CN110998213A - 热交换设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有用于热交换的体部(3)和流体流源(1)的热交换设备(5)，其中，所述流体流源(1)构成用于提供流体流(2)，并且其中，体部(3)和流体流源(1)彼此如此设置，使得由流体流源(1)提供的流体流(2)与体部(3)相互作用以用于热交换。所述热交换设备的特征在于，流体流源(1)是流体部件，所述流体部件包括至少一个用于形成流体流(2)的振荡的装置(104a，104b)。

Description

热交换设备
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的热交换设备。
背景技术
热交换设备是将热能从一种物质(流)传递到另一种物质的设备。在此，热交换设备可用于冷却或加热物质流或物体。因此例如，已知有针对性移走热量的冷却设备。为此，示例有冰箱或冰柜、内部冷却的模具(例如注塑工具)或还有燃气轮机中的冷却设备。
为了尽可能高效地在物质流之间传递热能，已知扩大在其上实现热传递的表面，例如通过迷宫形或曲折形延伸的通道(US 2007/0166017 A1或EP 2025427 A2)。此外，为了提高传递效率，例如，已知通过所谓的湍流器(突出到流中的肋、腹板或销子)来增加流体流内的湍流(US 6607356 B2)。为了提高流体流内的湍流，例如，还可以通过提高入口压力来提高流体的速度。然而，在此能量消耗和成本增加。
在开始时示例性提及的设备中，主要目标是从特定位置移走热量。在其他设备中，目标是将热量传输到特定的位置，例如在蒸汽喷雾器中(例如，用于蒸汽灭菌)。
发明内容
本发明基于所述目的提供一种热交换设备，所述热交换设备能够实现在两个系统(物体、物质流)之间有效地传递热能。目的是在要冷却或散热的表面上产生高的时间和空间速度梯度。
所述目的根据发明地通过具有权利要求1的特征的热交换设备来解决。本发明的构造方案在从属权利要求中陈述。
据此，热交换设备包括用于热交换的体部(热交换体)和构成用于提供流体流的流体流源。在此，用于热交换的体部是应被加热或冷却的物体。体部和流体流源彼此如此设置，使得由流体流源提供的流体流与体部相互作用以用于热交换。因此，流体流可以移走体部的热量，或反之亦然。在此，相互作用应理解为在时间和空间方面以如下方式设计的接触，使得至少可以在体部与流体流之间实现热能的预期传递。相互作用尤其不应该理解为偶然的接触。
根据本发明的热交换设备的特征在于，流体流源包括流体部件，所述流体部件包括至少一个用于形成流体流的振荡的装置。因此，流体部件构成用于产生时间上脉动和/或空间上移动的移动(振荡)的流体流。
通过流体部件，为热交换设备产生空间上和/或时间上变化的流动。由此，流体流的边界层在热交换体的边界处可以具有高度的湍流。此外，二次流可以被强制。通过流体流的移动(振荡)可以整体上提高导热过程或热交换过程的效率。
此外，流体部件中的流体流几乎没有经历压力损失，使得在流体部件入口处可用的流体流压力可以有效地用于传热。因此，热交换设备还可以在低入口压力或低流速下使用。
流体部件的另一优点是，流出的流体流通过其形状可以与大的面积相互作用，并且因此可以实现大的传热性能。
如果流体是通常含钙的水(自来水)，借助于作为流体流源的流体部件，可以通过热交换设备中流体的移动(振荡)来大幅度减少或甚至防止钙沉淀，由此可以提高设备的使用寿命。
例如，如果热交换设备使用所谓的冲击冷却方法(冲击冷却)，可以在冲击冷却配置中通过使用流体部件提高热交换性能。
流体部件不包括用于产生可移动的流体流的可移动部件。由此，流体流源具有小的磨损。
根据构造方案，流体部件可以产生不同的流体流动模式。例如，因此可以产生正弦形的射束振荡、矩形、锯齿形或三角形射束走向，空间或时间射束脉动以及切换过程。流体流与热交换体之间的相互作用的持续时间和/或位置可以通过不同的射束走向调节。
流体部件产生尤其在振荡平面中以振荡角度振荡的流体流。因此，由流体部件产生了扇状的流体束，在所述流体束中，流体分布在时间和/或空间上变化。
根据实施形式，流体部件包括流动室，流体流可以流过所述流动室，所述流体流通过流动室的入口流入流动室并且通过流动室的出口从流动室流出。优选地，入口和出口设置在流动室的相对置的侧上。从出口流出的流体流用于热交换设备的热交换过程。在所述实施形式中，在流动室中的出口处设有用于形成流体流的振荡的装置。例如，用于形成振荡的装置可以是至少一个副流通道，所述副流通道流体地与流动室的(稍后将要描述的)主流通道连接，并且在空间上使在主流通道中流动的流体流偏转。替选地，还可以设有其他用于形成流体流的振荡的装置。
入口和出口可以分别具有基本上垂直于流体部件的纵轴线延伸的横截面。在此，流体部件的纵轴线从入口指向出口并且处于振荡平面中。在此，入口和出口的横截面分别理解为流体流流入流动室或再次流出流动室时通过的流体部件的最小的横截面。入口的横截面面积尤其可以小于出口的横截面面积，或入口的横截面面积与出口的横截面面积可以一样大。通过这种尺寸比例，流体部件中的流体经历小的流动阻力，这导致流体部件内低的压力损失。因此，如果入口压力或流动速度低，也可以使用热交换设备。
根据另一实施形式，流动室包括沿入口与出口之间的纵轴线延伸的主流通道。主流通道可以具有垂直于纵轴线延伸的横截面。在此，主流通道的横截面的大小可以沿纵轴线变化。入口的横截面面积尤其可以小于主流通道在其最窄部位处的横截面面积，或入口的横截面面积与主流通道在其最窄部位处的横截面面积可以一样大。主流通道的最窄部位处是沿纵轴线主流通道的横截面面积最小的部位。通过这种尺寸比例，流体部件中的流体经历低的流动阻力，这导致流体部件内低的压力损失。
根据另一实施形式，入口的横截面面积、出口的横截面面积以及主流通道在其最窄部位处的横截面面积可以一样大。
入口与出口之间沿纵轴线的间距可以定义为部件长度。那么，部件宽度和部件深度垂直于部件长度并且垂直于彼此延伸。在此，部件宽度在振荡平面中延伸并且部件深度基本上垂直于振荡平面。与此对应地，入口和出口分别还具有限定相应横截面的尺寸的宽度和深度。主流通道可以具有沿纵轴线变化的宽度和深度。主流通道沿纵轴线在某点处的宽度和深度确定主流通道在纵轴线的所述点处的横截面面积。
对于整个流体部件，所述部件深度可以是恒定的。在这种情况下，入口宽度可以小于或等于出口宽度。附加地或替选地，入口宽度可以小于或等于主流通道在其最窄部位处的宽度。此外，入口宽度、开口宽度以及主流通道在其最窄部位处的宽度可以一样大。替选地，对于整个流体部件，部件深度可以是不恒定的。
根据另一实施形式，部件深度可以大于入口宽度的1/4，优选地大于入口宽度的1/2。尤其优选地，部件深度大于开口宽度，并且十分特别优选地，部件深度大于入口的两倍宽度。
与流体流相互作用以用于热交换的体部可以具有至少一个表面，经由所述表面，可以实现体部与流体流的相互作用。如果体部是空心体，所述表面可以是内表面。然而，表面还可以是体部的外表面。在此，至少一个表面可以关于流体部件如此取向，使得从流体部件流出的流体流的振荡平面与至少一个表面围成角度。角度尤其可以基本上为90°。在此，流体部件的纵轴线可以基本上平行于至少一个表面取向。在这种情况下，振荡的流体流可以(根据流体流的振荡频率)周期性撞击至少一个表面。在此，相互作用在时间和空间上周期性变化。替选地，体部的至少一个表面和流体部件的纵轴线可以围成不等于0°，例如为90°的入射角。在此，流体流像冲击流一样作用。在这种情况下，振荡的流体流可以永久地撞击至少一个表面，然而其中，振荡的流体流撞击至少一个表面的位置周期性改变。在此，相互作用在空间上周期性改变。
根据实施形式，热交换体可以具有至少两个表面，所述至少两个表面与流体流相互作用以用于热交换。至少两个表面可以基本上彼此平行地设置并且彼此具有一定间距，使得它们限定中间空间或通道。至少两个表面可以关于流体部件如此取向，使得从流体部件流出的流体流在至少两个表面之间延伸，也就是流入中间空间或通道。在此，从流体部件流出的流体流的振荡平面可以与至少两个表面围成角度。例如，所述角度可以基本上为90°。因此，振荡的流体流可以交替地撞击至少两个表面中的一个表面和另一个表面，并且借此同时引起与热交换体的至少两个表面的热交换。替代具有至少两个表面的热交换体，还可以设有至少两个分别具有至少一个表面的热交换体。
