DE102009031264A1 - Verfahren zur Auslegung einer Rohr-Rippen-Anordnung eines Wärmetauschers, Rohr-Rippenanordnung und Wärmetauscher - Google Patents

Verfahren zur Auslegung einer Rohr-Rippen-Anordnung eines Wärmetauschers, Rohr-Rippenanordnung und Wärmetauscher Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auslegung einer Rohr-Rippen-Anordnung eines Wärmetauschers, insbesondere eines Wärmetauschers in einem Kältemittelkreislauf eines Fahrzeugs. Erfindungsgemäß erfolgt die Optimierung der Geometrie der Rohr-Rippen-Anordnung im Hinblick auf einen geringen Materialeinsatz (M) und einen hohen freien luftseitigen Strömungsquerschnitt (Q) und ein geringes kältemittelseitiges Volumen (V) unter Berücksichtigung möglichst weniger Parameter, unter anderem der Länge der neutralen Faser (G) der Rippe (1). Ferner betrifft die Erfindung eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgelegte Rohr-Rippen-Anordnung sowie einen eine solche Rohr-Rippen-Anordnung umfassenden Wärmetauscher.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auslegung einer Rohr-Rippen-Anordnung eines Wärmetauschers, insbesondere eines Wärmetauschers in einem Kältemittelkreislauf eines Fahrzeugs, ferner eine Rohr-Rippen-Anordnung sowie einen eine derartige Rohr-Rippen-Anordnung enthaltenden Wärmetauscher.
  • Es ist ein allgemeines Bestreben, einen Wärmetauscher, insbesondere einen Wärmetauscher einer Fahrzeugklimaanlage, derart zu gestalten, dass er weniger Gewicht aufweist, kostengünstig herstellbar und dabei leistungsstark ist. Aus dem Stand der Technik sind daher Vorschläge bekannt, Gewicht und Herstellungskosten durch eine Optimierung des Materialeinsatzes zu reduzieren. Die Vorschläge konzentrieren sich im Wesentlichen darauf, eine günstige Anordnung und Ausbildung der das Kältemittel führenden Strömungskanal- bzw. Rohrquerschnitte vorzusehen.
  • Eine neue Herausforderung stellt der aus Gründen des Umweltschutzes zukünftig bevorzugte Einsatz von Kohlendioxid (CO2) als Kältemittel (Kältemittel R744) für Fahrzeugklimaanlagen dar. Gegenüber den bislang vorrangig eingesetzten Kältemitteln wie dem Kältemittel R134a, handelt es sich bei CO2 um ein in der Natur vorkommendes Gas, dessen Freisetzung keinen Beitrag zum Treibhauseffekt leistet. Es ist somit umweltverträglicher. Aufgrund spezifischer thermodynamischer Eigenschaften erfolgt der Einsatz von CO2 als Kältemittel jedoch bei wesentlich höheren Betriebsdrücken. Diese betragen in der Regel zwischen 100 und 150 bar. Der Wärmetauscher muss daher für entsprechend hohe Betriebsdrücke ausgelegt sein.
  • Zur Realisierung eines Wärmetauschers mit hoher Berstdruckfestigkeit wird beispielsweise in der DE 10 2004 024 825 A1 ein Wärmetauschrohr mit im Querschnitt perfekt kreisförmigen Fluidpfaden vorgeschlagen. Dabei gilt es ein bestimmtes Verhältnis zwischen der Distanz der einzelnen Fluidpfade untereinander und der Stärke der geringsten Materialüberdeckung eines Fluidpfades einzuhalten. Ein solches Wärmetauschrohr soll insbesondere für den Einsatz in einem Wärmetauscher auf der Hochdruckseite eines CO2-Kältekreises geeignet sein. Der Nachteil eines solchen Wärmetauschrohres besteht jedoch darin, dass die Rohrquerschnittsfläche eine im Verhältnis zur Materialfläche geringe freie Strömungsfläche aufweist. Der hohe Materialeinsatz bewirkt zudem, dass das Rohr teuer und schwer ist.
