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DE2603586B2 - Rohrwaermetauscher mit einem mantel und einem in diesem fluchtend angeordneten kern - Google Patents

Rohrwaermetauscher mit einem mantel und einem in diesem fluchtend angeordneten kern

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DE2603586B2
DE2603586B2 DE19762603586 DE2603586A DE2603586B2 DE 2603586 B2 DE2603586 B2 DE 2603586B2 DE 19762603586 DE19762603586 DE 19762603586 DE 2603586 A DE2603586 A DE 2603586A DE 2603586 B2 DE2603586 B2 DE 2603586B2
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tube
tubes
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wound
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Publication of DE2603586B2 publication Critical patent/DE2603586B2/de
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rohrwärmetauscher mit einem Mantel und einem in diesem fluchtend angeordneten Kern, auf den im wesentlichen gleichiangen schraubenförmig durch ein rippenbildendes Element umwundene Rohre zum Durchgang je eines fließbaren Mediums in und zwischen diesen in dem durch das Mantelrohr und den Kern begrenzten Hohlraum in mindestens zwei Schichten aufgewickelt
Der erfindungsgemäße Rohrwärrnetauscher kann in der Tiefkühltechnik, insbesondere bei Erdgasverflüssigungs- und Verlegungsanlagen mit gutem Erfolg Verwendung Finden. Er kann ebenfalls in einem beliebigen Zweig der Technik, in welchem wirkungsvolle, in gedrängter räumlicher Bauweise erstellte Rohrwärmetauscher erforderlich sind, verwendet werden.
Am zweckmäßigsten wird er bei Tieftemperaturkühlsystemen, insbesondere bei Heliumkühlanlagen und -verflüssigern verwendet
Rohrwärmetauscher von Heiiumkühianiagen müssen einer Reihe von Anforderungen gerecht werden, die sich aus folgenden Besonderheiten ihrer Betriebsbedingungen ergeben:
Bei Rohrwärmetauschern von Heliumkühlanlagen wird die Kälte in einem weiten Temperaturbereich (von 3,5 K bis 330 K) zurückgewonnen. Deswegen sind ein starkes Temperaturgefälle und beträchtliche Wärmebe-Iastungen für diese kennzeichnend, was jeweils große Wärmetauscherflächen erfordert Gleichzeitig ist der verfügbare Energieverbrauch für den Transport des
ίο Heliums durch den Apparat sehr niedrig, weil die zulässigen Druckverluste in den Linien des warmen Heliumleichtstromes in den Röhren (üblicherweise beträgt sein Druck 8 bis 25 atm) und besonders in der Linie des kalten Heüumgegenstromes im Rohrzwi- ~henraum (sein Druck beträgt 0,5 bis ! ,5 atm), begrenzt sind. Bei Kühlanlagen mit einer Kältegewinnung bei einem Temperaturniveau von 4,5 K dürften z. B. die zulässigen Druckverluste in der Heliumgegenstromlinie, welche Rohrwärmetauscher, sämtliche Rohrleitungen,
Sammelstücke und Stutzen umfaßt, nicht über 3000 mn WS fiegen.
Hinsichtlich von Rippen umwundenen Rohrwärmetauschern bedingen diese zwei Bedingungen in der Regel die Entwicklung mehrschichtiger Apparate, bei
denen die Rohre in mehreren Lagen auf einem Kern aufgewickelt sind.
Um gute Energieverbrauchswerte bei eirer Kühleinrichtung zu gewinnen, r,,üssen die Rohrwärmetauscher kleine Temperaturdifferenzen aufweisen. Besonders notwendig ist das bei /Rohrwärmetauschern, die auf einem Temperaturniveau von unter 2OK betrieben werden. Hier darf der Temperaturunterschied zwischen den Wärmetauschströmen ein Grad nicht überschreiten. Es ist sehr wirtschaftlich, wenn die Temperaturdifferenz
innerhalb von 0,1 bis 0,5° liegt
Die Entwicklung von wirkungsvollen, d.h. den angegebenen Anforderungen in genügendem Maß entsprechenden Rohrwärmetauschern ist eine komplizierte Entwicklung Aufgabe. Besonders schwer ist es,
to infolge des sog. Sekundäreffekt?s klei;.e Temperaturdifferenzen zu gewährleisten.
