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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgaskühler und ein Verfahren zur Kühlung von Abgasen, insbesondere von Abgasen von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, sowie zur Nutzung der im Abgas transportierten Wärme.
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Abgaskühler sind insbesondere von Personenkraftwagen bekannt, wobei sie dort zur Kühlung des Abgases zwecks Verringerungen von Schadstoffen, wie z. B. Stickoxiden, eingesetzt werden, und/oder um Wärme des Abgases zur Verfügung zu stellen. Zur Realisierung des letztgenannten Zwecks weist ein solcher Abgaskühler eine Wärmetauscherfunktion auf. Dabei wird ein Kühlmedium derart durch den Abgaskühler geführt, dass im Abgas enthaltene Wärme auf das Kühlmedium übertragen wird.
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Insbesondere bei der Anordnung von Abgaskühlern in Personenkraftwagen besteht die Forderung hoher Leistungsdichten. Das heißt, dass die Abgaskühler ein geringeres Gewicht sowie ein geringes Bauvolumen bei gleichzeitig hoher Wärmeübertragungsleistung aufweisen sollen.
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Es ist demzufolge die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgaskühler sowie ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen kostengünstig und zuverlässig eine effiziente Wärmeübertragung bzw. Abkühlung des Abgases mit einem geringen Bauraum und geringen Gewicht verbindbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird der erfindungsgemäße Abgaskühler nach Anspruch 1 zur Verfügung gestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Abgaskühlers sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 angegeben. Weiterhin wird ein Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges mit dem erfindungsgemäßen Abgaskühler sowie ein Kraftfahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Abgasstrang nach Ansprüchen 13 und 14 zur Verfügung gestellt.
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Außerdem wird ein Verfahren zur Bereitstellung thermischer Energie mit Hilfe des Abgaskühlers in Anspruch 15 beschrieben.
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Der erfindungsgemäße Abgaskühler weist wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung zur Realisierung eines ersten Volumenstromes eines Abgases, insbesondere eines Verbrennungsmotorabgases, auf, sowie einen Strömungsraum zur Realisierung eines zweiten Volumenstromes eines Kühlmediums, wobei die Strömungsleiteinrichtung zumindest teilweise im Strömungsraum angeordnet ist und mehrere zum ersten Volumenstrom hin ausgerichtete konvexe Formelemente aufweist. Vorzugsweise sind mehrere Strömungsleiteinrichtungen vorhanden, die alle im Strömungsraum angeordnet sind. Wenigstens ein und vorzugsweise alle Strömungsleiteinrichtungen, die vorzugsweise als Rohre ausgestaltet sind, weisen an ihren Innenseiten mehrere konvexe Formelemente auf, die in den Raum hineinragen, der durch die jeweilige Strömungsleiteinrichtung eingeschlossen ist und der den ersten Volumenstrom leitet. Dadurch, dass die Strömungsleiteinrichtungen zumindest teilweise im Strömungsraum angeordnet sind, wird erreicht, dass das Kühlmittel im Strömungsraum die Strömungsleiteinrichtungen umströmt und dabei die Abgabe von Wärme vom Abgas in der Strömungsleiteinrichtung auf das Kühlmittel im Strömungsraum ermöglicht. Dadurch werden geringe Strahlungs- und Leistungsverluste sowie eine optimal wärmetechnische Ausnutzung der Einbauten des Abgaskühlers realisiert, da im Wesentlichen sämtliche Wärmeübertragungsteile vorzugsweise vollständig gekühlt werden.
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Der Abgaskühler ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass ein vereinfachter Austausch der Strömungsleiteinrichtungen, insbesondere wenn sie als in Rohrbündeln zusammengefasste Rohre ausgestaltet sind, realisiert werden kann.