  • Aus der DE 10 2005 016 540 A1 ist weiterhin ein Mehrkanalflachrohr für einen Wärmeübertrager mit einer Rohrquerschnittshöhe von nicht mehr als 1,4 mm bekannt. Das Mehrkanalflachrohr weist hierzu höhenreduzierte Strömungskanalquerschnitte auf. Unter einem höhenreduzierten Strömungskanalquerschnitt werden gemäß Offenbarung solche Querschnitte verstanden, bei denen die in Rohrquerrichtung des Mehrkanalflachrohres gesehene Breite des Strömungskanals eine größere Abmessung aufweist als die in Rohrquerschnittshöhe des Mehrkanalflachrohres gesehene Höhe des Strö mungskanals. Zwar lassen sich auf diese Weise die Bauteilabmessungen sowie der Materialeinsatz verringern, jedoch nur insoweit, als eine im Hinblick auf CO2 als Kältemittel erforderliche Berstdruckfestigkeit des Rohres nicht unterschritten wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Wärmetauscher bzw. Bestandteile eines Wärmetauschers bereit zu stellen, die hinsichtlich Materialeinsatz und zur Verfügung stehendem freien luftseitigen Strömungsquerschnitt optimiert sind und dabei den eingangs genannten Anforderungen gerecht werden, sowie ein Verfahren zur Auslegung eines solchen Wärmetauschers bzw. seiner Bestandteile an die Hand zu geben.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1, einer Rohr-Rippen-Anordnung mit den Merkmalen nach Anspruch 7 und einem Wärmetauscher mit den Merkmalen nach Anspruch 12.
  • Das Verfahren sieht erfindungsgemäß vor, dass die Optimierung der Geometrie einer Rohr-Rippen-Anordnung eines Wärmetauschers im Hinblick auf einen geringen Materialeinsatz (M) und/oder ein geringes kältemittelseitiges Volumen (V) und/oder einen hohen freien luftseitigen Strömungsquerschnitt (Q) unter Berücksichtigung möglichst weniger Parameter erfolgt. Im Unterschied zu den bekannten Verfahren werden demnach bei der Auslegung des Wärmetauschers bzw. seiner Bestandteile nicht nur die Abmessungen des Rohres, sondern auch die der Rippen berücksichtigt. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass Rohr und Rippen eine die Eigenschaften des Wärmetauschers beeinflussende komplexe Baueinheit bilden. Die neutrale Faser ist eine Linie im Bereich der Rippe, deren Länge sich unter Verformung der Rippe nicht ändert. Beispielsweise kann dies in manchen Ausführungsbeispielen die Mittellinie der Rippe sein.
  • Vorzugsweise erfolgt die Optimierung der Geometrie der Rohr-Rippen-Anordnung im Hinblick auf einen geringen Materialeinsatz unter Berücksichtigung zusätzlicher Parameter, unter anderen zumindest einzelner der folgenden Parameter: des Materialquerschnitts (C) des Rohres, der Systemtiefe (B) und der Rohrbreite (A), der Länge der neutralen Faser (G).
  • Weiterhin bevorzugt wird der Materialeinsatz (M) nach der Formel
    Figure 00040001
    bevorzugt im Bereich 0,85 <= M <= 1,15
    weiter bevorzugt im Bereich 0,9 <= M <= 1,1
    weiter bevorzugt im Bereich 0,95 <= M <= 1,05
    bestimmt, wobei (F) die Materialstärke des Rippenbandes, (D) die Rippendichte, und (E) die Rippenhöhe bezeichnet. Die Festlegung der als Parameter genannten Abmessungen erfolgt demnach in der Weise, dass der Materialeinsatz (M) einen Wert nahe oder gleich 1 beträgt. Die konkrete Form der Rippen, beispielsweise, ob diese Kiemen, Sicken oder dergleichen aufweisen, ob sie eine andere Tiefe als die Rohrtiefe aufweist, oder die konkrete Form der Strömungskanäle im Rohr spielt dabei keine Rolle. Die Formel ist daher unabhängig von derartigen Ausgestaltungsmerkmalen anwendbar.