根据另一实施形式，用于热交换的体部具有至少一个表面，所述至少一个表面与流体流相互作用以用于热交换，并且所述至少一个表面关于流体部件如此取向，使得从流体部件流出的流体流的振荡平面基本上平行于至少一个表面延伸。在这种情况下，流体部件的纵轴线同样平行于至少一个表面延伸。在此，流体部件的出口可以关于至少一个表面如此取向，使得出口宽度平行地延伸并且出口的深度垂直于至少一个表面延伸，其中，出口沿其深度观察与至少一个表面间隔开。替选地，还可以设有至少两个表面，所述至少两个表面彼此平行延伸并且限定通道或中间空间。至少两个表面之间的间距可以至少与流体部件的出口的深度一样大。然后，流体流可以从平行于至少两个表面的出口流入通道或中间空间。
即使流体部件的纵轴线不平行于至少一个表面延伸，而是与所述表面围成不等于0°的入流角，流体部件的出口也可以设置成与至少一个与流体流相互作用以用于热交换的表面有一定间距。在此，所述间距沿基本上垂直于至少一个表面延伸的轴线限定。在此，在流体部件出口和至少一个表面之间的间距尤其可以是出口宽度的至少两倍大。
根据另一实施形式，热交换体可以是能够穿流的设备，所述设备具有流动室，从流体部件流出的流体流可以流过所述流动室。在此，流体部件可以设置在体部的流动室中。在热交换体的流动室中还可以设置多个流体部件。然后，这些流体部件一方面用作流体流源，并且另一方面用作附加地使流体流产生涡旋的湍流器(旋流元件)。与具有常规湍流器的热交换设备相比，当使用流体部件作为湍流器时，可以减少湍流器的数量，因为流体部件已经由于流出的流体流的振荡而引起湍流(即使在低的流速下)。通过较低数量的湍流器减少了热交换设备中的压力损失。因此(与没有流体部件作为流体流源的热交换设备相比)以较低入口压力或入口速度，可以实现期望的传热性能，或在相同/相同的入口压力或入口速度的情况下，可以提高传热性能。
替选地，可穿流设备可以具有入口，流体流通过所述入口流入体部(流入体部的流动室)。因此，流体部件在此设置在热交换体的流动室的外部。在此，体部的入口尤其可以设置在流体部件的出口的下游。优选地，热交换体的入口直接邻接在流体部件的出口处。
根据另一实施形式，在热交换体的流动室中可以设有湍流器，例如，所述湍流器至少设置在热交换体的表面上。由此，可以减少热交换体的流动室中的流体死区，并且可以提高设备的效率。
所描述的至少一个表面尤其是平坦的表面或具有平坦的部段的表面。替选地，所述表面可以具有弯曲。
热交换体可以是空心体或实心体。在空心体中，内表面或外表面可以与流体流相互作用。在实心体中，外表面可以与流体流相互作用。
热交换设备还可以具有多于一个的流体部件作为流体流源和/或多于一个的热交换体。
流体流尤其可以是液体流或气体流。
热交换设备可以构成为板式热交换器、热管或涡轮叶片。也可以考虑在技术上使用的设备中(蒸发器、冷凝器、塔、冷凝器、油冷却器、蒸汽发生器、太阳能收集器以及加热器)使用流体部件作为流体流源。
借助于拉深或压印可以将流体部件集成到热交换体的壁中。为此，尤其可以设有不具有锐利的边缘而是具有半径的流体部件。
关于前面提到的流体部件的描述同样适用于现在以下实施形式的流体部件。
根据所述实施形式中的一个实施形式，构成用于提供流体流的流体流源具有至少一个第一流体部件和至少一个第二流体部件，所述第一流体部件和第二流体部件分别包括至少一个用于形成流体流的振荡的装置，其中，所述至少一个用于形成流体流动的振荡的装置不包括可移动的组件。在此，所述至少一个第一流体部件和所述至少一个第二流体部件可以部段地彼此交叉，而所述至少一个第一流体部件与所述至少一个第二流体部件不通过所述交叉彼此流体地连接。
部段地彼此交叉的流体部件应理解为，例如在空间上相交或交叠的流体部件。因此，两个流体地分离的流体流可以在通过交叉形成的交叉部段中流动。通过彼此交叉的流体部件，流体流源可以设计成特别紧凑并且空间优化的，而所述流体部件在通过流体流的相互作用形成振荡时不相互影响/干扰，并且不出现高压损失。
这种流体流源可以是具有流体流源和用于热交换的体部的热交换设备的一部分，其中，所述体部和所述流体流源相对彼此设置为，使得由流体流源提供的流体流与体部相互作用以用于热交换。
在此，从流体流源流出或已经流出的流体流可以与热交换体相互作用。替选地或附加地，在流体流在流体流源中流动的期间，并且尤其在流体流从流体流源流出之前，由流体流源提供的流体流可以与热交换体相互作用以用于热交换。在后一种情况下，流体流源相对于热交换体如此设置，使得在流体流从流体流源流出之前，在流体流源中流动的流体流与热交换体相互作用以用于热交换。所以例如，热交换体可以构成为流体流源的限界壁。在这种情况下，具有作用为热交换体的限界壁的流体流源已经形成热交换设备。这种热交换设备也包括构成用于提供流体流的流体流源以及用于热交换的体部，其中，用于热交换的体部是流体流源的一部分，并且其中流体流源构成用于如此引导流体流源，使得在流体流从流体流源流出之前，流体流与热交换体相互作用以用于热交换。
尤其地，流体流源的至少一个第一流体部件和至少一个第二流体部件可以分别具有流动室，流体流可以分别流过所述流动室。每个流动室可以具有入口，流体流通过所述入口流入相应的流动室；并且具有出口，流体流通过所述出口流出相应的流动室。在此，每个流动室可以包括主流通道以及副流通道，所述副流通道作为在出口处形成流体流的振荡的至少一个装置，所述副流通道与主流通道流体地连接。因此，每个流动室可以包括主流通道和至少一个副流通道。替代至少一个副流通道，可以设有其他用于在出口处形成流体流的振荡的装置，所述装置不包括可移动的组件，用于形成流体流的振荡。
在每个主流通道内，流体流可以沿从入口朝向出口定向的主流动方向流动。经由至少一个副流通道的进口，流体流的一部分可以流入至少一个副流通道，替代(沿主流动方向)经由出口从主流通道流出，其中经由所述进口，主流通道和至少一个副流通道优选在主流通道的下游端部(出口的上游)流体地彼此连接。在至少一个副流通道内，流体流的所述部分(所谓的副流)可以朝向至少一个副流通道的出口的方向流动，经由所述至少一个副流通道，优选地，主流通道和至少一个副流通道在主流通道的上游端部(入口的下游)彼此流体地连接。在至少一个副流通道的出口处，副流可以侧向地作用于通过入口流入主流通道的流体流，并且因此引起流体流的偏转。通过偏转还可以减少流入至少一个副流通道的流体流的量，使得因此通过入口流入主流通道的流体流的偏转通过副流较少强烈地突出。此外，较低的偏转可以导致流入至少一个副流通道的流体流的量的增加。总体上，因此可以构成在平面(所谓的振荡平面)中振荡的流体流，所述流体流经由出口从流体部件流出。所述至少一个第一流体部件和所述至少一个第二流体部件尤其可以相对彼此如此设置，使得从至少一个第一流体部件和至少一个第二流体部件流出的流体流的振荡平面基本上处于同一平面中。
根据实施形式，至少一个第一流体部件和至少一个第二流体部件相对彼此如此设置，使得至少一个第一流体部件的主流动方向与至少一个第二流体部件的主流动方向相反。替选地，至少一个第一流体部件的主流动方向与至少一个第二流体部件的主流动方向可以相同地取向。在后一种情况下，至少一个第一流体部件的入口(出口)和至少一个第二流体部件的入口(出口)可以沿主流动方向偏移或构成在相同的高度上。此外可以提出，沿(一个或多个)主流动方向观察，至少一个第一流体部件和至少一个第二流体部件彼此并排设置。尤其地，至少一个第一流体部件的振荡平面和至少一个第二流体部件的振荡平面可以基本上彼此平行地或在同一平面中延伸。在此，至少一个第一流体部件和至少一个第二流体部件的相对取向可以取决于至少一个第一流体部件和至少一个第二流体部件的主流通道以及至少一个副流通道的具体形状。在此，可以提出，至少一个第一流动部件的主流通道和至少一个副流通道在形状和尺寸上与至少一个第二流体部件的主流通道和至少一个副流通道相同。至少一个第一流体部件和至少一个第二流体部件尤其可以完全相同。替选地，至少一个第一流体部件的主流通道或至少一个副流通道(或两者)可以在形状和/或尺寸上与至少一个第二流体部件的主流通道或至少一个副流通道不同。至少一个第一流体部件和至少一个第二流体部件的副流通道的数量也可以不同。
如果设有多个第一流体部件和/或多个第二流体部件，所述多个第一流体部件和/或多个第二流体部件可以相对彼此如此设置，使得所述多个第一流体部件和/或多个第二流体部件一起形成重复图案。所以例如，第一流体部件和第二流体部件可以交替地设置(横向于主流动方向观察)。
