DE102008028370A1 - heat exchangers - Google Patents

heat exchangers

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DE102008028370A1
DE102008028370A1 DE200810028370 DE102008028370A DE102008028370A1 DE 102008028370 A1 DE102008028370 A1 DE 102008028370A1 DE 200810028370 DE200810028370 DE 200810028370 DE 102008028370 A DE102008028370 A DE 102008028370A DE 102008028370 A1 DE102008028370 A1 DE 102008028370A1
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DE
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medium
heat exchanger
cooling
flow
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Application number
DE200810028370
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German (de)
Inventor
Detlef Hagen
Holger Dr. Janssen
Nicola Kimiaie
Martin Dr. Müller
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Forschungszentrum Julich GmbH
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Forschungszentrum Julich GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/08Fluid driving means, e.g. pumps, fans
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/28Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing noise

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, der Kanäle zur Durchleitung eines ersten Mediums (B) zur Kühlung bzw. Aufheizung eines zweiten Mediums (A) aufweist, und der ferner eine an den Wärmeaustauscher angeordnete Strömungsmaschine (1) zur Förderung des ersten Mediums (B) durch die Kanäle des Wärmetauschers aufweist, wobei der Wärmeaustauscher wenigstens zwei Teile umfasst, zwischen denen die Strömungsmaschine angeordnet ist. The invention relates to a heat exchanger, of the channels for passage of a first medium (B) for cooling or heating a second medium (A), and further comprising a disposed on the heat exchanger flow machine (1) for conveying the first medium (B) by comprising the channels of the heat exchanger, wherein the heat exchanger comprises at least two parts, between which the fluid machine is arranged.
Durch die Integration der Strömungsmaschine zwischen einzelnen Teilen (Segmenten) des Wärmeaustauschers kann einerseits die Bauweise kompakt gehalten werden und anderseits fungiert der Wärmeaustauscher als Schalldämpfer für die Strömungsmaschine, die zum Durchleiten des Kühl- bzw. Heizmittels durch den Wärmetauscher benötigt wird. Through the integration of the turbomachine between individual parts (segments) of the heat exchanger on the one hand the construction is kept compact and on the other hand, the heat exchanger functions as a silencer for the turbomachine, which is required for passing the cooling or heating medium through the heat exchanger.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kühlen bzw. Aufheizen eines zweiten Mediums (A) durch ein erstes Medium (B) ist dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Medium (A) in einem Wärmeaustauscher an wenigstens zwei Seiten einer Strömungsmaschine vorbeigeleitet wird, durch die das erste Medium (B) geleitet wird. The inventive method for cooling or heating a second medium (A) by a first medium (B) is characterized in that the second medium (A) is bypassed in a heat exchanger at least two sides of a turbomachine, through which the first medium ( B) is passed.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, insbesondere einen mit Luft gekühlten Wärmeaustauscher. The invention relates to a heat exchanger, particularly an air-cooled heat exchanger.
  • Stand der Technik State of the art
  • Ein Wärmeaustauscher oder auch Wärmeübertrager ist ein Apparat, der Wärme bzw. thermische Energie von einem Stoffstrom auf einen anderen überträgt. A heat exchanger or heat exchangers is an apparatus, the heat or thermal energy from one material flow transfers to another. Je nach Wärmeübertragung unterscheidet man zwischen der direkten Wärmeübertragung, die auf dem Vorgang der kombinierten Wärme- und Stoffübertragung bei trennbaren Stoffströmen beruht, der indirekten Wärmeübertragung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Stoffströme räumlich durch eine wärmedurchlässige Wand getrennt werden, und der halbdirekten Wärmeübertragung, die die Eigenschaften eines Wärmespeichers nutzt, und bei der beide Stoffe zeitversetzt mit dem Wärmespeicher in Kontakt gebracht werden. Depending on the heat transfer, a distinction between direct heat transfer, based on the operation of the combined heat and mass transfer with the separable material flows, the indirect heat transfer, which is characterized in that the material streams are spatially separated by a heat transmitting wall, and the semi-direct heat transfer, which utilizes the properties of a heat accumulator, and placed a time lag in which the two substances in contact with the heat storage.
  • Ferner lassen sich die Funktionsweisen eines Wärmeaustauschers nach der Art der Strömungsführung der beteiligten Medien unterscheiden. Furthermore, the workings of a heat exchanger of the type of flow guidance of the media involved can be distinguished.
