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Die Erfindung betrifft einen Lamellenrohrwärmeübertrager gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Wärmepumpe mit einem derartigen Lamellenrohrwärmeübertrager gemäß des Patentanspruchs 9 sowie ein Wärmepumpengerät mit einer derartigen Wärmepumpe gemäß des Patentanspruchs 10.
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Bei vielen elektrischen Geräten wird heutzutage vom Benutzer sehr auf die Energieeffizienz geachtet, so dass die Energieeffizienz eines elektrischen Geräts im Betrieb ein wesentlicher Faktor der Kaufentscheidung des Benutzers als Endkunde sein kann. Dies betrifft auch Haushaltsgeräte allgemein und insbesondere Haushaltsgeräte wie z.B. Wäschetrockner oder Waschtrockner, welche einen vergleichsweise hohen Energiebedarf im Betrieb aufweisen können.
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Um gerade bei Wäschetrocknern und Waschtrocknern eine möglichst hohe Energieeffizienz im Betrieb zu erreichen, werden diese üblicherweise als Wärmepumpentrockner ausgeführt, da Wärmepumpen grundsätzlich vergleichsweise energieeffizient betrieben werden können. Wärmepumpenwäschetrockner und Wärmepumpenwaschtrockner sind daher am Markt weit verbreitet.
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Eine Wärmepumpe besteht grundsätzlich aus einem geschlossenen Wärmepumpenkreislauf mit einem Kompressor (auch Verdichter genannt), einem Verflüssiger (auch Kondensator genannt), einer Drossel wie z.B. einem Expansionsventil oder einer Kapillare und einem Verdampfer. Diese Elemente können auch als Kältekreislauf oder Wärmepumpenkreislauf bezeichnet werden. Über diesen Wärmepumpenkreislauf kann der Prozessluft des Wäschetrockners die Feuchtigkeit entzogen werden, die zuvor der Wäsche entzogen wurde.
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Aus der Sicht des Prozessluftkreislaufs betrachtet wird hierzu die zuvor durch den Wärmepumpenkreislauf entfeuchtete und aufgeheizte, d.h. getrocknete und erwärmte Prozessluft über ein Gebläse des Wärmepumpenkreislaufs, dem Prozessluftgebläse, durch einen Luftzuführungskanal in eine Wäschetrommel des Wäschetrockners geführt. In der Wäschetrommel wird die zu trocknende Wäsche mittels eines Trommelantriebs üblicherweise durch Rotation bewegt, damit die Prozessluft die Wäsche möglichst vollständig und gleichmäßig erreichen kann. Die Prozessluft nimmt hierbei Feuchtigkeit aus der Wäsche auf und trocknet diese dadurch. Die feuchte Prozessluft gelangt dann über einen Luftrückführungskanal in den Wärmepumpenkreislauf zurück.
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Innerhalb der Wärmepumpe wird im Verdampfer die der Wäsche entzogene Feuchtigkeit aus der Prozessluft kondensiert und in flüssiger Form nach außen hin abgeführt. Die der Prozessluft hierbei entzogene Energie wird der Prozessluft anschließend durch den Verflüssiger wieder zugeführt, so dass die Prozessluft entfeuchtet und aufgeheizt den Wärmepumpenkreislauf in Richtung Wäschetrommel wieder verlassen kann. Der Kreislauf der Prozessluft wird auf diese Weise seinerseits geschlossen.
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Der Verflüssiger und der Verdampfer stehen dabei jeweils zum einem mit der Prozessluft und zum anderen mit dem Kältemittel des Wärmepumpenkreislaufs in Kontakt, um zwischen diesen den Austausch thermischer Energie zu ermöglichen. Somit stellen der Verflüssiger und der Verdampfer Wärmetauscher dar, welche üblicherweise als Lamellenrohrwärmetauscher ausgeführt werden. Dabei wird das Kältemittel in Rohren durch eine Mehrzahl parallel zueinander angeordneter Lamellen geführt, welche ihrerseits senkrecht zur Orientierung der Rohre von der Prozessluft durchströmt werden. Über die Lamellen findet der wesentliche Austausch von Wärme statt.
