DE102010008175A1 - Heat transmitter i.e. exhaust gas vaporizer, for use in energy recovery plant of motor car, has pipes combined into tube bundle, where flow pass extends over tube length so that two differently shaped heat transmitter portions are defined - Google Patents

Heat transmitter i.e. exhaust gas vaporizer, for use in energy recovery plant of motor car, has pipes combined into tube bundle, where flow pass extends over tube length so that two differently shaped heat transmitter portions are defined Download PDF

Info

Publication number
DE102010008175A1
DE102010008175A1 DE102010008175A DE102010008175A DE102010008175A1 DE 102010008175 A1 DE102010008175 A1 DE 102010008175A1 DE 102010008175 A DE102010008175 A DE 102010008175A DE 102010008175 A DE102010008175 A DE 102010008175A DE 102010008175 A1 DE102010008175 A1 DE 102010008175A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
tubes
tube
fluid
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102010008175A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102010008175B4 (en
Inventor
Peter Dr. 72127 Ambros
Jochen Dr. 72764 Orso
Axel Dipl.-math. techn. 73061 Fezer
Harald 72622 Necker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thesys De GmbH
Original Assignee
Thesys 72127 GmbH
THESYS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thesys 72127 GmbH, THESYS GmbH filed Critical Thesys 72127 GmbH
Priority to DE102010008175.2A priority Critical patent/DE102010008175B4/en
Publication of DE102010008175A1 publication Critical patent/DE102010008175A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102010008175B4 publication Critical patent/DE102010008175B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/106Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/045Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
    • F02B29/0462Liquid cooled heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32Liquid-cooled heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/026Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled and formed by bent members, e.g. plates, the coils having a cylindrical configuration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/08Tubular elements crimped or corrugated in longitudinal section
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/34Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely
    • F28F1/36Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely the means being helically wound fins or wire spirals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy
    • F01N5/02Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0061Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for phase-change applications
    • F28D2021/0064Vaporizers, e.g. evaporators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00Fins
    • F28F2215/04Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

The transmitter has a small pipe (10) arranged coaxially in a large pipe (20). A flow pass (3) is formed inside the small pipe and another flow pass (4) is arranged in a space between the small pipe and the large pipe. The small pipe and large pipe are combined into a tube bundle (12). The latter flow pass extends over tube length, so that two differently shaped heat transmitter portions are defined and are connected to each other. The latter flow pass is represented by spiral-like structures in a pipe wall of the large pipe or a pipe wall of the small pipe.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, umfassend ein kleineres Rohr, welches in einem größeren Rohr angeordnet ist und mit Strömungszügen für wenigstens zwei Fluidströme, wobei ein erster Strömungszug im Inneren des kleineren Rohres ausgebildet ist und ein zweiter Strömungszug in einem Ringraum zwischen dem kleineren und dem größeren Rohr angeordnet ist, (Zusatz zu DE 10 2009 041 406.1 ).The invention relates to a heat exchanger, comprising a smaller tube, which is arranged in a larger tube and with flow trains for at least two fluid streams, wherein a first flow train is formed in the interior of the smaller tube and a second flow train in an annular space between the smaller and the larger Pipe is arranged, (addition to DE 10 2009 041 406.1 ).

Ein Wärmeübertrager ist aus der DE 199 44 951 A1 bekannt. Es handelt sich dort um einen so genannten „inneren” Wärmeübertrager in einer Klimaanlage, in dem hochdruckseitiges und niederdruckseitiges Kältemittel im Wärmeaustausch stehen um leistungsmäßige Vorteile der Klimaanlage zu erreichen. Der bekannte Wärmeübertrager wurde als eine einzige mäanderartig oder spiralartig gewundene Mehrkanal-Rohrleitung ausgebildet. Die zweiten Strömungszüge wurden, durch an der Innenwand des größeren Rohres oder an der Außenwand des kleineren Rohres angeordnete, in Rohrlängsrichtung entlanglaufende Stege dargestellt, die sich im ersten Fall an der Innenwand des Außenrohres abstützen und die im zweiten Fall an der Außenwand des Innenrohres anstoßen. Es gibt dort auch Ausführungen ohne Stege, wobei das Innenrohr und das Außenrohr als Rundrohre ausgebildet sind und der zwischen den beiden Rohren gebildete Ringraum als zweiter Strömungszug mit einer Wärmetauschrippe belegt ist.A heat exchanger is out of the DE 199 44 951 A1 known. There is a so-called "internal" heat exchanger in an air conditioner in the high-pressure side and low-pressure side refrigerant are in heat exchange to achieve performance advantages of the air conditioning. The known heat exchanger was designed as a single meandering or spiral wound multi-channel pipe. The second flow trains were represented by webs running along the inner wall of the larger pipe or on the outer wall of the smaller pipe, which in the first case are supported on the inner wall of the outer pipe and abut on the outer wall of the inner pipe in the second case. There are also designs without webs, wherein the inner tube and the outer tube are formed as round tubes and the annular space formed between the two tubes is occupied as a second flow train with a heat exchange rib.

Aus der DE 196 24 030 A1 ist bereits ein Wärmetauscher gleicher Bauart bekannt. Dieser Wärmetauscher weist ebenfalls ein einziges gewundenes Koaxialrohr auf, welches in einem Behälter angeordnet ist. Dort werden spezielle Sicken vorgeschlagen, die einen kompakten Wärmetauscher ergeben. Zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr wurden Abstandshalter vorgesehen.From the DE 196 24 030 A1 already a heat exchanger of the same type is known. This heat exchanger also has a single helical coaxial tube, which is arranged in a container. There special beads are proposed, which result in a compact heat exchanger. Spacers were provided between the inner tube and the outer tube.

Die Anmelderin hat bereits eine Patentanmeldung für einen Wärmeübertrager eingereicht, die das Aktenzeichen DE 10 2009 041 406.1 erhalten hat. Die ältere Anmeldung ist speziell auf den Einsatz koaxialer Flachrohre ausgerichtet, die aus Blechstreifen herstellbar sind. In den zweiten Strömungszügen befinden sich eingelegte Rippen. In der älteren Anmeldung wurden, im Unterschied zu den vorstehend genannten Veröffentlichungen, die koaxialen Flachrohre zu einem Rohrstapel zusammengefasst, um einen kompakten Wärmeübertrager, vorzugsweise einen Verdampfer, bereitzustellen.The Applicant has already filed a patent application for a heat exchanger containing the file number DE 10 2009 041 406.1 had received. The older application is specifically geared to the use of coaxial flat tubes, which can be produced from sheet metal strips. In the second flow trains are inserted ribs. In the earlier application, in contrast to the publications cited above, the coaxial flat tubes were combined to form a tube stack in order to provide a compact heat exchanger, preferably an evaporator.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, das einleitend vorgestellte Bauprinzip aufzugreifen und für andere Wärmeübertragerzwecke weiterzuentwickeln. Eine andere Aufgabe besteht darin, den Gegenstand der älteren Anmeldung zu verbessern. Die erfindungsgemäße Lösung erfolgt mit einem Wärmeübertrager, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Weil die koaxialen Rohre zu einem Rohrbündel zusammengefasst sind und weil die zweiten Strömungszüge der koaxialen Rohre über die Rohrlänge unterschiedlich gestaltet sind und somit wenigstens zwei unterschiedlich gestaltete Wärmeübertragerabschnitte definieren, ergibt sich z. B. ein besonders herstellungsfreundlicher und leistungsmäßig sehr vorteilhafter Verdampfer, der beispielsweise in einem Kraftfahrzeug und beispielsweise als Bestandteil eines Rankine-Kreislaufes eingesetzt werden kann, um eine Energierückgewinnung z. B. aus der Wärmeenergie der Abgase oder der heißen Ladeluft darzustellen.An object of the invention is to pick up the initially presented construction principle and further develop it for other heat transfer purposes. Another object is to improve the subject of the earlier application. The solution according to the invention is carried out with a heat exchanger having the features of claim 1. Because the coaxial tubes are combined to form a tube bundle and because the second flow trains of the coaxial tubes are designed differently over the tube length and thus define at least two differently shaped heat exchanger sections, z. As a particularly production-friendly and efficient very advantageous evaporator, which can be used for example in a motor vehicle and, for example, as part of a Rankine cycle to achieve energy recovery z. B. represent from the heat energy of the exhaust gases or the hot charge air.

In dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager, eingesetzt als Verdampfer, wird z. B. einem ersten Fluid, z. B. dem heißen Abgas des Verbrennungsmotors, Wärme entzogen und hiermit wird ein zweites Fluid, welches das Arbeitsmittel eines Rankine-Kreisprozesses darstellt, z. B. ein Kältemittel oder Wasser, aufgeheizt, verdampft und überhitzt. Das heiße Abgas durchströmt den ersten Strömungszug im Inneren der kleineren Rohre, das Arbeitsfluid durchströmt den zweiten Strömungszug in einem Ringraum zwischen den kleineren und den größeren Rohren. Die Erfinder haben festgestellt, dass es für solche Abgasverdampfer von thermodynamischem Vorteil ist, wenn die zweiten Strömungszüge des ersten Wärmeübertragerabschnitts feiner strukturiert sind als diejenigen des zweiten Wärmeübertragerabschnitts. Der feiner strukturierte Wärmeübertragerabschnitt ist dem eintretenden zu verdampfenden Fluid zugeordnet. In diesem Strömungsabschnitt ist es vorteilhaft, dem noch unterkühlten und damit flüssigen Fluid einen hohen Strömungsdruckverlust aufzuprägen. Dies führt zu einer homogeneren Aufteilung des Fluidstromes auf mehrere im Rohrbündel parallel geschaltete Strömungszüge bzw. Rohre und auch zu einer Stabilisierung des Verdampfungsprozesses. Zur Erzeugung eines gewünschten hohen Druckverlustes können z. B. die durchströmten Querschnittsflächen klein ausgeführt werden oder durch spezielle Gestaltungen der Strömungszuggeometrie Strömungswiderstände wie z. B. Umlenkungsmaßnahmen eingeführt werden. Erreicht das Fluid die Siedegrenze, so tritt mit zunehmendem Dampfanteil eine Volumenvergrößerung ein. Der Dampf kann sich im zweiten Wärmeübertragerabschnitt, der gröber strukturiert ist, also im Vergleich zum ersten Wärmeübertragerabschnitt z. B. größere Räume besitzt, besser ausdehnen, wodurch der Wärmeaustausch bei vertretbarem Druckverlust verbessert wird. Es können selbstverständlich auch mehr als zwei unterschiedlich strukturierte Wärmeübertragerabschnitte durch mehrfache unterschiedliche Gestaltungen der zweiten Strömungszüge vorgesehen werden, in denen sich die Räume schrittweise vergrößern. Insbesondere muss es auch keinen abrupten Übergang zwischen den Abschnitten geben sondern eher einen fließenden Übergang, bei dem die angesprochenen Räume nach und nach größer werden oder allgemein gesehen unterschiedliche Geometrien aufweisen. Es versteht sich, dass sämtliche koaxialen Rohre des Rohrbündels identisch ausgebildet sind, weshalb die Bestimmung der Wärmeübertragerabschnitte im Wärmeübertrager möglich ist.In the heat exchanger according to the invention, used as an evaporator, z. B. a first fluid, for. As the hot exhaust gas of the engine, heat withdrawn and this is a second fluid, which is the working fluid of a Rankine cycle process, for. As a refrigerant or water, heated, evaporated and superheated. The hot exhaust gas flows through the first flow train inside the smaller tubes, the working fluid flows through the second flow train in an annular space between the smaller and the larger tubes. The inventors have found that it is thermodynamically advantageous for such exhaust gas evaporators if the second flow trains of the first heat exchanger section are structured to be finer than those of the second heat exchanger section. The finely structured heat exchanger section is associated with the incoming fluid to be evaporated. In this flow section, it is advantageous to impart a high flow pressure loss to the still supercooled and therefore fluid fluid. This leads to a more homogeneous distribution of the fluid flow to a plurality of flow trains or tubes connected in parallel in the tube bundle and also to a stabilization of the evaporation process. To generate a desired high pressure loss z. B. the flow-through cross-sectional areas are made small or by special designs of Strömungszuggeometrie flow resistances such. B. deflection measures are introduced. If the fluid reaches the boiling limit, an increase in volume occurs as the proportion of vapor increases. The steam can be in the second heat exchanger section, which is coarser structured, so compared to the first heat exchanger section z. B. has larger spaces, better expand, whereby the heat exchange is improved at a reasonable pressure loss. Of course, more than two differently structured heat exchanger sections can be provided by multiple different configurations of the second flow trains, in which the rooms gradually increase. In particular, there must be no abrupt transition between rather, the sections give a fluid transition, in which the addressed spaces gradually become larger or generally have different geometries. It is understood that all coaxial tubes of the tube bundle are formed identically, which is why the determination of the heat exchanger sections in the heat exchanger is possible.

Wird die Geometrie durch die inneren Rohre gebildet, z. B. durch Walzen, Drücken oder Umformen eines glatten inneren Rohres als Ausgangsbauteil, oder wird ein Rohr verwendet, welches einem Innenhochdruck-Umformprozess unterworfen war, so kann der zusätzliche Vorteil einer strukturierten Wandoberfläche für die inneren Strömungszüge zu einer Erzeugung von Turbulenz und damit zu einer Verbesserung des Wärmeüberganges im ersten Strömungszug führen. Die Leistung des Wärmeübertragers wird hierdurch verbessert. Wie weiter hinten näher ausgeführt wird, ist diese Gestaltung auch besonders vorteilhaft zur Aufnahme unterschiedlicher thermischer Längendehnungen und damit zum Abbau von Bauteilspannungen.If the geometry is formed by the inner tubes, for. Example, by rolling, pressing or forming a smooth inner tube as the starting component, or a tube is used, which was subjected to a hydroforming process, the additional advantage of a structured wall surface for the internal flow trains to a generation of turbulence and thus to a Improvement of the heat transfer in the first flow train lead. The performance of the heat exchanger is thereby improved. As explained in more detail below, this design is also particularly advantageous for receiving different thermal elongations and thus to reduce component voltages.

Vorteilhaft ist es, wenn die Fluide im ersten und im zweiten Strömungszug im Gegenstrom durch den Wärmeübertrager geführt werden. Durch die kleineren Rohre, also durch die ersten Strömungszüge, kann das Abgas oder die heiße Ladeluft einer Brennkraftmaschine strömen. Durch die zweiten Strömungszüge strömt eine zu verdampfende Flüssigkeit. Vorteilhaft können aber auch Stromführungen im Gleichstrom oder im Kreuzgegen- oder Kreuzgleichstrom sein, um z. B. ein Überhitzen des zu verdampfenden Fluides über seine thermische Grenztemperatur hinaus zu vermeiden und den zur Verfügung stehenden Einbauraum unter Einhaltung der vorgegebenen Druckverlustgrenzen für die Fluide im ersten und im zweiten Strömungszug optimal zu nutzen.It is advantageous if the fluids in the first and in the second flow train are conducted countercurrently through the heat exchanger. Through the smaller tubes, so by the first flow trains, the exhaust gas or the hot charge air of an internal combustion engine can flow. Through the second flow trains flows to be evaporated liquid. But can also be advantageous power guides in DC or Kreuzgegen- or cross-DC to z. B. to avoid overheating of the fluid to be evaporated beyond its thermal limit temperature and to use the available installation space while maintaining the predetermined pressure loss limits for the fluids in the first and in the second flow train optimal.

Zur Verbesserung des Wärmeüberganges und damit zur Steigerung der Leistungsdichte des Verdampfers können die ersten Strömungszüge zusätzlich Turbulenzeinsätze aufweisen.To improve the heat transfer and thus to increase the power density of the evaporator, the first flow trains may additionally comprise turbulence inserts.

Zudem ist es von Vorteil, wenn die kleineren Rohre mit den größeren Rohren über die Rohrlänge nicht metallisch verbunden sind. Die kleineren Rohre werden mit einem minimalen Montagespaltmaß in die größeren Rohre eingeschoben und in ihrer Position fixiert. Im Betrieb weisen die inneren Rohre im Vergleich zu den äußeren Rohren in der Regel höhere Materialtemperaturen auf. Infolge der größeren thermischen Dehnung der inneren Rohre in radialer Richtung wird der Fertigungsspalt geschlossen und die gewünschte dichte Stromführung wird erreicht. Zum anderen kann aber auch hierdurch die Fertigung deutlich einfacher und kostengünstiger gestaltet werden, da z. B. ein Lötprozess entfällt. Zudem ist diese konstruktive Gestaltung sehr vorteilhaft bei thermischen Beanspruchungen, die insbesondere bei Verdampfern sehr kritisch sind und oft zu Schäden führen. Auftretende unterschiedliche thermische Dehnungen in Rohrlängsrichtung, z. B. zwischen benachbarten Rohren mit unterschiedlichen Temperaturen, können über die gesamte Rohrlänge aufgefangen werden, wodurch die resultierenden thermischen Spannungen reduziert werden. Durch die Einbringung geeigneter Strukturen im Rohr kann zudem eine Flexibilität in Rohrlängsrichtung realisiert werden, wie man sie z. B. von Faltenbälgen kennt.In addition, it is advantageous if the smaller tubes are not connected metallically with the larger pipes over the pipe length. The smaller pipes are inserted into the larger pipes with a minimal mounting clearance and fixed in position. In operation, the inner tubes generally have higher material temperatures compared to the outer tubes. Due to the greater thermal expansion of the inner tubes in the radial direction of the manufacturing gap is closed and the desired dense current conduction is achieved. On the other hand, but this also makes the production much easier and cheaper to design because z. B. deleted a soldering process. In addition, this structural design is very advantageous for thermal stresses, which are very critical especially in evaporators and often lead to damage. Occurring different thermal expansions in the tube longitudinal direction, z. B. between adjacent tubes with different temperatures can be collected over the entire tube length, whereby the resulting thermal stresses are reduced. By introducing suitable structures in the tube, a flexibility in the tube longitudinal direction can also be realized as they z. B. of bellows knows.