  • Beim Gegenstromprinzip werden die Stoffe so geführt, dass sie entgegenkommend aneinander vorbei strömen. When counterflow principle the substances are so made that they responsive to flow past each other. Idealerweise werden die Temperaturen der Stoffströme getauscht, das heißt, dass das ursprünglich kalte Medium die Temperatur des ursprünglich heißen Mediums erreicht und umgekehrt. Ideally, the temperature of the material flows to be replaced, that is, the original cold medium reaches the temperature of the originally hot fluid and vice versa. Da in der Regel die Wärmekapazitätsströme auf beiden Seiten des Wärmeübertragers nicht gleich sind, wird dies in der Praxis jedoch höchstens näherungsweise möglich. usually because the heat capacity flow on both sides of the heat exchanger is not the same, this is no more than approximately possible in practice. Im Gleichstrom werden die Stoffe derart geführt, dass sie nebeneinander in gleicher Richtung strömen. Cocurrently the materials are guided such that they flow side by side in the same direction. Idealerweise werden beide Stofftemperaturen angeglichen und liegen im Endergebnis immer zwischen den Ausgangstemperaturen. Ideally, both medium temperatures are equalized and are in the final ever between the output temperatures. Die dritte Variante, der Kreuzstrom, führt die Stoffströme so, dass sich ihre Richtungen kreuzen. The third variant, the cross-flow, leads the streams so that their directions crossing. Diese Stoffführung liegt im Ergebnis zwischen Gegen- und Gleichstrom. This matter guide is in outcome between negative and direct current. Es sind aber auch beliebige Kombinationen dieser drei prinzipiellen Strömungsführungen möglich. as well as any combination of these three basic flow guides are possible. Eine beliebte Kombination ist das Kreuzgegenstrom-Prinzip. A popular combination is the cross counterflow principle. Dabei werden die Stoffe insgesamt entgegenkommend aneinander vorbei geführt, wobei sie sich auf ihrem Weg immer wieder kreuzen. The materials are responsive out a total of past each other, where they cross on their way again. Idealerweise werden die Temperaturen der Stoffströme wie beim Gegenstrom getauscht. Ideally, the temperature of the material flows are exchanged as in countercurrent.
  • Eine gute Effizienz für einen Wärmeaustauscher ist immer dann gegeben, wenn das Material, das die Medien trennt, eine gute Wärmeleitung und eine große Oberfläche aufweist. A good efficiency for a heat exchanger is always given if the material that separates the media, has good thermal conductivity and a large surface. Ferner sollte der Wärmeübergang zwischen der Oberfläche und den strömenden Medien möglichst gut sein. Furthermore, the heat transfer between the surface and the flowing media should be as well. Dies ist regelmäßig bei einer turbulenten Strömung gegeben, welche häufig bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten, bzw. bei einer hohen Reynoldszahl auftritt. This is generally added at a turbulent flow, which often occurs at high flow rates, or at a high Reynolds number.
  • Allerdings erhöht sich mit steigender Strömungsgeschwindigkeit im Wärmeübertrager auch der Strömungswiderstand und die Effizienz reduziert sich nachteilig wieder. However, increases with increasing flow rate in the heat exchanger and the flow resistance and reduces efficiency adversely again. Ein erhöhter Strömungswiderstand bedeutet auch einen erhöhten Energieaufwand, um die Medien durch den Wärmeaustauscher zu führen. An increased flow resistance also means increased energy expenditure to perform the media through the heat exchanger. Zur Förderung eines Kühlmediums, z. In order to promote a cooling medium, for example. B. Luft werden üblicherweise Strömungsmaschinen eingesetzt. As air flow are commonly used machines.