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Um eine gute Wärmeübertragung in einem Lamellenrohrwärmetauscher zu erhalten, wird üblicherweise eine möglichst große Lamellenoberfläche angestrebt. Dabei sind jedoch die Maße des Wärmetauschers und damit die Erstreckung der Lamellen sowie deren Anzahl übereinander begrenzt, da im Wärmetauscher nur ein bestimmter Bauraum für den Verflüssiger sowie für den Verdampfer zur Verfügung steht.
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Um die Wärmeübertragungsflächen der Lamellen eines Lamellenrohrwärmetauschers dennoch zu vergrößern, ist es z.B. aus der
DE 39 18 610 C2 bekannt, die Oberflächen der Lamellen fein zu strukturieren. Dies kann jedoch zu dem Nachteil führen, dass die hygienischen Eigenschaften durch mögliche Ablagerungen und Anhaftungen an der Lamellenoberfläche deutlich verschlechtert werden können. Dies kann z.B. für Flusen gelten, welche mit der Prozessluft in die Wärmepumpe gelangen können.
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Aus der
DE 86 28 175 U1 ist ein Lamellenrohrwärmetauscher bekannt, bei dem die Lamellen derartig wellenförmig verformt sind, dass die Wellenlängsrichtung quer zur Strömungsrichtung der Luft wie z.B. der Prozessluft als erstes Wärmeübertragerfluid verläuft. Hierdurch kann zwar die Wärmeübertragungsfläche der Lamellen bei gleichem Bauraum vergrößert werden, jedoch wird gleichzeitig der Strömungswiderstand der Prozessluft erhöht. Dies kann zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrads der Wärmepumpe führen.
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Aus der
DE 10 2010 023 684 A1 ist ein Lamellenrohrwärmeübertrager mit im Abstand zueinander angeordneten Lamellen zur gemeinsamen Verrippung mehrerer Wärmeübertragerrohre bekannt, bei dem ein erstes Wärmeübertragerfluid wie z.B. Luft längs der Oberfläche der Lamellen und ein zweites Wärmeübertragerfluid wie z.B. ein Kältemittel in den Wärme-übertragerrohren geführt wird. Zur Vergrößerung der Lamellenflächen und damit zur Erhöhung des Wirkungsgrads sind die Lamellen mit in Strömungsrichtung des ersten Wärmeübertragerfluids verlaufenden Umformungen versehen. Hierdurch kann die Oberfläche der Lamellen vergleichbar der
DE 86 28 175 U1 erhöht werden, ohne die dort verursachte Erhöhung des Strömungswiderstands des ersten Wärmeübertragerfluids zu bewirken.
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Dennoch laufen die Wellen, welche durch die Umformungen gebildet werden, regelmäßig auf einen Rohrdurchbruch auf, so dass sich dort das erste Wärmeübertragerfluid stauen und in die benachbarte Wellen einströmen kann. Dies kann die Strömung des ersten Wärmeübertragerfluids auf diese Art und Weise beeinträchtigen.
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Die
DE 36 35 940 A1 beschreibt eine Lamelle für die gemeinsame Verrippung mehrerer Wärmetauscherrohre. Die Lamelle ist in Strömungsrichtung eines ersten Wärmetauscherfluids in Form von Umgebungsluft gewellt ausgebildet. Auf der gewellten Oberfläche der Lamelle sind lokale Luftleitprofile angeformt, wobei die Luftleitprofile geschlossene Ausbuchtungen mit geringerer Höhe als der Lamellenabstand im Lamellenrohrwärmetauscher sind. Ferner sind die Ausbuchtungen jeweils auf einer Flanke der Wellung angeordnet.
