DE10033972B4

DE10033972B4 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE10033972B4
Application number: DE2000133972
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr. Lang; Manfred Dr. Roth; Marc Stricker; Belal Dawoud
Original assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2020-07-06
Also published as: NL1015505C1; DE10033972A1; AT411395B; CH691745A5; ATA116899A

Abstract

Wärmetauscher, insbesondere Kondensator, mit an einer Platte (2) gehaltenen Rohrspirale aus einem Rippenrohr (1), das im wesentlichen kreisrunde Rippen (5) aufweist. Um die Auflage des Rippenrohres zu verbessern ist vorgesehen, daß die Rippen (5) des Rippenrohres (1) entlang einer Sehne abgeflacht sind und das Rippenrohr (1) auf dieser Abflachung (6) der Rippen (5) auf der Platte (2) aufliegt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei bekannten derartigen Wärmetauschern liegt die Rohrschlange auf deren Rippen auf. Dadurch ergibt sich jedoch der Nachteil nur sehr kleiner Auflageflächen der Rippen und damit bei gefluteter Komponente eine kleine Wärmetauschfläche für den Verdampfer und Kondensator, besonders bei geringer Kältemittelmenge.
Aus GB 993 170 A ist ein Luftheizer bekannt, bei dem abgeflachte Rippenrohre an einer senkrechten Wand zwar für mehr Stabilität sorgen, die wärmetechnische Funktion jedoch durch die Nähe des Rohres zur Wand zur Umgebung verschlechtert wird, da die Wärmeverluste erhöht werden. Der Mäander des Luftheizers weist durch die alternierenden Umlenkungen einen hohen Druckverlust auf.
Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen Wärmetauscher der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem für die Kondensation von Dampf an einem Rippenrohr eine relativ große Auflagefläche der Rippen gegeben ist und der sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Wärmetauscher der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ergibt sich auf einfache Weise eine relativ große und sichere Auflagefläche für das Rippenrohr, sowie eine große Wärmetauschfläche auch bei geringer Kältemittelmenge und damit geringerem Füllstand am Rippenrohr.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil, daß sich bei Verwendung des Wärmetauschers als Kondensator nur ein sehr dünner Kältemittelfilm zwischen dem eigentlichen Rohr und der Platte ausbilden kann, für den vorgesehenen Anwendungsfall nicht weiter störend ist, wogegen bei den herkömmlichen Wärmetauschern mit kreisrunden Rippen ein sehr dicker Belag an Kältemittel zwischen Rohr und Platte vorhanden ist, der in diesem Anwendungsfall störend wäre.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 schematisch ein Sorptionswärmepumpen-Modul,
2 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers,
3 eine Seitenansicht des Wärmetauschers nach der 2 und
4 einen Schnitt durch ein Rohr eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers nach der 2 und 3 im Betriebszustand.
Die 1 zeigt ein Sorptionswärmepumpen-Modul, das in einem dichten Gehäuse 8 gehalten ist. Dieses Modul weist einen Ad-/Desorber 9 auf, dem über Anschlüsse 9a und 9b in der Desorptionsphase ein heißer Wärmeträger 10 zu- bzw. dieser auch wieder abgeführt werden kann. Dabei besteht der Ad-/Desorber 9 aus Rippenrohren, auf denen der Adsorbens 15 aufliegt.
Unterhalb des Ad-/Desorbers 9 ist ein Wärmetauscher angeordnet, der durch ein spiralförmig gewundenes Rippenrohr 1 gebildet ist, das auf einer Platte 2 aufliegt, wobei das Rippenrohr über Anschlüsse 1a und 1b mit einem Wärmeträger 2 versorgbar ist, bzw. von einem solchen durchströmt ist.