  • Eine nach diesem Verfahren ausgelegte Rohr-Rippen-Anordnung weist einen optimierten Materialeinsatz (M) im Hinblick auf die geforderte Berstdruckfestigkeit auf. Durch einen geringeren Materialeinsatz werden Materialkosten eingespart.
  • Die Optimierung der Geometrie der Rohr-Rippen-Anordnung im Hinblick auf einen hohen freien luftseitigen Strömungsquerschnitt (Q) erfolgt bevorzugt unter Berücksichtigung der Materialstärke des Rippenbandes (F), der Rippendichte (D) und der Rippenhöhe (E) als zusätzliche Parameter.
  • Weiterhin bevorzugt wird der freie luftseitige Strömungsquerschnitt (Q) nach der Formel
    Figure 00050001
    bevorzugt im Bereich 0,85 <= Q <= 1,15
    weiter bevorzugt im Bereich 0,9 <= Q <= 1,1
    weiter bevorzugt im Bereich 0,95 <= Q <= 1,05
    bestimmt, wobei (A) die Rohrbreite bezeichnet. Die Festlegung der als Parameter genannten Abmessungen erfolgt wiederum in der Weise, dass der freie luftseitige Strömungsquerschnitt (Q) einen Wert nahe oder gleich 1 beträgt. Die konkrete Form der Rippen, beispielsweise, ob diese Kiemen, Sicken oder dergleichen aufweisen, oder ob sie eine andere Tiefe als die Rohrtiefe aufweist spielt dabei keine Rolle. Auch diese Formel ist daher unabhängig von derartigen Ausgestaltungsmerkmalen anwendbar. Eine nach diesem Verfahren ausgelegte Rohr-Rippen-Anordnung weist einen optimierten freien luftseitigen Strömungsquerschnitt (Q) im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit des Wärmetauschers auf.
  • Darüber hinaus wird das kältemittelseitige Volumen (V) der Rohr-Rippen-Anordnung bevorzugt nach der Formel
    Figure 00050002
    bevorzugt im Bereich 0,85 <= V <= 1,15
    weiter bevorzugt im Bereich 0,9 <= V <= 1,1
    weiter bevorzugt im Bereich 0,95 <= V <= 1,05
    bestimmt. Die Festlegung der als Parameter genannten Abmessungen erfolgt wiederum in der Weise, dass das kältemittelseitige Volumen (V) einen Wert nahe oder gleich 1 beträgt. Auf die konkrete Form der Strömungskanäle kommt es dabei nicht an. Bei Anwendung der Formel wird ein kleineres Volumen (V) erreicht, so dass weniger Kältemittel eingesetzt werden muss, wodurch die Kältemittelkosten sinken.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden zur Optimierung der Geometrie einer Rohr-Rippen-Anordnung eines Wärmetauschers alle drei Formeln kumulativ eingesetzt. Es ist aber auch denkbar, dass bei der Auslegung der Rohr-Rippen-Anordnung lediglich eine oder zwei Formeln Anwendung finden, beispielsweise, wenn ausschließlich die Materialeinsparung (M) und/oder der optimale freie luftseitige Strömungsquerschnitt (Q) im Vordergrund stehen. Werden die für die Parameter einzusetzenden Werte unter Berücksichtigung aller drei Formeln gewählt, kann eine optimierte Auslegung der Rohr-Rippen-Anordnung hinsichtlich einer vorteilhaften Verringerung des Netzgewichtes, des kältemittelseitigen Volumens und des luftseitigen Druckabfalls erzielt werden.