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Die
DE 195 31 383 A1 beschreibt einen Wärmeübertrager, dessen Rippen bzw. Lamellen mit hutzenförmigen Ausprägungen versehen sind. Hierdurch soll das die Rippen bzw. Lamellen anströmende Fluid zum Teil durch deren Ebene hindurch umgelenkt werden, wobei gleichzeitig Längswirbel im Fluidstrom induziert werden. Daraus soll eine erhöhte Durchmischung des Fluids, kombiniert mit einer steten Zerstörung und Neubildung von Anlaufgrenzschichten, resultieren, wodurch eine Steigerung des Wärmeübergangs bewirkt werden soll.
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Die
DE 20 2005 009 948 U1 beschreibt ein Wärmetauscherelement mit nebeneinander liegenden, wärmeübertragenden, glatten Wänden, die zwischen sich Strömungskanäle mit vorgewählten Kanalbreiten für wenigstens ein Fluid begrenzen und mit beidseitig und quer zu gedachten Mittelebenen abstehenden Wellen versehen sind, die vorgewählte Wellenlängen und Scheitel mit Krümmungsradien sowie quer zu den Mittelebenen gemessene Scheitelabstände aufweisen. Die Kanalbreite, der Scheitelabstand und der Krümmungsradius stehen in einem vorgewählten Verhältnis zueinander.
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Der Erfindung stellt sich das Problem, einen Lamellenrohrwärmeübertrager der eingangs beschrieben Art mit einer weiter verbesserten Wärmeübertragung bereitzustellen. Insbesondere soll die Kondensatgewinnung verbessert werden. Alternativ oder zusätzlich sollen die Druckverluste in einem derartigen Lamellenrohrwärmeübertrager verringert werden. Zumindest soll eine Alternative zu bekannten Lamellenrohrwärmeübertragern geschaffen werden.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch einen Lamellenrohrwärmeübertrager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Wärmepumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 sowie durch ein Wärmepumpengerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
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Somit betrifft die vorliegende Erfindung einen Lamellenrohrwärmeübertrager mit einer Mehrzahl von Lamellen, welche sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung und in einer Querrichtung erstrecken und welche in einer vertikalen Richtung zueinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Lamellen ausgebildet sind, von einem ersten Wärmeübertragerfluid in dessen Strömungsrichtung umströmt zu werden, so dass zwischen den Lamellen und dem ersten Wärmeübertragerfluid eine Wärmeübertragung stattfinden kann, wobei die Lamellen jeweils wenigstens eine Durchtrittsöffnung, vorzugsweise jeweils eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen, zur gemeinsamen Aufnahme jeweils eines Rohrs aufweisen, so dass zwischen dem Rohr und den Lamellen eine Wärmeübertragung stattfinden kann, wobei wenigstens eine Lamelle wenigstens eine Durchtrittsöffnung aufweist, welche von einer Ringfläche umgeben wird.
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Um bei den Lamellen eines derartigen Lamellenrohrwärmeübertragers die Wärmeübertragung zwischen einem ersten Wärmeübertragerfluid, wie z.B. Luft, welches die Lamellen umströmen kann, und einem zweiten Wärmeübertragerfluid, wie z.B. einem Kältemittel eines Kreislaufs einer Wärmepumpe, welches das Rohr bzw. die Rohe durchströmen kann, zu verbessern, ist erfindungsgemäß die Ringfläche als wabenförmige Erhebung ausgebildet.
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Hierdurch kann zum einen die Fläche der Lamelle vergrößert werden, so dass mehr Fläche für einen Wärmeaustausch mit dem ersten Wärmeübertragerfluid zur Verfügung stehen kann.