Dazu gehören in erster Linie eine Iongitudinale Wärmeleitung in den Bauelementen der Rohrwärmetauscher und eine Ungleichmäßigkeit in der Verteilung der Gassirörne nach den einzelnen Kanälen des Wärmetauschers.
Ausgehend von diesen Betriebsbedingungen müssen die Rohrwärmetauscher von Heliumkühlanlagen folgenden Anforderungen gerecht werden. Sie müssen:
eine in gedrängter Bauweise erstellte Wärmetauscherfläche aufweisen, damit große Wärineiauscherilächen im Wärmetauscher mit annehmbaren Außenabmessungen Platz finden können,
gute Wärmeeigenschaften bei relativ kleinen Druck-Verlusten aufweisen,
U„;Mri_xn„- J-- c_i ι·λ ir_i— t ; j:_ _i:_
»•«■■r·» wa w«.il Wl UVItUllUBIVlIblilV OUI ΎΤ Viatrll, UId UI&
Bildung von kleinen Temperaturunterschieden zwischen den Wärmetauscherströmen gewährleisten,
fertigungsgerecht und wirtschaftlich herstellbar sein, eo einen hohen Faktor der Betriebssicherheit haben.
Es ist ein Rohrwärmetauscher bekannt, der von Firmen in den USA, Großbritannien und Frankreich bei Heliumkraftanlagen und -verflüssigern benutzt wird.
Dieser den auf dem Gebiet der Tiefkühltechnik tätigen Fachleuten bekannte Apparat, der als Wärmetauscher in Collins-Bauweise genannt wird, enthält einen zylindrischen Kern, auf welchem mit spiralförmig umwundenen Rippen aus dünnem Band umwundene
Rohre angeordnet sind. Es sind hierbei nachgiebige Dichtungsschnure vorgesehen, die in den Windungslükken der Rohre an deren Außen- und Innenseite Platz finden. Dieser bekannte Rohrwärmetauscher weist ein äußeres Mantelrohr und Abstandsrohre auf, die zwischen den Rohrschichten angeordnet sind, !n jeder Schicht sind die rippenumwundenen Rohre derart angeordnet, daß der axiale Mittenabstand der Querschnitte der Rohre zwischen den nebeneinander angeordneten Windungen der einen Schicht sowie der Abstand zwischen diesen Mitten und denen der Querschnitte der Rohre in den Windungen der zweiten radial daran angrenzendeii Schicht den Sunnnenbetrag von einem Durchmesser der Rohre ur-d zwei 's ~ ^n der Rippen gleicht Dadurch koiames die Wh ■-' ngen in is jeder Schicht nur mit den Stirnflächen dei Kippen in Berührung, während die Oberflächen der Rohre in den Windungen sich nicht berühren, v. .« dfe Rohre in den Schichten durch die Abstand', nanflrohre voneinander getrennt sind.
Die Rippen sind bei diesem Rohrwärmetauscher am Rohr durch Löten befestigt
Derartige bekannte Rohrwärmetauscher zä':Jen zu sehr wirksamen Apparaten, weil sie bei verhältnismäßig kleinen Druckverlusten im Zwischenraum des Apparates gute Wärmeeigenschaften aufweisen.
Ein Nachteil dieser bekannten Rohrwärmetauscher besteht in der baulichen Gestaltung. Bei diesen bekannten Rohrwärmetauschern sind zwischen den Rohrschichten Abstandsmantelrohre angeordnet, die den Abstand zwischen den Schichten der Rohre fixieren und eine Verformung der Rippen sowie ein Eindringen derselben in benachbarte Schichten verhindern. Gleichzeitig bieten die Abstandsmantelrohre die Möglichkeit, die Wärme an der Wärmetauschfläche vorbei überströmen zu lassen, indem die Wärme durch diese Abstandsmantelrohre strömt Dies kann einen Anstieg der Temperaturdif.'erenz zwischen den Wärmetauschströmen mit sich bringen. Außerdem ist bei einer solchen bauschen Gestaltung ein Aufwickeln der Rohre mit nachgiebigen Schnüren vorgesehen. Die Schnüre bewirken ein vollständiges Umströmen der rippenumwundenen Oberfläche und füllen eventuelle Undichtigkeiten zwischen den Rohrschichten und den Mantelrohren aus.