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Durch die Anordnung der konvexen Formelemente einer jeweiligen Strömungsleiteinrichtung wird eine Vergrößerung der Oberfläche der Strömungsleiteinrichtung erreicht, wodurch sich verbesserte Wärmeübertragungsraten bzw. hohe Wärmeübertragungsleistungen realisieren lassen. Außerdem werden Turbulenzen im wandnahen Bereich der Strömungsleiteinrichtung erzeugt, so dass Ablagerungen von Abgas-Partikeln wie z. B. Ruß bzw. allgemeiner Verschmutzungen in der Strömungsleiteinrichtung verhindert bzw. verringert werden und demzufolge eine Zunahme der Wandstärke der Strömungsleiteinrichtung sowie ein Zusetzen der Strömungsleiteinrichtung verhindert wird, so dass ein effizienter Betrieb des Abgaskühlers über einen längeren Zeitraum gewährleistet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das konvexe Formelement in einer senkrecht zur Ebene der Oberfläche, an oder in der das konvexe Formelement angeordnet ist, und durch seinen höchsten Punkt verlaufenden Schnittebene eine Querschnittsfläche aufweist, die durch eine im Wesentlichen bogenförmige Kante sowie eine an die bogenförmige Kante angeschlossene Kante begrenzt ist, die im Wesentlichen als Tangente ausgeführt ist, wobei die als Tangente ausgeführte Kante in die Oberfläche übergeht. Ein derartiges konvexes Formelement hat somit die Form eines halben sogenannten NACA-Profils oder auch eines halben Tropfenprofils. Das heißt, dass es sich bei diesem konvexen Formelement insgesamt um ein konvex gewölbtes Gebilde handelt, bei der die als Tangente ausgeführte Kante die bogenförmige Kante weiterführt. Dabei ist das konvexe Formelement derart ausgerichtet, dass die in der Querschnittsfläche als Tangente ausgeführte Kante als erste überströmt wird und danach die bogenförmige Kante. Das heißt, dass zuerst der flachere Bereich des konvexen Formelementes über- bzw. umströmt wird, so dass starke Verwirbelungen an und hinter dem konvexen Formelement entstehen, die die Ablagerung bzw. das Absetzen von Partikeln verhindern.
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Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf asymmetrische konvexe Formelemente an der Strömungsleiteinrichtung eingeschränkt, sondern es können alternativ auch symmetrisch geformte konvexe Formelemente oder ein Gemisch aus asymmetrisch geformten und symmetrisch geformten konvexen Formelementen an der Strömungsleiteinrichtung vorhanden sein.
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Der erfindungsgemäße Abgaskühler kann einen oder mehrere Abgaszüge aufweisen. Vorzugsweise weist der Abgaskühler wenigstens zwei Abgaszüge, insbesondere drei Abgaszüge auf. Ein Abgaszug ist dabei eine konstruktive Einrichtung, die bewirkt, dass das Abgas eine bestimmte Volumenstromrichtung aufweist, so dass bei lediglich zwei Abgaszügen das Abgas sukzessiv in zwei entgegengesetzten Richtungen durch den Abgaskühler geführt wird und bei Ausgestaltung des Abgaskühlers mit drei Abgaszügen das Abgas erst in einer ersten Richtung in einer ersten Strömung geführt wird, dann in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung durch den Abgaskühler geführt wird und danach wieder in der ersten Richtung, jedoch parallel zur ersten Strömung, durch den Abgaskühler geführt wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abgaskühlers ist auch das Kühlmittel mehrzügig durch den Abgaskühler leitbar.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Abgaskühler einen Abgasrückführungskanal aufweist, der im Abgasströmungspfad zwischen den Abgaszügen angeordnet ist. Damit wird erreicht, dass ein Abgaseintritt sowie ein Abgasaustritt im Wesentlichen an den gegenüberliegenden Seiten des Abgaskühlers angeordnet werden können, wodurch eine einfachere Platzierung im zur Verfügung stehenden Bauraum und/oder eine einfachere Montage ermöglicht wird, bei gleichzeitiger Gewährleistung eines im Wesentlichen linear verlaufenden Abgas-Volumenstroms stromaufwärts und stromabwärts des Abgaskühlers. Zudem lässt sich dadurch ein hoher abgasseitiger Druckverlust vermeiden.