根据实施形式，设有设置在流体流源中并且优选地经由整个流体流源延伸的分隔壁。在此，分隔壁具有第一侧和与第一侧相对置的第二侧。分隔壁将至少一个第一流体部件与至少一个第二流体部件如此相对彼此分离，使得至少一个第一流体部件处于所述分隔壁的这一侧(在第一侧上)并且至少一个第二流体部件处于所述分隔壁的另一侧(在第二侧上)。在此，分隔壁不是平坦的，而是具有基本上从分隔壁的主延伸平面垂直地显现的多个凹形或凸形变形部。在此，分隔壁可具有平行于分隔壁的主延伸平面或在分隔壁的主延伸平面中延伸的平面部段，以及具有基本上垂直于分隔壁的延伸的主平面延伸的一些部段。根据脱模斜度的程度，后一种部段相对于分隔壁的主延伸平面的角度可以或多或少地偏离90°。垂直于主延伸平面延伸的平面部段将平行延伸或在主延伸平面中延伸的平面部段彼此连接，使得分隔壁可以是连续的并且没有中断。
通过分隔壁的变形部，可以构成至少一个第一流体部件的主流通道和至少一个副流通道以及至少一个第二流体部件的主流通道和至少一个副流通道。在第一(第二)侧上示出流体流可以在其中流动的凹陷的变形部可以在第二(第一)侧上示出升高，所述升高在第二(第一)侧上界定了主流通道或至少一个副流通道，并且没有流体可以流过所述升高。分隔壁的主延伸平面基本上平行于至少一个第一流体部件和至少一个第二流体部件的(一个或多个)振荡平面。
具有变形部的分隔壁可以通过使原本平坦的壁变形来制造。在此，在平行于分隔壁的主延伸平面或在分隔壁的主延伸平面中延伸的平面部段与基本上垂直于分隔壁的主延伸平面延伸的平面部段之间的过渡处出现半径，所述半径的大小基本上取决于使用的材料的材料厚度。替选地，可以借助于注射成型方法或借助于3D打印来制造具有变形部的分隔壁。此外，可以借助于去除方法从材料块塑造出具有变形部的分隔壁。分隔壁可以具有几乎恒定的材料厚度。
为了使至少一个第一流体部件与至少一个第二流体部件能够交叉，可以提出，至少一个第一流体部件和至少一个第二流体部件的至少一个副流通道的深度(基本上垂直于分隔壁的主延伸平面的扩展)不是恒定的。所以，分隔壁可以如此成形，使得每个副流通道具有至少一个交叉部段，其中至少一个第一流体部件与至少一个第二流体部件交叉。在此，与(副流通道的)邻接于交叉部段的部段相比，这种交叉部段(根据观察侧)以不同的凸形/凹形程度变形。在此，交叉部段中的变形程度既不对应于最大变形，也不对应于最小(零)变形。与此相对地，邻接部段中的变形程度可以对应于最大或最小或处于中间的变形部。因此，不仅至少一个第一流体部件(在分隔壁的第一侧上)而且至少一个第二流体部件(在分隔壁的第二侧上)分别在交叉部段中具有流体可以在其中流动的凹陷。
流体流源可以具有前壁和后壁，所述前壁和后壁基本上彼此平行并且平行于分隔壁的主延伸平面设置，其中，分隔壁设置在前壁与后壁之间。前壁、后壁以及分隔壁可以流体密封地彼此连接，使得流体在流体部件内仅能在规定的区域中流动，并且仅能经由相应地设置的开口流入流体流源和再次流出流体流源。分隔壁可以由于其变形部而部段地(即分隔壁的(平面的)部段，所述部段处于平行于分隔壁的主延伸平面延伸的平面中)贴靠在前壁和后壁上。分隔壁在所述部段中可以具有开口。因为分隔壁的部段抵靠前壁或后壁，开口是关闭的，使得沿深度(基本垂直于分隔壁的主延伸平面或振荡平面的扩展)观察，至少一个第一流体部件和至少一个第二流体部件总是完全被限界的。然而，优选地，分隔壁构成为没有开口的连续的壁。如果前壁面向分隔壁的第一侧并且后壁面向分隔壁的第二侧，则在前壁与分隔壁之间构成至少一个第一流体部件，并且在后壁与分隔壁之间构成至少一个第二流体部件。
前壁和后壁可以构成为热交换设备的热交换体。替选地，也可以附加地设有热交换体，例如，所述热交换体面贴靠在前壁和/或后壁上。
附图说明
以下结合附图根据实施例更详细地阐述本发明。
附图示出：
图1示出根据本发明的实施形式的贯穿流体部件平行于振荡平面的横截面；
图2示出图1的流体部件沿线A'-A"的截面图；
图3示出图1的流体部件沿线B'-B"的截面图；
图4示出根据本发明的一个实施形式的具有流体部件的热交换设备的示意图；
图5示出根据本发明的另一实施形式的具有流体部件的热交换设备的示意图；
图6示出根据本发明的另一实施形式的具有流体部件的热交换设备的示意图；
图7示出根据本发明的另一实施形式的具有流体部件的热交换设备的示意图；
图8示出根据本发明的实施形式的分隔壁的俯视图，所述分隔壁设置用于布置在流体流源中；
图9示出图8的分隔壁的透视图；
图10示出图8的分隔壁沿线A'-A"的截面图；
图11示出图8的两个分隔壁的透视图，其中，所述两个分隔壁彼此镜像对称地设置；
图12示出根据本发明的另一实施形式的分隔壁的俯视图，所述分隔壁设置用于布置在流体流源中；
图13示出图12的分隔壁的透视图；
图14示出图12的分隔壁沿线A'-A"的截面图；
图15示出图12中的三个分隔壁的透视图，其中，两个彼此邻接的分隔壁分别彼此镜像对称地布置；并且
图16示出根据本发明另一实施形式的分隔壁的透视图，所述分隔壁设置用于布置在流体流源中。
具体实施方式
图1示意性示出贯穿流体部件平行于其振荡平面的横截面，所述流体部件可以在根据本发明的热交换设备中用作为流体流源。图2和图3示出所述流体部件1沿线A'-A"和B'-B"的截面图。流体部件1包括流体流可以流过的流动室10。流动室10还已知为相互作用室。
流动室10包括流体流经由其流入流动室10的入口101，以及流体流经由其流出流体室10的出口102。入口101和出口102在流体部件1的两个(在流体方面)相对置的侧上设置在前壁12与后壁13之间。流体流在流动室10中基本上沿流体部件1的纵轴线A(所述纵轴线使入口101与出口102彼此连接)从入口101移动至出口102。入口101具有入口宽度bIN并且出口102具有出口宽度bEX。所述宽度基本上在垂直于纵轴线A的振荡平面中定义。
沿纵轴线A，入口101与出口102之间的间距是部件长度l。部件宽度b是流动室10在振荡平面中横向于纵轴线A的尺寸。部件深度t是流动室10横向于振荡平面并且横向于纵轴线A的尺寸。部件宽度b可以处于0.05mm至0.75m之间的范围内。在优选的实施变型中，部件的宽度处于0.45mm至120mm之间。优选地，基于元件宽度b，元件长度l在以下范围内：1/3×b≤l≤4.5×b。
出口102的宽度bEX为部件宽度b的1/3至1/50，优选地为1/5至1/20。根据体积流量、部件深度t、流体的入口速度或流体的入口压力或流体的入口压力以及流出的流体流的期望的振荡频率选择出口102的宽度bEX。优选的频率范围处于50Hz至1000Hz之间。入口101的宽度bIN为部件宽度b的1/3至1/30，优选地为1/5至1/15。
流动室10包括在中心延伸穿过流体部件1的主流通道103。主流通道103基本上沿纵轴线A直线地延伸，使得主流通道103中的流体流基本上沿流体部件1的纵轴线A流动。主流通道103在其下游端部转入出口通道107，从振荡平面观察，所述出口通道在下游变细并且在出口102中止。
对于喷雾冷却情况(例如，如图6所示)，有利的是，如果附加地(在图1中未示出)，在出口102的下游提供有用于引导流出的移动的流体射束的排出扩宽部。在此，排出扩宽部可以直接邻接出口，并且基本上沿纵轴线A取向。例如，可以通过在出口102的下游延长前壁12和/或后壁13来实现所述排出扩宽部。附加地，还可以将流出的流体射束限制在振荡平面中。为此，从出口开始，排出扩宽部可以具有两个限界壁，所述两个限界壁垂直于延长的前壁12与后壁13之间的振荡平面延伸，并且两个限界壁彼此的间距(在振荡平面中横向于纵轴线)向下游增加。通过所述附加的排出扩宽部，可以增加流出的流体射束的投射范围，使得在流体部件1与热交换体的表面之间更大的间距是可能的，所述流体射束与所述热交换体相互作用以用于热交换。
为了在出口102处构成流体流的振荡，示例地，流动室10包括两个副流通道104a、104b，其中，主流通道103(横向于纵轴线A观察)设置在两个副流通道104a、104b之间。直接在入口孔101的下游，流动室10划分成主流通道103和两个副流通道104a、104b，然后所述主流通道与所述两个副流通道直接在出口102的上游汇合在一起。在此示例地，两个副流通道104a、104b相同地成形并且关于纵轴线A对称地设置(图1)。根据未示出的替选方案，副流通道可以不对称地设置。