Zur Minimierung des Spaltmaßes im Betrieb können die inneren Rohre z. B. nach der Montage auch mit Hilfe eines Dornes oder durch Innendruck plastisch aufgeweitet werden, oder die äußeren Rohre durch eine plastische Verformung an die inneren Rohre angeschmiegt werden.To minimize the gap in operation, the inner tubes z. B. after installation with the help of a mandrel or by internal pressure plastically expanded, or the outer tubes are nestled by a plastic deformation of the inner tubes.

Die Ausbildung des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers als Rohrbündel bietet zudem den Vorteil einer hohen Bauraumflexibilität, indem nur die Außenkontur der Sammelkästen an den Einbauraum angepasst werden muss. Die Außengeometrie des Rohrbündels ist damit auch an zerklüftete Einbauräume anpassbar. Die Baulänge des gesamten Wärmeübertragers ist durch unterschiedliche Rohrlängen beliebig einstellbar.The design of the heat exchanger according to the invention as a tube bundle also offers the advantage of a high space flexibility by only the outer contour of the manifolds must be adapted to the installation space. The outer geometry of the tube bundle is thus adaptable to rugged installation spaces. The length of the entire heat exchanger is arbitrarily adjustable by different tube lengths.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, die als an dieser Stelle einzeln aufgeführt zu betrachten sind. Darüber hinaus ergeben sich diese und weitere Merkmale sowie deren Vorteile aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.Other features will be apparent from the dependent claims, which are to be considered as individually listed at this point. In addition, these and other features and advantages thereof will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying drawings.

Vorteilhaft ist aber auch der Einsatz des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers für andere Kühlungs- oder Erwärmungsaufgaben. Denkbar sind z. B. der Einsatz als Ladeluftkühler, Ölkühler oder auch als indirekter Kühlmittelkühler, bei dem die beiden Strömungszüge von Kühlmittel auf hohem Temperaturniveau (Integration des Wärmeübertragers in einen Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf) oder niedrigem Temperaturniveau (Integration des Wärmeübertragers in einen Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf) durchströmt werden. Bei einer Ausführung als Ladeluftkühler oder Ölkühler (gekühlt über Luft oder Kühlmittel), bei der vorteilhafterweise die Ladeluft oder das Öl durch die zweiten Strömungszüge geführt wird, kann die Geometrie dieser Strömungszüge z. B. an die lokale Dichte, Viskosität, Druckverlust- und Leistungsanforderungen angepasst werden. Aber auch eine Führung dieser Medien durch den inneren bzw. durch den ersten Strömungszug kann vorteilhaft sein.But also advantageous is the use of the heat exchanger according to the invention for other cooling or heating tasks. Conceivable z. As the use as intercooler, oil cooler or as an indirect coolant radiator, in which the two flow of coolant at high temperature level (integration of the heat exchanger in a high-temperature coolant circuit) or low temperature level (integration of the heat exchanger in a low-temperature coolant circuit) are flowed through. In an embodiment as intercooler or oil cooler (cooled by air or coolant), in which advantageously the charge air or the oil is passed through the second flow trains, the geometry of these flow trains z. B. to the local density, viscosity, pressure loss and performance requirements. But even a leadership of these media through the inner or through the first flow train may be advantageous.

Die 1 zeigt eine Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers. The 1 shows an overall view of the heat exchanger according to the invention.

Die 2 zeigt ein kleineres Rohr.The 2 shows a smaller tube.

Die 3 zeigt ein kleineres Rohr koaxial angeordnet in einem größeren Rohr.The 3 shows a smaller tube coaxially arranged in a larger tube.

Die 4 zeigt eine ähnliche Darstellung wie 1.The 4 shows a similar representation as 1 ,

Die 5 zeigt eine Darstellung im Bereich der Rohrenden des Wärmeübertragers.The 5 shows a representation in the region of the tube ends of the heat exchanger.

Die 6 zeigt eines der kleineren Rohre an dessen Außenseite Wärmeübertragerabschnitte definiert sind.The 6 shows one of the smaller tubes on the outside of heat exchanger sections are defined.

Die 710 zeigen Rohre mit unterschiedlich gestalteten Wärmeübertragerabschnitten.The 7 - 10 show tubes with differently designed heat exchanger sections.

Die 11a, 11b und 12 zeigen ein Rohrbündel bzw. einen Wärmeübertrager mit einem Zwischensammelraum.The 11a . 11b and 12 show a tube bundle or a heat exchanger with an intermediate collecting space.

Die 13 zeigt mehrere Einzelheiten aus 12.The 13 shows several details 12 ,

Die 14 zeigt ein kleineres Rohr mit einer den zweiten Strömungszug bildenden DrahtwicklungThe 14 shows a smaller tube with a second flow train forming wire winding

Die 15 zeigt ein kleineres Rohr mit einem Einsatz.The 15 shows a smaller pipe with an insert.

Der Wärmeübertrager des Ausführungsbeispiels stellt einen Verdampfer dar, der in einer Energierückgewinnungsanlage eines Kraftfahrzeuges enthalten ist. In dem Verdampfer stehen die Abgase des Kraftfahrzeugmotors (leere Pfeile) und eine zu verdampfende Flüssigkeit, wie Wasser (gemusterte Pfeile, 1) oder dergleichen, im Wärmeaustausch. Die zu verdampfende Flüssigkeit durchströmt die in den 2 und 3 sichtbaren zweiten Strömungszüge 4. Die ersten Strömungszüge 3, die sich im Inneren der kleineren Rohre 10 befinden, werden von den Abgasen durchströmt. Wie aus den 5 oder 12 erkannt werden kann, sind die – bezogen auf ihren Querschnitt – kleineren Rohre 10 etwas länger als die größeren Rohre 20, so dass sie an den beiden Enden einen Überstand 7 (12) besitzen. An den Enden befinden sich Sammelkästen 30 für das Abgas, die an Rohrböden 100 befestigt sind. (4 oder 5) Das Wasser kann seitlich der Rohrböden 200 am Eintritt 300 eintreten, sich auf die Strömungszüge 4 verteilen und am gegenüberliegenden Ende als Dampf austreten.The heat exchanger of the embodiment is an evaporator, which is included in an energy recovery system of a motor vehicle. In the evaporator are the exhaust gases of the motor vehicle engine (empty arrows) and a liquid to be evaporated, such as water (patterned arrows, 1 ) or the like, in the heat exchange. The liquid to be evaporated flows through the in the 2 and 3 visible second flow trains 4 , The first flow trains 3 that are inside the smaller tubes 10 are located, are flowed through by the exhaust gases. Like from the 5 or 12 can be recognized, are - based on their cross section - smaller tubes 10 a little longer than the larger pipes 20 so that they have a projection on both ends 7 ( 12 ). At the ends are collection boxes 30 for the exhaust gas, the tube plates 100 are attached. ( 4 or 5 ) The water can be side of the tubesheets 200 at the entrance 300 Enter, on the flow trains 4 distribute and exit at the opposite end as steam.

Die zweiten Strömungszüge 4 sind durch spiralartige Strukturen, beispielsweise in der Art von Sicken in der Rohrwand der äußeren Rohre oder in der Rohrwand der inneren Rohren dargestellt, wobei in dem einen Wärmeübertragerabschnitt A die spiralartigen Strukturen enger gestaltet sind als in dem anderen Wärmeübertragerabschnitt B (7). Die spiralartigen Strukturen können als ein eine variable Steigung aufweisendes Gewinde verstanden werden. Die engeren Strukturen, bzw. die engeren Gewindegänge, sind diejenigen, die eine geringere Steigung besitzen. Vorzugsweise werden die über die Rohrlänge unterschiedlich gestalteten zweiten Strömungszüge 4 durch die unterschiedliche Gestaltung der Rohrwände der kleineren und/oder der größeren Rohre 10, 20 dargestellt. Es liegt allerdings im Rahmen dieser Erfindung, dass die Gestaltung der zweiten Strömungszüge 4 auch mittels gewundener Drahtwicklungen oder dergleichen zusätzlicher Elemente 43, die um die kleineren Rohre 10 herum angeordnet sind, ausgeführt werden kann, 14. Dabei bleiben dann die Rohrwände weitgehend unverformt, vorzugsweise werden also gerade ineinander gesteckte Rohre verwendet.The second flow trains 4 are represented by spiral-like structures, for example in the manner of beads in the tube wall of the outer tubes or in the tube wall of the inner tubes, wherein in the one heat exchanger section A, the spiral-like structures are made narrower than in the other heat exchanger section B (FIG. 7 ). The spiral-like structures can be understood as having a variable pitch thread. The tighter structures, or tighter threads, are those that have a smaller pitch. Preferably, the second flow trains designed differently over the pipe length become 4 due to the different design of the tube walls of the smaller and / or larger tubes 10 . 20 shown. However, it is within the scope of this invention that the design of the second flow trains 4 also by means of wound wire windings or similar additional elements 43 around the smaller pipes 10 are arranged around, can be executed, 14 , In this case, the tube walls then remain largely undeformed, so preferably just nested tubes are used.