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Zum anderen kann der Ablauf eines kondensierten Fluids wie z.B. Wasser aus dem ersten Wärmeübertragerfluid wie z.B. der feuchten Prozessluft des Luftrückführungskanals eines Wärmepumpenwäschetrockners durch die wabenförmige Ausbildung der Ringflächen begünstigt werden. Dabei liegt diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass durch das Kondensieren von Feuchtigkeit aus dem ersten Wärmeübertragerfluid auf der Oberfläche der Lamellen dort ein Wasserfilm entstehen kann, welcher sich auf die Wärmeübertragung zwischen den Lamellen und dem ersten Wärmeübertragerfluid auswirken kann.
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Dies kann zum einen dadurch erfolgen, dass durch den Wasserfilm der Abstand zwischen den Lamellen verringert wird, so dass die Strömung des ersten Wärmeübertragerfluids reduziert werden kann. Mit anderen Worten können hierdurch die Druckverluste des ersten Wärmeübertragerfluids durch das Durchströmen des Lamellenrohrwärmeübertragers erhöht werden. Auch kann die Strömung des ersten Wärmeübertragerfluids ungleichmäßig werden.
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Zum anderen kann die Wärmeübertragung zwischen den Lamellen und dem ersten Wärmeübertragerfluid durch den dazwischenliegenden Wasserfilm reduziert werden. Letzteres kann insbesondere dann der Fall sein, falls ein gleichmäßiger Wasserfilm vorhanden ist.
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Daher kann es vorteilhaft sein, die Lamellen zumindest im Bereich der Ringflächen um die Durchtrittsöffnungen herum als wabenförmige Erhebungen auszubilden. Hierdurch kann ein großflächiger Bereich der Oberfläche der Lamelle geschaffen werden, welcher das Abfließen von kondensierter Feuchtigkeit begünstigen kann. Auf dieser Art und Weise kann ein Wasserfilm auf der erhoben ausgebildeten Ringfläche vermieden werden, weil das Wasser von dort abfließen kann. Die Erhebungen dabei wabenförmig auszubilden kann vorteilhaft sein, um einen Abfluss in alle Richtungen zu erreichen, so dass das Wasser möglichst schnell abfließen kann.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Durchtrittsöffnung mittig in der wabenförmigen Ringfläche angeordnet. Hierdurch ist der mittige Bereich der wabenförmigen Ringfläche, welcher am höchsten erhoben ist, am nächsten an dem Rohr angeordnet. Auf diese Art und Weise kann durch den erfindungsgemäß verbesserten Abfluss des Wassers gerade derjenige Bereich der Lamellen am schnellsten von einer Wasserschicht befreit werden, welcher durch seine unmittelbare Nähe zum Rohr am stärksten am Wärmeaustausch beteiligt ist. Dies kann den Wärmeaustausch verbessern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Durchtrittsöffnung exzentrisch zur Mitte der wabenförmigen Ringfläche angeordnet. Eine exzentrische Anordnung der Durchtrittsöffnung zur wabenförmigen Ringfläche kann eine Umlenkung des ersten Wärmeübertragerfluids in die Bereiche „im Schatten“ der Rohre ermöglichen. Der Wärmeübergang und die Kondensation in diesen Bereichen kann hierdurch gesteigert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die wabenförmige Ringfläche gewölbt ausgebildet. Hierdurch kann der Abfluss der kondensierten Feuchtigkeit, d.h. des Wassers, weiter verbessert werden. Gleichzeitig kann die Fläche der Lamelle vergrößert werden, was den Wärmeaustausch begünstigen kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die wabenförmige Ringfläche eine hydrophobe Beschichtung auf. Unter einer hydrophoben Beschichtung wird eine Beschichtung verstanden, welche flüssigkeitsabweisend ist. Hierdurch kann die kondensierte Flüssigkeit schneller von den wabenförmigen Ringflächen abgeführt werden, so dass diese Flächen wieder schneller für die Wärmeübertragung ohne Wasserfilm zur Verfügung stehen.