Es ist auch ein Rohrwärmetauscher bekannt, der ein Mantelrohr u.id einen zylindrischen Kevn mit auf diesen in mehreren Schichten aufgewickelten, mit Runddraht rippenumwundenen Rohren enthält In jeder Schicht sind die Rohre auf den Kern mit einem gewissen Spiel zwischsn den Nachbarwiniijngen derart autgewickelt, daß der axiale Mittenabstand der Querschnitte der Rohre zwischan nebeneinander angeordneten Windungen der einen Schicht die Größe überschreitet, die dem Summenbetrag von zwei Rohrdurchmessern des Roh-
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rviittenabstand der Querschnitte der Rohre in den Windungen der zweiten radial dazu angrenzenden Schichten dem Summenbetrag von zwei Durchmessern des Rohres und zwei Höhen der Rohre gleicht Dadurch stehen die Oberflächen der Rohre in der Schicht in keinem Kontakt miteinander und berühren sich lediglich mit den Stirnflächen der Rippen zwischen benachbarten Schichten (siehe Buch von E. I. Antonov, et al. »Ustroivstvo dlya akhlazhdeniya prismnikov islucheniya«, S. 102, Verlag »Mashinostroenia«, Leningrad, 1969,UdSSR).
Die bauliche Gestaltung dieses bekannten Rohrwärmetauschers, der drahtberippte Rohre aufweist, ist einfach imd in der Herstellung unkompliziert Em Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht jedoch in der gleichbleibenden Steigung der Rippen in den Schichten. Diese Rohrwärmetauscher können nur mit einer kleinen Anzahl von Rohrschichten (1 bis 3) Verwendung finden. Bei einer weiteren Erhöhung der Zahl der Schichten nimmt der Durchmesser einer jeden Schicht der Rohre im Vergleich zum Durchmesser des Kernes wesentlich zu.
Bei konstanter Steigung unterscheiden sich die Rohre in den einzelnen Scnichten beträchtlich in ihrer Länge. Dieses bewirkt eine ungleichmäßige Verteilung von fließfähigem Medium, z. B. Helium, in den Rohren, was die Möglichkeit ausschaltet im Wärmeaustauscher eine kleine Temperaturdifferenz zu erreichen, wobei der Apparat bei mehrschichtiger Gestaltung des Rohrwärmetauschers nicht funktionsfähig ist
Es ist auch ein Rohrwärmetauscher aus rippenumwundenen Rohren bekannt (DE-PS 19 95 571), bei dem als Berippung ein Draht mit runt?' ι Querschnitt verwendet wird, wobei die Abstände zwischen den Rohren über ihre gesamte Länge die gleichen sind, so daß sich der Nachteil ergibt daß in den Rohren keine Verwirbelung des Fluidums erzie! ar ist und somit kein intensiver Wärmeaustausch erreichbar ist
Es ist auch ein aus Rohrbündeln bestehender Rohrwärmetauscher mit Abstandsstücken bekannt die in Form eines als Rippe um einen kurzen Teil des Rohres gewickelten Drahtes gestaltet sind, wobei die Abstandsstücke in gewissen Rohrabschnitten angeordnet sind und sich nicht über die gesamte Länge der Rohre erstrecken, wobei sie lediglich dazu dienen, die Rohre des Bündels in ihrer gegenseitigen Lage zu sichern.
Es sind auch Rohrwärmeaustauscher bekannt die aus Rohren mit Rippen in Form eines Bandes bestehen (DE-PS 19 37 652, DE-PS 4 50 232 und US-PS
13 67881), wobei die Anordnung der Rohre in zueinander gleichmäßigem Abstand vorgesehen ist Df/artige bekannte Rohrwärmetauscher ermöglichen jedoch keine Intensivierung des Wärmeaustausches.