Dabei ist die mit dem Inneren der Spirale verbundene Ausleitung 3 über die Windungen der Spirale hinweggeführt.
Bei dem Rippenrohr 1 ist ein mit Rippen 5 versehenes Rohr 4 vorgesehen, wobei die Rippen 5 mit der Abflachung 6 auf der Platte 2 aufliegen. Dadurch ergibt sich eine entsprechend große Auflage des Rippenrohres 1 auf der Platte 2.
Wie aus der 1 und 4 zu ersehen ist, verläuft die Abflachung 6 entlang einer Tangente an des Rohr 4. Dadurch liegt das Rohr 4 mit seinem Außenmantel 30 direkt an der Platte 2, die gleichzeitig den Boden des Gehäuses 8 darstellt, auf. Die Rohrwendel ist dabei möglichst so eng gewickelt, daß die Außenperipherien 31 der Rippen 5 einander gerade berühren.
Durch die Abflachung 6 der Rippen 5 ist auch sichergestellt, daß sich bei einer vorgegebenen Kältemittelmenge ein möglichst hoher Kältemittelpegel 21 an der Rohrwendel ergibt.
Bei einer Verwendung des Wärmetauschers als Kondensator kann sich daher nur ein sehr dünner und daher nicht weiter störender Kältemittelfilm zwischen dem Rohr 4 und der Platte 2 ausbilden.
Bei dem dargestellten Sorptions-Modul ergibt sich der Vorteil, daß der Verdampfer nur eine geringe Masse bei gleichzeitiger großer Verdampfungsoberfläche aufweist. Außerdem wird die während der Verdampfungsphase beheizte Fläche direkt benetzt, so daß ein sehr guter Wärmetransport der Verdampfungswärme vom Wärmeträger zum Kältemittel erreicht wird.
Weiterhin zeichnet sich der Wärmetauscher 1 durch ein kleines Bauvolumen aus, was sich positiv auf die Größe des Vakuumbehälters 8 und damit auf die Größe des Gesamtgerätes auswirkt.
Im Betrieb wird auf dem Ad-/Desorber 9 ein Adsorbens 15 aufgebracht. Während der Desorptionsphase wird dem Ad-/Desorber 9 über den Anschluß 9a ein heißer Wärmeträger 10 zugeführt. Dadurch wird das im Adsorbens gespeicherte Adsorbat verdampft. Der Dampf strömt je nach Ausführung eines Strahlungsschutzes 11 an diesem vorbei und/oder gegebenenfalls durch kleine Löcher im Strahlungsschutz 11 durch diesen hindurch und wird auf dem Wärmetauscher, der durch das Rippenrohr 1 gebildet ist, kondensiert.
Die dabei freiwerdende Kondensationswärme wird von dem über den Anschluß 1a zufließenden warmen Wärmeträger 2 aufgenommen und über den Anschluß 1b zu einem Verbraucher transportiert.
Nachdem das Adsorbens eine maximale Temperatur erreicht hat, wird die Zufuhr von heißem Wärmeträger 10 unterbrochen. Das gesamte Modul wird danach abgekühlt.
In der folgenden Adsorptionsphase wird das an der Rippenrohr-Wendel 1 gespeicherte flüssige Adsorbat durch Zufuhr kalten Wärmeträgers 22 verdampft. Das dampfförmige Adsorbat strömt am Strahlungsschutz 11 vorbei und/oder gegebenenfalls durch diesen hindurch und wird vom Adsorbens 15 adsorbiert.
Die dabei freiwerdende Adsorptionswärme wird vom warmer Wärmeträger 10 aufgenommen und zu einem Verbraucher transportiert. Nachdem das Adsorbens eine minimale Temperatur erreicht hat, wird das Modul durch Zufuhr des heißen Wärmeträgers 10 wieder aufgeheizt und der Prozeß beginnt von neuem.

Claims

Verdampfer-Kondensator-Wärmetauscher mit an einer horizontalen Platte (2) gehaltenen Rohrspirale aus einem Rippenrohr (1), das im wesentlichen kreisrunde Rippen (5) aufweist und von einem Wärmeträger (2) durchströmt ist, bei dem bei der Kondensation Dampf an dem Rippenrohr (1) kondensiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (5) des Rippenrohres (1) entlang einer Sehne abgeflacht sind und das Rippenrohr (1) auf dieser Abflachung (6) der Rippen (5) auf der Platte (2) aufliegt.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (5) entlang einer Tangente an das Rohr (4) abgeflacht ist.