  • Die zur Lösung der Aufgabe ebenfalls vorgeschlagene Rohr-Rippen-Anordnung weist erfindungsgemäß eine Geometrie auf, die nach einem der vorstehend beschriebenen Verfahren ausgelegt ist.
  • Bevorzugt beträgt der Materialeinsatz (M)
    Figure 00060001
    bevorzugt im Bereich 0,85 <= M <= 1,15
    weiter bevorzugt im Bereich 0,9 <= M <= 1,1
    weiter bevorzugt im Bereich 0,95 <= M <= 1,05
    und/oder
    der freie luftseitige Strömungsquerschnitt (Q)
    Figure 00070001
    bevorzugt im Bereich 0,85 <= Q <= 1,15
    weiter bevorzugt im Bereich 0,9 <= Q <= 1,1
    weiter bevorzugt im Bereich 0,95 <= Q <= 1,05
    und/oder
    das kältemittelseitige Volumen (V)
    Figure 00070002
    bevorzugt im Bereich 0,85 <= V <= 1,15
    weiter bevorzugt im Bereich 0,9 <= V <= 1,1
    weiter bevorzugt im Bereich 0,95 <= V <= 1,05
  • Weiterhin bevorzugt ist das Rohr der Rohr-Rippen-Anordnung ein Mehrkanalflachrohr. Das heißt, dass das Rohr eine geringere Breite (A) als eine Tiefe (B) aufweist. Ferner sind in dem Rohr mehrere nebeneinander liegende Strömungskanäle ausgebildet. Die Herstellung eines solchen Rohres erfolgt vorzugsweise durch Extrusion.
  • Vorzugsweise bestehen das Rohr und die Rippen im Wesentlichen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die angestrebte Gewichtsreduzierung von Vorteil. Zur Verbindung werden das Rohr und die Rippen einfach miteinander verlötet.
  • Ferner ist die Rohr-Rippen-Anordnung bevorzugt derart ausgelegt, dass CO2 als Kältemittel (Kältemittel R744) einsetzbar ist. Die Rohr-Rippen-Anordnung ist demnach geeignet, Drücke von mehr als 208 bar aufzunehmen.
  • Vorgeschlagen wird ferner ein Wärmetauscher, insbesondere ein Wärmetauscher in einem Kältemittelkreislauf eines Fahrzeugs, der erfindungsgemäß eine Rohr-Rippen-Anordnung der vorstehend genannten Art aufweist. Bevorzugt sind mehrere Rohr-Rippen-Anordnungen übereinander gestapelt und werden seitlich von Sammelrohren eingefasst, in die die Strömungskanäle der Rohre münden. In den Sammelrohren angeordnete Trennwände bzw. Absperrungen bewirken eine Umlenkung der Kältemittelströmung, so dass das Kältemittel den Wärmetauscher serpentinenförmig durchfließt. Es bilden sich mehrere Kältemittelströmungswege aus.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauschers beträgt die Anzahl der Kältemittelströmungswege kleiner oder gleich 4, vorzugsweise kleiner oder gleich 2. Damit verringert sich auch die Anzahl der Trennwände bzw. Absperrungen in den Sammelrohren zur Umlenkung der Kältemittelströmung. Nicht nur die Herstellung der Sammelrohre wird vereinfacht, da weniger fertigungstechnische Eingriffe erforderlich sind, sondern es kann zudem Material und Gewicht eingespart werden. Darüber hinaus verringert sich die Gefahr von Undichtigkeiten.