In der Regel steht das in einem Rankine-Kreisprozess zu verdampfende Fluid unter einem hohen Betriebsdruck. Auch das Abgas der Brennkraftmaschine weist einen Überdruck auf. Besonders vorteilhaft ist daher die Ausführung der Rohre als Rundrohre, was infolge der besonders vorteilhaften druckresistenten Geometrie eine deutliche Reduzierung der Wandstärken erlaubt.As a rule, the fluid to be evaporated in a Rankine cycle process is under a high operating pressure. The exhaust gas of the internal combustion engine has an overpressure. Particularly advantageous is therefore the design of the tubes as round tubes, which allows a significant reduction in the wall thickness due to the particularly advantageous pressure-resistant geometry.

6 zeigt eine bevorzugte Ausführung, in der die zweiten Strömungszüge 4 durch spiralartige Strukturen in der Rohrwand der inneren Rohre dargestellt sind. Diese Strukturen ähneln Windungen, wie sie z. B. aus Trapezgewinden bekannt sind. In dem einen Wärmeübertragerabschnitt A sind im Ausführungsbeispiel Strukturen in Form von Einfachdrallwindungen und in dem anderen Wärmeübertragerabschnitt C Strukturen in Form von unterbrochenen Einfachdrallwindungen vorgesehen. Im Wärmeübertragerabschnitt B findet ein kontinuierlicher Übergang von Einfachdrall zu unterbrochenen Einfachdrallwindungen statt. 6 shows a preferred embodiment in which the second flow trains 4 are represented by spiral-like structures in the tube wall of the inner tubes. These structures are similar to turns, as z. B. from trapezoidal threads are known. In the one heat exchanger section A, structures in the form of single twist windings and in the other heat exchanger section C structures in the form of interrupted single twist windings are provided in the exemplary embodiment. In the heat exchanger section B there is a continuous transition from single twist to interrupted single twist turns.

Die Strukturen können eingängig oder auch mehrgängig ausgeführt sein, wie man sie z. B. von eingängigen oder mehrgängigen Spiralen oder Gewinden kennt, auch Überlagerungen von Links- und Rechtsgängigen Spiralen oder Gewinden sind denkbar.The structures can be catchy or multi-threaded, as they are z. B. knows of catchy or multi-start spirals or threads, overlays of left and right spirals or threads are conceivable.

Um die Vielfältigkeit der Möglichkeiten zur Bereitstellung unterschiedlich gestalteter zweiter Strömungszüge 4 zu zeigen, sei auf die 8 verwiesen. In der 8 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem nur ein Teilbereich der Rohrwand des kleineren Rohres 10 mit Strukturen mit veränderlicher Steigung ausgestattet ist. Das größere Rohr 20 ist ebenfalls mit Strukturen ausgestattet, die jedoch über die gesamte Rohrlänge gehen. Dort gibt es Abschnitte mit konstanter Steigung und auch Abschnitte mit zunehmender Steigung. Die Strukturen am kleineren Rohr 10 kreuzen sich mit denjenigen am größeren Rohr 20 und bilden in diesem Bereich z. B. eine kreuzdrallförmige Kanalführung. In dem Bereich, in dem das innere Rohr 10 keine Strukturen aufweist, liegt eine einfache drallförmige Kanalgeometrie vor. Wie dieses Beispiel zeigt, sind hier mehr als zwei Wärmeübertragerabschnitte erkennbar.To the variety of ways to provide differently designed second flow trains 4 to show, be on the 8th directed. In the 8th an embodiment is shown in which only a portion of the tube wall of the smaller tube 10 equipped with structures with variable pitch. The bigger pipe 20 is also equipped with structures, however go over the entire pipe length. There are sections of constant slope and sections of increasing slope. The structures at the smaller pipe 10 intersect with those at the larger tube 20 and form in this area z. B. a cross-spiral channel guide. In the area where the inner tube 10 has no structures, there is a simple swirl-shaped channel geometry. As this example shows, more than two heat exchanger sections can be seen here.

Wie aus den 9 und 10 ersichtlich ist, können die zweiten Strömungszüge 4 alternativ auch durch beabstandete ringförmige Stege 41 an der Innenwand der Außenrohre oder an der Außenwand der Innenrohre gebildet werden, die in Rohrlängsrichtung fluiddurchlässig sind, wobei in dem einen Wärmeübertragerabschnitt B größere Abstände zwischen den Stegen – in Längsrichtung der Rohre gesehen – vorgesehen sind als in dem anderen Wärmeübertragerabschnitt A. Die Fluiddurchlässigkeit wird mittels Unterbrechungen 42 der Stege 41 dargestellt. Durch die Gestaltung der Form und Größe der Unterbrechungen 42 kann der Strömungsdurchtritt in die benachbarten Räume 50 erleichtert oder erschwert werden, d. h. an die gewünschte Turbulenz und den Druckverlust angepasst werden. 9a zeigt die Gestaltung dieser Geometrie durch das innere Rohr. Durch eine Positionierung dieser Unterbrechungen 42 kann eine Umlenkung der Fluidströmung und damit eine Verlängerung der Strömungswege erreicht werden. Auch können z. B. 2, 3 oder mehrere Unterbrechungen 42 in einem Steg 41 ausgeführt werden (nicht dargestellt).Like from the 9 and 10 can be seen, the second flow trains 4 alternatively, by spaced annular webs 41 are formed on the inner wall of the outer tubes or on the outer wall of the inner tubes, which are fluid-permeable in the tube longitudinal direction, in which a heat exchanger section B larger distances between the webs - seen in the longitudinal direction of the tubes - are provided as in the other heat exchanger section A. The fluid permeability by means of interruptions 42 of the bridges 41 shown. By shaping the shape and size of the interruptions 42 can the flow passage in the adjacent rooms 50 be made easier or more difficult, ie adapted to the desired turbulence and the pressure loss. 9a shows the design of this geometry through the inner tube. By positioning these breaks 42 a deflection of the fluid flow and thus an extension of the flow paths can be achieved. Also z. B. 2, 3 or more interruptions 42 in a jetty 41 be executed (not shown).

Wie in der 10 in einer besonders vorteilhaften Ausführung gezeigt wird, können solche ringförmigen Stege mit Unterbrechungen 42 auch in Kombination mit spiralförmigen Strukturen zur Gestaltung der zweiten Strömungszüge 4 vorgesehen werden, mit dem Ergebnis, dass mehrere unterschiedlich ausgestaltete Wärmeübertragerabschnitte A, B, C, ... erreicht werden, bei der die Steigung der Strukturen variabel gestaltet ist oder konstant bleibt. Gemäß 10 befinden sich die ringförmigen Stege mit Unterbrechungen 42 im Abschnitt A. Der Abschnitt B besitzt ringförmige Stege mit Unterbrechungen 42 in Kombination mit spiralförmigen Strukturen. Vorteilhaft ist die Ausbildung der ringförmigen Stege mit Unterbrechungen durch das innere Rohr, um hier zusätzliche Vorteile hinsichtlich Turbulenzerzeugung und Wärmeübergang im inneren Strömungszug sowie der Ermöglichung einer thermischen Längendehnung zu erzielen.Like in the 10 is shown in a particularly advantageous embodiment, such annular webs with interruptions 42 also in combination with spiral structures for the design of the second flow trains 4 be provided, with the result that a plurality of differently configured heat exchanger sections A, B, C, ... can be achieved, in which the slope of the structures is made variable or remains constant. According to 10 are the annular webs with interruptions 42 in section A. Section B has annular webs with breaks 42 in combination with spiral structures. Advantageously, the formation of the annular webs with interruptions through the inner tube, to achieve additional advantages in terms of turbulence generation and heat transfer in the inner flow train and to allow thermal elongation.

Als Ergebnis von thermodynamischen Berechnungen wurde gefunden, dass für das Größenverhältnis der in den verschiedenen Wärmeübertragerabschnitten A, B geschaffenen Räume 50 zwischen den Räumen am Fluideintritt und den Räumen am Fluidaustritt etwa das Verhältnis ab 1:3, zum Beispiel mit 1:3, 1:5, 1:10 bis bin zu 1:80 oder größer gewählt werden sollte, weil dann bezüglich Stabilität und Druckverlust besonders günstige Wärmeübertragungsleistungen auftreten, 9, 9a. Vorteilhaft ist eine stetige oder stufenweise Vergrößerung der durchströmten Querschnittsfläche, angepaßt an die Änderung der Stoffwerte bzw. an für den Wärmeübergang charakteristische Größen wie z. B. die Dichte, Viskosität, Reynolds- oder Nusseltzahlen.As a result of thermodynamic calculations, it has been found that for the size ratio of the spaces created in the different heat exchanger sections A, B 50 between the spaces at the fluid inlet and the spaces at the fluid outlet, for example, the ratio from 1: 3, for example, 1: 3, 1: 5, 1:10 should be selected to 1:80 or greater, because then in terms of stability and pressure loss particularly favorable heat transfer performance occur 9 . 9a , Advantageously, a continuous or stepwise enlargement of the flow-through cross-sectional area, adapted to the change in the material values or to the heat transfer characteristic variables such. As the density, viscosity, Reynolds or Nusseltzahlen.

