DE102021208792A1 - Heat exchanger, in particular a tube bundle heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager (1), insbesondere Rohrbündel-Wärmeübertrager. Der Wärmeübertrager umfasst ein einen Gehäuseinnenraum (3) umgebendes und von einem ersten Fluid (F1) durchströmbares Gehäuse (2), welches eine Unterseite (2a) und eine Oberseite (2b) aufweist. Der Wärmeübertrager (1) umfasst ferner mehrere im Gehäuseinnenraum (3) im Abstand zueinander angeordnete Rohrkörper (4), welche sich jeweils entlang einer Längserstreckungsrichtung (L) erstrecken und jeweils fluidisch getrennt vom ersten Fluid (F1) von einem zweiten Fluid (F2) durchströmbar sind, so dass Wärme vom zweiten Fluid (F2) durch die Rohrkörper (4) hindurch auf das erste Fluid (F1) übertragen werden kann. Im Fluidverteiler (5) ist ein Strömungsleitelement (11) zum Ablenken des auf das Strömungsleitelement (11) treffenden zweiten Fluids (F2) angeordnet.The invention relates to a heat exchanger (1), in particular a tube bundle heat exchanger. The heat exchanger comprises a housing (2) which surrounds a housing interior (3) and through which a first fluid (F1) can flow and which has an underside (2a) and an upper side (2b). The heat exchanger (1) also comprises a plurality of tubular bodies (4) arranged at a distance from one another in the housing interior (3), which each extend along a longitudinal extension direction (L) and through which a second fluid (F2) can flow, each being fluidically separate from the first fluid (F1). are, so that heat can be transferred from the second fluid (F2) through the tubular body (4) to the first fluid (F1). A flow guide element (11) for deflecting the second fluid (F2) impinging on the flow guide element (11) is arranged in the fluid distributor (5).
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Rohrbündel-Wärmeübertrager.The invention relates to a heat exchanger, in particular a tube bundle heat exchanger.
In einem Zweistrom-Wärmeübertrager kann ein erstes Fluid durch Wärmeübertragung Wärme von einem zweiten Fluid aufnehmen, welches fluidisch getrennt zum ersten Fluid durch den Wärmeübertrager geführt wird. Auf diese Weise wird das zweite Fluid gekühlt.In a two-flow heat exchanger, a first fluid can absorb heat from a second fluid, which is guided through the heat exchanger fluidically separately from the first fluid, by heat transfer. In this way the second fluid is cooled.
Derartige Wärmeübertrager sind beispielsweise aus der
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich insbesondere durch eine verbesserte Effizienz bei der Wärmeübertragung auszeichnet.It is an object of the present invention to create an improved embodiment for a heat exchanger of the type mentioned at the outset, which is characterized in particular by improved efficiency in the heat transfer.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Preferred embodiments are subject matter of the dependent patent claims.
Ein erfindungsgemäßer Wärmeübertrager, der insbesondere als Rohrbündel-Wärmeübertrager mit einem Bündel aus Rohrkörpern ausgebildet sein kann, umfasst ein einen Gehäuseinnenraum umgebendes und von einem ersten Fluid durchströmbares Gehäuse, welches eine Oberseite und eine Unterseite aufweist.A heat exchanger according to the invention, which can in particular be designed as a tube bundle heat exchanger with a bundle of tube bodies, comprises a housing which surrounds a housing interior and through which a first fluid can flow and which has an upper side and a lower side.
Im Gehäuseinnenraum sind mehrere, also wenigstens zwei, Rohrkörper im Abstand zueinander angeordnet, welche fluidisch getrennt vom ersten Fluid von einem zweiten Fluid durchströmbar sind, so dass - wie eingangs beschrieben - Wärme vom zweiten Fluid durch die Rohrkörper hindurch auf das erste Fluid übertragen werden kann. Das erste Fluid dient somit zum Kühlen des zweiten Fluids. Hierzu können die Rohrkörper im Abstand zueinander angeordnet sein, so dass zwischen den einzelnen Rohrkörpern Zwischenräume gebildet sind, die - fluidisch getrennt zum zweiten Fluid - vom ersten Fluid durchströmt werden können.In the interior of the housing, several, i.e. at least two, tubular bodies are arranged at a distance from one another, through which a second fluid can flow, fluidically separate from the first fluid, so that - as described at the outset - heat can be transferred from the second fluid through the tubular bodies to the first fluid . The first fluid thus serves to cool the second fluid. For this purpose, the tubular bodies can be arranged at a distance from one another, so that intermediate spaces are formed between the individual tubular bodies, through which the first fluid can flow—fluidically separated from the second fluid.
Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager umfasst ferner einen Fluidverteiler zum Verteilen des zweiten Fluids auf die einzelnen Rohrkörper und weist hierzu ein sich an das Gehäuse anschließendes Verteilergehäuse auf, in welchem eine Einlassöffnung zum Einleiten des zweiten Fluids in das Verteilergehäuse ausgebildet ist. Der Fluidverteiler bzw. ein vom Verteilergehäuse umgebener Verteilerinnenraum kommuniziert fluidisch mit den Rohrkörpern.The heat exchanger according to the invention also includes a fluid distributor for distributing the second fluid to the individual tubular bodies and for this purpose has a distributor housing which adjoins the housing and in which an inlet opening for introducing the second fluid into the distributor housing is formed. The fluid distributor or a distributor interior surrounded by the distributor housing communicates fluidly with the tubular bodies.
Entsprechend kann der erfindungsgemäße Wärmeübertrager einen Fluidsammler zum Sammeln des zweiten Fluids nach dem Durchströmen der Rohrkörper aufweisen, welcher ein sich an das Gehäuse anschließendes Sammlergehäuse aufweist, in welchem eine Auslassöffnung zum Ausleiten des Fluids aus dem Sammlergehäuse ausgebildet ist. Auch der Fluidsammler bzw. ein vom Sammlergehäuse umgebener Sammlerinnenraum kommuniziert fluidisch mit den Rohrkörpern. Somit können das erste und das zweite Fluid fluidisch getrennt voneinander durch den Wärmeübertrager geführt werden.Correspondingly, the heat exchanger according to the invention can have a fluid collector for collecting the second fluid after it has flowed through the tubular bodies, which has a collector housing adjoining the housing and in which an outlet opening for discharging the fluid from the collector housing is formed. The fluid collector or a collector interior surrounded by the collector housing also communicates fluidly with the tubular bodies. The first and the second fluid can thus be guided through the heat exchanger fluidically separately from one another.
Bevorzugt sind hierzu die Rohrkörper zwischen dem Fluidverteiler bzw. dem Verteilergehäuse und dem Fluidsammler bzw. dem Sammlergehäuse im Gehäuseinnenraum angeordnet.For this purpose, the tubular bodies are preferably arranged between the fluid distributor or the distributor housing and the fluid collector or the collector housing in the interior of the housing.
Von erheblicher Bedeutung für eine effiziente Wärmeübertragung vom zweiten auf das erste Fluid ist eine homogene Mengen-Verteilung des zweiten Fluids auf die einzelnen Rohrkörper und damit einhergehend eine verbesserte Homogenität der Temperaturverteilung des zweiten Fluids. Insbesondere kann auf diese Weise einem unerwünschten lokalen Sieden des ersten Fluids aufgrund thermischer Überlastung entgegengewirkt werden.Of considerable importance for an efficient heat transfer from the second to the first fluid is a homogeneous quantity distribution of the second fluid to the individual tube bodies and, associated therewith, an improved homogeneity of the temperature distribution of the second fluid. In particular, an undesired local boiling of the first fluid due to thermal overload can be counteracted in this way.