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Auch kann hierdurch eine Verengung der Lamellen durch den Wasserfilm und damit eine Störung der Durchströmung verhindert bzw. reduziert werden. Dies kann somit die Druckverluste des ersten Wärmeübertragerfluids gering halten.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Lamellenrohrwärmeübertrager wenigstens zwei wabenförmige Ringflächen auf, wobei zwischen den beiden wabenförmigen Ringflächen wenigstens eine Vertiefung zur Abfuhr von Flüssigkeit ausgebildet ist. Hierdurch kann sich die kondensierte Flüssigkeit wie z.B. Wasser nach Ablauf von den wabenförmigen Ringflächen in der Vertiefung sammeln und von dort gezielt aus dem Lamellenrohrwärmeübertrager heraus abgeführt werden. Dies kann die Abfuhr des Wassers weiter verbessern und insbesondere möglichst viel Lamellenfläche frei von einem Wasserfilm halten.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Vertiefung wenigstens einseitig, vorzugsweise beidseitig, eine Luftführungskante auf. Hierdurch kann die Strömung des ersten Wärmeübertragerfluids möglichst verwirbelungsarm durch die Lamellen geführt werden. Auf diese Art und Weise kann ein Anstieg der Druckverluste durch Verwirbelungen reduziert oder sogar vermieden werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Vertiefung eine hydrophile Beschichtung auf. Hierdurch kann die Abfuhr von Wasser über die Vertiefung unterstützt werden, so dass der Wasserfilm auf den wabenförmigen Ringflächen schneller und wirkungsvoller abgeleitet werden kann.
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Hierzu ist zu ergänzen, dass durch die beschriebene Variante von hydrophoben wabenförmigen Ringflächen und hydrophilen Vertiefungen das Entstehen von Tropfen im Bereich der Wabe begünstigt werden kann, welche dann als Tropfen nur in die nächste Vertiefung wandern müssen und dann von der hydrophilen Vertiefung als Film abtransportiert werden. Somit bleibt mehr Fläche der Lamellen frei von Wasser, an denen Kondensat entstehen kann, zur Verfügung und die Kondensationsleistung ist größer. Der luftseitige Druckverlust könnte durch den gezielten Wasserablauf ebenfalls geringer sein.
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Andererseits ist es jedoch auch möglich, die Beschichtungen umgekehrt einzusetzen, um eine Kondensationswirkung im Nebelgebiet ohne Temperaturunterschied zu erreichen, z.B. bei Nebelerzeugung durch Ultraschall. Die wabenförmige Ringfläche könnte dann wasseranziehend (hydrophil) sein und die Vertiefung wasserabweisend (hydrophob). Hierdurch könnten die Tröpfchen aus dem Nebel von den wabenförmigen Ringflächen angezogen und über die Vertiefungen abgeleitet werden.
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In jedem Fall kann durch die Kombination von Bereichen der Lamellen mit hydrophilen und mit hydrophoben Eigenschaften ein gezielter Wasserablauf ermöglicht werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Wärmepumpe mit wenigstens einem Lamellenrohrwärmeübertrager wie zuvor beschrieben. Hierdurch können die zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile eines derartigen Lamellenrohrwärmeübertragers bei einer Wärmepumpe umgesetzt und genutzt werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Wärmepumpengerät, vorzugsweise ein Haushaltsgerät, besonders vorzugsweise einen Wäschetrockner oder einen Waschtrockner, mit einer Wärmepumpe wie zuvor beschrieben. Hierdurch können die zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile einer derartigen Wärmepumpe bei einem Wärmepumpengerät umgesetzt und genutzt werden.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
- 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lamellenrohrwärmeübertragers gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels;
- 2 eine Draufsicht auf die Darstellung der 1;
- 3 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lamellenrohrwärmeübertragers gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels;
- 4 einen Querschnitt einer Vertiefung gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels; und
- 5 einen Querschnitt einer Vertiefung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels.