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Der Abgasrückführungskanal ist vorzugsweise ein Blechkanal, der gegebenenfalls auch die nach innen gerichteten Formelemente aufweisen kann. Er kann zudem eckig und aus mehreren Blechen zusammengesetzt sein.
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Das heißt, dass auch der Abgasrückführungskanal zur Übertragung von Wärme des Abgases auf das Kühlmedium einsetzbar ist. In dieser Ausgestaltung bildet der Abgasrückführungskanal selbst einen Abgaszug aus.
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Der erfindungsgemäße Abgaskühler ist weiterhin dann günstig ausgestaltet, wenn er wenigstens einen Kühlmediumrückführungskanal aufweist. Dadurch kann das Kühlmedium in Abhängigkeit von seiner jeweiligen Temperatur optimal in die Bereiche des Abgaskühlers geführt werden, in denen, in Abhängigkeit von der Temperatur des dort vorhandenen Abgases, ein optimaler Temperatur-Gradient vorhanden ist, um eine effiziente Wärmeübertragung zwischen dem Abgas bzw. der das Abgas enthaltenden Strömungsleiteinrichtung und dem Kühlmedium zu realisieren.
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Bei Anordnung des Abgasrückführungskanals bietet es sich an, dass der Kühlmediumrückführungskanal einen Ringspalt um den Abgasrückführungskanal ausbildet. Insbesondere in dieser Ausgestaltung wird zusätzlich zur Wärmeübertragung im Strömungsraum auch eine Wärmeübertragung zwischen Abgasrückführungskanal und Kühlmediumrückführungskanal erreicht.
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Die konvexen Formelemente der Strömungsleiteinrichtung können derartig realisiert sein, dass an der Außenseite der jeweiligen Strömungsleiteinrichtung entsprechend ausgebildete konkave Formelemente vorhanden sind. So können z. B. bei einem Einprägen bzw. Einbeulen der Strömungsleiteinrichtungen zur Erzeugung der konvexen Formelemente an deren Innenseite und Verwendung eines Metallrohrs zur Herstellung der Strömungsleiteinrichtung entsprechende konkave Formelemente an der Außenseite der Strömungsleiteinrichtung erzeugt werden. Diese konkaven Formelemente erzeugen im Kühlmedium, welches an der Außenseite der Strömungsleiteinrichtung anliegt, ebenfalls Turbulenzen, wodurch Ablagerungen auf der Außenseite der Strömungsleiteinrichtungen verhindert bzw. verringert werden. Durch die konkaven Formelemente lässt sich eine Verbesserung der Wärmeübertragung auf der Außenseite der Strömungsleiteinrichtung bzw. im Strömungsraum durch Wechselwirkung mehrerer konkaver und/ oder konvexer Formelemente auf parallel zueinander verlaufenden und insbesondere längs angeströmten Strömungsleiteinrichtungen erzielen.
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Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Anordnung der konkaven Formelemente eingeschränkt, sondern die Strömungsleiteinrichtungen können auch ohne derartige konkave Formelemente ausgeführt sein.
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In weiterer vorteilhafter Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Abgaskühler an der Außenseite der Strömungsleiteinrichtung konvexe Formelemente aufweist.
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Diese nach außen gerichteten konvexen Formelemente können zusätzlich oder alternativ zu den konkaven Formelementen auf der Außenseite der Strömungsleiteinrichtung angeordnet sein.
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In besonders günstiger Ausgestaltung des Abgaskühlers sind die konvexen Formelemente auf der Außenseite der Strömungsleiteinrichtung bei der Einbringung der konkaven Formelemente, die zwecks Herstellung der nach innen gerichteten konvexen Formelemente erzeugt wurden, entstanden. Die konvexen Formelemente auf der Außenseite bewirken eine partielle Vergrößerung eines Durchmessers eines als Strömungsleiteinrichtung eingesetzten Rohres.
