß am Eintritt der Kapillarrohre in den Wasser-Sammelrohreintritt (100) oder -austritt (20) der gleiche Druck herrscht.3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the length and / or the diameter of the capillary tubes (40 , 50 ) is designed such that at the inlet of the capillary tubes in the water collecting tube inlet (100 ) or outlet ( 20 ) the same pressure prevails.
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EP1416242A2 (en) 2002-10-30 2004-05-06 Fläkt Woods AB A liquid-operated heat exchanger, particularly a heat recovery battery

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DE19546276A1 (en) * 1995-12-12 1997-06-19 Schilling Heinz Kg Method and device for the reliable operation of heat exchangers with several parallel liquid-flow components for heat transfer between liquid and liquid / gaseous media

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