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Die o.g. Figuren werden in kartesischen Koordinaten betrachtet. Es erstreckt sich eine Längsrichtung X, welche auch als Tiefe X bezeichnet werden kann. Senkrecht zur Längsrichtung X erstreckt sich eine Querrichtung Y, welche auch als Breite Y bezeichnet werden kann. Senkrecht sowohl zur Längsrichtung X als auch zur Querrichtung Y erstreckt sich eine vertikale Richtung Z, welche auch als Höhe Z bezeichnet werden kann.
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lamellenrohrwärmeübertragers gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Darstellung der 1.
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Ein erfindungsgemäßer Lamellenrohrwärmeübertrager weist eine Mehrzahl von Lamellen 1 auf, welche sich im Wesentlichen in der Längsrichtung X und in der Querrichtung Y erstrecken und in der vertikalen Richtung Z übereinanderliegend angeordnet sind (nicht dargestellt). Die Lamellen 1 weisen jeweils eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 3 für Rohre (nicht dargestellt) auf, welche in Form von gleichseitigen Dreiecken zueinander angeordnet sind. Die Rohre sind Bestandteil des Kältemittelkreislaufs einer Wärmepumpe. Jede Durchtrittsöffnung 3 ist kreisförmig ausgebildet und weist einen in der vertikalen Richtung Z nach oben stehenden Kragen 5 auf, auf dem die Lamellen 1 aufeinander aufgesetzt werden.
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Die Lamellen 1 werden von einem ersten Wärmeübertragerfluid in Form von Luft wie z.B. der mit Feuchtigkeit gesättigten Prozessluft eines Wäschetrockners in einer Strömungsrichtung 2 entlang der Längsrichtung X durchströmt. Die Rohre werden ihrerseits von einem zweiten Wärmeübertragerfluid in Form eines Kältemittels durchströmt. Somit kann über die Lamellen 1 eine Wärmeübertragung zwischen den beiden Wärmeübertragerfluiden stattfinden.
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Der Lamellenrohrwärmeübertrager wird dabei u.a. bei dem Verdampfer des Wärmepumpenkreislaufs eingesetzt, so dass an den Lamellen 1 Feuchtigkeit aus der Prozessluft zu Wasser kondensieren kann. Dabei soll verhindert werden, dass das Wasser als Film auf den Lamellen 1 steht, weil hierdurch der Abstand in der vertikalen Richtung Z zwischen zwei unmittelbar zueinander benachbarten Lamellen 1 reduziert werden kann, was den Luftstrom reduzieren bzw. die Druckverluste des Luftstroms erhöhen kann. Ferner kann der Wasserfilm thermisch isolierend wirken.
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Daher sind die Ringflächen 4 der Durchtrittsöffnungen 3 erfindungsgemäß wabenförmig, d.h. hexagonal, erhoben ausgebildet, so dass das kondensierte Wasser einfacher ablaufen kann. Hierdurch können die durch den Wasserfilm erzeugten Nachteile vermieden werden.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Durchtrittsöffnungen 3 dabei mittig innerhalb der wabenförmigen Ringflächen 4 angeordnet, so dass das Wasser in alle Richtungen möglichst gleichmäßig ablaufen kann.
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Zwischen den unmittelbar zueinander benachbarten wabenförmigen Ringflächen 4 ist jeweils eine Vertiefung 6 in Form einer Rille 6 ausgebildet, welche das kondensierte Wasser aufnehmen und abführen kann. Hierzu sind alle Rillen 6 miteinander sowie mit dem Rand der Lamelle 1 derart verbunden, dass das Wasser aus der Lamelle 1 abgeführt werden kann.
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Um die Kondensation auf den wabenförmigen Ringflächen 4 zu verbessern, weist jede wabenförmige Ringfläche 4 eine hydrophobe Beschichtung auf, so dass das Wasser schneller abgeleitet werden kann. Die Rillen 6 weisen jeweils eine hydrophile Beschichtung auf, um das Wasser besser zu sammeln und von den wabenförmigen Ringflächen 4 fernzuhalten.