Es ist auch ein Rohrwärmetauscher bekannt (FR-PS
14 09 932), welcher an der Rohrwandung Prägungen aufweist, die jedoch iedigiich zu dem Zwecke dienen an der Außenwandung des Rohrwännetauschers gelegene spiralförmige Kanäle am Außenring zu bilden. Mit derartigen an den Außenwänden angeordneten Kanälen wird jedoch keine Beeinflussung und Verbesserung des Wärmeaustausches durch das in den Kanälen fließende Medium erzielt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Rohrwärmetauscher zu schaffen, der hohe thermische und hydrodynamische Eigenschaften aufweist und eine bessere Übertragung des Wärmet2ustiics crzicibar isi, wobei es auch ermögnchi werder soll, mit einfachen, in der Technik bekannten Mitteln den Konvektionswärmetausch in langen gewickelten und gerippten Rohren mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser zu intensivieren.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das rippenbildende Element auf jedes Röhr mit einer Steigerung an der radialen Außenseite des Rohres von mindestens zwei Dicken des Elementes aufgewunden ist und dis Rohre in jeder Schient derart auf den Kern aufgewickelt sind, daß der axiale Mkisnabsiand der Querschnitte der Rohre zwischen den nebeneinander angeordneten Windungen der einen Schicht sowie der Abstand
zwischen diesen Mitten und denen der Querschnitte der Rohre in den Windungen der zweiten, radial daran angrenzenden Schicht sich von einer dem Summenbet/ag von einem Durchmesser des Rohres und zwei Höhen der Rippe gleichen Größe bis zu einer dem Summenbefrag von einem Durchmesser des Rohres und einer Höhe der Rippe gleichen Größe alimählich ändern» wobei diese AbsUndsänderungen sich auf der gesamtem Länge Ober den Querschnitt des Wärmeaustauschers periodisch wiederholen, wodurch die Stirnflächen der Rippen einer jeden Windung des Rohres abwechselnd rmt den Stirnflächen der Rippen und den Oberflächen der Rohre der Nachbarwindungen in Berührung kommen.
Eine derartige Lösung bietet die Möglichkeit, die Steigerung der Rohre bei mehrschichtigen Rohrwärmeaustauschern schichtweise zu ändern, ohne daß zusätzliche bauliche Abstandselemente verwendet werden müssen, so daß auf unkomplizierte Weise eine Verbesserung des Wärmeaustausches erzielbar ist.
Es ist zweckmäßig, wenn jedes Rohr an seiner Außenfläche eine über seine gesamte Länge reichende schraubenförmige rinnenartige Prägung aufweist
Eine derartige Gestaltung ermöglicht es, die Wärmeabgabe in den Rohren zu intensivieren, was die GesarntwärmeGbertra^ungszahl des Rohrwärmetauschers erhöht.
Es ist vorteilhaft, wenn das am Rohr Rippen bildende Element einen runden, ovalen oder stromlinienf3rmigen Querschnitt aufweist
Mit einer derartigen Gestaltung des rippenbildenden Elementes kann die Rippe gleichzeitig als Abstandselement zwischen den Rohrschichten und -windungen dienen.
Beim spielfreien Aufwickeln der mit einem rippenbildenden Element von solcher Form berippten Rohre bilden sich zwischen den Rohrschichten stromlinienförmige und kleine Abmessungen aufweisende Kanäle aus, wodurch sich die Möglichkeit ergibt sehr kompakte Rohrwärmetauscher zu erhalten.
Im Vergleich mit bekannten derartigen Rohrwärmetauschern bietet die erfindungsgemäße Gestaltung die Möglichkeit bei hohen thermischen Eigenschaften und verhältnismäßig kleinen Druckverlusten eine sehr gedrängte Bauweise und Sicherheit zu erreichen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispie! des Gegenstandes der Erfindung dargestellt Es zeigt
F i g. 1 den Rohrwärmetauscher in scfaematischer Darstellung, teilweise im Längsschnitt
Fig.2 ein mit einem als Rundrad gestalteten rippenbildenden Element rippenumwundenes Rohr des RohrwärmeiauscherSu teilweise im Längsschnitt
Fig.3 den Rohrwärmetauscher (in zweischichtiger Gestaltung), in schematischer Darstellung, teilweise in Draufsicht,
Fig.4 ein mit ringförmigen Prägungen versehenes Rohr des Rohrwännetauschers mit einem aus Draht gestalteten rippenbildenden Element teilweise im Längsschnitt
Fig.5 das mit Draht rippenumwundene Rohr des Rohrwärmetauschers mit in ihrer Lage mit der der Rippen übereinstimmenden wendeiförmigen Prägungen,
F i g. 6 eine Gestaltung gemäß F i g. 5, bei der die Lage der Prägung nicht mit der der Rippen übereinstimmt
Der Rohrwännetauscher kann bei Heliumkühlanlagen und -verflüssigern von kleiner, mittlerer und großer Leistung mit gutem Erfolg verwendet werden. Der Rohrwärmetauscher enthält ein zylinderförmiges Mantelrohr ί (Fig. 1, 3). Im Mantelrohr ist ein mit diesem fluchtender zylindrischer Kern angeordnet auf welchem im wesentlichen gleichlange, mit einem rippenbildenden Element rippenumwundene Rohre (Fig. 1—6) mindestens in zwei Schichten aufgewickelt sind.