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Zur weiteren Erhöhung der Effizienz der Wärmeübertragung und/ oder zur Ermöglichung katalytischer Reaktionen kann der Abgaskühler an der Oberfläche der Innen- und/ oder der Außenseite der Strömungsleiteinrichtung wenigstens gebietsweise eine Mikrostruktur aufweisen. Die Mikrostruktur kann auf den konkaven bzw. konvexen Formelementen und/ oder daneben aufgebracht sein.
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Die Mikrostruktur kann aus mehreren Vorsprüngen bestehen, deren maximaler Abstand von der Oberfläche weniger als 100 μm beträgt.
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Vorzugsweise haben die Vorsprünge die Form eines Stiftes, der sich mit seiner Längsachse entweder senkrecht oder unter einem Winkel zwischen 30° und 90° zur Oberfläche erstreckt.
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Die Anzahl der Vorsprünge ist je Flächeneinheit in Abhängigkeit von der Dicke der stiftförmigen Vorsprünge gestaltet, wobei für eine Anzahl von 102/ cm2 bis 108/ cm2 die Dicke zwischen 100 μm und 0,2 μm liegt.
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Die Länge der stiftförmigen Vorsprünge sollte zwischen 10 μm und 195 μm liegen.
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Die lichte Weite zwischen den stiftförmigen Vorsprüngen sollte zwischen 0,6 μm und 1000 μm liegen.
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Die Stiftform kann in Richtung Pilz-, Kegel- oder Nadelform variieren.
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In alternativer Ausgestaltung besteht die Mikrostruktur aus einer porösen Schicht, wobei die Poren eine Tiefe von weniger als 200 μm aufweisen. Auch hier ist vorgesehen, dass die Poren im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet sind, wobei sich die Hohlzylinder mit ihrer Längsachse entweder senkrecht oder unter einem Winkel zwischen 30° und 90° zur Oberfläche erstrecken.
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Die Anzahl der Poren ist je Flächeneinheit in Abhängigkeit von der lichten Weite der Poren gestaltet, wobei für eine Anzahl von 102/ cm2 bis 108/ cm2 die lichte Weite zwischen 100 μm und 0,2 μm liegt.
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Die Länge der Poren sollte zwischen 10 μm und 195 μm liegen.
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Der Abstand zwischen den Poren sollte zwischen 0,6 μm und 1000 μm liegen.
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Die poröse Schicht ist vorzugsweise aus einem Material aus der Gruppe der Zeolithe hergestellt.
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Eine derartige poröse Schicht kann eine Katalysatorfunktion erfüllen, so dass ein derartig ausgestalteter Abgaskühler neben der Abgasreinigungs- und Wärmenutzungsfunktion auch eine Katalysatorfunktion aufweist.
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Die Oberfläche einer Strömungsleiteinrichtung kann dabei gebietsweise mit der die Vorsprünge ausbildenden Mikrostruktur und mit der die poröse Schicht ausbildenden Mikrostruktur versehen sein.
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Mit dem erfindungsgemäßen Abgaskühler lässt sich thermodynamisch, wärme- und strömungstechnisch optimal sowie im Wesentlichen verschmutzungsresistent die Kühlung von Abgas und/oder die Wärmeabfuhr vom Abgas und weitere Nutzung der Abgaswärme erreichen. Durch die Anordnung der konvexen Formelemente kann eine kompakte Bauweise gewährleistet werden. Durch die Mehrzügigkeit und die dadurch bedingte Möglichkeit, die Medien im Gegenstromprinzip aneinander vorbeizuführen, ist die Wärmeübertragungseffizienz erhöht.