  • Insbesondere bei einer Wärmeübertragung, bei denen ein Medium eine Flüssigkeit, das andere Medium ein Gas, z. Particularly in the case of a heat transfer in which a medium is a liquid, the other medium is a gas, eg. B. Luft ist, unterscheidet sich die Wärmekapazität je Volumen der Medien sehr stark. As air is the heat capacity per volume of the media is very different. Daher muss in solchen Fällen volumenmäßig weit mehr Gas als Flüssigkeit durch den Wärmeaustauscher strömen. Therefore, far more gas has to flow as a liquid through the heat exchanger in such cases, in terms of volume. Zudem ist es häufig notwendig, die Fläche für den Wärmeübergang an das Gas zu erhöhen. In addition, it is often necessary to increase the area for heat transfer to the gas. Dies erfolgt beispielsweise durch Rippen, Lamellen oder gefaltete Bleche, z. This occurs for example by means of ribs, lamellae or folded sheets, z. B. bei Hochtemperatur-Heizkörpern, den Kühlschlangen an der Rückseite eines Kühlschrankes oder einer Klimaanlage und dem Kühler des Autos. B. at high temperature radiators, refrigeration coils on the rear side of a refrigerator or air conditioner and the radiator of the car.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Strömungsmaschinen, die zur Förderung von Kühlluft durch Kühlluftkanäle eines Wärmeübertragers eingesetzt werden, werden in der Regel von außen an den Wärmeübertrager angeschlossen. The processes known from the prior art fluid-flow machines, which are used for conveying cooling air through cooling air ducts of a heat exchanger are usually connected to the outside of the heat exchanger. Hierbei ergeben sich die beiden Möglichkeiten, die Strömungsmaschine saugend oder drückend anzuordnen. This raises two possibilities to arrange the flow machine sucking or oppressive. Die Bauformen der Strömungsmaschinen zur Kühlluftförderung sind üblicherweise so genannte Axial- oder Diagonallüfter. The types of flow machines for cooling air promotion are usually so-called axial or diagonal fan. Diese Lüfter fördern bei einer vergleichsweise geringen Baugröße einen verhältnismäßig großen Luftmengenstrom bei jedoch gerin gem Druckaufbau. These fans promote a relatively large amount of air flow at However clotting gem pressure build-up at a relatively small size. Die Geometrie der Kühlkanäle des Wärmeaustauschers muss diesbezüglich ausgelegt werden. The geometry of the cooling channels of the heat exchanger has to be designed in this regard.
  • Das Anflanschen der Strömungsmaschine an einen Wärmeaustauscher kann jedoch im Betrieb zu einer hohen Geräuschentwicklung führen. However, the flanging of the flow machine to a heat exchanger can result in operation to high noise levels. Je nach Anordnung der Strömungsmaschine am Wärmeübertrager ist mit lauten Ausblas- bzw. Ansauggeräuschen zu rechnen. Depending on the arrangement of the turbomachine at the heat exchanger is likely to be blow-out or suction noises. Als Gegenmaßnahme können zwar Schalldämpfer auf der Saug- oder Druckseite angeordnet werden, dies ist jedoch im Allgemeinen mit einem zusätzlichen Kosten- und Leistungsaufwand verbunden und benötigt zusätzlichen Bauraum. Although silencer on the suction or pressure side may be arranged as a countermeasure, but this is generally associated with an additional cost and power expenditure and requires additional space.
  • Gegebenenfalls muss für den Anschluss der Strömungsmaschine an den Wärmeübertrager eine komplizierte, und/oder strömungstechnisch ungünstige Anschlussgeometrie vorgesehen werden, die ebenfalls zusätzliche Kosten verursacht und Bauraum benötigt. Necessary to support complex, and / or aerodynamically unfavorable connection geometry are designed to connect the turbine engine to the heat exchanger, which also results in additional costs and installation space.
  • Aufgabe und Lösung Problem and Solution
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher mit einer Strömungsmaschine für ein fluides Medium zur Verfügung zu stellen, welcher die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik überwindet, und insbesondere kompakt aufgebaut ist und schallreduziert arbeitet. The invention has for its object to provide a heat exchanger having a flow machine for a fluid medium available which overcomes the aforementioned disadvantages of the prior art, and in particular is of compact construction and works noise reduced.
  • Die Aufgaben der Erfindung werden gelöst durch einen Wärmeaustauscher mit der Gesamtheit an Merkmalen gemäß Hauptanspruch. The objects of the invention are achieved by a heat exchanger comprising the totality of features of the main claim. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich aus den jeweils rückbezogenen Ansprüchen. Advantageous embodiments of the apparatus are evident from the respective dependent claims.
  • Gegenstand der Erfindung The invention
  • Der Grundgedanke der Erfindung basiert auf der Idee, eine Strömungsmaschine derart in einen Wärmeaustauscher zu integrieren, dass die Nachteile bezüglich der Geräuschentwicklung weitgehend vermieden werden können, und dennoch eine strömungstechnisch sinnvolle, kompakte, Platz sparende Ausführungsform erreicht wird. The basic idea of ​​the invention is based on the idea of ​​integrating a turbo machine in such a way in a heat exchanger that the disadvantages in terms of noise can be avoided largely, and yet an aerodynamically sensible, compact, space-saving embodiment is achieved.