Um dieses Ziel zu erreichen, fußt der erfindungsgemäße Wärmeübertrager auf der Grundidee, im Fluidverteiler wenigstens ein Strömungsleitelement zum Leiten des auf das Strömungsleitelement treffenden zweiten Fluids zu den Rohrkörpern hin bereitzustellen. Bevorzugt ist das wenigstens eine Strömungsleitelement dabei in einem vom Verteilergehäuse begrenzten Verteilerinnenraum angeordnet. Auf diese Weise kann das zweite Fluid im Fluidverteiler besonders gleichmäßig auf die einzelnen Rohrkörper verteilt werden, so dass sich im zweiten Fluid auch eine gewünschte verbesserte Homogenität der Temperaturverteilung einstellt.In order to achieve this goal, the heat exchanger according to the invention is based on the basic idea of providing at least one flow guide element in the fluid distributor for conducting the second fluid impinging on the flow guide element to the tubular bodies. The at least one flow guide element is preferably arranged in a distributor interior delimited by the distributor housing. In this way, the second fluid in the fluid distributor can be distributed particularly evenly over the individual tubular bodies, so that a desired, improved homogeneity of the temperature distribution also occurs in the second fluid.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das wenigstens eine Strömungsleitelement durch ein Leitblech, insbesondere ein Blechforrmteil, gebildet, welches bevorzugt eine dreidimensionale, besonders bevorzugt gekrümmte, also von einer ebenen Geometrie abweichende geometrische Formgebung, aufweist. Ein solches Leitblech ist technisch einfach und somit kostengünstig herzustellen und kann als Blechformteil durch Umformen mit der gewünschten geometrischen Formgebung versehen werden.According to a preferred embodiment of the invention, the at least one flow guide element is formed by a guide plate, in particular a shaped sheet metal part, which preferably has a three-dimensional, particularly preferably curved, geometric shape that deviates from a planar geometry. Such a guide plate is technically simple and therefore inexpensive to produce and can be provided as a sheet metal part by forming with the desired geometric shape.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Leitblech bzw. das Blechformteil mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, vorzugsweise mittels einer Schweißverbindung oder Lötverbindung oder Klebverbindung, mit dem Fluidverteiler bzw. dem Verteilergehäuse, verbunden sein. Dies erlaubt die Herstellung des Leitblechs mit der gewünschten Geometrie im Zuge eines separaten Herstellungsschrittes, bevor es am Verteilergehäuse montiert wird.According to an advantageous development, the baffle or the sheet metal part by means an integral connection, preferably by means of a welded connection or a soldered connection or an adhesive connection, to the fluid distributor or the distributor housing. This allows the baffle to be manufactured with the desired geometry in a separate manufacturing step before it is assembled to the distributor housing.
Bei einer dazu alternativen vorteilhaften Weiterbildung können der Fluidverteiler, vorzugsweise das Verteilergehäuse, und das Strömungsleitelement durch ein einstückiges und materialeinheitliches Gussteil ausgebildet sein. Somit kann das Strömungsleitelement im Zuge des Gießens des Verteilergehäuses mit gefertigt werden. Ein separater Montageschritt zum Montieren des Strömungsleitelements entfällt. Dies vereinfacht die Herstellung des Wärmeübertragers.In an alternative advantageous development, the fluid distributor, preferably the distributor housing, and the flow guide element can be formed by a one-piece cast part made of the same material. Thus, the flow guide element can be manufactured in the course of casting the distributor housing. A separate assembly step for assembling the flow guide element is no longer necessary. This simplifies the manufacture of the heat exchanger.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das wenigstens eine Strömungsleitelement bzgl. der Hochrichtung im Bereich der der Unterseite nächstliegenden Rohrkörper angeordnet. Auf diese Weise kann das Strömungsleitelement dazu verwendet werden, das zweite Fluid entgegen der Schwerkraftrichtung, die im Betrieb des Wärmeübertragers typischerweise entgegengesetzt zur Hochrichtung verläuft, zu den bezüglich der Hochrichtung oberen Rohrkörpern, also zu jenen Rohrkörpern, die in der Nähe der Oberseite des Gehäuses angeordnet ist, abzulenken. Somit wird verhindert, dass aufgrund der auf das zweite Fluid wirkenden Schwerkraft der größte Teil des in den Fluidverteiler eingebrachten zweiten Fluids in die bezüglich der Hochrichtung unteren Rohrkörper eingeleitet wird.According to a preferred embodiment, the at least one flow guide element is arranged with respect to the vertical direction in the region of the tubular body closest to the underside. In this way, the flow guide element can be used to convey the second fluid counter to the direction of gravity, which during operation of the heat exchanger typically runs opposite to the vertical direction, to the upper tubular bodies in relation to the vertical direction, i.e. to those tubular bodies that are arranged near the top of the housing is to distract. This prevents the majority of the second fluid introduced into the fluid distributor from being introduced into the lower tubular body with respect to the vertical direction due to the force of gravity acting on the second fluid.