Das rippenbildende Element dient zum Durchtritt eines fließbaren Mediums, gegebenenfalls eines Stromes von warmem gasförmigen Helium, Die Rohre 4 sind mit
to einer nachgiebigen Schnur (Fig. 1), die zum Abdichten eines eventuellen Spielraumes zwischen dem zylindrischen Kern 2 und der ersten Schicht der Rohre 3 dient, auf den Kern 2 aufgewickelt Mit Hilfe dieser Schnur 5 bildet sich ein Kanal aus, der der Form nach den zwischen den Schichten der Rohre 3 gebildeten Kanälen nahekommt In den Kanälen zwischen dem Kern 2 und der ersten Schicht der Rohre 3 schafft dies solche Bedingungen der Wärmeübertragung, die denen in den Kanälen zwischen den Rohrschichten nahe sind Verschiedenartige Vorsprt-.ge oder Aussparungen am Kern mit rundem, ovalem, dreieckigem Querschnitt u.a.m. können die Funktion als Schnur 5 erfüJJea Auf die Auß' dichten der Rohre 3 ist ebenfalls die nachgiebige Schnur S aufgewickelt die gemeinsam mit einer Folie 6 (F i g. 3) eine gewisse Abweichung von der zylindrischen Form der letzten Schicht der Rohre 3 und eventuelle Undichtigkeiten zwischen der letzten Schicht der Rohre 3 und dem Mantelrohr 1 ausgleicht
In dem iurch das Mantelrohr 1 und den Kern begrenzten Hohlraum fließt zwischen den Rohren 3 ein fließbares Medium, gegebenenfalls ein kalter gasförmiger Heliumgegenstrom. Auf die Rohre 3 ist das rippenbildende Element 4 (Fig. > bis 6) aufgewickeil, das bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung einen Draht darstellt Der Draht ist mit einer Steigung an der radialen Außenseite des Rohres von mindestens zwei Dicken H des als Element 4 verwendeten Drahtes aufgewunden. Bei dem Rohrwärmetauscher sind die Rohre 3 in jeder Schicht derart auf den Kern aufgewickelt daß der axiale Mittenabstand M der Querschnitte der Rohre 3 zwischen den nebeneinander angeordneten Windungen der einen Schicht sowie der Abstand zwischen diesen Mitten und denen der Querschnitte der Rohre 3 in den Windungen der zweiten radial daran angrenzenden Schicht sich von einer den Summenbetrag von einem Durchmesser Ddes Rohres 3 und zwei Höhen H der Rippen 4 gleichen Größe bis zu einer dem Summenbetrag von einem Durchmesser D des Rohres 3 und einer Höhe H der Rippe 4 gleichen CröBe allmählich ändern, wobei diese Abstandsänderungen sich auf der gesamten Länge und dem Querschnitt des Rohrwärmetauschers periocLjch wiederholen, wodurch die Stirnflächen der Rippen 4 einer jeden Windung des Rohres 3 abwechselnd mit den Stirnflächen der Elemente 4 und den Oberflächen der Rohre 3 der Nachbarwindungen in Berührung kommen. Eine derartige Aufwickelung der Rohre 3 bietet die Möglichkeit die Steigung der Rohre schichtweise zu ändern, ohne daß zusätzliche bauliche Abstandselemente zwischen den Rohrschichten angeordnet werden müssen.