  • Weiterhin bevorzugt ist der erfindungsgemäße Wärmetauscher als Gaskühler bzw. Kondensator in einem Kältemittelkreislauf eines Fahrzeugs einsetzbar. Die Anordnung eines Gaskühlers erfolgt auf der Hochdruckseite eines Käl temittelkreislaufes einer Klimaanlage, das heißt, dem Gaskühler wird verdichtetes und somit einen hohen Druck aufweisendes Kältemittel zugeführt. Bei optimiertem Materialeinsatz im Hinblick auf eine Reduzierung des Gewichts und der Herstellungskosten weist der erfindungsgemäße Wärmetauscher zugleich eine hohe Berstdruckfestigkeit auf. Für die Verwendung als Gaskühler ist dieser Wärmetauscher demnach besonders geeignet. Auch im Hinblick auf den Einsatz von CO2 als Kältemittel (Kältemittel R744) erweist sich die hohe Berstdruckfestigkeit des Wärmetauschers von Vorteil. Die vorliegende Erfindung setzt jedoch weder die Verwendung als Gaskühler, noch den Einsatz von CO2 als Kältemittel voraus.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Seitenansicht einer Rohr-Rippen-Anordnung;
  • 2 eine weitere Seitenansicht der Rohr-Rippen-Anordnung aus 1,
  • 3 eine Draufsicht auf die Rohr-Rippen-Anordnung aus 1,
  • 4 eine isometrische Darstellung der Rohr-Rippen-Anordnung aus 1,
  • 5 eine vereinfachte isometrische Darstellung eines Wärmetauschers,
  • 6 eine vergrößerte und vereinfachte Seitenansicht der Rohr-Rippen-Anordnung aus 1, in der die Länge der neutralen Faser G der Rippe dargestellt ist.
  • 7 eine Anordnung von drei Rohren und Rippen in perspektivischer Ansicht,
  • 8 eine Anordnung von drei Rohren und Rippen in Seitenansicht, und
  • 9 eine Anordnung von drei Rohren und Rippen im Schnitt.
  • In den 1 bis 4 und 7 bis 9 ist beispielhaft eine Rohr-Rippen-Anordnung mit mehreren im Querschnitt kreisförmigen Strömungskanälen 4 dargestellt. Durch die parallele Anordnung der Strömungskanäle 4 besitzt das Rohr 2 eine flache Ausbildung, das heißt die Rohrbreite A ist kleiner als die Systemtiefe B (siehe 2). Der Materialquerschnitt C des Rohres 2 ergibt sich aus dem Produkt Rohrbreite A × Systemtiefe B abzüglich der Querschnittsfläche der Strömungskanäle 4 und abzüglich der Querschnittsflächen, die aufgrund der gerundeten Endabschnitte des Rohres 2 wegfallen.
  • In 1 und 3 ist jeweils die Ansicht bzw. Draufsicht eines Abschnittes einer Rohr-Rippen-Anordnung mit einer Rippe 1 dargestellt. Die Länge des Abschnittes entspricht dabei dem Abstand der Rippe 1 zur nächsten Rippe (nicht dargestellt) und somit der Rippendichte D. Ferner sind der 1 die Rippenhöhe E und die Materialstärke F der Rippe 1 zu entnehmen.
  • 1 und 4 zeigen, dass in dem vorliegenden Beispiel die Rippe 1 gebogene Endabschnitte aufweist. Die gestreckte Länge der Rippe 1 entspricht somit nicht der Rippenhöhe E. Um dem Rechnung zu tragen wird bei Anwendung der Formeln zur Bestimmung des Materialeinsatzes M und des freien luftseitigen Strömungsquerschnittes Q die Länge der neutralen Faser G (siehe 6) der Rippe 1 berücksichtigt.
  • Setzt man beispielsweise folgende Werte für die nachfolgenden Parameter ein:
    A Rohrbreite 1 mm
    B Systemtiefe (z. B. mittlere Tiefe der Rohr-Rippen-Anordnung) 16 mm
    C Materialquerschnitt des Rohres 13 mm2
    D Rippendichte 1,54 mm
    E Rippenhöhe 8 mm
    F Materialstärke der Rippe 0,08 mm
    G Länge der neutralen Faser der Rippe 9 mm
    beträgt der Materialeinsatz M und der freie luftseitige Strömungsquerschnitt Q unter Verwendung der vorstehend genannten Formeln jeweils 1.