Besonders zweckmäßig ist daher das wenigstens eine Strömungsleitelement in einem bzgl. der Hochrichtung unteren Bereich des Fluidverteilers angeordnet, in welchem auch die Einlassöffnung des Fluidverteilers angeordnet ist. Auf diese Weise kann das zweite Fluid unmittelbar nach Eintritt in den Verteilerinnenraum mittels des Strömungsleitelements abgelenkt werden. Insbesondere wird vom Strömungsleitelement derjenige Anteil des in den Fluidverteiler eingebrachten zweiten Fluids abgelenkt, der ohne Strömungsleitelement im Wesentlichen vollständig in die bezüglich der Hochrichtung unteren Rohrkörper eingeleitet werden würde.The at least one flow guide element is therefore particularly expediently arranged in a region of the fluid distributor which is lower in relation to the vertical direction and in which the inlet opening of the fluid distributor is also arranged. In this way, the second fluid can be deflected by means of the flow guide element immediately after entering the distributor interior. In particular, that portion of the second fluid introduced into the fluid distributor is deflected by the flow guide element which would be introduced essentially completely into the lower tubular body with respect to the vertical direction without the flow guide element.
Besonders bevorzugt kann das wenigstens eine Strömungsleitelement unter einem, vorzugsweise spitzen, Winkel zur Hochrichtung angeordnet sein. Auf diese Weise wird die gewünschte Ablenkung des zweiten Fluids zu den oberen Rohrkörpern hin unterstützt. Alternativ oder zusätzlich kann das wenigstens eine Strömungsleitelement mit einer unteren Gehäusewandung des Verteilergehäuses verbunden sein. Diese Maßnahme erleichtert die Herstellung bzw. Montage des Strömungsleitelements am Verteilergehäuse. Denkbar ist es hierbei, das Strömungsleitelement und das Verteilergehäuse, insbesondere mittels eines Gussverfahrens, einstückig herzustellen. Alternativ dazu ist aber auch die Befestigung des Strömungsleitelements am Verteilergehäuse, insbesondere mittels einer oder mehrerer Schraubverbindungen, denkbar.Particularly preferably, the at least one flow guide element can be arranged at a, preferably acute, angle to the vertical direction. In this way, the desired deflection of the second fluid towards the upper tubular bodies is supported. Alternatively or additionally, the at least one flow guide element can be connected to a lower housing wall of the distributor housing. This measure facilitates the manufacture or assembly of the flow guide element on the distributor housing. It is conceivable here to produce the flow guide element and the distributor housing in one piece, in particular by means of a casting process. As an alternative to this, however, it is also conceivable to fasten the flow guide element to the distributor housing, in particular by means of one or more screw connections.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das wenigstens eine Strömungsleitelement so im Verteilerinnenraum angeordnet, dass auf das Strömungsleitelement treffendes zweites Fluid zumindest teilweise zu den vom Strömungsleitelement entfernteren Rohrkörpern hin, insbesondere zu den der Oberseite nächstliegenden Rohrkörpern hin, abgelenkt wird. Mittels dieser Maßnahme wird erreicht, dass das zweite Fluid so auf die einzelnen Rohrkörper verteilt wird, dass sich eine homogenere Mengen- und Temperaturverteilung einstellt als dies ohne Strömungsleitelement der Fall wäre.According to a further advantageous development, the at least one flow guide element is arranged in the interior of the distributor in such a way that the second fluid impinging on the flow guide element is at least partially deflected to the tubular bodies that are further away from the flow guide element, in particular to the tubular bodies closest to the upper side. This measure ensures that the second fluid is distributed over the individual tubular bodies in such a way that a more homogeneous quantity and temperature distribution is established than would be the case without a flow guide element.
Besonders bevorzugt kann das wenigstens eine Strömungselement zwei einander gegenüberliegende, seitliche Gehäusewandungen des Verteilergehäuses miteinander verbinden. Diese bevorzugte Variante verhindert bei im Verteilergehäuse angeordnetem Strömungsleitelement, dass ein signifikanter Teil des in den Verteilerinnenraum eingebrachten zweiten Fluids seitlich am Strömungsleitelement vorbeiströmen kann, ohne auf dieses zu treffen und somit abgelenkt zu werden.The at least one flow element can particularly preferably connect two opposite lateral housing walls of the distributor housing to one another. When the flow guide element is arranged in the distributor housing, this preferred variant prevents a significant part of the second fluid introduced into the distributor interior from being able to flow past the side of the flow guide element without hitting it and thus being deflected.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann in dem Strömungsleitelement wenigstens eine Durchgangsöffnung vorgesehen sein. Auf diese Weise kann aufgrund der Wärmeabgabe an das erste Fluid kondensiertes zweite Fluid vom Strömungsleitelement - der Schwerkraft folgend - zur Unterseite des Gehäuses abfließen.According to an advantageous development, at least one through opening can be provided in the flow guide element. In this way, due to the heat dissipation to the first fluid, condensed second fluid can flow away from the flow guide element—following the force of gravity—to the underside of the housing.