首先，副流通道104a、104b从入口101开始在第一部段分别首先相对于纵轴线A基本上成90°的角度地在相反的方向上延伸。然后，副流通道104a、104b拐弯，使得所述副流通道分别基本上平行于纵轴线A(朝向出口102)延伸(第二部段)。为了再次使副流通道104a、104b和主流通道103汇合在一起，副流通道104a、104b在第二部段的末端再次改变其方向，使得其分别基本上朝向纵轴线A定向(第三部段)。在图1的实施形式中，在从第二部段到第三部段的过渡期间，副流通道104a、104b的方向以大约120°的角度改变。然而，为了改变副流通道104a、104b的这两个部段之间(以及第一部段与第二部段之间)的方向，还可以选择除了这里提到的角度之外的其他角度。
副流通道104a、104b是用于影响穿流过流动室10的流体流的方向的装置，并且最终是用于在出口102处形成流体流的振荡的装置。为此，副流通道104a、104b分别具有通过副流通道104a、104b的面向出口102的端部形成的入口104a1、104b1，以及分别具有通过副流通道104a、104b的面向入口101的端部形成的出口104a2、104b2。流体流的一小部分，即副流，通过入口104a1、104b1流入副流通道104a、104b。流体流的其余部分(所谓的主流)经由出口102从流体部件1流出。副流在出口104a2、104b2处从副流通道104a、104b流出，在此处副流可以对通过入口101流入的流体流施加侧向(横向于纵轴线A)的冲击。在此，流体流的方向被如此影响，使得在出口102处流出的主流在空间上和/或时间上振荡。振荡在平面、所谓的振荡平面中实现。主流通道103和副流通道104a、104b设置在振荡平面中。振荡平面平行于流体部件1的主延伸平面。移动的流出的流体射束2在振荡平面中以所谓的振荡角度α振荡(见图6)。
根据未示出的替选方案，替代副流通道，可以使用其他装置来形成流出的流体射束的振荡。副流通道也能关于纵轴线A不对称地设置。此外，副流通道也可以位于所示的振荡平面之外。例如，所述通道可以借助于振荡平面之外的软管或通过与振荡平面成一定角度延伸的通道来实现。
在此示出的实施变型中，副流通道104a、104b分别具有在副流通道104a、104b的整个长度上(从入口104a1、104b1到出口104a2、104b2)几乎恒定的横截面面积。在此未示出的实施变型中，横截面面积可以不恒定。对应地，主流通道103的横截面面积的大小在主流动的流动方向(即，在从入口101到出口102的方向上)上基本上连续地增大。在此，主流通道103的宽度b103向下游增加，而深度t保持恒定(图1和图2)。
主流通道103通过内部块11a、11b与每个副流通道104a、104b分离。在图1的实施形式中，两个块11a、11b的形状和尺寸相同，并且关于纵轴线A对称地设置。然而，原则上两个块也可以不同地构成和/或不对称地取向。在不对称地取向的情况下，主流通道103的形状也关于纵轴线A不对称。图1所示的块11a、11b的形状仅是示例性的并且可以改变。图1中的块11a、11b具有倒圆的边缘。所述块11a、11b在其面向入口101和面向主流通道103的端部处分别具有半径119a、119b。边缘还可以是锐利的或具有值近似为零的半径。两个内部块11a、11b沿部件宽度b(或者说主流通道103的宽度b103)彼此的间距向下游连续增加，使得(在振荡平面中观察)两个内部块围成楔形的主流通道103。两个内部块11a、11b彼此的最小间距(或者说b103)原则上位于内部块11a、11b的上游端部处。由于半径119a、119b，最小间距(b103)稍微向下游移动。主流通道103在其最窄部位的宽度b103大于入口101的宽度bIN。主流通道103的形状尤其通过块11a、11b的指向内(朝向主流通道103)的表面110a、110b形成，所述表面基本上垂直于振荡平面延伸。由指向内的表面110a、110b围成的角度在此称为γ。指向内的表面110a、110b可以具有(轻微的)曲率，或可以通过一个或多个半径、多边形和/或一个或多个直线形成，或通过它们的混合形式形成。
在副流通道104a、104b的入口104a1、104b1处设有弯部形式的分离器105a、105b(进入流动室)。从流动的角度看，分离器是凸起。在此，在每个副流通道104a、104b的入口104a1、104b1处，弯部105a、105b在副流通道104a、104b的圆周边缘的部段上突出到每个的副流通道104a、104b中，并且在所述位置改变其横截面形状，从而减小横截面面积。在图1中，如此选择圆周边缘的部段，使得每个弯部105a、105b(此外还)朝向入口101(基本上平行于纵轴线A取向)。根据应用情况，分离器105a、105b可以不同地取向或还可以完全省略。也可以仅在副流通道104a、104b中的一个副流通道处设有分离器105a、105b。通过分离器105a、105b可以影响并且控制副流与主流的分离。通过分离器105a、105b的形状、尺寸和取向可以影响流入副流通道104a、104b的流体量以及副流的方向。这再次导致影响在流体部件1的出口102处的主流的流出角(进而导致影响振荡角度)以及影响在出口102处主流的振荡频率。通过选择分离器105a、105b的尺寸、取向和/或形状，因此可以针对性影响在出口102处流出的主流24的轮廓。特别有利的是，分离器105a、105b(沿纵轴线A观察)设置在主流与内部块11a、11b分离并且一部分流体流流入副流通道104a、104b的位置的下游。
流动室10的入口101的上游前置有漏斗形的延伸部106，所述漏斗形(在振荡平面中)的延伸部106朝向入口101(向下游)变细。基本上垂直于振荡平面延伸的漏斗形的延伸部106的限界壁围成角度ε。流动室10还在出口102的上游变细(在振荡平面中)。变细通过已经提到的在副流通道104a、104b的入口104a1、104b1与出口102之间延伸的出口通道107形成。在图1中，副流通道104a、104b的入口104a1、104b1通过分离器105a、105b预设。基本上垂直于振荡平面延伸的出口通道107的限界壁围成角度δ。根据图1和图2，漏斗形的延伸部106和出口通道107如此变细，使得仅其宽度，也就是，它们在垂直于纵轴线A的振荡平面中的扩展尺寸分别向下游减小。附加地，漏斗形的延伸部106和出口通道107也可以沿部件深度t向下游变细，也就是垂直于振荡平面并且垂直于纵轴线A。此外，只有延伸部106可以在深度或宽度上变细，而出口通道107不仅在宽度上而且在深度上变细，并且反之亦然。出口通道107的变细程度影响从出口102流出的流体流的方向特性，并且因此影响流体流的振荡角度。漏斗形的延伸部106和出口通道107的形状仅在图1中示例性示出。在此，所述漏斗形的延伸部和所述出口通道的宽度向下游分别线性地减小。其他形式的变细是可能的。
出口可以通过半径109倒圆。优选地，所述半径109小于入口101的宽度bIN或主流室103的最小宽度b103(沿纵轴线A观察)。如果半径109为0，那么出口102是锐利的。
入口101和出口102分别具有矩形的横截面(横向于纵轴线A)。所述入口和出口分别具有相同的深度t，然而所述入口和所述出口的宽度bIN、bEX不同。替选地，也可以考虑用于入口101和出口102的非矩形的横截面，例如圆形的。
在图1的实施形式中，通过入口宽度bIN和在入口101处的部件深度tIN限定的入口101的横截面面积小于通过出口宽度bEX以及在出口101处的部件深度tEX限定的出口102的横截面面积。入口宽度bIN尤其小于出口宽度bEX。替选地，入口101的横截面面积与出口102的横截面面积可以一样大。替选地或附加地，入口101的横截面面积可以小于或等于主流通道103在主流通道103的最窄部位处的横截面面积。在此，主流通道103的最窄部位是两个内部块11a、11b之间的间距(主流通道103的宽度b103)在横向于纵轴线A的振荡平面中最小处。在主流通道103的最窄部位处的主流通道103的横截面面积通过在所述部位处的宽度b103以及部件深度t103限定。在恒定的部件深度(tIN＝tEX＝t103)的情况下，根据本发明地，bIN≤bEX和/或bIN≤b103。入口宽度bIN、出口宽度bEX以及宽度b103尤其可以一样大(bIN＝bEX＝b103)。