  • Dazu sieht die Erfindung vor, den Wärmeübertrager (Wärmeaustauscher) in wenigstens zwei Segmente zu unterteilen, zwischen denen wenigstens eine Strömungsmaschine angeordnet ist. To this end, the invention provides to divide the heat exchanger (heat exchanger) in at least two segments, between which a fluid machine is arranged at least. Bei dem Wärmeübertrager handelt es sich insbesondere um einen Rekuperator, bei dem die Wärme aufnehmenden bzw. abgebenden Medien räumlich durch eine wärmedurchlässige Wand getrennt sind. In the heat exchanger there is in particular a recuperator, are at the heat-absorbing or dissipating media spatially separated by a heat-permeable wall. Die wenigstens zwei Segmente des Wärmeübertragers, insbesondere die Kühlkanäle des Wärmeaustauschers wirken dabei vor und hinter der Strömungsmaschine vorteilhaft wie saug- und druckseitige Schalldämpfer. The at least two segments of the heat exchanger, in particular the cooling channels of the heat exchanger thereby act upstream and downstream of the turbomachine advantageous as suction and pressure side silencer.
  • Bei der Wirkungsweise von Schalldämpfern lassen sich zwei Arten unterscheiden. In the mode of action of silencers, two types can be distinguished. Der Reflexionsschalldämpfer enthält mehrere, insbesondere vier Kammern, um das Prinzip der Schallreflexion zu nutzen. The reflection silencer contains several, in particular four chambers to use the principle of sound reflection. Beim mehrfachen Durchlaufen der Innenräume kommt es zu einer Mittelung der Schalldruckamplitude, was eine Reduzierung der Schalldruckspitzen zur Folge hat. When multiple passes through the interiors there is an average of the sound pressure amplitude, resulting in a reduction of the sound pressure peaks result. Reflexionen werden in einem Schalldämpfer durch Prallwände, Querschnittserweiterungen und -verengungen erzeugt. Reflections are generated in a silencer by baffles, cross-sectional enlargements wider and narrower. In Abhängigkeit von der Konstruktionsweise kann sich jedoch bei einem solchen Gas durchströmten Schalldämpfer der Gasgegendruck erhöhen. Depending on the construction, however may be increased by pouring with such a gas muffler of the gas back pressure. Durch die Reflexion werden im Schalldämpfer hauptsächlich die tiefen Frequenzen gedämpft. By reflecting the low frequencies are attenuated mainly in the muffler.
  • Demgegenüber enthält ein Absorptionsschalldämpfer in seinem Inneren ein poröses Material, im Regelfall Steinwolle oder Glaswolle. In contrast, an absorption silencer in its interior contains a porous material, usually mineral wool or glass wool. Das Material absorbiert die Schallenergie teilweise und wandelt sie dabei in Wärme um. The material absorbs the sound energy and converts it partly into heat to. Der Effekt der Schallabsorption wird durch die Mehrfachreflexion verstärkt. The effect of sound absorption is enhanced by the multiple reflection. Es ist eine Reduzierung um 50 dB(A) möglich, was einer Verringerung des Schalldrucks um den Faktor 300 entspricht. There is a reduction of 50 dB (A) possible, which corresponds to a reduction of sound pressure by a factor of 300th Durch Absorption werden im Schalldämpfer hauptsächlich die oberen Frequenzen gedämpft. By absorbing the upper frequencies are mainly damped in the muffler.
  • Im Regelfall können beide Verfahren kombiniert werden, wie es bei Autoabgasen der Fall ist. As a rule, both methods can be combined as is the case with car exhaust. Hier liegen üblicherweise zwei getrennte Schalldämpfer (Mittel- und Endschalldämpfer) oder ein kombinierter Schalldämpfer vor. Here are usually present two separate silencer (middle and rear silencer) or a combined muffler. Der Vorteil liegt in der Abdeckung eines möglichst breiten Frequenzspektrums. The advantage lies in the coverage of a broad as possible spectrum.