Bei einer Kanalgeometrie, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist und die über die gesamte Fluiddurchströmungslänge konstant bleibt, stellen sich am Fluideintrittsbereich geringe Strömungsgeschwindigkeiten und damit geringe Reynoldszahlen und damit Wärmeübergänge ein. Durch die niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten ist der Druckverlust in diesem Bereich sehr gering, was insbesondere auch die Stabilität der Verdampfung negativ beeinträchtigt. Infolge der starken Volumenzunahme des Fluids durch die Verdampfung und Überhitzung ergeben sich dann am Austrittsbereich sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten und Druckverluste. Da hier die Strömung hochturbulent ist, wird der Wärmeübergang in diesem Bereich nicht mehr wesentlich gesteigert. Wünschenswert ist daher eine Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit am Fluideintritt zur Erhöhung des Wärmeüberganges, was mit einer nur geringfügigen Erhöhung des Druckverlustes darstellbar ist. Auf der Dampfaustrittsseite kann dagegen die Strömungsgeschwindigkeit deutlich reduziert werden, was im Hinblick auf die Wärmeübertragungsleistung kaum nachteilig ist, aber den Druckverlust deutlich senkt. Insgesamt kann durch eine variable Kanalführungsgeometrie hiermit die summarische Wärmeübertragungsleistung maximiert werden ohne den vorgegebenen maximalen Druckverlust des Verdampfers auf der Fluidseite zu überschreiten.In the case of a channel geometry, as known from the prior art and which remains constant over the entire fluid flow length, low flow velocities and thus low Reynolds numbers and thus heat transfers are established at the fluid inlet region. Due to the low flow rates, the pressure loss in this area is very low, which in particular adversely affects the stability of the evaporation. As a result of the strong volume increase of the fluid due to evaporation and overheating, very high flow velocities and pressure losses then result at the outlet region. Since the flow here is highly turbulent, the heat transfer in this area is no longer significantly increased. It is therefore desirable to increase the flow velocity at the fluid inlet to increase the heat transfer, which can be represented with only a slight increase in the pressure loss. On the steam outlet side, however, the flow rate can be significantly reduced, which is hardly disadvantageous in terms of heat transfer performance, but significantly reduces the pressure loss. Overall, the variable heat transfer performance can be maximized by a variable duct geometry without exceeding the maximum pressure drop of the evaporator on the fluid side.

Durch Wahl unterschiedlicher lokaler Durchströmungsquerschnittsflächen, aber auch durch weitere konstruktive Maßnahmen, wie z. B. lokal unterschiedliche Oberflächenstrukturen, Strömungsschikanen, Umlenkungen oder Abrißkanten, können die lokal herrschenden Durchströmungsgeschwindigkeiten und die für die Wärmeübertragung relevanten Kenngrößen wie z. B. die Reynoldszahlen und Nusseltzahlen sowie die lokalen Druckverluste auf die Zielgrößen eingestellt werden.By choosing different local flow cross-sectional areas, but also by other design measures, such. B. locally different surface structures, flow baffles, deflections or Abrißkanten, the local prevailing flow rates and relevant to the heat transfer characteristics such. B. the Reynolds numbers and Nusseltzahlen and the local pressure losses are set to the target sizes.

Thermodynamische Simulationsrechnungen haben ergeben, dass eine Auslegung auf eine über die Lauflänge des Fluids bzw. über die Rohrlänge variable Kanalgeometrie vorteilhaft ist, bei welcher der lokale Druckverlust (dp/dx, meßbar in Einheit [Pa/m]), also der Druckverlust pro durchströmter Länge für jedes Strömungssegment, näherungsweise konstant ist. Dies stellt sich bei der beispielhaften Anwendung ein, wenn das Flächenverhältnis der durchströmten Züge in den Wärmeübertragerabschnitten am Fluidein- und Austritt etwas einem Verhältnis von 1:3, 1:4, 1:5 bis 1:8 entspricht. Eine Auslegung der Stromführungsgeometrie auf über der Rohrlänge konstante Druckverluste (Druckverlust pro Längeneinheit) führt zu einem stabilen Verdampfungsprozess. Zusätzlich zur Optimierung der – unter den Druckverlustbegrenzungen – erzielbaren Wärmeübertragungsleistung, führt diese Auslegung daher zusätzlich auch zu einer Verbesserung der Stabilität des Verdampfungsvorganges. Eine weitere Änderung des Flächenverhältnisses auf 1:10, 1:15, 1:20, 1:30, 1:40 bis hin zu 1:80 kann zu einer weiteren Optimierung führen, wenn insbesondere eine Geometrie dargestellt wird, bei der die lokale Reynoldszahl über die Durchströmungslänge konstant bleibt. Diese Betrachtung gilt auch für die vorne beschriebene Gestaltung der Fluidführungsgeometrie aus spiralartigen Strukturen im Einfachdrall oder aus unterbrochenen Einfachdrallwindungen, mit ein- oder mehrzügiger Ausführung, 3, 6, 7, 8 und 9, sowie auch deren Kombinationen mit ringförmigen Stegstrukturen, 10.Thermodynamic simulation calculations have shown that it is advantageous to design a channel geometry which is variable over the run length of the fluid or over the pipe length, at which the local pressure loss (dp / dx, measurable in unit [Pa / m]), ie the pressure loss per flowed through Length for each flow segment, approximately constant. This turns out at the exemplary application, if the area ratio of the traversed trains in the heat exchanger sections at the fluid inlet and outlet something of a ratio of 1: 3, 1: 4, 1: 5 to 1: 8 corresponds. A design of the current-carrying geometry over the pipe length constant pressure losses (pressure loss per unit length) leads to a stable evaporation process. In addition to optimizing the heat transfer performance achievable under the pressure loss limitations, this design therefore additionally leads to an improvement in the stability of the evaporation process. A further change in the area ratio to 1:10, 1:15, 1:20, 1:30, 1:40 and 1:80 can lead to further optimization, in particular if a geometry is shown in which the local Reynolds number remains constant over the flow-through length. This consideration also applies to the above-described design of the fluid guide geometry of spiral-like structures in the single spin or interrupted single twist turns, with one or more generous design, 3 . 6 . 7 . 8th and 9 , as well as their combinations with ring-shaped web structures, 10 ,

Es ist von Vorteil, dass die koaxialen Rohre 10 und 20 über die Rohrlänge nicht metallisch verbunden sind, sodass sich die kleineren Rohre 10 aufgrund ihrer größeren thermischen Dehnung, verursacht durch die hohe Abgastemperatur, an die Innenwand der größeren Rohre 20 schmiegen und in ihrer Längendehnung nicht wesentlich behindert werden.It is advantageous that the coaxial tubes 10 and 20 are not connected metallically over the pipe length, so that the smaller pipes 10 due to its greater thermal expansion, caused by the high exhaust gas temperature, to the inner wall of the larger pipes 20 nestle and are not significantly impeded in their elongation.

In den gezeigten Ausführungsbeispielen wird vorgesehen, dass, wie bereits erwähnt, die Länge der kleineren Rohre 10 größer ist als die Länge der größeren Rohre 20, 5. Weiterhin wird vorgesehen, dass an wenigstens einem Rohrende ein als Lochplatte gestalteter zweiter Boden 200 für die größeren Rohre 20 und ein ebenfalls als Lochplatte gestalteter erster Boden 100 für die kleineren Rohre 10 angeordnet sind, die einen Abstand voneinander aufweisen, der etwa dem halben Längenunterschied der Rohre 10, 20 entspricht, besonders vorteilhaft ist der Abstand fluideintrittsseitig kleiner und der Abstand dampfaustrittsseitig größer ausgeführt. Mittels des zweiten Bodens 200 werden die zweiten Strömungszüge 4 des Rohrbündels 12 zusammengefasst und mittels des ersten Bodens 100 die ersten Strömungszüge 3. Zwischen dem zweiten Boden 200 und dem ersten Boden 100 ist demnach ein Sammelraum 40 für den durch die zweiten Strömungszüge 4 laufenden Fluidstrom, im gezeigten Fall für die zu verdampfende Flüssigkeit, ausgebildet. Ein Einlass/Auslass 300 für die Flüssigkeit ist am Sammelraum 40 angeordnet. Am ersten Boden 100 befinden sich weitere Sammelräume 30 für das Abgas, 1, die die Führung des Abgases zu den Ein- und Austrittsanschlüssen bilden.In the exemplary embodiments shown, it is provided that, as already mentioned, the length of the smaller tubes 10 is greater than the length of the larger tubes 20 . 5 , Furthermore, it is provided that at least one pipe end designed as a perforated plate second floor 200 for the larger pipes 20 and a likewise designed as a perforated plate first floor 100 for the smaller pipes 10 are arranged, which have a distance from each other, which is about half the difference in length of the tubes 10 . 20 corresponds, particularly advantageously the distance is smaller fluid inlet side and the distance steam outlet side made larger. By means of the second floor 200 become the second flow trains 4 of the tube bundle 12 summarized and by means of the first soil 100 the first flow trains 3 , Between the second floor 200 and the first floor 100 is therefore a collection room 40 for the second flow trains 4 running fluid flow, in the case shown for the liquid to be evaporated, is formed. An inlet / outlet 300 for the liquid is at the collection room 40 arranged. At the first floor 100 There are more collection rooms 30 for the exhaust, 1 , which form the guidance of the exhaust gas to the inlet and outlet ports.