Zweckmäßig kann im Gehäuseinnenraum wenigstens ein zusätzliches Strömungsleitelement zum Ablenken des durch den Gehäuseinnenraum strömenden ersten Fluids angeordnet sein. Experimentelle Untersuchungen haben ergeben, dass auch mittels eines solchen zusätzlichen Strömungsleitelement zum Ablenken des ersten Fluids eine vorteilhafte homogene Verteilung des ersten Fluid im Gehäuseinnenraum - bevorzugt in den zwischen den Rohrkörper gebildeten Zwischenräumen, besonders bevorzugt in unmittelbarer räumlicher Umgebung der Rohrkörper - erreicht wird. Insbesondere wird auf diese Weise zumindest teilweise verhindert, dass der Oberseite des Gehäuses nahe gelegene Rohrkörper aufgrund der Schwerkraftwirkung anteilig von weniger erstem Fluid durchströmt werden als näher an der Unterseite gelegene Rohrkörper. Diese Maßnahme bewirkt eine gleichmäßigere Wärmeübertragung vom ersten Fluid und auf das zweite Fluid und bewirkt somit eine verbesserte Effizienz bei der Wärmeübertragung.At least one additional flow guide element for deflecting the first fluid flowing through the housing interior can expediently be arranged in the housing interior. Experimental investigations have shown that an advantageous homogeneous distribution of the first fluid in the interior of the housing—preferably in the spaces formed between the tubular bodies, particularly preferably in the immediate spatial vicinity of the tubular bodies—is also achieved by means of such an additional flow guide element for deflecting the first fluid. In particular, this at least partially prevents tubular bodies located close to the upper side of the housing from being flowed through proportionally by less first fluid than tubular bodies located closer to the underside due to the effect of gravity. This measure causes a more even heat transfer from the first fluid and to the second Fluid and thus causes improved efficiency in heat transfer.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das wenigstens eine zusätzliche Strömungsleitelement als Elementboden mit einer Mehrzahl von Durchbrüchen ausgebildet, welche die Rohrkörper durchgreifen. Diese Variante lässt sich besonders einfach herstellen. Als besonders vorteilhaft erweist sich darüber hinaus, dass mittels des Elementbodens die einzelnen Rohrkörper mechanisch zusätzlich im Gehäuseinnenraum fixiert werden können und die Anordnung der Rohrkörper im Gehäuseinnenraum somit ausgesteift werden kann. Gleichzeitig ist auch der Elementboden stabil an den Rohrkörpern gehalten. Dabei wirken die Bereiche des Elementbodens um die Durchbrüche herum, als Strömungsleitelemente für das erste Fluid.According to an advantageous development, the at least one additional flow-guiding element is designed as an element base with a plurality of openings which pass through the tubular bodies. This variant is particularly easy to produce. It also proves to be particularly advantageous that the individual tubular bodies can also be fixed mechanically in the interior of the housing by means of the element base and the arrangement of the tubular bodies in the interior of the housing can thus be reinforced. At the same time, the base of the element is held firmly on the tubular bodies. The areas of the element base around the openings act as flow guide elements for the first fluid.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in einem dem Fluidsammler zugewandten ersten Endbereich des Gehäuseinnenraums ein am Gehäuse oder/und am Sammlergehäuse befestigter Einlassboden mit einer Mehrzahl von Durchbrüchen vorgesehen. Die Durchbrüche sind von den Rohrkörpern durchgriffen. Alternativ oder zusätzlich ist in einem dem Fluidverteiler zugewandten zweiten Endbereich des Gehäuseinnenraums ein am Gehäuse oder/und am Verteilergehäuse befestigter Auslassboden mit einer Mehrzahl von Durchbrüchen vorgesehen. Die Durchbrüche sind von den Rohrkörpern durchgriffen. Diese Variante bewirkt eine zusätzliche mechanische Stabilisierung sowohl der einzelnen Rohrkörper und als auch des zusätzlichen Strömungsleitelements bzw. zusätzlichen Elementbodens am Gehäuse.According to a further preferred embodiment, in a first end region of the housing interior facing the fluid collector, there is an inlet base which is fastened to the housing and/or to the collector housing and has a plurality of openings. The openings are penetrated by the tubular bodies. Alternatively or additionally, in a second end region of the housing interior facing the fluid distributor, there is an outlet base fastened to the housing and/or to the distributor housing and having a plurality of openings. The openings are penetrated by the tubular bodies. This variant brings about an additional mechanical stabilization both of the individual tubular bodies and of the additional flow-guiding element or additional element base on the housing.