  • Ein mit Rippen, Lamellen oder gefalteten Blechen ausgestalteter Wärmeaustauscher, bzw. dessen Kühl-, bzw. Heizkanäle weisen ebenfalls viele kammerartige Räume auf, in denen der von der Strömungsmaschine erzeugte Schall vorteilhaft mehrfach reflektiert, und damit regelmäßig auch reduziert wird. A Enriched with ribs, fins or folded sheet metal heat exchanger, or the cooling or heating channels also have many chamber-like space, into which the sound generated by the turbomachine advantageous reflected several times and is thus also regularly reduced. Dies trifft nicht nur für die Saug- und Druckgeräusche des strömenden Mediums, sondern auch auf das eigentliche Motorengeräusch der Strömungsmaschine zu. This is true not only for the suction and discharge noise of the flowing medium, but also on the real engine sound of the turbo machine.
  • Unter geeigneten Strömungsmaschinen im Sinne dieser Erfindung sind sowohl Maschinen für die Weiterleitung von gasförmigen, als auch von flüssigen Medien, dh allgemein von Fluiden zu verstehen. Under proper flow machines in the sense of this invention are machines for both the transmission of gaseous and liquid media, generally to be understood that fluids. Typische Vertreter wären beispielsweise axial oder radial betriebene Lüfter oder auch Pumpen. Typical representatives would, for example, axially or radially driven fan or pump. Die vorteilhafte Wirkung der Schallreduzierung tritt, wenn auch unterschiedlich stark ausgeprägt, sowohl bei gasförmigen, als auch bei flüssigen Medien auf. The advantageous effect of the noise reduction occurs, albeit less pronounced, both in gaseous as well as liquid media.
  • Die Integration der Strömungsmaschine innerhalb des Wärmeaustauschers weist ferner den Vorteil auf, dass bewegliche Teile der Strömungsmaschine, wie beispielsweise rotierende Lüfterflügel innerhalb des Wärmeaustauschersystems besser geschützt sind und zudem eine Verletzungsgefahr durch sich schnell bewegende Teile deutlich reduziert werden kann. The integration of the turbomachine within the heat exchanger further has the advantage that moving parts of the turbomachine, such as rotating fan blades are better protected within the heat exchanger system and also a risk of injury can be significantly reduced by rapidly moving parts.
  • Die wenigstens eine Strömungsmaschine ist dabei derart in den Wärmeübertrager eingebunden, dass die Kanäle der Strömungsmaschine Bestandteil der Kühl- bzw. Heizkanäle des Wärmeaustauschers sind. The at least one flow machine is integrated in such a way in the heat exchanger, that the channels of the turbomachine component of the cooling and heating channels are of the heat exchanger. Die Strömungsmaschine muss dazu gegenüber den Räumen, durch die das zu kühlende, bzw. das aufzuheizende Medium geführt wird, entsprechend abgedichtet sein. The turbomachine must thereto opposite the spaces through which the to be cooled, or the medium to be heated is guided to be sealed accordingly.
  • In einer speziellen Ausgestaltung werden die wenigstens zwei Segmente des Wärmeaustauschers über eine Umlenkung derart miteinander verbunden, dass dasselbe zu kühlende, bzw. aufzuheizende Medium an beiden Seiten der Strömungsmaschine vorbeigeführt wird. In a specific embodiment, the at least two segments of the heat exchanger via a deflection are interconnected such that the same is to be cooled, or medium to be heated is guided past both sides of the turbomachine. Dazu wird an einer Seite eine Umlenkvorrichtung angeordnet, die der Strom des zu kühlenden, bzw. aufzuheizenden Mediums um die Strömungsmaschine herumleitet. For this purpose, a deflecting device is disposed on a side around which passes the stream to be cooled or to be heated medium around the turbo-machine.
  • Als Einsatzgebiet für die erfinderischen Wärmeaustauscher sind insbesondere mobile Anwendungen zu nennen, bei denen es neben einer kompakten Bauweise, auch auf eine möglichst geringe Schallemission ankommt. As a field of application for the inventive heat exchanger especially mobile applications should be mentioned, which require in addition to a compact design, even on the lowest possible noise emission. Eine typische Anwendung waren beispielsweise Brennstoffzellen, bzw. Brennstoffzellenstapel, insbesondere Direkt-Methanol-Brennstoffzellenstapel, die als Alternativen zu Akkumulatoren in mobilen Anwendungen, zum Beispiel in Laptops, eingesetzt werden. A typical application were such as fuel cells or fuel cell stack, in particular direct methanol fuel cell stack, which are used as alternatives to batteries in mobile applications, for example in laptops.