根据图2，图1的流体部件1具有恒定的部件深度t。根据实施形式，部件深度t大于入口宽度bIN的1/4。有利的是，如果部件深度t大于入口宽度bIN的一半。特别有利的是，部件深度t大于入口宽度bIN并且对于某些应用甚至大于两倍的入口宽度bIN。然而，部件深度t还可以沿纵轴线A(或总体上)改变。图3中示出沿轴B'-B"穿过图1的流体部件1的截面。图3示出主流通道103和副流通道104a、104b的横截面分别基本上是矩形的。这种横截面形状是容易制造的。然而，横截面还可以具有其他形状，例如副流通道104a、104b可以具有三角形、多边形或圆形的横截面。
图4中示出根据本发明的实施形式的热交换设备5。热交换设备5包括流体部件1，优选地，流体部件是图1至图3的流体部件，或是已经结合图1至图3描述的替选实施形式中的一个替选实施形式。流体部件1产生在其振荡平面中振荡的振荡流体流2。振荡平面相应于图4中由流体部件1的纵轴线A与双箭头202形成的平面。
此外，热交换设备5包括热交换体3。热交换体3包括由限界壁界定的流动室303。在图4中示出限界壁中的两个限界壁。限界壁的分别面向流动室303的表面由附图标记304a、304b标识并且基本上垂直于振荡平面并且平行于流体部件1的纵轴线A延伸。两个限界壁或其表面304a、304b在流体部件1的纵轴线A的这一侧和另一侧彼此平行地设置。流动室303具有入口301和出口302，所述入口和出口在流动技术上彼此相对置并且通过流动室303彼此连接。从流体流源1流出的流体流2可以通过入口301流入热交换体3的流动室303，并且可以通过出口302再次流出热交换体3的流动室303。
热交换体3的入口301直接设置在流体部件1的出口102的下游，使得来自流体部件1的流体流直接流入热交换体3。流体部件1和限界壁(或其表面304a、304b)彼此如此定位，使得振荡平面基本上垂直于表面304a、304b取向。在此，如此选择振荡的流体流2的振荡角度以及表面304a、304b距流体部件的纵轴线A的间距，使得振荡的流体束2交替地掠过两个表面304、304b。也就是，表面304a、304b经历随时间变化的入流情况。以所述方式，产生具有大规模相干(涡旋)结构的高度湍流的流动，如果没有振荡的流体流不会构成所述高度湍流的流动。
根据未示出的替选方案，流体部件可以设置在流动室303内。在流动室303中也可以设置多于一个的流体部件。然后，(一个或多个)流体部件像湍流器(旋流元件)一样起作用，附加地，所述流体部件使流体流形成涡流。在此，例如，流体部件可以串联或并联设置。
图5示出热交换设备5的另一实施方式。此外，所述实施方式与图4的实施方式的不同之处另外在于流体部件1与流动室303的两个限界壁(或者说两个限界壁面向流动室303的表面)相对的取向。所述表面由附图标记304c和304d标识。图5的表面304c、304d基本上平行于振荡平面取向(不是如图4中的垂直取向)。振荡平面相应于图5中由流体部件1的纵轴线A和双箭头202形成的平面。
此外，在表面304d上设有附加的湍流器333，所述湍流器333构成沿表面304d并且基本上垂直于流体部件1的纵轴线A延伸的腹板。湍流器333设置成与流体部件1的出口102的间距为l333。所述间距l333至少为出口102的宽度bEX的两倍大。在具有带孔喷嘴作为流体流源的热交换设备的情况下，所述间距l333必须至少为出口102的宽度bEX的五倍。因此，在相同的传热性能的情况下，如果使用流体部件替代多孔喷嘴作为流体流源，可以减小构造空间(热交换体3的流室303的尺寸)。
湍流器的形状和取向在图5中仅是示例性的。其他形状和/或取向也是可能的。根据替选方案，热交换体3不具有附加的湍流器。
流体部件1的出口102可以具有深度tEX，所述深度对应于表面304c、304d之间的间距t303。所述间距t303是热交换体3的流动室303的深度。在这种情况下，流体部件1的出口102邻接在两个表面304c、304d上。然而，在图5所示的实施形式中，流体部件1的出口102的深度tEX小于热交换体3的流动室303的深度t303。因此，出口102可以邻接两个表面304c、304d中的一个表面，并且与两个表面304c、304d中的另一表面具有间距t311。在此，优选地，所述间距t311小于沿热交换体3的流动室303的深度t303的湍流器333的扩展尺寸t333。
图6示出热交换设备5的实施方式，其中，根据冲击流动方法实现热交换。在此，热交换体3或其表面304e(例如从外部)由从流体部件1中流出的流体流2入流，以便引起热交换体3的温度变化。为此，流体部件1被设置成距表面304e一定间距。流体部件1的纵轴线A与表面304e围成不等于零的入流角β。所述入流角β在图6中仅是示例的。流体部件1的出口102设置成距表面304e的间距为I14。在此，沿基本上垂直于表面304e延伸的轴线定义间距I14。优选地，间距I14是流体部件1的出口102的宽度bEX的至少两倍大。在具有穿孔喷嘴作为流体流源的热交换设备的情况下，在冲击流方法中，所述间距I14必须至少为出口102的宽度bEX的五倍。因此，在相同的传热性能的情况下，如果使用流体部件替代多孔喷嘴作为流体流源，可以减小构造空间(热交换设备5的体积)。
在图7的实施形式中，热交换也根据冲击流动方法实现。热交换体3包括由多个限界壁界定的流动室303，在图7中示出多个限界壁中的三个限界壁。三个限界壁的面向流动室303的表面带有附图标记304f、304g、304h。示例地，热交换设备5包括三个流体部件1作为流体流源。然而，流体流源的数量还可以不是三个。流体部件的出口102转入热交换体3的流动室303的相应的入口301中，并且在具有表面304f的限界壁中构成。流体部件1的纵轴线A基本上垂直于表面304f和平行于表面304f设置的表面304h。流体流2通过热交换体3的入口301流出流体部件1的出口102进入热交换体3的流动室303，并且然后以入流角β作为冲击流撞击表面304h。优选地，从流体部件1的每个出口102到沿纵轴线A的表面304h的间距I14至少是出口102的宽度bEX的两倍。
热交换体3的流动室303还可以具有出口302，在图7中，所述出口在具有表面304f、304h的限界壁之间示出。然后，流体流可以通过出口302从流动室303流出。
在此示出的实施形式中，入流角β＝90°。如图6示例性示出，入流角β还可以取0至90°之间的其他值，例如大约60°。原则上，振荡平面还可以围绕相应的流体部件1的纵轴线A旋转并且具有与图7中不同的方向。
根据未示出的实施形式，流动室303具有入口，替代具有表面304g的限界壁，使得流体一方面可以通过所述入口流入流动室303中，并且另一方面可以通过与流体部件1连通的入口301流入流动室303中。通过附加的入口301可以产生新的湍流源。此外，如果通过表面304g中的入口流入流动室303的流体与经由流体部件1流入流动室303的流体具有不同的温度，则可以非常快地实现流体的温度差的补偿。
根据流体(类型、性质)和具体的应用，流体部件1可以不同地构成，以便产生不同的射束走向。在图7中，示例性示出三个不同的射束走向。虚线的射束走向基本上是正弦形的，点状射束走向基本上是三角形的，并且沿点划线的射束走向基本上是矩形的。替选地，流体部件1可以如此构成，使得所述流体部件产生全部相同的射束走向，所述射束走向也可以与图7所示的射束走向不同。根据射束走向，尤其在图4的实施形式中，振荡流体流与表面的相互作用的持续时间可以变化。
图8中示意性示出分隔壁15的俯视图，所述分隔壁15设置用于布置在流体流源中。图9示出所述分隔壁15的透视图，并且图10示出沿线A'-A”穿过所述分隔壁15的截面。图10除了示出分隔壁15之外，还示出流体流源1的前壁12和后壁13，在所述前壁与所述后壁之间设置有分隔壁15。具有分隔壁15的流体流源1可以关于热交换体如此设置，使得从流体流源流出的流体流与热交换体相互作用以用于热交换。替选地，热交换体3可以通过前壁12和/或后壁13形成，使得不是从流体流源中流出的流体流而是在流体流源中流动的流体流与热交换体相互作用以用于热交换。后一种替选方案在图10示出。