  • Auch das auf Basis dieser Werte errechnete kältemittelseitige Volumen V beträgt 1.
  • 5 zeigt einen Wärmetauscher mit einer erfindungsgemäßen Rohr-Rippen-Anordnung, wobei die dunklen Linien die Rohre 2 und die hellen Streifen die Rippen 1 bezeichnen. Seitlich wird der Wärmetauscher von Sammelrohren 5 eingefasst, deren Strömungsquerschnitte mit den Strömungskanälen 4 der Rohre 2 verbunden sind. Durch Anordnung von Trennwänden (nicht dargestellt) innerhalb der Sammelrohre 5 werden Kältemittelströmungswege 3 definiert, die jeweils in entgegengesetzter Richtung verlaufen, so dass das Kältemittel den Wärmetauscher serpentinenförmig durchströmt. In 5 sind vier Kältemittelströmungswege 3 durch Pfeile angedeutet. Wie bereits erläutert, sollte diese Anzahl bevorzugt nicht überschritten werden.
  • 6 zeigt eine vergrößerte und vereinfachte Seitenansicht der Rohr-Rippen-Anordnung aus 1, in der die Länge der neutralen Faser G der Rippe 1 dargestellt ist, die der gestreckten bzw. abgewickelten Länge der Rippe 1 entspricht. Die neutrale Faser ist diejenige Faser, die im verformten Zustand dieselbe Länge aufweist wie im unverformten d. h. gestreckten bzw. abgewickelten Zustand. Beispielsweise kann dies in manchen Ausführungsbeispielen die Mittellinie der Rippe sein.
  • 7, 8 und 9 zeigen beispielhaft eine Anordnung von drei Rohren und Rippen in perspektivischer Ansicht (7), in einer Seitenansicht (8) und im Schnitt (9). Die gezeigten Rohre und Rippen bauen sich ausschließlich aus dem in den 1 bis 4 dargestellten ”Grundelement” einer Rohr-Rippen-Anordnung auf.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die in den Figuren dargestellte konkrete Ausgestaltung einer Rohr-Rippen-Anordnung sowie eines aus mehreren Rohr-Rippen-Anordnungen zusammengesetzten Wärmetauschers nur beispielhaft ist. Dies gilt insbesondere für die konkrete Ausgestaltung der Rippe 1 sowie der Querschnittsform der Strömungskanäle 4. Die Systemtiefe B ist als Mittelwert von Rohrtiefe und Rippentiefe falls diese abweichende Werte aufweisen oder als Rohrtiefe oder als Rippentiefe anzusehen. Ebenfalls handelt es sich bei den angegebenen Werten nur um Beispielswerte. Erfindungsgemäß ist gerade nicht die Form der Rippen oder des Strömungskanalquerschnittes für die Bemessung entscheidend. Insoweit lässt sich das Verfahren auf eine Vielzahl von unterschiedlich gestalteten Rohr-Rippen-Anordnungen bzw. Wärmetauschern anwenden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102004024825 A1 [0004]
    • - DE 102005016540 A1 [0005]

Claims (14)

  1. Verfahren zur Auslegung einer Rohr-Rippen-Anordnung eines Wärmetauschers, insbesondere eines Wärmetauschers in einem – Kältemittelkreislauf eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung der Geometrie der Rohr-Rippen-Anordnung im Hinblick auf einen geringen Materialeinsatz (M) und/oder einen hohen freien luftseitigen Strömungsquerschnitt (Q) und/oder ein geringes kältemittelseitiges Volumen (V) erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung der Geometrie der Rohr-Rippen-Anordnung im Hinblick auf einen geringen Materialeinsatz unter Berücksichtigung des Materialquerschnitts (C) des Rohres (2), der Systemtiefe (B) und der Rohrbreite (A), der Rippendichte (D), der Materialstärke des Rippenbandes (F), der Rippenhöhe (E) und der Länge der neutralen Faser (G) als Parameter erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialeinsatz nach der Formel