  • Das Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher umfasst folgende Schritte. The method of operating the heat exchanger according to the invention comprises the following steps. Ein zu kühlendes, bzw. aufzuheizendes Medium wird an einem ersten Segment eines Wärmetauschers vorbeigeleitet, durch dessen Kühl-, bzw. Heizkanäle ein Kühl-, bzw. Heizmittel geleitet wird. A fluid to be cooled or to be heated medium is guided past a first segment of a heat exchanger through which cooling or heating channels a cooling or heating medium is passed. Das zu kühlende, bzw. aufzuheizende Medium wird anschließend direkt durch eine benachbart zum ersten Segment angeordnete, Strömungsmaschine geführt, um direkt weiter an einem, benachbart zur Strömungsmaschine angeordneten, zweiten Segment des Wärmetauschers vorbeigeleitet zu werden, durch dessen Kühl- bzw. Heizkanäle ebenfalls ein Kühl- bzw. Heizmittel geleitet wird. To be cooled or to be heated medium is then arranged directly adjacent to the first segment by one turbomachine performed to immediately passed to a adjacent to the fluid machine arranged to be conducted past the second segment of the heat exchanger, through which cooling or heating channels also a cooling or heating medium is passed. Das erste und das zweite Segment des Wärmeaustauschers können dabei vom selben Kühl- bzw. Heizmedium durchflossen werden (mit Umleitung) oder aber von verschiedenen. The first and the second segment of the heat exchanger can thereby be flowed through by the same cooling or heating medium (with call forwarding), or by different. Entsprechend können die Fließrichtungen des Kühl- bzw. Heizmediums in den Segmenten sowohl gleichgerichtet, als auch unterschiedlich gerichtet sein, in jedem Fall aber nahezu senkrecht zur Fließrichtung des zu kühlenden, bzw. aufzuheizenden Mediums. Accordingly, the directions of flow of the cooling or heating medium into the segments can be both in the same direction, and directed be different, but in any case approximately perpendicular to the direction of flow to be cooled, or medium to be heated.
  • Aus Sicht des Kühl- bzw. Heizmediums ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Kühl- bzw. Heizmedium in einem Wärmeaustauscher an wenigsten zwei Seiten einer Strömungsmaschine vorbeigeleitet wird, durch die das zu kühlende bzw. aufzuheizende Medium geleitet wird. From the perspective of the cooling or heating medium, the method is characterized in that the cooling or heating medium is guided past a heat exchanger in at least two sides of a turbomachine, through which the medium to be heated or to be cooled is passed.
  • Für den erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher sind dabei alle gängigen Ausführungsformen denkbar, insbesondere: all common embodiments of this invention are conceivable for the heat exchanger, in particular:
    • – gas/gas Wärmeübertrager, - gas / gas heat exchanger,
    • – flüssig/flüssig Wärmeübertrager, - liquid / liquid heat exchanger,
    • – flüssig (zu kühlendes Medium)/gas (Kühlmedium), - liquid (medium to be cooled) / gas (cooling medium),
    • – gas (zu kühlendes Medium)/flüssig (Kühlmedium), - gas (medium to be cooled) / liquid (cooling medium),
    • – kondensierende Atmosphäre mit und ohne Inertgasanteil (zu kühlendes Medium)/flüssig (Kühlmedium), entspricht einem flüssiggekühlten Kondensator, - condensing atmosphere with and without inert gas (medium to be cooled) / liquid (cooling medium), corresponding to a liquid-cooled condenser,
    • – kondensierende Atmosphäre mit und ohne Inertgasanteil (zu kühlendes Medium)/gas (Kühlmedium), entspricht einem gasgekühlter Kondensator. - condensing atmosphere with and without inert gas (medium to be cooled) / gas (cooling medium), corresponding to a gas-cooled condenser.
  • Die Erfindung verbindet in vorteilhafter Weise eine kompakte Bauweise eines Wärmetauschers mit einer schalldämpfenden Funktion einer für den Wärmetauscher benötigten Strömungsmaschine. The invention combines in an advantageous manner a compact design of a heat exchanger with a sound-absorbing function of the heat exchanger required for the turbomachine.