Aufgrund des wellenförmigen Verlaufs der Rohre 3, die diese beim um die Achse des Kernes verlaufenden dichten Aufwickeln erlangen, ergeben sich dabei
ö willkürlich veränderliche Mittenabstande M der Querschnitte der Rohre. Diese Lage der Rohre 3 am Rohrwärmetauscher gibt ihm eine Ähnlichkeit mit Wärmetauschern, die eine Aufsatz- und Aufschüttwär-
meaustauschfläche aufweisen.
Ebenso wie für diese Oberflächen ändert sich die Form und die Abmessungen der im Zwischenraum zwischen den Rohren des Rohrwärmetauschers gebildeten Kanäle kontinuierlich in einer bestimmten Reihenfolge, die von den Größen der Durchmesser des Rohres 3, des Drahtes und der Steigung der Wicklung abhängig ist Dabei haben die durchschnittlichen geometrischen Abmessungen der Kanäle konstante Werte. Diese !Eigenschaft der bauliche« Gestaltung ergibt gute Bedingungen für ein gutes Durchiinischen (S/enwirbelh) des Heliuinstromes im Zwischenraum zwischen den Rohren des Roh-Wärmetauschers, wobei hohe Werte des Wärmeabgabekoeffizienten gewährleistet werden. Außerdem ist sie zum Erreichen einer kleinen Temperaturdifferenz im Rohrwärmetauscher von großer Bedeutung. Durch diese bauliche Gestaltung wird eine gleichmäßige Verteilung des Heliumstromes über den Querschnitt des Rohrwärmetauschers gewährleistet. Letzten Endes schaltet die Ausführung des Wärmetauschers ohne zusätzliche Abstandselemente die Möglichkeit aus. die Wärme durch diese überströmen zu lassen und ermöglicht es, die Rohre 3 kontinuierlich auf den zylindrischen Kern 2 aufzuwikkeln.
Bei einer der Ausführungsvarianten des Rohrwärmetauschers kann jedes Rohr 3 über dessen gesamte Länge reichende schraubenlinienförmige, rinnenartige Prägungen 7 (F i g. 4—6) aufweisen.
Diese Prägungen 7 können ring- bzw. wendelförmig ausger-hrt werden. Im letztgenannten Falle kanu die Lage der wendeiförmigen Prägungen mit der Lage des auf das Rohr aufgewundenen Drahtes übereinstimmen, braucht es aber nicht zu tun. Die Prägungen 7 weisen eine stetig umrissene Form auf, wobei ihre Höhe im Verhältnis zum Durchmesser des Rohres 3 klein ist Dadurch verhindert das Vorhandensein der Prägungen
7 am Rohre 3 die Berippung desselben nicht und stört auch nicht die Geometrie der Berippung.
Bei Heliumkühlanlagen und -verflüssigern hoher Leistung wird der thermodynamische Kältekreislauf üblicherweise nsch einem Niederdruckschema (6 bis
8 atm) aufgebaut In diesem Fall ist die Wärmeabgabe in den Rohren nicht genügend intensiv. Die dem Inneren des Rohres zugekehrte Konvexität bietet die Möglichkeit, die Wärmeabgabe zu intensivieren. Der Intensivierungseffekt des Wärmeaustauschers beruht auf periodischem Abreißen der Wandschicht des fließbaren Mediums von der glatten Wandung und einer künstlichen Verwirbelung desselben. Diese Erscheinung
Bei derartiger Ausführung der Rippen können die rippenumwundenen Rohre ohne Gefahr einer Quetschung derselben spielfrei unter Spannung aufgewickelt werden. In diesem Fall kann die Rippe gleichzeitig als Abstandselement zwischen den Schichten und Wandungen der Rohre dienen.