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Die Durchtrittsöffnungen 3 weisen in der Längsrichtung X einen Abstand A zueinander auf, welcher beispielsweise 19,44 mm betragen kann. Dieser Abstand A kann auch als Rohrteilung bezeichnet werden, welcher das Maß der Rohre zur Verschaltung des Wärmetauschers bildet. Die wabenförmigen Ringflächen 4 haben dabei jeweils die Grundabmessung der Rohrteilung A.
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Die Durchtrittsöffnungen 3 weisen ferner in der Querrichtung Y einen Abstand B zueinander auf, welcher beispielsweise 16,836 mm betragen kann. Die Rillen 6 weisen beispielsweise eine Breite D von 0,15 mm auf. In der diagonalen Richtung weisen die Durchtrittsöffnungen 3 einen Abstand C auf, welcher dem Abstand A der Durchtrittsöffnungen 3 zueinander in der Längsrichtung X abzüglich der Breite D der Rillen 6 entspricht. Die Lamellen 1 weisen in der vertikalen Richtung Z eine Dicke H von 0,5 mm auf.
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3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lamellenrohrwärmeübertragers gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels. Dieser unterscheidet sich von dem Lamellenrohrwärmetauscher des ersten Ausführungsbeispiels dadurch, dass in diesem Fall die Durchtrittsöffnungen 3 exzentrisch zu den wabenförmigen Ringflächen 4 angeordnet sind. Hierdurch kann eine Umlenkung der Prozessluft in die Bereiche „im Schatten“ der Rohre ermöglicht werden. Der Wärmeübergang und die Kondensation in diesen Bereichen kann hierdurch gesteigert werden.
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4 zeigt einen Querschnitt einer Vertiefung 6 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels. Hier ist die Vertiefung 6 als Rille 6 zwischen zwei wabenförmigen Ringflächen 4 ausgebildet.
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5 zeigt einen Querschnitt einer Vertiefung 6 gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels. In diesem Fall ist die Vertiefung 6 zwar ebenfalls als Rille 6 ausgebildet, es ist jedoch auf der Seite, welche der Strömungsrichtung 2 zugewandt ist, eine Luftführungskante 7 angeordnet, um die Prozessluft in der Strömungsrichtung 2 über die Rille 6 hinweg zu führen. Hierdurch sollen Verwirbelungen im Bereich der Rille 6 vermieden werden, welche die Durchströmung der Lamellen 1 stören und hierdurch die Druckverluste der Prozessluft im Lamellenrohrwärmeübertrager vergrößern könnten.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Abstand in Längsrichtung X zwischen Durchtrittsöffnungen 3
- B
- Abstand in Querrichtung Y zwischen Durchtrittsöffnungen 3
- C
- Abstand in diagonaler Richtung zwischen Durchtrittsöffnungen 3
- D
- Breite der Rillen 6
- H
- Dicke der Lamelle 1
- X
- Längsrichtung; Tiefe
- Y
- Querrichtung; Breite
- Z
- vertikale Richtung; Höhe
- 1
- Lamellen
- 2
- Strömungsrichtung des ersten Wärmetauscherfluids bzw. der Prozessluft
- 3
- Durchtrittsöffnungen der Lamellen 1 für Rohre
- 4
- wabenförmige Ringflächen der Lamellen 1; Plateau
- 5
- Kragen der wabenförmige Ringflächen 4
- 6
- Vertiefung; (Ablauf-)Rillen zwischen wabenförmigen Ringflächen 4
- 7
- Luftführungskante
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3918610 C2 [0009]
- DE 8628175 U1 [0010, 0011]
- DE 102010023684 A1 [0011]
- DE 3635940 A1 [0013]
- DE 19531383 A1 [0014]
- DE 202005009948 U1 [0015]