  • Spezieller Beschreibungsteil SPECIFIC DESCRIPTION
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass die Erfindung dadurch darauf beschränkt wird. The invention will be explained in more detail with reference to some embodiments, without the invention being thereby limited.
  • Die The 1 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit einem zweiteiligen Wärmetauscher mit einem Segment schematically shows an embodiment of the invention with a two-part heat exchanger with a segment 2a 2a und einem Segment and a segment 2b 2 B in Form eines Kreuzstromwärmeübertragers. in the form of a Kreuzstromwärmeübertragers. Der Wärmetauscher dient hierbei zum Abkühlen des Mediums A mit Hilfe des Kühlmediums B, beispielsweise Luft. The heat exchanger here serves for cooling of the medium A using the cooling medium B, such as air. Die Trennwände zwischen dem zu kühlenden Medium A und dem Kühlmedium B sind nicht eingezeichnet. The partitions between the medium to be cooled and the cooling medium A B are not shown. Zwischen den beiden Segmenten des Wärmetauschers ist die Strömungsmaschine Between the two segments of the heat exchanger is the fluid machine 1 1 angeordnet. arranged. Diese Anordnung bewirkt neben der Geräuschreduzierung auch eine kompakte, Platz sparende Bauweise dieses Gesamtsystems. This arrangement causes in addition to noise reduction and a compact, space-saving design of this entire system.
  • In einer speziellen Ausgestaltung, wie in In a particular embodiment, as in 2 2 zu sehen, ist an einer Seite des Systems ein Umlenkkasten ( to see is a deflection box (on one side of the system 3 3 ) für das zu kühlende Medium A angeordnet, so dass das zu kühlende Medium um die Strömungsmaschine herumgeführt wird und wenigstens zweimal an den Kühlkanälen (saug- und druckseitig) vorbeigeführt wird. arranged) for the medium to be cooled A, so that the medium to be cooled is passed around the turbo-machine and is passed at least twice in the cooling ducts (suction and pressure side). Bezüglich der Strömungsführung handelt es sich hierbei um einen Kreuzgleichstromwärmeübertrager. Regarding the flow guidance is this is a cross-cocurrent heat exchanger. Die Strömungsführung des Kühlmediums B bleibt gegenüber der Ausführung in The flow of the cooling medium B is compared to the embodiment in 1 1 unverändert. unchanged.
  • Eine weitere spezielle Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers gemäß A further special embodiment of the heat exchanger according to the invention 3 3 zeigt die Integration von zwei Strömungsmaschinen shows the integration of two Turbomachinery 1a 1a , . 1b 1b zwischen drei Segmenten eines Wärmeaustauschers between three segments of a heat exchanger 2a 2a , . 2b 2 B , . 2c 2c . , In dieser Ausführung verlaufen die drei Strömungen des zu kühlenden Mediums A in derselben Richtung. In this embodiment, the three streams of the cooling medium A run in the same direction. Dies ist aber erfindungsgemäß nicht darauf eingeschränkt. This is but the invention is not so limited. Das Kühlmedium B durchläuft nacheinander beide Strömungsmaschinen The coolant B passes successively through both turbomachines 1a 1a , . 1b 1b . ,
  • Die The 4 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, bei der, ähnlich wie in shows a further embodiment of the invention in which, as in 3 3 dargestellt, das Kühlmedium B nacheinander zwei Strömungsmaschinen shown, the cooling medium B successively two turbomachines 1a 1a , . 1b 1b durchläuft. passes. In dieser Version wird aber das abzukühlende Medium durch zweifache Umleitung an beiden Strömungsmaschinen vorbeigeführt. In this version, but that is to be cooled medium is passed by two-time redirection of both flow machines. Denkbar ist eine Strömungsführung des zu kühlenden Mediums als Kreuzgleichstrom (nicht dargestellt) oder auch als Kreuzgegenstrom. Conceivable a flow of the medium to be cooled is a cross-direct current (not shown) or as a cross-counterflow.
  • Einem Fachmann kann es überlassen werden, für ein vorgegebenes Kühlproblem (Medium, Volumenstrom, Temperaturdifferenz, etc.) eine geeignete Strömungsführung und die Anzahl an dazu benötigten Strömungsmaschinen zu ermitteln und entsprechend vorzusehen, ohne selbst erfinderisch tätig zu werden. An expert may be left for a given cooling problem (medium, flow rate, temperature difference, etc.) to determine an appropriate flow guidance and the number of required for this flow machines and accordingly provide, without itself being inventive activity.