Die Anv/endung eines Drahtes als rippenbildendes Element 4 bietet die Möglichkeit, beim Rohrwärmetuuscher Röhrte 3 mit kleinem Durchmesser zu verwenden, wodurch eine gedrungene Bauart des Rohrwärmetauschers gewährleistet wird.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Lösung bietet sich also die Möglichkeit einen wirkungsvollen, sehr kompakten, einfach herstellbaren und langlebigen gewundenen Rohrwärmetauscher zu schaffen.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäß gestalteten Rohrwärmetauschers ist wie folgt
Fließendes Medium, z. B. ein Strom warmen, gasförmigen Heliums, tritt von einem (nicht dargestellten) Verdichter in eine (nicht dargestellte) Sammelrohrleitung des Rohrwärmetauschers ein, wo er sich in dem in mehreren Schichten auf den Kern 2 aufgewickelten Rohr 3 gleichmäßig verteilt
In den Rohren 3 abgekühlt strömt das Helium teilweise in eine (nicht dargestellte) Expansionsmaschine ein, wo es sich beim Ausdehnen zusätzlich abkühlt Der andere Teil des Heliumstromes wird abgedrosselt und in Form eines kalten Heliumgegenstromes, der sich mit dem Heliumstrom nach der Expansionsmaschine vereinigt, dem Zwischenraum zwischen den Rohren des Rohrwärmetauschers zugeführt wobei er seine Kälte an den Heliumstrom abgibt der in den Rohren 3 strömt
erhöht den Wärmeabgabekoeffizienten in der· Rohren um ein 2- bis 35faches, wobei der Energieverbrauch für den Transport des fließbaren Mediums in den Rohren nur wenig zunimmt
Das am rippenumwundenen Rohr angeordnete rippenbildende Element 4 weist einen stromlinienförmigen Querschnitt auf, wie das in F i g. 4 dargestellt ist
Als rippenbildendes Element 4 kann Rund-, Ovaloder Profildraht mit stromlinienförmiger Stirnfläche oder können Rohre mit ähnlichem Querschnitt verwendet werden.
Bei derartigen Ausführungen des rippenbildenden Elementes kann dieses unter Spannung auf das Rohr 3 aufgewunden werden. Dadurch wird ein zuverlässiger und inniger Kontakt zwischen dem Element 4 und dem Rohr 3 gewährleistet In diesem Falle ist zum Verbinden des Rohres 3 mit dem Element 4 weder ein Löten noch ein Schweißen erforderlich.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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Claims (3)

26 03 58£ Patentansprüche:
1. Rohrwärmetauscher mit einem Mantel und einem in diesem fluchtend angeordneten Kern, auf den im wesentlichen gleichiange schraubenförmig durch ein rippenbildendes Element umwundene Rohre zum Durchgang je eines fließbaren Mediums in und zwischen diesen in dem durch das Mantelrohr und den Kern begrenzten Hohlraum in mindestens zwei Schichten aufgewickelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das rippenbildende Element (4) auf jedes Rohr (3) mit einer Steigung an der radialen Außenseite des Rohres von mindestens zwei Dicken des Elementes (4) aufgewunden ist und die Rohre (3) in jeder Schicht derart auf den Kern (2) aufgewickelt sind, daß der axiale Mittenabstand (M) der Querschnitte der Rohre (3) zwischen den nebeneinander angeordneten Windungen der einen Schicht sowie der Abstand zwischen diesen Mitten und denen der Querschnitte der Rohre (3) in den Windungen da zweiten, radial daran angrenzenden Schicht sich von einer dem Summenbetrag von einem Durchmesser (D) des Rohres (3) und zwei Höhen (H)dsr Rippe (4) gleichen Größe bis zu einer dem Summenbetrag von einem Durchmesser (D)des Rohres (3) und einer Höhe (H)der Rippe (4) gleichen Größe allmählich ändern, wobei diese Abstandsänderungen sich auf der gesamten Länge über den Querschnitt des Wärmeaustauschers periodisch wiederholen, wodurch die Stirnflächen der Rippen (4) einer jede" Windung des Rohres (3) abwechselnd mit den Stirnflächen der Rippen (4) und den Oberflächen der Rohre (3) der Nachbarwindungen in Berührung kommen.
2. Rohrwärmetauscher nach A.ispruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rohr (3) an seiner Außenfläche eine über seine gesamte Länge reichende schraubenförmige rinnenartige Prägung (7) aufweist
3. Rohrwärmetauscher nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das am Rohr (3) Rippen bildende Element (4]i einen runden, ovalen oder stromlinienförmigen Querschnitt aufweist
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