Besonders bevorzugt sind der wenigstens eine Elementboden oder/und der Einlass- oder/und Auslassboden in einer Ebene angeordnet, die sich senkrecht zur Längserstreckungsrichtung der Rohrkörper erstreckt. Diese Variante erlaubt eine einfache Montage der Böden und der Rohrkörpern und aneinander.The at least one element base and/or the inlet and/or outlet base are particularly preferably arranged in a plane which extends perpendicularly to the direction of longitudinal extension of the tubular bodies. This variant allows easy assembly of the floors and the tubular bodies and each other.
Besonders zweckmäßig ist das wenigstens eine zusätzliche Strömungsleitelement, bevorzugt mittels wenigstens eines Befestigungselements, besonders bevorzugt mittels wenigstens zweier Befestigungselemente, im Abstand zum Einlassboden angeordnet und an diesem befestigt. Alternativ oder zusätzlich ist bei dieser Variante das wenigstens eine zusätzliche Strömungsleitelement, bevorzugt mittels wenigstens eines Befestigungselements, besonders bevorzugt mittels wenigstens zweier Befestigungselemente, im Abstand zum Auslassboden angeordnet und an diesem befestigt. Diese Variante ist technisch besonders einfach realisierbar. Darüber hinaus benötigen derart gestaltete Befestigungselemente nur wenig Bauraum.The at least one additional flow guide element is particularly expedient, preferably by means of at least one fastening element, particularly preferably by means of at least two fastening elements, arranged at a distance from the inlet floor and fastened to it. Alternatively or additionally, in this variant, the at least one additional flow guide element is arranged at a distance from the outlet floor and is fastened to it, preferably by means of at least one fastening element, particularly preferably by means of at least two fastening elements. This variant is technically particularly easy to implement. In addition, fasteners designed in this way require little installation space.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to identical or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch:
-
1 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers mit einem Strömungsleitelementen zum Ablenken des zweiten Fluids in einem Längsschnitt, -
2 den Wärmeübertrager der 1 in einer perspektivischen Teildarstellung, -
3a-3e den Fluidverteiler des Wärmeübertragers mit dem Verteilergehäuse und dem Strömungsleitelement zum Ablenken des zweiten Fluids in verschiedenen perspektivischen Darstellungen, -
4 eine Weiterbildung des Wärmeübertragers der1 mit zwei zusätzlichen Strömungsleitelementen zum Ablenken des ersten Fluids, -
5 eines der in4 gezeigten zusätzlichen Strömungsleitelemente in separater Darstellung.
-
1 an example of a heat exchanger according to the invention with a flow guide element for deflecting the second fluid in a longitudinal section, -
2 theheat exchanger 1 in a perspective partial view, -
3a-3e the fluid distributor of the heat exchanger with the distributor housing and the flow guide element for deflecting the second fluid in different perspective views, -
4 a further development of theheat exchanger 1 with two additional flow guide elements for deflecting the first fluid, -
5 one of the in4 shown additional flow control elements in a separate representation.