Claims (18)

  1. Wärmeaustauscher – mit Kanälen zur Durchleitung eines ersten Mediums (B) zur Kühlung bzw. Aufheizung eines zweiten Mediums (A) und – mit einer an den Wärmeaustauscher angeordneten Strömungsmaschine ( Heat exchangers - with channels for passage of a first medium (B) for cooling or heating a second medium (A), and - (with an electrode disposed on the heat exchanger flow machine 1 1 ) zur Förderung des ersten Mediums (B) durch die Kanäle des Wärmetauschers, dadurch gekennzeichnet , dass der Wärmeaustauscher wenigstens zwei Teile umfasst, zwischen denen die Strömungsmaschine angeordnet ist. ) For conveying the first medium (B) through the channels of the heat exchanger, characterized in that the heat exchanger comprises at least two parts, between which the fluid machine is arranged.
  2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, mit einer Pumpe als Strömungsmaschine. A heat exchanger according to claim 1, with a pump as a fluid machine.
  3. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 2, mit Rippen, Lamellen oder gefalteten Blechen. Heat exchanger according to one of claims 1 to 2, with ribs, fins or folded sheets.
  4. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Strömungsmaschine zur Förderung eines gasförmigen ersten Mediums. Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, with a flow machine for conveying a gaseous first medium.
  5. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Wärmeaustauscher in wenigstens drei Teilen vorliegt, zwischen denen jeweils eine Strömungsmaschine angeordnet ist. Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, wherein the heat exchanger is present in at least three parts, between which a fluid machine is arranged in each case.
  6. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Teile des Wärmeaustauschers die Strömungsmaschine oder die Strömungsmaschinen ganz umgeben. Heat exchanger according to one of claims 1 to 5, in which the parts of the heat exchanger the fluid machine or the flow machines completely surrounded.
  7. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem wenigstens eine Strömungsmaschine ein Lüfter ist. Heat exchanger according to one of claims 1 to 6, in which a fluid machine is at least one fan.
  8. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei dem der Wärmeaustauscher Lamellen aufweist. Heat exchanger according to one of claims 1 to 7 wherein the heat exchanger has lamellae.
  9. Verfahren zum Kühlen bzw. Aufheizen eines zweiten Mediums (A) durch ein erstes Medium (B), dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Medium (A) in einem Wärmeaustauscher an wenigsten zwei Seiten einer Strömungsmaschine vorbeigeleitet wird, durch die das erste Medium (B) geleitet wird. A method for cooling or heating a second medium (A) by a first medium (B), characterized in that the second medium (A) guided past in a heat exchanger at least two sides of a turbomachine, through which the first medium (B) is passed.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Strömungsmaschine eine Pumpe ist. The method of claim 9, wherein the fluid machine is a pump.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, bei dem der Wärmeaustausch über Rippen oder Lamellen erfolgt. according to any one of claims 9 to 10, wherein the method is carried out on the heat exchange fins or lamellae.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem ein gasförmiges erstes Medium (B) eingesetzt wird. A method according to any one of claims 9 to 11, in which a first gaseous medium (B).
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem ein flüssiges erstes Medium (B) eingesetzt wird. Method according to one of claims 9 to 11, in which a liquid first medium (B).
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem ein flüssiges zweites Medium (A) eingesetzt wird. Method according to one of claims 9 to 13, in which a liquid second medium (A).
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem ein gasförmiges zweites Medium (A) eingesetzt wird. A method according to any one of claims 9 to 13, in which a gaseous second medium (A).
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, bei dem das zweite Medium (A) zunächst an einer ersten Seite der Strömungsmaschine vorbeigeleitet wird, und anschließend durch Umlenkung an der zweiten Seite der Strömungsmaschine vorbeigeleitet wird. A method according to any one of claims 9 to 15, in which the second medium (A) is initially led past on a first side of the flow machine, and subsequently guided past by deflection at the second side of the flow machine.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, bei dem das zweite Medium (A) durch das erste Medium (B) aufgeheizt wird. Method according to one of claims 9 to 16, wherein the second medium (A) through the first medium (B) is heated.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, bei dem das zweite Medium (A) durch das erste Medium (B) abgekühlt wird. A method according to any one of claims 9 to 16 is cooled, wherein the second medium (A) through the first medium (B).
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