Es führt zu weiteren thermodynamischen Vorteilen, wenn ein Zwischensammelraum 400 für das zu verdampfende Fluid im Rohrbündel 12 angeordnet ist, wie ebenfalls aus den 1, 4, 11a und 12 ersichtlich ist. In den gezeigten Ausführungsbeispielen befindet sich der Zwischensammelraum 400 vorteilhafterweise an der Stelle, an der das Fluid fast vollständig verdampft ist. Der Zwischensammelraum wird ebenfalls durch eingebettete Lochplatten 201 gebildet, die von einer abschließenden Wand umfasst sind, 13. Die größeren Rohre 20 besitzen im Bereich des Zwischensammelraums 400 Rohrwanddurchbrüche 401. In dem Zwischensammelraum 400 kann sich noch nicht verdampfte Flüssigkeit absetzen und z. B. in den Kreislauf zurückgeführt werden. Auch können sich etwaige Ungleichverteilungen der Fluiddurchsätze der einzelnen Strömungszüge ausgleichen. Zudem erfüllt der Zwischensammelraum 400 die Funktion der Abstützung der Rohre gegeneinander bzw. zu einem umgebenden Gehäuse (nicht dargestellt). Zur Abstützung und zur Vermeidung von Vibrationsschäden sind über die Rohrlänge verteilt zusätzliche Abstandshalter 201 in Form von Lochplatten angeordnet, deren Lochdurchmesser etwa dem Durchmesser der größeren Rohre entsprechen (nicht abgebildet).It leads to further thermodynamic advantages when an intermediate collection space 400 for the fluid to be evaporated in the tube bundle 12 is arranged, as also from the 1 . 4 . 11a and 12 is apparent. In the exemplary embodiments shown, the intermediate collecting space is located 400 advantageously at the point where the fluid has almost completely evaporated. The intermediate collection chamber is also covered by embedded perforated plates 201 formed, which are covered by a final wall, 13 , The bigger pipes 20 own in the area of the intermediate collection room 400 Pipe wall breakthroughs 401 , In the intermediate collection room 400 can not settle vaporized liquid and z. B. be recycled into the circulation. Also, any unequal distributions of the fluid flow rates of the individual flow trains can compensate each other. In addition, the intermediate collection room fulfills 400 the function of supporting the tubes against each other or to a surrounding housing (not shown). To support and avoid vibration damage additional spacers are distributed over the pipe length 201 arranged in the form of perforated plates whose hole diameter approximately equal to the diameter of the larger tubes (not shown).

Aus Gründen der Kostenreduzierung kann es sinnvoll sein, für die Fertigung des Wärmeübertragers einen Lötprozess einzusetzen um die fluiddichten Verbindungen der kleineren Rohre 10 mit dem ersten Boden 100 und die Verbindung der größeren Rohre 20 mit dem zweiten Boden 200 sowie die fluiddichte Abdichtung der Fluidsammelräume 30 und 40 herzustellen. Gleichzeitig können durch einen Lötprozeß die entsprechenden Verbindungen der Rohre 20 zum Zwischensammelraum 400 und auch die Befestigung einer oder mehrerer Lochplatten 201 für die Abstützung hergestellt werden. Entweder werden bei dieser gelöteten Ausführung des Wärmeübertragers die kleineren Rohre 10 nicht mit den größeren Rohren 20 verlötet um die beschriebenen Thermowechselvorteile zu erhalten. Alternativ kann hier aber auch ein Lötverbund zwischen den kleineren Rohre 10 mit den größeren Rohren 20 geschaffen werden, falls z. B. eine Vibrationsproblematik dies erforderlich macht.For reasons of cost reduction, it may be useful to use a soldering process for the production of the heat exchanger to the fluid-tight connections of the smaller pipes 10 with the first floor 100 and the connection of the larger pipes 20 with the second floor 200 and the fluid-tight seal of the fluid collecting spaces 30 and 40 manufacture. At the same time by a soldering process, the corresponding connections of the pipes 20 to the intermediate collection room 400 and also the attachment of one or more perforated plates 201 be prepared for the support. Either the smaller tubes are used in this soldered version of the heat exchanger 10 not with the larger pipes 20 soldered to get the described thermal change advantages. Alternatively, but here also a solder joint between the smaller pipes 10 with the larger pipes 20 be created if z. B. a vibration problem makes this necessary.

Das gesamte Rohrbündel ist an seiner Außenkontur vorteilhafterweise von einer Isolation umgeben um Wärmeverluste aus den äußeren Strömungszügen an die Umgebung zu reduzieren. Diese Isolation kann mit einem Gehäuse kombiniert werden. Alternativ kann beispielsweise durch Ausschäumen der Zwischenräume im Rohrbündel eine thermische Isolation und gleichzeitig eine Abstützung der Rohre gegeneinander realisiert werden (nicht gezeigt).The entire tube bundle is advantageously surrounded on its outer contour by an insulation to reduce heat loss from the outer flow trains to the environment. This insulation can be combined with a housing. Alternatively, for example, by foaming the spaces in the tube bundle, a thermal insulation and at the same time a support of the tubes are realized against each other (not shown).

Die 15 zeigt ein kleineres Rohr 10 mit einem Einsatz 101. Der Einsatz 101 ist, hier nur beispielhaft dargestellt, zur Verwirbelung des durch die ersten Strömungszüge 3 strömenden Abgases gedacht. Er kann aus einem Blech hergestellt und mit flügelartig ausgestellten Elementen versehen sein, die auch geometrisch verschränkt und verdrallt sein können. Derartige Einsätze sind insbesondere bei denjenigen Ausführungen vorgesehen, bei denen die Rohrwand der kleineren Rohre 10 nicht wesentlich verformt bzw. strukturiert ist.The 15 shows a smaller tube 10 with an insert 101 , The use 101 is, here only exemplified, for swirling through the first flow trains 3 thought flowing gas. It can be made of a sheet metal and be provided with wing-like exhibited elements that can be geometrically entangled and twisted. Such inserts are provided in particular in those embodiments in which the tube wall of the smaller tubes 10 is not significantly deformed or structured.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

33
erste Strömungszügefirst flow trains
44
zweite Strömungszügesecond flow trains
77
Rohrlängenunterschied (Überstand)Pipe length difference (overhang)
1010
kleinere Rohresmaller pipes
1212
Rohrbündeltube bundle
2020
größere Rohrelarger pipes
3030
Sammelraum (Abgas)Collecting space (exhaust gas)
4040
Sammelraum (Fluid)Collecting space (fluid)
4141
StegeStege
4242
Unterbrechungeninterruptions
4343
zusätzliche Elementeadditional elements
5050
Räume bei A und BRooms at A and B
100100
erster Boden für die kleineren Rohre 10 (Abgas)first floor for the smaller pipes 10 (Gas)
101101
Einsatzcommitment
200200
zweiter Boden für die größeren Rohre 20 (Fluid)second floor for the larger pipes 20 (Fluid)
201201
Lochplatten für die größeren Rohre 20 (Fluid)Perforated plates for the larger tubes 20 (Fluid)
300300
Einlass/AuslassInlet / outlet
400400
Zwischensammelraum (Fluid)Intermediate collection space (fluid)
401401
RohrwanddurchbrüchePipe wall breakthroughs
AA
WärmeübertragerabschnittWärmeübertragerabschnitt
BB
anderer Wärmeübertragerabschnittother heat exchanger section
CC
nächster Wärmeübertragerabschnittnext heat exchanger section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009041406 [0001, 0004] DE 102009041406 [0001, 0004]
  • DE 19944951 A1 [0002] DE 19944951 A1 [0002]
  • DE 19624030 A1 [0003] DE 19624030 A1 [0003]

Claims (18)