    Figure 00140001
    mit 0,85 <= M <= 1,15 oder mit 0,9 <= M <= 1,1 oder mit 0,95 <= M <= 1,05 bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung der Geometrie der Rohr-Rippen-Anordnung im Hinblick auf einen hohen freien luftseitigen Strömungsquerschnitt (Q) unter Berücksichtigung der Rohrbreite (A), der Materialstärke des Rippenbandes (F), der Rippendichte (D), der Rippenhöhe (E) und der Länge der neutralen Faser (G) als Parameter erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der freie luftseitige Strömungsquerschnitt (Q) nach der Formel
    Figure 00140002
    mit 0,85 <= Q <= 1,15 oder mit 0,9 <= Q <= 1,1 oder mit 0,95 <= Q <= 1,05 bestimmt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung der Geometrie der Rohr-Rippen-Anordnung im Hinblick auf ein geringes kältemittelseitiges Volumen (V) unter Berücksichtigung der Rohrbreite (A), der Systemtiefe (B), des Materialquerschnitts des Rohres (C) und der Rippenhöhe (E) als Parameter erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das kältemittelseitige Volumen (V) nach der Formel
    Figure 00150001
    mit 0,85 <= V <= 1,15 oder mit 0,9 <= V <= 1,1 oder mit 0,95 <= V <= 1,05 bestimmt wird.
  8. Rohr-Rippen-Anordnung mit einem Rohr (2) mit darin vorgesehenen Strömungskanälen (4) und mit einer Rippe, die im Wesentlichen wellenförmig dem Rohr benachbart angeordnet ist und das Rohr entlang seiner Längserstreckung an einer Mehrzahl von Stellen berührt, wobei für die Rohr-Rippen-Anordnung gilt: – für den Materialeinsatz (M):
    Figure 00150002
    mit 0,85 <= M <= 1,15 oder mit 0,9 <= M <= 1,1 oder mit 0,95 <= M <= 1,05 und/oder – für den freien luftseitigen Strömungsquerschnitt (Q):
    Figure 00160001
    mit 0,85 <= Q <= 1,15 oder mit 0,9 <= Q <= 1,1 oder mit 0,95 <= Q <= 1,05 und/oder – für das kältemittelseitige Volumen (V):
    Figure 00160002
    mit 0,85 <= V <= 1,15 oder mit 0,9 <= V <= 1,1 oder mit 0,95 <= V <= 1,05
  9. Rohr-Rippen-Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) ein Mehrkanalflachrohr ist.
  10. Rohr-Rippen-Anordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) und die Rippen (1) im Wesentlichen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen.
  11. Rohr-Rippen-Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass CO2 als Kältemittel (Kältemittel R744) einsetzbar ist.
  12. Wärmetauscher, insbesondere Wärmetauscher in einem Kältemittelkreislauf eines Fahrzeugs, mit einer Vielzahl von Rohr-Rippen-Anordnungen nach einem der Ansprüche 8 bis 11.
  13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Anzahl von Rohren als Kältemittelströmungswege zusammengefasst sind, wobei die Strömungskanäle der Rohre eines Kältemittelströmungsweges gleichzeitig durchströmt werden, wobei die Anzahl der Kältemittelströmungswege (3) zwischen dem einlass und dem Auslass des Wärmetauschers kleiner oder gleich 4, vorzugsweise kleiner oder gleich 2 ist.
  14. Wärmetauscher nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher ein Gaskühler ist.
DE102009031264A 2008-07-17 2009-06-30 Verfahren zur Auslegung einer Rohr-Rippen-Anordnung eines Wärmetauschers, Rohr-Rippenanordnung und Wärmetauscher Withdrawn DE102009031264A1 (de)

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