AT310389B - Wärmeaustauscher - Google Patents

Description

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   Klimaanlagen schliessen im allgemeinen einen Wärmeaustauscher zum Erwärmen und einen Wärmeaustauscher zum Kühlen der Luft ein. Der eine ist für den Betrieb im Winter, und der andere für den Betrieb im Sommer vorgesehen. In dem für Kühlung vorgesehenen Wärmeaustauscher, mit Kaltwasser als Kühlmittel, entsteht im Winter Gefriergefahr, so dass man gezwungen ist, als Gefrierschutz eine Vorwärmebatterie anzuordnen, danach den Kühler und danach noch einen Nachwärmer. Der Kühler ist, wie erwähnt, nur während der warmen Jahreszeit, und die Erwärmungsanlage während der kalten Jahreszeit in Betrieb. Im Kühler herrscht stets ein geringer Temperaturunterschied zwischen dem Kühlmittel und dem Gas, der natürlich vom Klima abhängt. Dieser Temperaturunterschied hat eine Grössenordnung von 10 bis 200C. Beim Abkühlen des Gases handelt es sich um etwa 4 bis 5 kcal/kg Luft.

   In der Erwärmungsanlage beträgt der Temperaturunterschied normal 70 bis 80 C, und der Wärmeübergang etwa 10 bis 12 kcal/kg. Die Wärmedurchgangszahlen sind im Kühlbzw. Erwärmungsfall im wesentlichen gleich gross. Ein Luftkühler ist deshalb im allgemeinen drei-bis viermal so gross wie ein Luftwärmer, und seine Betriebszeit ist in einem nordischen Klima etwa drei Monate pro Jahr. Ein Kühler in einer Klimaanlage hat deshalb eine lange Amortisationszeit. Der Gedanke, diesen Kühler während der neun unausgenutzten Monate für Erwärmungszwecke anzuwenden, ist nicht neu, er scheiterte jedoch bisher daran, dass man die Temperatur des Wärmemittels von normal 70 bis   80 C   auf etwa 20 bis 250C senken musste, um die grosse Wärmefläche im Kühler ausgleichen zu können.

   Dabei entsteht Gefriergefahr, da die Temperatur des Wärmemittels sich der des kalten Gases nähert. Man kann natürlich, um dies zu verhüten, das   Wärme- und   Kühlsystem mit Umwälzpumpen ergänzen oder den Wärmeaustauscher von einem Wärmemittel durchströmen lassen, das Frostschutzflüssigkeit enthält. Alle diese   Hilfsinstallationen   verursachen Kosten und machen ausserdem die Anlage unnötig kompliziert. Dies führt in den meisten Fällen dazu, dass die Kühlbatterie also etwa neun Monate des Jahres ungenutzt steht. 



   Die Erfindung hat den Zweck, einen Wärmeaustauscher zu schaffen, der ein Hochleistungskühler ist, und in den eine Wärmebatterie eingebaut ist, die dieselbe Sekundärfläche wie der Kühler ausnutzt. Um zu verhüten, dass die überdimensionierte Kühlfläche Nachteile des vorstehend beschriebenen Typs mit sich bringt, soll die Wärmedurchgangszahl im Erwärmungsfall niedrig sein. Dies wird dadurch erreicht, dass man die Rohre für das Kühlmittel so verlegt, dass sich der bestmögliche Temperaturfluss in der Sekundärfläche ergibt, und dass man die Rohre für das Wärmemittel so bemisst, dass sich in der im Erwärmungsfall überdimensionierten Sekundärfläche ein geringer Temperaturfluss ergibt.

   Zu diesem Zwecke ist bei einem Wärmeaustauscher mit einer oder mehreren Gruppen von drei parallelen, von einem Medium angeströmten Rohren, auf denen gemeinsame Rippen angeordnet und die von verschiedenen Medien durchströmt sind, erfindungsgemäss vorgesehen, dass zwei der Rohre einer Gruppe für ein Kühlmedium und ein Rohr für ein Erwärmungsmedium vorgesehen sind, wobei die Rohre für das Kühlmedium in Richtung des sie anströmenden Mediums gesehen vor dem dritten Rohr angeordnet sind. 



   Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist das Rohr für das Erwärmungsmedium in der Mittelebene zwischen den beiden andern Rohren angeordnet und hat einen kleineren Querschnitt als jedes dieser Rohre. 



   Durch einen derartigen Aufbau des Wärmeaustauschers erhält man die Möglichkeit, für das Erwärmen bzw. 



  Kühlen zwei getrennte Kreise anzuwenden. Man gewinnt hiedurch ausserdem freie Wahl des   Wärme- und   Kühlmittels. Man kann z. B. Salzlösung, verdampfendes Kühlmittel oder Kaltwasser auf der Kühlseite, und Warmwasser oder Dampf auf der Wärmeseite anwenden. 



   Als ein weiterer Vorteil der Einrichtung gemäss der Erfindung ergibt sich die Möglichkeit, Kühlung unter   OOC   zuzulassen, wobei sich auf den Aussenseiten der Lamellen im Lamellenpaket Eis ansetzt. Mit Hilfe des Wärmesystems im zweiten Kreis kann Auftauen bewirkt werden. 



   In den Zeichnungen zeigen die Fig. 1 und 2 eine Rohrgruppe eines erfindungsgemässen Wärmeaustauschers im Vertikalschnitt bzw. in Vorderansicht. In Fig. 3 ist als weiteres Beispiel ein Wärmeaustauscher, aufgebaut auf sechs Einheiten gemäss den   Fig. 1   und 2, wiedergegeben. Fig. 4 entspricht der Fig. 3 und veranschaulicht, wie das Rohr mit dem kleinsten Durchmesser durch Erhöhung der Turbulenz den Wärmeübergang an den beiden andern Rohren verbessert (nur ein Teil der Strömung ist dargestellt). Fig. 5 ist eine Abänderung, gemäss welcher der Wärmeaustauscher gemeinsame Lamellen für sämtliche Rohre hat. 



   Die Erfindung löst die vorerwähnten Probleme in der Weise, dass sie davon ausgeht, dass der Wärmetransport mit der kleinsten Temperaturdifferenz durch zwei Rohre--1, 2--und dass der Wärmetransport mit der grössten Temperaturdifferenz durch ein drittes   Rohr --3-- erfolgt,   das in der Mitte 
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  Erwärmung liegen auf der Hand, so dass eine Berechnung offensichtlich nicht erforderlich ist. Die Wärmekosten in einer Klimaanlage sind praktisch unerheblich. 



   Bei Anwendung einer Batteriekonstruktion für Kühlung mit Gefrierung an den Aussenseiten kann auch der Abstand der Lamellen in Beziehung zueinander vermindert werden, wodurch eine kompaktere Bauform der Wärmeaustauscher möglich ist. 



     PATENTANSPRÜCHE   : 
1. Wärmeaustauscher mit einer oder mehreren Gruppen von drei parallelen, von einem Medium angeströmten Rohren, auf denen gemeinsame Rippen angeordnet und die von verschiedenen Medien durchströmt 
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 Rohr (3) für ein Erwärmungsmedium vorgesehen sind, wobei die Rohre (1, 2) für das Kühlmedium in Richtung des sie anströmenden Mediums gesehen vor dem dritten Rohr (3) angeordnet sind. 
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Claims (1)

1. Erwärmungsmedium in der Mittelebene zwischen den beiden andern Rohren (1, 2) angeordnet ist und einen kleineren Querschnitt als jedes dieser Rohre hat.