Wärmeübertrager, umfassend ein kleineres Rohr (10), welches koaxial in einem größeren Rohr (20) angeordnet ist und mit Strömungszügen (3, 4) für wenigstens zwei Fluidströme, wobei der erste Strömungszug (3) im Inneren des kleineren Rohres (10) ausgebildet ist und der zweite Strömungszug (4) in einem Raum zwischen dem kleineren und dem größeren Rohr (10, 20) angeordnet ist, wobei mehrere koaxiale Rohre (10, 20) zu einem Rohrbündel (12) zusammengefasst sind und wobei die zweiten Strömungszüge (4) über die Rohrlänge unterschiedlich gestaltet sind, sodass wenigstens zwei unterschiedlich gestaltete, aneinander anschließende Wärmeübertragerabschnitte (A, B) definiert sind.Heat exchanger, comprising a smaller tube ( 10 ) which is coaxial in a larger tube ( 20 ) and with flow trains ( 3 . 4 ) for at least two fluid streams, wherein the first flow train ( 3 ) inside the smaller tube ( 10 ) is formed and the second flow train ( 4 ) in a space between the smaller and the larger pipe ( 10 . 20 ), wherein a plurality of coaxial tubes ( 10 . 20 ) to a tube bundle ( 12 ) and wherein the second flow trains ( 4 ) are designed differently over the tube length, so that at least two differently shaped, adjoining heat exchanger sections (A, B) are defined. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Strömungszüge (4) durch spiralartige Strukturen in der Rohrwand der äußeren Rohre oder in der Rohrwand der inneren Rohren dargestellt sind, wobei in dem einen Wärmeübertragerabschnitt die spiralartigen Strukturen enger gestaltet sind als in dem anderen Wärmeübertragerabschnitt.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the second flow trains ( 4 ) are represented by spiral-like structures in the tube wall of the outer tubes or in the tube wall of the inner tubes, wherein in the one heat exchanger section, the spiral-like structures are made narrower than in the other heat exchanger section. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Strömungszüge (4) durch spiralartige Strukturen in der Rohrwand der äußeren Rohre oder in der Rohrwand der inneren Rohren dargestellt sind, wobei in dem einen Wärmeübertragerabschnitt (A) Strukturen in Form von Einfachdrallwindungen und in dem anderen Wärmeübertragerabschnitt (B) Strukturen in Form von unterbrochenen oder teilweise unterbrochenen Einfachdrallwindungen vorgesehen sind.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the second flow trains ( 4 ) are shown by spiral-like structures in the tube wall of the outer tubes or in the tube wall of the inner tubes, wherein in the one heat exchanger section (A) structures in the form of Einfachdrallwindungen and in the other heat exchanger section (B) structures in the form of interrupted or partially interrupted Einfachdrallwindungen are provided. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Strömungszüge (4) durch spiralartige Windungen in der Rohrwand der äußeren Rohre oder in der Rohrwand der inneren Rohren dargestellt sind, wobei die spiralartigen Strukturen über die Rohrlänge eine identische Steigung aufweisen, wobei in dem einen Wärmeübertragerabschnitt die Strukturen in Form von im Wesentlichen fluidundurchlässig sind und in dem anderen Wärmeübertragerabschnitt fluiddurchlässig sind.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the second flow trains ( 4 ) are represented by spiral-like turns in the tube wall of the outer tubes or in the tube wall of the inner tubes, wherein the spiral-like structures have an identical pitch over the tube length, in which one heat exchanger section the structures are substantially fluid-impermeable and in the other Heat exchanger section are fluid-permeable. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Strömungszüge (4) durch beabstandete ringförmige Stege an der Innenwand der Außenrohre oder an der Außenwand der Innenrohre gebildet sind, die in Rohrlängsrichtung fluiddurchlässig sind, wobei in dem einen Wärmeübertragerabschnitt größere Abstände zwischen den Stegen – in Längsrichtung der Rohre gesehen – vorgesehen sind als in dem anderen Wärmeübertragerabschnitt.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the second flow trains ( 4 ) are formed by spaced annular webs on the inner wall of the outer tubes or on the outer wall of the inner tubes, which are fluid-permeable in the tube longitudinal direction, in which a heat exchanger section larger distances between the webs - seen in the longitudinal direction of the tubes - are provided as in the other heat exchanger section. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die ersten Strömungszüge (3) ein heißeres Fluid beispielsweise das Abgas oder die Ladeluft einer Brennkraftmaschine strömt und durch die zweiten Strömungszüge (4) eine zu verdampfende Flüssigkeit strömt.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that by the first flow trains ( 3 ) a hotter fluid, for example, the exhaust gas or the charge air of an internal combustion engine flows and through the second flow trains ( 4 ) flows a liquid to be evaporated. Wärmeübertrager nach Anspruch 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die koaxialen Rohre (10, 20) über die Rohrlänge nicht metallisch verbunden sind, sodass sich die kleineren Rohre (10) aufgrund ihrer thermischen Dehnung an die Innenwand der größeren Rohre (20) schmiegen.Heat exchanger according to claims 1-6, characterized in that the coaxial tubes ( 10 . 20 ) are not metallically connected over the tube length, so that the smaller tubes ( 10 ) due to their thermal expansion to the inner wall of the larger tubes ( 20 nestle). Wärmeübertrager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der kleineren Rohre (10) größer ist als die Länge der größeren Rohre (20).Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the smaller tubes ( 10 ) is greater than the length of the larger tubes ( 20 ). Wärmeübertrager nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem Rohrende ein als Lochplatte gestalteter erster Boden (100) für die kleineren Rohre (10) und ein als Lochplatte gestalteter zweiter Boden (200) für die größeren Rohre (20) vorgesehen sind, die einen Abstand voneinander aufweisen, der etwa dem halben Längenunterschied der Rohre (10, 20) entspricht, wobei mittels des erste Bodens die ersten Strömungszüge des Rohrbündels und mittels des zweiten Bodens die zweiten Strömungszüge des Rohrbündels zusammengefasst sind.Heat exchanger according to claims 1 to 8, characterized in that at least one pipe end designed as a perforated plate first floor ( 100 ) for the smaller tubes ( 10 ) and designed as a perforated plate second floor ( 200 ) for the larger pipes ( 20 ) are provided, which have a distance from each other, which is about half the difference in length of the tubes ( 10 . 20 ), wherein by means of the first bottom, the first flow trains of the tube bundle and by means of the second bottom, the second flow trains of the tube bundle are summarized. Wärmeübertrager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlass/Auslass für das eine Fluid mit dem ersten Boden (100) kooperiert und ein anderer Einlass/Auslass für das zweite Fluid mit dem zweiten Boden (200) zusammenwirkt.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that an inlet / outlet for the one fluid with the first floor ( 100 ) cooperates and another inlet / outlet for the second fluid with the second floor ( 200 ) cooperates. Wärmeübertrager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Boden (100) und dem zweiten Boden (200) ein Sammelraum (40) für den durch die zweiten Strömungszüge (4) laufenden Fluidstrom ausgebildet ist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that between the first floor ( 100 ) and the second floor ( 200 ) a collection room ( 40 ) for the second flow trains ( 4 ) running fluid flow is formed. Wärmeübertrager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidvolumen des Sammelraumes (40) auf der Fluidaustrittsseite größer ist als das Fluidvolumen des Sammelraumes (40) auf der Fluideintrittsseite.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid volume of the collecting space ( 40 ) on the fluid outlet side is greater than the fluid volume of the collecting space ( 40 ) on the fluid inlet side. Wärmeübertrager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischensammelraum (400) im Rohrbündel (12) angeordnet ist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that an intermediate collecting space ( 400 ) in the tube bundle ( 12 ) is arranged. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Rohrlänge verteilt Abstandshalter in Form von Lochplatten angeordnet sein können, deren Lochdurchmesser etwa dem Durchmesser der größeren Rohre entsprechen.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that distributed over the tube length spacers can be arranged in the form of perforated plates whose Hole diameter about the diameter of the larger pipes correspond. Wärmeübertrager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager eine Isolation, beispielsweise durch Ausschäumen der Zwischenräume im Rohrbündel aufweisen kann.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger can have an insulation, for example by foaming the intermediate spaces in the tube bundle. Wärmeübertrager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kleineren und die größeren Rohre (10, 20) einen etwa runden Querschnitt aufweisen.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the smaller and the larger tubes ( 10 . 20 ) have an approximately round cross-section. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass für das Größenverhältnis der in den verschiedenen Wärmeübertragerabschnitten geschaffenen Räume (50) zwischen den Räumen am Fluideintritt und den Räumen am Fluidaustritt etwa das Verhältnis 1:3 bis 1:80 oder größer gewählt wird.Heat exchanger according to claim 1 and 5, characterized in that for the size ratio of the created in the different heat exchanger sections spaces ( 50 ) is chosen between the spaces at the fluid inlet and the spaces at the fluid outlet about the ratio 1: 3 to 1:80 or greater. Wärmeübertrager nach den Ansprüchen 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchströmungsflächenverhältnis zwischen Fluideintritt und Fluidaustritt im Bereich von 1:3 bis 1:80 oder größer liegt.Heat exchanger according to claims 1-4, characterized in that the Durchströmungsflächenverhältnis between fluid inlet and fluid outlet in the range of 1: 3 to 1:80 or greater.
DE102010008175.2A 2010-02-16 2010-02-16 Heat exchanger Expired - Fee Related DE102010008175B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010008175.2A DE102010008175B4 (en) 2010-02-16 2010-02-16 Heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010008175.2A DE102010008175B4 (en) 2010-02-16 2010-02-16 Heat exchanger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102010008175A1 true DE102010008175A1 (en) 2011-08-18
DE102010008175B4 DE102010008175B4 (en) 2014-12-04