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Die zur Produktion des erfindungsgemäßen Abgaskühlers einzusetzenden Materialen bzw. Halbzeuge sind relativ kostengünstig erhältlich und verarbeitbar, so dass eine effiziente Herstellung des Abgaskühlers gewährleistet ist.
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Die Erfindung ergänzend wird ein Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung gestellt, welcher wenigstens einen erfindungsgemäßen Abgaskühler aufweist, der im Abgasströmungspfad des Abgasstranges eingekoppelt ist.
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Außerdem wird ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, welches einen erfindungsgemäßen Abgasstrang aufweist.
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Weiterhin wird ein Verfahren zur Bereitstellung thermischer Energie beschrieben, bei dem ein Abgas durch einen erfindungsgemäßen Abgaskühler geleitet wird, wobei Wärme vom Abgas über wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung auf ein den Abgaskühler durchströmendes Kühlmedium übertragen wird und das erwärmte Kühlmittel aus dem Abgaskühler heraus geleitet wird. Die im Kühlmedium gespeicherte Wärme wird somit für weitere Nutzung und/ oder zur Umwandlung in mechanische und/ oder elektrische Energie verwertbar.
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden an Hand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
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Es zeigt
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1 einen erfindungsgemäßen Abgaskühler in Schnittansicht,
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2 einen erfindungsgemäßen Abgaskühler in Schnittansicht von der Seite,
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3 ein konvexes Formelement in Schnittansicht,
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4 eine Strömungsleiteinrichtung mit daran angeordneten konvexen Formelementen einer ersten Ausführungsform,
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5 eine Strömungsleiteinrichtung mit daran angeordneten konvexen Formelementen einer zweiten Ausführungsform
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6 mehrere quer angeströmte Strömungsleiteinrichtungen in Schnittansicht,
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7 zwei längs angeströmte Strömungsleiteinrichtung mit konkaven Formelementen an der Außenseite in Schnittansicht von der Seite, und
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8 zwei längs angeströmte Strömungsleiteinrichtung mit konvexen Formelementen an der Außenseite in Schnittansicht von der Seite.
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Zur allgemeinen Erläuterung des konstruktiven Aufbaus des erfindungsgemäßen Abgaskühlers 1 wird auf die 1 und 2 verwiesen.
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Der Abgaskühler 1 weist ein Gehäuse 4 auf, an dem an einer Seite ein Abgas-Eintritt 2 und an der gegenüberliegenden Seite ein Abgas-Austritt 3 angeordnet ist. Im Abgaskühler 1 ist konstruktiv ein Abgasströmungspfad 10 realisiert, der das Abgas vom Abgas-Eintritt 2 zum Abgas-Austritt 3 leitet. So strömt ein erster Volumenstrom 11, der z. B. Verbrennungsmotoren-Abgas aufweist, durch mehrere Strömungsleiteinrichtungen 12, die in den 1 und 2 mit gestrichelten Linien angedeutet sind. Der erste Volumenstrom 11 wird durch mehrere Strömungsleiteinrichtungen 12 geführt, auf der rechten Seite des Abgaskühlers 1 umgelenkt und durch einen Abgasrückführungskanal 13 wieder zur linken Seite des Abgaskühlers 1 geleitet, wo er erneut umgelenkt und durch weitere Strömungsleiteinrichtungen 12 wieder zur rechten Seite des Abgaskühlers 1 geführt und dort aus dem Abgas-Austritt 3 herausgeleitet wird. Dadurch bildet der Abgasrückführungskanal 13 einen Abgaszug aus, der hier als zweiter Abgaszug 15 zwischen dem ersten Abgaszug 14 und dem dritten Abgaszug 16 angeordnet ist. Der erste Volumenstrom 11 strömt mäanderförmig durch den Abgaskühler 1. Zwecks Abkühlung des Abgases im ersten Volumenstrom 11 wird dabei Abgas-Wärme zumindest teilweise in ein Kühlmittel in einem zweiten Volumenstrom eingetragen, welcher durch ein Kühlmittel-Eintritt 5 in den Abgaskühler 1 eingeführt wird, dort in den Strömungsraum 20 gelangt und im Wesentlichen auf der linken Seite des Abgaskühlers 1 umgelenkt und durch einen Kühlmediumrückführungskanal 22 wiederum zur rechten Seite des Abgaskühlers 1 geleitet wird, wo er erneut umgelenkt wird und wiederum in den Strömungsraum 20 gelangt, auf der er auf der linken Seite durch den Kühlmittel-Austritt 6 herausgeleitet wird. Durch die Ein- und Ausleitung des zweiten Volumenstroms in den bzw. die Strömungsräume 20 an jeweils gegenüberliegenden Seiten wird eine optimale Verteilung des zweiten Volumenstroms 21 bzw. des darin enthaltenen Kühlmittels im Kühlungsraum 20 realisiert, so dass Wärme vom Abgas über die Strömungsleiteinrichtungen 12 im Strömungsraum 20 effizient auf das Kühlmittel im zweiten Volumenstrom 21 übertragen werden kann.
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Wie insbesondere 2 entnehmbar ist, ist der Abgasrückführungskanal 13 im Wesentlichen zentral im Kühlmediumrückführungskanal 22 angeordnet, so dass der Kühlmediumrückführungskanal 22 einen Ringspalt 23 um den Abgasrückführungskanal 13 ausbildet. Mit den dargestellten Strömungszeichen in den Strömungsleiteinrichtungen 12 sowie im Abgasrückführungskanal wird die jeweilige Strömungsrichtung des ersten Volumenstroms 11 angedeutet.
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Zur Vergrößerung der Oberfläche der Strömungsleiteinrichtungen 12 haben diese an ihren Innenseiten und somit in den ersten Volumenstrom 11 hineinragend konvexe Formelemente, die die Oberfläche der Strömungsleiteinrichtungen 12 an deren Innenseite vergrößern. Eine Ausführungsform eines derartigen konvexen Formelementes 30 ist in 3 dargestellt. Ersichtlich ist, dass es an der Oberfläche 31, die in diesem Fall die Innenseite einer Strömungsleiteinrichtung 12, die z. B. durch ein Rohr ausgebildet sein kann, ausgebildet ist. Von dieser Oberfläche 31 erstreckt sich, im Querschnitt des konvexen Formelementes 30, ein Bogenbereich, der im Querschnitt gesehen eine bogenförmige Kante 33 ausbildet, an die (im Querschnitt) eine Tangente angeschlossen ist, die wiederum in die Oberfläche 31 übergeht.
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Ein dieses konvexe Formelement 30 überströmender Volumenstrom ist durch die dargestellten Strömungslinien 36 angedeutet, wobei der Volumenstrom in Richtung der Strömungsrichtung 35 verläuft. Dadurch, dass der Volumenstrom zuerst die Tangente 34 überströmt und danach erst den Bereich, der im Querschnitt die bogenförmige Kante 33 ausbildet, werden starke Turbulenzen 37 hinter der bogenförmigen Kante 33 erzeugt. Dies verhindert bzw. verringert ein Absetzen von Partikeln, wie z. B. von Rußpartikeln des Abgases. Dadurch erfolgen keine Ablagerungen auf der Oberfläche 31 und somit keine Wanddickenzunahme, die die Wärmeübertragung erschweren würde. Außerdem wird ein Zusetzen der Strömungsleiteinrichtung 12 mit Ablagerungen verhindert.
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Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Anordnung von derartigen, in 3 dargestellten asymmetrischen konvexen Formelementen 30 eingeschränkt, sondern die konvexen Formelemente können auch einen in Draufsicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wie es in 4 angedeutet ist. Derartige konvexe Formelemente haben auch in einer Schnittansicht von der Seite, wie sie in 3 in Bezug auf asymmetrische konvexe Formelemente 30 gezeigt ist, eine symmetrische Form.
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Dabei sind in den 4 und 5 Draufsichten auf die Innenseite einer mit den konvexen Formelementen 30 versehenden Strömungsleiteinrichtung 12 dargestellt.
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Aus 5 ist ersichtlich, dass ein wie in 3 in Seitenansicht dargestelltes konvexes Formelement 30 mit asymmetrischer Form auch in Draufsicht eine asymmetrische, sogenannte Tropfen- bzw. Fischform aufweist.
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Auf den in den 4 und 5 dargestellten konvexen Formelementen sowie auch auf benachbarten Arealen kann eine (hier nicht dargestellte) Mikrostruktur angeordnet sein.
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Aus 6 sind mehrere quer angeströmte Strömungsleiteinrichtungen in Schnittansicht ersichtlich, wobei erkennbar ist, dass Strömungslinien 36 im Wesentlichen der Kontur der Oberflächen der Strömungsleiteinrichtungen 12 folgen. Außerdem ist erkennbar, dass nebeneinander angeordnete konkave Formelemente 41 und konvexe Formelemente 42 an der Außenseite 40 jeweils Abweichungen von der ursprünglichen Form 43 und deren Größe ausbilden.
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7 zeigt zwei längs angeströmte Strömungsleiteinrichtungen in Form eines ersten Rohres 60 und eines parallel dazu abgeordneten zweiten Rohres 70, die konkave Formelemente 41 an der Außenseite 40 aufweisen. Durch diese konkaven Formelemente 41 bilden sich bei der dargestellten Längsanströmung mit der Strömungsrichtung 35 Turbulenzen 37 aus, die die Ablagerung von Verschmutzungen an der Außenseite 40 verhindern und somit die Zunahme der Wanddicke unterbinden, so dass dauerhaft eine effiziente Wärmeübertragung gewährleistet ist.
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Ähnliches ist der 8 entnehmbar, in der zwei längs angeströmte Strömungsleiteinrichtungen in Form eines ersten Rohres 60 und eines parallel dazu abgeordneten zweiten Rohres 70 mit konvexen Formelementen 42 an der Außenseite 40 dargestellt sind. Auch hier führt die Längsanströmung zu Turbulenzen 37, die die Verschmutzungsneigung minimieren.
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Bei geeigneter Dimensionierung der konvexen Formelemente 42 sowie geeigneter Abstände zueinander an jeder Strömungsleiteinrichtung sowie an benachbarten Strömungsleiteinrichtungen kann jedoch auch eine laminare Strömung erzeugt werden, die Druckverluste, hervorgerufen durch konvexe Formelemente 42 an der Außenseite 40 und die dadurch bedingten Turbulenzen, ggf. kompensieren können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abgaskühler
- 2
- Abgas-Eintritt
- 3
- Abgas-Austritt
- 4
- Gehäuse
- 5
- Kühlmittel-Eintritt
- 6
- Kühlmittel-Austritt
- 10
- Abgasströmungspfad
- 11
- erster Volumenstrom
- 12
- Strömungsleiteinrichtung
- 13
- Abgasrückführungskanal
- 14
- erster Abgaszug
- 15
- zweiter Abgaszug
- 16
- dritter Abgaszug
- 20
- Strömungsraum
- 21
- zweiter Volumenstrom
- 22
- Kühlmediumrückführungskanal
- 23
- Ringspalt
- 30
- konvexes Formelement
- 31
- Oberfläche
- 32
- höchster Punkt
- 33
- bogenförmige Kante
- 34
- Tangente
- 35
- Strömungsrichtung
- 36
- Strömungslinie
- 37
- Turbulenz
- 40
- Außenseite
- 41
- konkaves Formelement an der Außenseite
- 42
- konvexes Formelement an der Außenseite
- 43
- ursprüngliche Form
- 60
- erstes Rohr
- 70
- zweites Rohr