分隔壁15在主延伸平面中延伸并且具有第一侧151和与第一侧151相对置的第二侧152，其中在图8中，第一侧151面向观察者，并且第二侧152背向观察者。分隔壁15不是平坦的，而是具有从主延伸平面显露的一系列变形部，尤其在图9和10中可以看出。在此，在第一侧151上显现为凹形(凸形)的变形部在第二侧152上形成相应的凸形(凹形)变形部。因此，不仅分隔壁15的第一侧151而且分隔壁的第二侧152部段地具有凹处，其中第一侧和第二侧151、152的凹处互补地成形，并且分布在分隔壁15上。在此，第一侧和第二侧151、152的凹处如此成形，使得所述凹处与前壁12或后壁13一起分别形成流体部件1'、1”。在此，第一侧151的凹处形成多个第一流体部件1'，而第二侧152的凹处形成多个第二流体部件1”。具体地，在所述实施形式中，分隔壁15形成三个第一流体部件1'和三个第二流体部件1”。然而，数量仅是示例性的并且可以根本上与其不同。优选地，流体部件应当分别为至少两个。在此，第一流体部件和第二流体部件1'、1”不是彼此流体地连接的，而是总是通过分隔壁15的材料彼此间隔开。第一流体部件和第二流体部件1'、1”沿第一流体部件和第二流体部件1'、1”的主流动方向(将在后面阐述)并排并且交替设置。由此产生横向于主流动方向重复的图案。在图8中借助于两条虚线限界地示出图案的最小单元。
第一流体部件和第二流体部件1'、1”的基本结构(图8至图10，但还有图11至图16)对应于图1至图3的流体部件1的基本结构。相对应地，在示出第一流体部件和第二流体部件1'、1”的元件的图8至图16中，也在图1至图3中的流体部件1中构成的元件由相应的附图标记标识，这些附图标记带有附加符号'(对于第一流体部件)或”(对于第二流体部件)。为避免重复，现在对于以下图8至图16的第一流体部件和第二流体部件1'、1”的描述也应当参考图1至图3的流体部件的描述。以下仅描述最重要的特征。
图8至图10的实施形式的每个第一流体部件和第二流体部件1'、1”包括流动流分别可以穿流的流动室10'、10”。流动室10'、10”分别包括入口101'、101”，流体流经由所述入口流入流动室10'、10”，以及包括出口102'、102”，流体流经由所述出口流出流动室10'、10”。第一流体部件和第二流体部件1'、1”分别关于如下平面镜像对称：所述平面基本上垂直于分隔壁15的主延伸平面并且在中央延伸通过相应的入口101'、101”和相应的出口102'、102”。然而，这种对称不是强制性的。
每个流动室10'、10”包括一个主流通道103'、103”和两个副流通道104a'、104b'、104a”、104b”，所述副流通道作为用于在出口处构成流体流的振荡的装置，它们在分隔壁15的主延伸平面中延伸，其中，主流通道103'、103”在两个副流通道104a'、104b'、104a”、104b”之间构成。然而，副流通道的数量也可以不是两个。流体流在主流通道103'、103”中基本上沿所谓的主流动方向从入口101'、101”移动到出口102'、102”。在图8至图10的实施形式中，第一流体部件和第二流体部件1'、1”具有相同的主流动方向，所述主流动方向在图8中由箭头标明。这是所谓的同流或并流情况。在此，第一流体部件1'的入口101'和出口102'(在主流动方向上观察)相对于第二流体部件1”的入口101”或出口102”在下游偏移。在此，第一流体部件1'(第二流体部件1”)的入口101'(101”)沿主流动方向观察设置在相同的高度。出口102'(102”)同样如此。整个第一流体部件1'尤其相对于整个第二流体部件1”在下游偏移。替选地，第一流体部件1'(第二流体部件1”)也可以在上游或下游彼此偏移。为此，必须调节流动室10'、10”的几何形状。
每个主流通道103'、103”直接在入口101'、101”的下游并且直接在出口102'、102”的上游与所述主流通道的副流通道104a'、104b'、104a”、104b”流体地连接。副流通道104a'、104b'、104a”、104b”的入口直接处于出口102'、102”的上游，流体流(副流)的一部分经由所述入口从主流通道103'、103”流入副流通道104a'、104b'、104a”、104b”，而副流通道104a'、104b'、104a”、104b”的出口直接处于入口101'、101”的上游，副流经由所述出口从副流通道104a'、104b'、104a”、104b”流出并且返回主流通道103'、103”，在返回处，副流可对通过入口101'、101”流入的流体流施加侧向(横向于主流动方向)的冲击。在此，流体流的方向如此被影响，使得在出口102'、102”处流出的主流在空间和/或时间上振荡。振荡在平面，即所谓的振荡平面中实现。所述平面与分隔壁15的主延伸平面平行。
在此示例性地，两个副流通道104a'、104b'、104a”、104b”在流体部件1'、1”内相同地成形，并且关于所属的主流通道103'、103”对称地设置。根据未示出的替选方案，副流通道可以不同地成形和/或不对称地设置。
主流通道103'、103”分别通过内部块11a'、11b'、11a”、11b”与所述主流通道的副流通道104a'、104b'、104a”、104b”间隔开。在图8至图10的实施形式中，第一流体部件或第二流体部件1'、1”的两个块11a'、11b'、11a”、11b”在形状和尺寸上相同并且关于主流通道103'、103”对称地设置。然而，原则上，所述两个块还可以不同地构成和/或不对称地取向。然而，第一流体部件1'的内部块11a'、11b'在形状上与第二流体部件1”的内部块11a”、11b”不同。在此，内部块11a'、11b'、11a”、11b”的形状仅是示例性的。然而，内部块11a'、11b'、11a”、11b”应始终如此成形和取向，使得主流通道103'、103”的宽度(在分隔壁15的主延伸平面中并且基本上垂直于主流动方向的扩展尺寸)向下游增加。
主流通道103'、103”具有恒定的深度(基本垂直于分隔壁15的主延伸平面的的扩展尺寸)。不仅主流通道103'的深度而且主流通道103”的深度分别对应于通过分隔壁的变形可提供的最大深度tmax。主流通道103'、103”的宽度向下游增加。
与此相对地，副流通道104a'、104b'、104a”、104b”具有非恒定的深度。所以副流通道104a'、104b'、104a”、104b”部段地具有最大深度tmax且部段地具有减小的深度tred，所述减小的深度小于最大深度tmax。例如，减小的深度tred可以是最大深度tmax的一半。如果构成多个具有减小的深度tred的部段，那么所述部段可以一样深或不一样深。第一流体部件1'(第二流体部件1”)的副流通道104a'、104b'(104a”、104b”)在第二流体部件1”(第一流体部件1')具有其内部块11a'、11b”(11a'、11b')的部段中具有最大深度tmax。此外，副流通道104a'、104b'、104a”、104b”在到每个主流通道103'、103”的过渡区域中具有最大深度tmax，所述主流通道同样具有最大深度tmax。最大深度tmax的部段被减小的深度tred的部段中断，所谓的交叉部段。不仅对于第一流体部件1'中而且对于第二流体部件1”，在交叉部段中分别构成副流通道104a'、104b'、104a”、104b”的部段。因此，在所述减小的深度tred的部段中，流体也在分隔壁15的第一侧151和第二侧152上流动。因此，交替设置的第一流体部件和第二流体部件1'、1”在副流通道104a'、104b'、104a”、104b”和内部块11a”、11b”、11a'、11b'的区域中彼此交错。
对于第一流体部件1'(第二流体部件1”)，副流通道104a'、104b'、(104a”、104b”)的深度在从其相应入口到其相应出口的方向上如下设计：
最大深度tmax(如主流通道103'(103”))→减小的深度tred(与第二流体部件1”(第一流体部件1')的副流通道104a”、104b”(104a'、104b')的部段交叉))→最大深度tmax(第二流体部件1”(第一流体部件1')的内部块11a”、11b”(11a'、11b')的构成)→减小的深度tred(与第二流体部件1”(第一流体部件1')的副流通道104a”、104b”(104a'、104b')的部段交叉)→最大深度tmax(如主流通道103'(103”))。在图8至图10的实施形式中，具有减小的深度tred的两个部段的深度相同(交叉部段)，并且对应于tmax的一半，然而，这两个交叉部段可以具有大小不同的深度。减小的深度也不必须是tmax的一半。通过副流通道的部段地减小的深度，相邻的第一流体部件与第二流体部件1'、1”之间的间距可以减小。
