DE102012223722A1 - Heat exchanger e.g. plate heat exchanger, for use in e.g. refrigeration circuit for motor car, has portions characterized such that each portion passes fluids, where fluids within one portion are in counter-current flow to each other - Google Patents
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- F28D9/0093—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen inneren Wärmeübertrager, der in einem Fluidkreislauf betreibbar ist, bei dem ein Wärmeübertrag zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid stattfinden kann, der mindestens einen ersten und einen zweiten Zulauf für jeweils eines der beiden Fluide aufweist und weiterhin einen ersten und einen zweiten Ablauf für jeweils eines der beiden Fluide aufweist, insbesondere nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a heat exchanger, in particular an internal heat exchanger, which is operable in a fluid circuit, in which a heat transfer between a first fluid and a second fluid can take place, which has at least a first and a second inlet for each one of the two fluids and further a first and a second outlet for each one of the two fluids, in particular according to the preamble of
Stand der TechnikState of the art
Zur Steigerung der Effizienz wird in Kältekreisläufen ein innerer Wärmeübertrager eingesetzt. Im inneren Wärmeübertrager wird ein Kältemittel zwischen Kondensatoraustritt und Expansionsventileintritt abgekühlt. Im Gegenstrom dazu strömt das Kältemittel in gasförmigem Zustand zwischen einem Verdampferaustritt und einem Kompressor durch das Bauteil und nimmt dabei die Wärme des gegenströmenden Kältemittels auf. Durch diesen Wärmeübergang ergibt sich insgesamt ein günstigerer Prozessverlauf durch einen zusätzlichen Wärmeübergang innerhalb des Kältemittelkreislaufes und damit ein effizienterer Betrieb des Gesamtsystems Klimaanlage.To increase efficiency, an internal heat exchanger is used in refrigeration circuits. In the internal heat exchanger, a refrigerant is cooled between the condenser outlet and the expansion valve inlet. In countercurrent to the refrigerant flows in the gaseous state between an evaporator outlet and a compressor through the component and absorbs the heat of the countercurrent refrigerant. Overall, this heat transfer results in a more favorable process flow through additional heat transfer within the refrigerant circuit and thus more efficient operation of the overall air conditioning system.
In Kältemittelkreisläufen zur Anwendung im automobilen Einsatz wird in der Regel ein leitungsintegrierter innerer Wärmetauscher verwendet. Dieser wird in den Leitungsverlauf des Kältemittelkreislaufes integriert und ersetzt teilweise die Kältemittelleitungen. Dadurch ist ein sehr gutes Kosten-Nutzen-Verhältnis erreichbar.In refrigerant circuits for use in automotive applications, a line-integrated internal heat exchanger is generally used. This is integrated into the line of the refrigerant circuit and partially replaces the refrigerant lines. This is a very good cost-benefit ratio achievable.
Alternativ dazu ist es auch denkbar, wie zum Beispiel in der
Beide Varianten sind jedoch dadurch gekennzeichnet, dass sich beide Fluidströme im reinen Gegenstrom zueinander befinden.However, both variants are characterized in that both fluid streams are in pure countercurrent to each other.
Darüber hinaus existiert eine Vielzahl von Anmeldungen zu inneren Wärmeübertragern, sowohl als leitungsintegrierte Variante, als auch für Ausführungen mit in den eigentlichen Wärmetauscher integrierten inneren Wärmeübertragern, wie in der
Nachteilig am Stand der Technik ist, dass leitungsintegrierte innere Wärmeübertrager geringe Wärmeaustauschgrade aufweisen. Dadurch sind, bei einer geringen zur Verfügung stehenden Leitungslänge, Schleifen in der Leitung notwendig, um eine ausreichende hohe Austauschfläche zu erreichen.A disadvantage of the prior art is that line-integrated internal heat exchanger have low heat exchange rates. As a result, with a small available line length, loops in the line necessary to achieve a sufficiently high exchange area.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, VorteilePresentation of the invention, object, solution, advantages
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Wärmeübertrager zu schaffen, welcher einen möglichst hohen Austauschgrad zwischen dem ersten durch den Wärmeübertrager strömenden Fluid und dem zweiten durch den Wärmeübertrager strömenden Fluid sicherstellt, wobei das Gewicht, der Bauraum und die Fluidfüllmenge möglichst optimal sind, bei gleichbleibenden oder sinkenden Kosten.It is the object of the invention to provide a heat exchanger which ensures the highest possible degree of exchange between the first flowing through the heat exchanger fluid and the second flowing through the heat exchanger fluid, the weight of the installation space and the fluid filling amount are optimally possible, while maintaining the same or falling costs.
Dies wird erreicht, mit einem Wärmeübertrager nach Anspruch 1, einem Wärmeübertrager, insbesondere einen inneren Wärmeübertrager, der in einem Fluidkreislauf betreibbar ist, bei dem ein Wärmeübertrag zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid stattfinden kann, der mindestens einen ersten und einen zweiten Zulauf für jeweils eines der beiden Fluide aufweist und weiterhin einen ersten und einen zweiten Ablauf für jeweils eines der beiden Fluide aufweist, wobei der Wärmeübertrager dadurch gekennzeichnet ist, dass er in mindestens zwei Abschnitte unterteilt ist, wobei die Abschnitte dadurch gekennzeichnet sind, dass jeder Abschnitt von beiden Fluiden durchflossen wird, wobei die Fluide innerhalb mindestens eines Abschnittes im Gleichstrom zueinander fließen und in mindestens einem weiteren Abschnitt im Gegenstrom zueinander fließen.This is achieved with a heat exchanger according to
Vorteilhaft ist es, wenn der Wärmeübertrager als Plattenwärmeübertrager ausgeführt ist. Hierdurch ergeben sich insbesondere Vorteile in der technischen Realisierung, da durch die Plattenbauweise einfach kostengünstige Einzelteile verwendet werden können, die den Wärmeübertrager günstig herstellbar machen.It is advantageous if the heat exchanger is designed as a plate heat exchanger. This results in particular advantages in the technical realization, as can be used by the plate design simply inexpensive items that make the heat exchanger inexpensive to produce.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Strömungspfad der ersten Fluids innerhalb des Wärmeübertragers mindestens einmal in seiner Fließrichtung umgelenkt wird.Furthermore, it is expedient if the flow path of the first fluid within the heat exchanger is deflected at least once in its flow direction.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Strömungspfad des zweiten Fluids innerhalb des Wärmeübertragers in seiner Fließrichtung im Wesentlichen nicht umgelenkt wird.It is also advantageous if the flow path of the second fluid within the heat exchanger in its flow direction is not substantially deflected.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der erste Zulauf und der zweite Zulauf für das erste und für das zweite Fluid in Strömungsrichtung durch die Abschnitte betrachtet auf einer gleichen Seite des Wärmeübertragers angeordnet sind.It is furthermore advantageous if the first inlet and the second inlet for the first and for the second fluid, viewed in the flow direction through the sections, are arranged on the same side of the heat exchanger.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind der erste Zulauf und der zweite Zulauf für das erste und für das zweite Fluid in Strömungsrichtung durch die Abschnitte betrachtet auf einer gegenüberliegenden Seite des Wärmeübertragers angeordnet. In a further advantageous embodiment, the first inlet and the second inlet for the first and for the second fluid are arranged in the flow direction through the sections on an opposite side of the heat exchanger.
Auch ist es zweckmäßig, wenn der erste Ablauf und der zweite Ablauf für das erste und für das zweite Fluid in Strömungsrichtung durch die Abschnitte betrachtet auf einer gleichen Seite des Wärmeübertragers angeordnet sind.It is also expedient if the first outlet and the second outlet for the first and for the second fluid, viewed in the flow direction through the sections, are arranged on the same side of the heat exchanger.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind der erste Ablauf und der zweite Ablauf für das erste und für das zweite Fluid in Strömungsrichtung durch die Abschnitte betrachtet auf einer gegenüberliegenden Seite des Wärmeübertragers angeordnet.In a further advantageous embodiment, the first outlet and the second outlet for the first and for the second fluid are arranged, viewed in the flow direction through the sections, on an opposite side of the heat exchanger.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der Strömungspfad des ersten umgelenkten Fluids zwischen den Abschnitten umgelenkt wird. In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen kann die Umlenkung auch an anderen Stellen stattfinden.It is also advantageous if the flow path of the first deflected fluid is deflected between the sections. In further advantageous embodiments, the deflection may also take place at other locations.
Zweckmäßig ist es außerdem, wenn der Strömungspfad des zweiten Fluids in gleicher Richtung durch die Abschnitte führt.It is also expedient if the flow path of the second fluid leads in the same direction through the sections.
Vorteilhaft ist es außerdem, wenn die Strömungspfade des ersten und/oder des zweiten Fluids mehrflutig ausgeführt sind.It is also advantageous if the flow paths of the first and / or the second fluid are designed to be multi-flow.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn die beiden Strömungspfade mit dem gleichen Fluid durchströmt werden, wobei jedoch der Aggregatzustand der beiden Fluide in den beiden Strömungspfaden unterschiedlich ist.In an advantageous embodiment, it is expedient if the two flow paths through which the same fluid flows, but the physical state of the two fluids in the two flow paths is different.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen können einen Kältekreislauf für ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager aufweisen.Further advantageous embodiments can have a refrigeration cycle for a motor vehicle with a heat exchanger according to the invention.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen können eine modulare Baueinheit aufweisen, die einen oder mehrere Wärmeübertrager aufweist, wobei die Baueinheit zusätzlich einen oder mehrere Kältemittelsammler und/oder einen oder mehrere indirekt gekühlte Kondensatoren aufweisen kann.Further advantageous embodiments may have a modular unit which has one or more heat exchangers, wherein the unit may additionally comprise one or more refrigerant accumulators and / or one or more indirectly cooled condensers.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen sind in der nachfolgenden Figurenbeschreibung und in den Unteransprüchen beschrieben.Further advantages and embodiments are described in the following description of the figures and in the subclaims.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail on the basis of at least one embodiment with reference to the drawings. Show it:
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen, können die Abschnitte auch anders aufgeteilt sein und von den Fluiden in einer anderen Reihenfolge durchflossen werden. Auch können die Abschnitte hier mehrfach von einem oder beiden Fluiden durchströmt werden.In further advantageous embodiments, the sections can also be divided differently and the fluids flow through in a different order. Also, the sections can be traversed here several times by one or both fluids.
Die Zuläufe
Der Strömungspfad
Der Strömungspfad
Durch diese besonders vorteilhafte Führung der Strömungspfade
Die
In der
Der Strömungspfad
Der Strömungspfad
Der Wärmeübertrager
In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen kann der Wärmeübertrager
In der Konfiguration der
Abweichend zur Darstellung in
Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass eine längere Strömungsstrecke im Inneren des inneren Wärmeübertragers realisiert ist, in welcher die Fluide
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2010060657 A1 [0004] WO 2010060657 A1 [0004]
- DE 102006005245 A1 [0006] DE 102006005245 A1 [0006]
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