Ferner umfasst der Wärmeübertrager 1 mehrere, also wenigstens zwei, im Gehäuseinnenraum 3 angeordnete Rohrkörpern 4. Die Rohrkörper 4 sind gemäß
Der Wärmeübertrager 1 umfasst einen Fluidverteiler 5 zum Verteilen des zweiten Fluids F2 auf die einzelnen Rohrkörper 4. Der Fluidverteiler 5 weist ein sich in Längserstreckungsrichtung L an das Gehäuse 2 anschließendes Verteilergehäuse 6 auf. Das Verteilergehäuse 6 begrenzt einen Verteilerinnenraum 12, der fluidisch mit den Rohrkörpern 4 kommuniziert. Im Verteilergehäuse 6 ist eine Einlassöffnung 9 zum Einleiten des zweiten Fluids F2 in den Verteilerinnenraum 12 ausgebildet. Der Wärmeübertrager 1 umfasst ferner einen Fluidsammler 7 zum Sammeln des zweiten Fluids F2 nach dem Durchströmen der Rohrkörper 4. Der Fluidsammler 7 weist ein sich in Längserstreckungsrichtung L gegenüberliegend zum Fluidverteiler 5 an das Gehäuse 2 anschließendes Sammlergehäuse 8 auf. Das Gehäuse 2 mit den Rohrkörpern 4 ist also bezüglich der Längserstreckungsrichtung L zwischen dem Verteilergehäuse 6 und dem Sammlergehäuse 8 angeordnet. Das Sammlergehäuse 8 begrenzt einen Sammlerinnenraum 13, der fluidisch mit den Rohrkörpern 4 kommuniziert. Im Sammlergehäuse 8 ist eine Auslassöffnung 10 zum Ausleiten des zweiten Fluids F2 aus dem Sammlerinnenraum 13 ausgebildet.The
Wie
Entsprechend ist im Fluidsammler 7 bzw. dessen Sammlergehäuse 8 eine zusätzliche Auslassöffnung 28 ausgebildet, welche ebenfalls fluidisch mit den im Gehäuseinnenraum 3 zwischen den einzelnen Rohrkörpern 4 gebildeten Zwischenräumen 29 kommuniziert, sodass über die zusätzliche Auslassöffnung 28 das durch den Gehäuseinnenraum 3 bzw. die Zwischenräume 29 geführte erste Fluid F1 - fluidisch getrennt vom zweiten Fluid F2 - wieder aus dem Gehäuseinnenraum 3 bzw. aus dem Wärmeübertrager 1 ausgeleitet werden kann. Die Durchströmung des Gehäuseinnenraums 3 mit dem ersten und zweiten Fluid F1, F2 kann somit im im Beispiel der Figuren im Gleichstrom, in einer nicht gezeigten Variante aber auch im Gegenstrom erfolgen. In dem vom Verteilergehäuse 6 begrenzten Verteilerinnenraum 12 des Fluidverteilers 5 ist ein Strömungsleitelement 11 des Wärmeübertragers 1 zum Ablenken des auf das Strömungsleitelement 11 treffenden zweiten Fluids F2 zu den im Gehäuseinnenraum 3 angeordneten Rohrkörpern 4 hin angeordnet. Das Strömungsleitelement 11 ist so im Verteilerinnenraum 12 angeordnet, dass auf das Strömungsleitelement 11 treffendes zweites Fluid F2 zumindest teilweise zu den in Hochrichtung H vom Strömungsleitelement 11 entfernteren Rohrkörpern 4 - insbesondere zu den der Oberseite 2b nächstliegenden Rohrkörpern 4 -hin abgelenkt wird.Accordingly, an additional outlet opening 28 is formed in the
Zur Verdeutlichung zeigen die
Wie insbesondere die
Das Leitblech 30 kann wie in den
Alternativ dazu können das Verteilergehäuse 6 des Fluidverteilers 5 und das Strömungsleitelement 11 wie in
In dem Strömungsleitelement 11 kann eine Durchgangsöffnung 26 ausgebildet sein. Über diese Durchgangsöffnung 26 kann kondensiertes zweites Fluid F2 vom Strömungsleitelement 11 der Schwerkraft folgend zur Unterseite 2a des Gehäuses 2 abfließen. Handelt es sich beim Verteilergehäuse 6 und beim Strömungsleitelement 11 um ein einstückiges Gussteil, so kann die Durchgangsöffnung 26 im Zuge des Gießens erzeugt werden. Handelt es sich beim beim Strömungsleitelement 11 um ein Leitblech 30 bzw. Blechformteil, so kann die Durchgangsöffnung 26 mittels eines Stanz- oder Prägevorgangs erzeugt werden.A through
Die
Zur Verdeutlichung ist der Auslassboden 23 in
Das zweite zusätzliche Strömungsleitelement 16b kann gemäß
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102017208324 A1 [0003]DE 102017208324 A1 [0003]
- DE 102011081031 A1 [0003]DE 102011081031 A1 [0003]
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-
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