通过交叉或交错，第一流体部件1'(第二流体部件1”)的副流通道104a'、104b'(104”、104b”)的外壁(背离流动通道103'(103”)并且基本上垂直于分隔壁15的主延伸平面延伸的壁)同时部段地形成相邻的第二流体部件1”(第一流体部件1')的内部块11a”、11b”(11a'、11b')的内壁(面向主流通道103”(103')并且基本上垂直于分隔壁15的主延伸平面延伸)。在此，提到的外壁如此成形，使得其给予相邻的第二流体部件1”(第一流体部件1')的主流通道103”(103')合适的形状，以形成振荡。此外，第一流体部件1'(第二流体部件1”)的副流通道104a'、104b'(104”、104b”)的内壁(面向主流通道103'(103”)并且基本上垂直于分隔壁15的主延伸平面延伸的壁)同时部段地形成相邻的第二流体部件1”(第一流体部件1')的副流通道104”、104b”(104a'、104b')的内壁(面向主流通道103”(103')并且基本垂直于分隔壁15的主延伸平面延伸的壁)。
在主流通道的下游端部，每个主流通道103'、103”转入出口通道107'、107”，在振荡平面观察，所述出口通道向下游变细，并在出口102'、102”中止。在出口102'、102”的下游，设有直接邻接相应出口102'、102”的排出扩宽部108'、108”。在流动室10'、10”的入口101'、101”的上游前置有在朝向入口101'、101”(在下游)的方向(在振荡平面中)变细的漏斗形的延伸部106'、106”。
在图8至图10的实施形式中，第一流体部件1'在形状上与第二流体部件1”不同：所述流体部件尤其关于主流通道、副流通道以及内部块的形状不同。
根据图10，前壁12和后壁13分别具有指向分隔壁的平坦表面，借助于所述表面，所述前壁和后壁部段地贴靠在分隔壁的第一侧151和第二侧152上。然而，所述表面也可以不平坦地设计。在此，表面应该如此成形，使得前壁12可贴靠在第一流体部件1'的内部块11a'、11b'上，而后壁13可贴靠在第二流体部件1”的内部块11a”、11b”上，以便避免流体流在所述区域内穿流，并且不影响副流通道104a'、104b'、104a"、104b"的工作原理。
在图11的实施形式中，设有图8至图10的实施形式的两个分隔壁15，用于布置在流体流源中。为了清楚起见，仅示出两个分隔壁15。在此，分隔壁15如此设置(堆叠)，使得其主延伸平面彼此平行地延伸。两个分隔壁15尤其彼此镜像对称地设置并且部段地彼此邻接。在两个分隔壁15之间产生如下区域：其中深度对应于分隔壁15的两倍深度tmax。对于第一流体部件和第二流体部件1'、1”的主流的流动方向借助于箭头表示。与图10类似，在所示的布置中，例如，两个分隔壁15可以设置在前壁与后壁之间，以便形成流体流源/热交换设备。与图11的实施形式类似，也可以堆叠多于两个的分隔壁15，使得直接相邻的分隔壁总是彼此镜像对称。
图12至图14示出分隔壁15的另一实施形式。在此，图12示出分隔壁15的主延伸平面的俯视图，图13示出透视图并且图14示出横向于分隔壁15的主延伸平面的截面图。在图14中，再次示出分隔壁15，连同前壁12和后壁13，所述前壁和后壁部段地贴靠在分隔壁15上。它们一起形成热交换设备5。分隔壁15的所述实施形式与图8至图10的实施形式的不同之处尤其在于，主流通道103'、103”、副流通道104a'、104b'、104a”、104b”以及内部块11a'、11b'的形状是有棱角的(较少倒圆的)。此外，在图12至图14的实施形式中，第一流体部件和第二流体部件1'、1”相同地成形并且相对彼此如此取向，使得它们的主流动方向彼此相反。主流动方向通过箭头指示。这就是所谓的逆流或对流情况。此外，与图8至图10的实施形式相比，在此，凹形/凸形的变形部的脱模斜度更强烈地显示出，使得平行于分隔壁15的主延伸平面的间距关于深度(基本上垂直于分隔壁15的主平面的扩展尺寸)严格来说不是恒定的。
图15以堆叠布置示出图12至图14的实施形式的三个分隔壁15，所述分隔壁设置用于布置在流体流源中。在此，两个直接相邻的分隔壁15彼此镜像对称地取向并且部段地彼此邻接。也就是，两个外部分隔壁具有相同的方向。在两个分隔壁15之间，第一流体部件和第二流体部件1'、1”以两倍的深度构成(与单个分隔壁相比，所述分隔壁如图14设置在平坦的前壁12与平坦的后壁13之间)。图15的箭头指示用于第一流体部件和第二流体部件1'、1”的主流动方向。与图14类似，在所示的布置中，例如，三个分隔壁15可以设置在前壁与后壁之间，以便形成流体流源/热交换设备。分隔壁15的数量在图15中仅是示例性的，并且可以不是三个。在此，直接相邻的分隔壁应该彼此镜像对称地设置。
图16示出分隔壁15的另一实施形式。如在图8至图10的实施形式中，在此，第一流体部件和第二流体部件1'、1”也具有相同的主流动方向。如图8至图10的实施形式，主流通道103'、103”、副流通道104a'、104b'、104a”、104b”以及内部块11a'、11b'、11a”、11b”具有相当倒圆的形状。然而，第一流体部件和第二流体部件1'、1”(主流通道103'、103”、副流通道104a'、104b'、104a”、104b”以及内部块11a'、11b'、11a”、11b”)近似相同地成形。与图8至图10的实施形式不同，在此，第一流体部件1'的入口101'和出口102'与第二流体部件1”的入口101”和出口102”在相同的高度(沿流体流方向观察)设置。
图8至图16所示的分隔壁的所有实施形式是空间优化的，并且适用于紧凑的热交换设备/流体流源。例如，热交换设备/流体流源的各个元件(分隔壁、前壁、后壁)可以借助于成型方法低成本地制造。此外，各个这些元件在按规定彼此设置之后可以可松开地彼此连接。在此，各个元件能够以如下方式彼此夹紧，使得它们部段地彼此面贴靠。通过夹紧也可以实现密封。由于热交换设备的这种模块化设计，能够简单地更换分隔壁以及能够在维护时实现各个元件的清洗。此外，第一流体部件1'和第二流体部件1”在流体流的方向上可以一个接一个地设置并且在此彼此流体地连接。在这种串联连接中，流体流从设置在上游的流体部件的出口102'、102”流出，流入在下游流体连接的流体部件1'、1”的入口101'、101"中。在此，在流体流动方向上观察，设有第一流体部件1'和第二流体部件1”(例如彼此交替)。替选地，在流体流动的方向上观察，仅第一流体部件1'或仅第二流体部件1”可以一个接一个地设置并且彼此流体地连接。在串联连接中，也不通过使第一流体部件与第二流体部件交叉而形成流体连接。串联连接可以是有利的，以便增加热交换。

Claims (23)

1.一种热交换设备(5)，其具有用于热交换的体部(3)和流体流源(1)，其中，所述流体流源(1)构成用于提供流体流(2)，并且其中，所述体部(3)和所述流体流源(1)相对彼此设置为，使得由所述流体流源(1)提供的流体流(2)与所述体部(3)相互作用，以用于热交换，
其特征在于，
所述流体流源(1)包括流体部件，所述流体部件包括至少一个用于构成流体流(2)的振荡的装置(104a，104b)，其中，至少一个所述装置(104a，104b)不包括能移动的组件。
2.根据权利要求1所述的热交换设备(5)，其特征在于，所述流体流的振荡在振荡平面中实现。
3.根据权利要求1或2所述的热交换设备(5)，其特征在于，所述流体部件(1)具有流动室(10)，流体流能够穿流所述流动室(10)，所述流体流通过所述流动室(10)的入口(101)流入所述流动室(10)并且通过所述流动室(10)的出口(102)流出所述流动室(10)，其中，在所述流动室(10)中设有至少一个用于在所述出口(102)处构成所述流体流的振荡的装置(104a，104b)。
4.根据权利要求3所述的热交换设备(5)，其特征在于，所述入口(101)和所述出口(102)分别具有基本上垂直于所述流体部件(1)的的纵轴线(A)延伸的横截面，所述纵轴线从所述入口(101)朝向所述出口(102)定向，并且所述流动室(10)包括在所述入口(101)与所述出口(102)之间延伸的主流通道(103)，其中，所述主流通道(103)具有基本上垂直于所述纵轴线(A)延伸的横截面。
5.根据权利要求4所述的热交换设备(5)，其特征在于，所述入口(101)的横截面面积小于所述出口(102)的横截面面积，或所述入口(101)的横截面面积与所述出口(102)的横截面面积一样大。
6.根据权利要求4或5所述的热交换设备(5)，其特征在于，所述入口(101)的横截面面积小于所述主流通道(103)在其最窄部位处的横截面面积，或所述入口(101)的横截面面积与所述主流通道(103)在其最窄部位处的横截面面积一样大。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的热交换设备(5)，其特征在于，所述入口(101)的横截面面积、所述出口(102)的横截面面积以及所述主流通道(103)在其最窄部位处的横截面面积一样大。
8.根据权利要求2和3以及权利要求4至7中任一项所述的热交换设备(5)，其特征在于，所述入口(101)具有在所述振荡平面中基本上垂直于所述纵轴线(A)延伸的宽度(bIN)，并且所述流体部件具有基本上垂直于振荡平面延伸的部件深度(t)，其中，所述部件深度(t)大于所述入口(101)的宽度(bIN)的1/4，优选大于所述入口(101)的宽度(bIN)的1/2，尤其优选大于所述入口(101)的宽度(bIN)，并且很特别优选大于所述入口(101)的两倍宽度(bIN)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的热交换设备(5)，其特征在于，用于热交换的体部(5)具有至少一个表面(304a，304b，304c，304d，304e，304h)，所述表面与所述流体流(2)相互作用以用于热交换，并且所述表面关于所述流体部件(1)取向为，使得从所述流体部件(1)流出的流体流(2)的所述振荡平面与至少一个所述表面(304a，304b，304c，304d，304e，304h)围成角度(β)，其中，所述角度尤其基本上为90°。
10.根据上述权利要求中任一项所述的热交换设备(5)，其特征在于，用于热交换的所述体部(3)具有至少两个表面(304a，304b)，所述表面与所述流体流(2)相互作用以用于热交换，并且所述表面彼此相距一定间距并且基本上彼此平行地设置，并且所述表面关于所述流体部件(1)取向为，使得从所述流体部件(1)流出的流体流(2)在至少两个表面(304a，304b)之间延伸，其中从所述流体部件(1)流出的流体流的所述振荡平面与至少两个所述表面(304a，304b)围成角度，其中所述角度尤其基本上为90°。
11.根据上述权利要求中任一项所述的热交换设备(5)，其特征在于，用于热交换的所述体部(3)具有至少一个表面(304c，304d)，所述表面与所述流体流(2)相互作用以用于热交换，并且所述表面关于所述流体部件(1)取向为，使得从所述流体部件(1)流出的流体流(2)的所述振荡平面基本平行于至少一个所述表面(304c，304d)地延伸。
12.根据权利要求4至8中任一项和权利要求9至11中任一项所述的热交换设备(5)，其特征在于，所述流体部件(1)的所述出口(102)与至少一个与所述流体流相互作用以用于热交换的所述表面(304e，304h)相距间距(l14)地设置，并且所述出口(102)在所述振荡平面中横向于所述纵轴线(A)具有宽度(bEX)，其中，所述间距(l14)至少是所述出口(102)的宽度(bEX)的两倍大。
13.根据权利要求3至12中任一项所述的热交换设备(5)，其特征在于，用于热交换的所述体部(3)是能够穿流的设备，所述设备具有入口(301)，所述流体流(2)通过所述入口流入所述体部(3)中，其中，所述体部(3)的所述入口(301)设置在所述流体部件(1)的所述出口(102)的下游。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的热交换设备(5)，其特征在于，用于热交换的所述体部(3)是能够穿流的设备，所述设备具有能够由流体流(2)穿流的流动室(303)，其中，所述流体部件(1)设置在所述体部(3)的所述流动室(303)中。
15.根据上述权利要求中任一项所述的热交换设备(5)，其特征在于，所述流体流源(1)包括至少一个第一流体部件(1')和至少一个第二流体部件(1”)，所述流体部件分别包括至少一个用于形成流体流的振荡的装置(104a'，104b'，104a”，104b”)，其中，至少一个所述装置(104a'，104b'，104a”，104b”)不包括能够移动的组件，并且至少一个所述第一流体部件(1')与至少一个所述第二流体部件(1”)部段地彼此交叉，其中，至少一个所述第一流体部件(1')与至少一个所述第二流体部件(1”)通过交叉没有彼此流体地连接。
16.根据权利要求15所述的热交换设备(5)，其特征在于，至少一个所述第一流体部件(1')和至少一个所述第二流体部件(1”)分别具有流动室(10'，10”)，流体流能够穿流所述流动室，所述流体流通过所述流动室(10'，10”)的入口(101'，101”)流入所述流动室并且通过所述流动室(10'，10”)的出口(102'，102”)流出所述流动室(10'，10”)，其中，所述流动室(10'，10”)包括主流通道(103'，103”)和副流通道，作为至少一个用于在所述出口(102'，102”)处形成所述流体流的振荡的装置(104a'，104b'，104a”，104b”)，所述副流通道与所述主流通道(103'，103”)流体地连接。
17.根据权利要求16所述的热交换设备(5)，其特征在于，流体流能够沿从所述入口(101'，101”)朝向所述出口(102'，102”)定向的主流动方向穿流所述主流通道(103'，103”)，其中，至少一个所述第一流体部件(1')与至少一个所述第二流体部件(1”)彼此设置为，使得至少一个所述第一流体部件(1')的主流动方向与至少一个所述第二流体部件(1”)的主流动方向相反。
18.根据权利要求16所述的热交换设备(5)，其特征在于，流体流能够沿从所述入口(101'，101”)朝向所述出口(102'，102”)定向的主流动方向穿流所述主流通道(103'，103”)，其中，至少一个所述第一流体部件(1')与至少一个所述第二流体部件(1”)彼此设置为，使得至少一个所述第一流体部件(1')的主流动方向对应于至少一个所述第二流体部件(1”)的主流动方向。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的热交换设备(5)，其特征在于，至少一个所述第一流体部件(1')的所述主流通道(103')和至少一个所述副流通道(104a'，104b')在形状和尺寸方面与至少一个所述第二流体部件(1”)的所述主流通道(103”)和至少一个所述副流通道(104a",104b")是相同的。
20.根据权利要求16至18中任一项所述的热交换设备(5)，其特征在于，至少一个所述第一流体部件(1')的所述主流通道(103')和/或至少一个所述副流通道(104a'，104b')在形状方面和/或在尺寸方面与至少一个所述第二流体部件(1”)的所述主流通道(103”)或至少一个所述副流通道(104a”，104b”)不同。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的热交换设备(5)，其特征在于，分隔壁(15)延伸穿过所述流体流源(1)，其中，至少一个所述第一流体部件(1')处于所述分隔壁(15)的这一侧并且至少一个所述第二流体部件(1”)处于所述分隔壁(15)的另一侧，并且其中，所述分隔壁(15)具有基本上从所述分隔壁(15)的主延伸平面垂直地突出的多个凹形或凸形的变形部，使得通过所述分隔壁(15)的所述变形部，构成至少一个所述第一流体部件(1')的所述主流通道(103')和至少一个所述副流通道(104a'，104b')以及至少一个所述第二流动部件(1”)的所述主流通道(103”)和至少一个所述副流通道(104a'，104b”)。
22.根据权利要求21所述的热交换设备(5)，其特征在于，至少一个所述第一流体部件(1')和至少一个所述第二流体部件(1”)的至少一个副流通道(104a'，104b'，104a”，104b”)的基本上与所述分隔壁(15)的所述主延伸平面垂直的扩展尺寸关于至少一个所述副流通道(104a'，104b'，104a”，104b”)的与所述分隔壁(15)的所述主延伸平面平行的扩展不是恒定的。
23.根据权利要求21或22所述的热交换设备(5)，其特征在于，所述流体流源(1)具有前壁(12)和后壁(13)，所述前壁和后壁基本上彼此平行地并且与所述分隔壁(15)的所述主延伸平面平行地设置，其中，所述分隔壁(15)设置在所述前壁(12)与所述后壁(13)之间，并且尤其部段地贴靠在所述前壁(12)和所述后壁(13)上。
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