Family

ID=44317222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010008175.2A Expired - Fee Related DE102010008175B4 (en) 2010-02-16 2010-02-16 Heat exchanger

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010008175B4 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011118164A1 (en) 2010-12-29 2012-07-05 Thesys Gmbh Heat exchanger i.e. exhaust gas evaporator, for use in e.g. exhaust gas silencer for cooling system for vehicle, has exhaust gas sub flow impinging outer side of outer pipe and/or flowing through distances between coaxial pipes
WO2013144214A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-03 Mahle International Gmbh Exhaust gas radiator
DE102012010521A1 (en) * 2012-05-25 2013-11-28 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Heat exchanger for motor vehicle-air conditioner, has inner pipe and housing which encloses inner pipe for forming intermediate space in partial manner, where intermediate space is passed through from heat exchanger medium
DE102013224038A1 (en) * 2013-11-25 2015-05-28 MAHLE Behr GmbH & Co. KG Exhaust gas heat exchanger for exhaust gas cooling of an internal combustion engine, preferably for a motor vehicle
EP2955469A1 (en) 2014-12-02 2015-12-16 Borgwarner Emissions Systems Spain, S.L.U. Baffle suitable for evaporators
DE102015003465A1 (en) 2015-03-19 2016-09-22 Thesys Gmbh Heat exchanger, use of the heat exchanger and exhaust gas evaporator
DE202016003152U1 (en) 2015-09-08 2016-12-12 Thesys Gmbh Heat exchanger with coaxial pipes

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE440157C (en) * 1925-05-13 1927-01-29 Rudolf V Dadelsen Dipl Ing Cooling and heat trap device for the exhaust pipes of internal combustion engines
DE9210444U1 (en) * 1992-08-05 1992-11-19 Funke Waermeaustauscher Apparatebau Gmbh, 3212 Gronau, De
DE19624030A1 (en) 1996-06-17 1997-12-18 Kme Schmoele Gmbh Method for producing a coiled tube for a heat exchanger and a heat exchanger having a coaxial tube
DE19944951A1 (en) 1999-09-20 2001-03-22 Behr Gmbh & Co Air conditioning system has refrigerant circuit in which concentric tubular heat exchangers are inserted and wound in radial spiral or meandering form
DE60124191T2 (en) * 2000-09-19 2007-09-13 Pasqualini, Piero, Marcallo Con Casone heat exchangers
DE102009041406B3 (en) 2009-09-12 2011-03-10 Thesys Gmbh Heat exchanger for use as evaporator in energy recovery plant of motor vehicle, has smaller flat tube arranged in larger flat tube, where broad sides of walls of larger flat tube lie against each other, when tubes are coaxially arranged

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1939402B2 (en) * 1969-08-02 1970-12-03 Felten & Guilleaume Kabelwerk Method and device for corrugating pipe walls
US4171634A (en) * 1977-09-29 1979-10-23 Spiral Tubing Corporation Method of making corrugated tubing with graduated pitch
DE4345045A1 (en) * 1993-12-31 1995-07-06 Hoechst Ag Heat exchange tube with built-in element
DE9418641U1 (en) * 1994-11-22 1995-03-02 Armand Gunter Dipl Ing Heat exchange tube
DE19955939A1 (en) * 1999-11-20 2001-05-23 Volkswagen Ag Heat exchanger for cooling exhaust gases has heat exchanger pipe provided with at least one projection on its inside formed by indenting pipe wall inwards

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE440157C (en) * 1925-05-13 1927-01-29 Rudolf V Dadelsen Dipl Ing Cooling and heat trap device for the exhaust pipes of internal combustion engines
DE9210444U1 (en) * 1992-08-05 1992-11-19 Funke Waermeaustauscher Apparatebau Gmbh, 3212 Gronau, De
DE19624030A1 (en) 1996-06-17 1997-12-18 Kme Schmoele Gmbh Method for producing a coiled tube for a heat exchanger and a heat exchanger having a coaxial tube
DE19944951A1 (en) 1999-09-20 2001-03-22 Behr Gmbh & Co Air conditioning system has refrigerant circuit in which concentric tubular heat exchangers are inserted and wound in radial spiral or meandering form
DE60124191T2 (en) * 2000-09-19 2007-09-13 Pasqualini, Piero, Marcallo Con Casone heat exchangers
DE102009041406B3 (en) 2009-09-12 2011-03-10 Thesys Gmbh Heat exchanger for use as evaporator in energy recovery plant of motor vehicle, has smaller flat tube arranged in larger flat tube, where broad sides of walls of larger flat tube lie against each other, when tubes are coaxially arranged

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011118164A1 (en) 2010-12-29 2012-07-05 Thesys Gmbh Heat exchanger i.e. exhaust gas evaporator, for use in e.g. exhaust gas silencer for cooling system for vehicle, has exhaust gas sub flow impinging outer side of outer pipe and/or flowing through distances between coaxial pipes
DE102011118164B4 (en) 2010-12-29 2014-04-17 Thesys Gmbh Heat exchanger and method for operating a heat exchanger
DE102011118164C5 (en) 2010-12-29 2018-08-30 Thesys Gmbh Heat exchanger and method for operating a heat exchanger
WO2013144214A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-03 Mahle International Gmbh Exhaust gas radiator
DE102012010521A1 (en) * 2012-05-25 2013-11-28 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Heat exchanger for motor vehicle-air conditioner, has inner pipe and housing which encloses inner pipe for forming intermediate space in partial manner, where intermediate space is passed through from heat exchanger medium
DE102013224038A1 (en) * 2013-11-25 2015-05-28 MAHLE Behr GmbH & Co. KG Exhaust gas heat exchanger for exhaust gas cooling of an internal combustion engine, preferably for a motor vehicle
EP2955469A1 (en) 2014-12-02 2015-12-16 Borgwarner Emissions Systems Spain, S.L.U. Baffle suitable for evaporators
DE102015003465A1 (en) 2015-03-19 2016-09-22 Thesys Gmbh Heat exchanger, use of the heat exchanger and exhaust gas evaporator
DE202016003152U1 (en) 2015-09-08 2016-12-12 Thesys Gmbh Heat exchanger with coaxial pipes

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010008175B4 (en) 2014-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010008175B4 (en) Heat exchanger
EP2708708B1 (en) Exhaust gas heat exchanger
DE102011118761A1 (en) Internal heat exchanger for a motor vehicle air conditioning system
EP2204628B1 (en) Plastic heat exchanger
DE102010008176B4 (en) Heat exchanger and method for operating a heat exchanger
DE102011103110A1 (en) Exhaust system for internal combustion engine e.g. diesel engine of motor vehicle, has capillary structure that is formed between exhaust pipe and jacket tube
DE102009047620B4 (en) Heat exchanger with tube bundle
DE102011100683A1 (en) Heat exchanger for a motor vehicle air conditioning
DE102010034112A1 (en) Internal heat exchanger for a motor vehicle air conditioning system
EP2708711A1 (en) Exhaust gas heat exchanger
DE60307323T2 (en) Heat Exchanger
DE10100241A1 (en) Heat exchanger tube for liquid or gaseous media
EP1703227B1 (en) Heat exchanger
DE102005058314A1 (en) Heat exchanger, especially for motor vehicle internal combustion engine, has second channel with several tubes in group wound in helical shape about common imaginary rod
DE10348141B3 (en) Inner heat exchanger for high pressure cooling medium providing dual function as accumulator and cooling medium collector
EP2937658B1 (en) Internal heat exchanger
DE102009041773A1 (en) Heat exchanger pipe for use in heat exchanger of air conditioning system, has lamellas with bent section including bent areas separated from each other by recesses, where adjacent areas of bent section are bent in opposite directions
EP2369148A2 (en) Cooling device
DE102008038658A1 (en) Tube heat exchanger
DE202014004155U1 (en) Circular heat exchanger with molded dryer and refrigeration circuit with this heat exchanger
DE102016002380B4 (en) Motor vehicle with an exhaust gas condenser
WO2017097634A1 (en) Heat exchanger, particularly for a motor vehicle, comprising flexible fluid lines and holding structure
AT513300B1 (en) heat exchangers
DE202015105743U1 (en) Inlet air through a turbulence generating grid mixing and a warmed surface having resonant intercooler core
DE102010001635A1 (en) Heat exchanger, particularly exhaust gas or charge air heat exchanger, has housing, where one flow barrier is formed in flow space in intermediate space between two pipes

Legal Events

Date Code Title Description
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: THESYS GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: THESYS GMBH, 72127 KUSTERDINGEN, DE

Effective date: 20130807

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee