DE102021211777A1 - Wärmeübertrager zur wärmetechnischen Kopplung zweier Fluide - Google Patents

Wärmeübertrager zur wärmetechnischen Kopplung zweier Fluide Download PDF

Info

Publication number
DE102021211777A1
DE102021211777A1 DE102021211777.5A DE102021211777A DE102021211777A1 DE 102021211777 A1 DE102021211777 A1 DE 102021211777A1 DE 102021211777 A DE102021211777 A DE 102021211777A DE 102021211777 A1 DE102021211777 A1 DE 102021211777A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fluid
heat exchanger
aperture
opening
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021211777.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Dennis Aul
Uwe Förster
Martin Sievers
Dawid Trawinski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Priority to DE102021211777.5A priority Critical patent/DE102021211777A1/de
Priority to CN202211274137.7A priority patent/CN115993062A/zh
Priority to US17/968,760 priority patent/US20230124890A1/en
Publication of DE102021211777A1 publication Critical patent/DE102021211777A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/026Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/028Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using inserts for modifying the pattern of flow inside the header box, e.g. by using flow restrictors or permeable bodies or blocks with channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • F28F2009/222Particular guide plates, baffles or deflectors, e.g. having particular orientation relative to an elongated casing or conduit
    • F28F2009/226Transversal partitions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager (1), der ein eine Rohrlängsmittelachse (2) definierendes Einströmrohr (3) aufweist, an dem ein Fluideinlass (4) zum Einströmen eines ersten Fluidstroms (5) und in Richtung der Rohrlängsmittelachse (2) zum Fluideinlass (4) benachbarte Flachrohre (6, 12) angeordnet sind, die längs der Rohrlängsmittelachse (2) zueinander beabstandet sind und so in das Einströmrohr (3) einmünden, dass der erste Fluidstrom (5) entlang eines sich vom Fluideinlass (4) durch die Flachrohre (6, 12) hindurch erstreckenden ersten Fluidpfads (8) strömen kann. Die Flachrohre (6, 12) erstrecken sich abseits des Einströmrohrs (3) durch einen zweiten Fluidpfad (9) für einen zweiten Fluidstrom (32), wodurch die Flachrohre (6, 12) vom ersten Fluidstrom (5) durchströmbar und vom zweiten Fluidstrom (32) umströmbar sind. Der Wärmeübertrager (1) weist weiterhin eine vom ersten Fluidstrom (5) durchströmbare, mit dem Wärmetauscherfluid wechselwirkende Durchlassblendenöffnung (10) auf, die mit den Flachrohren (6, 12) strömungstechnisch in Reihenschaltung verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager zur wärmetechnischen Kopplung zweier Fluide gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 1.
  • Wärmeübertrager dieser Art sind bekannt. Sie werden insb. in der Kraftfahrzeugtechnik zur wärmetechnischen Kopplung zweier Fluide eingesetzt, so dass Wärmeenergie zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid ausgetauscht werden kann. Gängige Wärmeübertrager zeigen jedoch häufig ein mit dem aus dem Englischen entlehnten Begriff „Cold Spot“ bezeichnetes Phänomen, das eine starke inhomogene Temperaturverteilung über den Wärmeübertrager beschreibt. Infolge der inhomogenen Temperaturverteilung sinkt die Effizienz des Wärmeübertragers, was unerwünscht ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform eines Wärmeübertragers anzugeben.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe insb. durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung.
  • Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, die interne Verteilung eines durch einen Wärmeübertrager strömenden Wärmetauscherfluids, welches insbesondere durch ein zweiphasiges Kältemittel-Öl Gemisch gebildet ist, auf Flachrohre des Wärmeübertragers zu verbessern.
  • Hierzu schlägt die Erfindung einen Wärmeübertrager zur wärmetechnischen Kopplung zweier Fluide vor, der mit einem eine Rohrlängsmittelachse definierenden Einströmrohr und zweckmäßigerweise mit einem Ausströmrohr ausgerüstet ist. Am Einströmrohr sind mantelseitig, d.h. insb. an einer nachfolgend noch beschriebenen Längsunterschale oder an einer Längsunterschale, ein Fluideinlass zum Einströmen eines ersten Fluidstroms aus Wärmetauscherfluid, welches insbesondere durch ein zweiphasiges Kältemittel-Öl Gemisch gebildet ist, und mehrere, in Richtung der Rohrlängsmittelachse zum Fluideinlass benachbarte Flachrohre angeordnet. Die Flachrohre haben längs der Rohrlängsmittelachse einen Abstand zueinander. Weiterhin münden die Flachrohre jeweils so in das Einströmrohr ein, dass der erste Fluidstrom entlang eines sich vom Fluideinlass durch das Einströmrohr, durch die Flachrohre und weiter stromab ggf. durch das Ausströmrohr hindurch erstreckenden ersten Fluidpfads strömen kann. Abseits des Einströmrohrs und des Ausströmrohrs erstrecken sich die Flachrohre durch einen zweiten Fluidpfad für einen zweiten Fluidstrom aus Fluid, insbesondere Luft, so dass die Flachrohre vom ersten Fluidstrom durchströmbar und vom zweiten Fluidstrom umströmbar sind. Insb. an dieser Stelle kann ein Wärmestrom zwischen den beiden Fluidströmen ausgetauscht werden, wobei der erste Fluidstrom als Wärmesenke und der zweite Fluidstrom als Wärmequelle fungiert, oder umgekehrt. Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager weist weiterhin eine vom ersten Fluidstrom durchströmbare, mit dem Wärmetauscherfluid wechselwirkende Durchlassblendenöffnung auf, die mit den Flachrohren strömungstechnisch in Reihenschaltung verbunden ist. Die Durchlassblendenöffnung wirkt so mit dem Wärmetauscherfluid zusammen, dass beim Einströmen des Wärmetauscherfluids in das Einströmrohr im Bereich des Fluideinlasses erzeugte Strömungswirbel im Wärmetauscherfluid, die in der Praxis als Swirlströmungen bezeichnet werden, aufgelöst oder zumindest reduziert werden. Das hat den Effekt, dass eine optimale Verteilung des ersten Fluidstroms auf die Flachrohre eingestellt werden kann. Das hat den Vorteil, dass praktisch jedes Flachrohr mit demselben Fluidvolumenstrom bzw. Fluidmassenstrom an Flüssigphase und Gasphase versorgt wird, wodurch eine relativ homogene Temperaturverteilung am Wärmeübertrager erzielbar ist.
  • Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass die Durchlassblendenöffnung den Flachrohren bezüglich des ersten Fluidstroms vorgeschaltet ist. Gleichzeitig kann stromab vorgesehen sein, dass die Durchlassblendenöffnung dem Fluideinlass bezüglich des ersten Fluidstroms nachgeschaltet ist. Hierdurch sind bevorzugte Positionen für die Durchlassblendenöffnung im ersten Fluidpfad angegeben. Die an einer solchen Position positionierte Durchlassblendenöffnung kann eine optimale Reduzierung der Strömungswirbel im Wärmetauscherfluid realisieren. Vorteilhaftweise kann die Durchlassblendenöffnung innerhalb des Einströmrohrs positioniert sein.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Durchlassblendenöffnung an einer Durchlassblende angeordnet ist, die im ersten Fluidpfad zwischen dem Fluideinlass und den Flachrohren angeordnet ist. Zudem hat man im Rahmen von Versuchen erkannt, dass eine Anordnung der Durchlassblende zwischen dem Fluideinlass und einem bezüglich demselben in Richtung der Rohrlängsmittelachse nächstgelegenen, unmittelbar benachbarten ersten Flachrohr der Flachrohre vorteilhaft sein kann, weil dadurch eine optimale Reduzierung der Strömungswirbel im Wärmetauscherfluid realisiert und eine hervorragende Verteilung der vorhandenen Gas- und Flüssigphasen des ersten Fluidstroms auf die Flachrohre eingestellt werden kann.
  • Zweckmäßig ist, wenn zwischen der Durchlassblendenöffnung der Durchlassblende und einem bezüglich des Fluideinlasses in Richtung der Rohrlängsmittelachse nächstgelegenen, unmittelbar benachbarten ersten Flachrohr der Flachrohre ein parallel zur Rohrlängsmittelachse zu messender Abstand eingestellt ist, der in einem Bereich zwischen 2,0 mm bis 9,0 mm oder bevorzugt in einem Bereich zwischen 3,0 mm und 6,0 mm liegt. Eine entsprechend angeordnete Durchlassblende mit Durchlassblendenöffnung kann eine bevorzugte Reduzierung der Strömungswirbel im Wärmetauscherfluid realisieren.
  • Weiter zweckmäßig ist, wenn die Durchlassblendenöffnung an einer Durchlassblende angeordnet ist, die einen zumindest abschnittsweise umlaufenden Außenrand aufweist, über den sich die Durchlassblende zumindest abschnittsweis berührend und optional fluiddicht an zumindest einer Rohrinnenumfangsfläche des Einströmrohrs abstützt. Dadurch ist die Durchlassblende innerhalb des Einströmrohrs an zumindest einer Rohrinnenumfangsfläche ggf. fluiddicht festlegbar. Dabei kann die Durchlassblende zweckmäßigerweise im Bereich des Außenrands am Einströmrohr fixiert sein, bspw. durch Löten oder Schweißen oder alternativ oder zusätzlich durch eine form- und/oder kraftschlüssige Fixierverbindung.
  • Zweckmäßig ist weiterhin, wenn der Außenrand eine die Durchlassblende gegen Formänderung verstärkende Versteifung aufweist oder bildet, indem er mit einer Dicke in einem Bereich zwischen 1,4 mm bis 3,0 mm ausgeführt ist. Das hat den Vorteil, dass die Durchlassblende relativ steif hergestellt werden kann, so dass sie relativ widerstandsfähig gegen mechanische Verformung ist. Das generiert den Vorteil, dass die Durchlassblende bei der Herstellung eines Wärmeübertragers in großen Stückzahlen und als Schüttgut bereitgestellt werden kann. Das erleichtert die Herstellung eines Wärmeübertragers.
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Durchlassblendenöffnung an einer Durchlassblende angeordnet ist, die zumindest eine bezüglich einer Blendenmitte der Durchlassblende nach radial außen hin vorspringende Stecklasche aufweist, die zum form- und/oder kraftschlüssigen Fixieren der Durchlassblende am Einströmrohr in eine am Einströmrohr angeordnete, komplementär bezüglich der zumindest einen Stecklasche ausgebildete Laschennut eingesteckt ist. Zweckmäßigerweise können an der Durchlassblende exakt zwei separate Stecklaschen oder noch mehr separate Stecklaschen vorgesehen sein, die jeweils in eine eigene, am Einströmrohr angeordnete Laschennut eingreifen. Durch diese konstruktive Maßnahme kann die Durchlassblende relativ einfach am Einströmrohr angeordnet werden.
  • In diesem Zusammenhang kann auch vorgesehen sein, dass jeweils zwischen zwei, bezüglich der Blendenmitte nach radial außen wegragenden Stecklaschen, ein spitzer Winkel aufgespannt ist, bevorzugt ein Winkel im Bereich von kleiner 90°.
  • Zweckmäßig kann auch sein, wenn zumindest eine Stecklasche zwei entgegengesetzt zueinander orientierte und zueinander parallel ausgerichtete Laschenseiten und eine diese beiden Laschenseiten miteinander verbindende Laschenstirnseite hat. Die Stecklaschen kann dabei so ausgeführt sein, dass die Laschenseiten, wenn die Durchlassblende am Einströmrohr montiert ist, berührend und ggf. mit einer leichten Übermaßpassung am Einströmrohr anliegen. Die Laschenstirnseite kann zweckmäßigerweise bezüglich der Blendenmitte der Durchlassblende radial berührungsfrei am Einströmrohr angeordnet sein und ggf. einen über dasselbe radial hinausstehenden Überstand bilden.
  • Zweckmäßigerweise ist das Einströmrohr zweiteilig ausgeführt, wozu es längs der Rohrlängsmittelachse in eine Längsunterschale und eine Längsoberschale aufgeteilt ist, wobei der besagte Außenrand der Durchlassblende in einen ersten umlaufenden Aufnahmeabschnitt zum Aufnehmen der Längsunterschale und einen zweiten umlaufenden, bezüglich des ersten Aufnahmeabschnitts rückspringenden Aufnahmeabschnitt zum Aufnehmen der Längsoberschale aufgetrennt ist. Ein entsprechendes Einströmrohr, insb. ein Rundrohr, ist kostengünstig herzustellen. Die Längsunterschale, die insb. eine u-förmige oder c-förmige Gestalt hat, und die Längsoberschale, die ebenfalls insb. eine u-förmige oder c-förmige Gestalt hat, lassen sich mithilfe des besagten ersten und zweiten Aufnahmeabschnitts verhältnismäßig einfach an der Durchlassblende anordnen. Der Begriff „rückspringend“ bezieht sich hierbei zweckmäßigerweise auf die besagte Blendenmitte der Durchlassblende, so dass also der erste Aufnahmeabschnitt bezüglich der Blendenmitte einen größeren Abstand beschreibt, als der zweite Aufnahmeabschnitt. Der erste und zweite Aufnahmeabschnitt können zur Längsunterschale bzw. zur Längsoberschale komplementär gestaltet sein. In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, wenn die Durchlassblende eine im Wesentlichen kreisrunde oder eine kreisrunde Grundfläche besitzt.
  • Weiter zweckmäßig ist, wenn die Durchlassblendenöffnung an einer Durchlassblende angeordnet ist, die zumindest eine die Durchlassblendenöffnung zumindest abschnittsweise einrahmende Strömungsabrisskante aufweist oder bildet. Die zumindest eine Strömungsabrisskante kann die Durchlassblendenöffnung zweckmäßigerweise vollständig ringsum einfassen. Mittels der besagten Strömungsabrisskante können Strömungswirbel im Wärmetauscherfluid effizient reduziert werden.
  • Strömungswirbel im Wärmetauscherfluid lassen sich weiterhin relativ gut reduzieren, indem die Durchlassblendenöffnung eine kreissegmentförmige Öffnungskontur definiert.
  • Weiterhin kann die Durchlassblendenöffnung an einer eine Blendenmitte definierenden Durchlassblende angeordnet sein, wobei durch die Blendenmitte eine Ebene verläuft, die bezüglich der Rohrlängsmittelachse parallel verläuft und bezüglich Flachrohrmittenachsen, die von den Flachrohren definiert sind, orthogonal ausgerichtet ist, so dass die Ebene die Durchlassblende in eine erste, flachrohrabgewandte Seite und eine zweite, flachrohrzugewandte Seite aufteilt. Dabei ist die Durchlassblendenöffnung bevorzugt an der ersten, flachrohrabgewandten Seite der Durchlassblende angeordnet. Hierdurch ist eine bevorzugte Position der Durchlassblendenöffnung an der Durchlassblende angegeben.
  • Zweckmäßig ist weiterhin, wenn die Durchlassblendenöffnung an einer Durchlassblende angeordnet ist, die eine insb. ebene Grundfläche definiert, wobei die Durchlassfläche der Durchlassblendenöffnung minimal 5% der Grundfläche beträgt. Alternativ oder zusätzlich kann die Durchlassfläche der Durchlassblendenöffnung maximal 50% der Grundfläche betragen, oder mehr. Zweckmäßig ist, wenn die Durchlassfläche der Durchlassblendenöffnung minimal 5% und maximal 25% der Grundfläche beträgt. Es ist auch vorstellbar, dass die Durchlassfläche der Durchlassblendenöffnung 25% bis 50% oder 25% bis 75% oder 25% oder 50% oder 75% der Grundfläche beträgt. Dadurch ist ein bevorzugtes, vorteilhaftes Verhältnis zwischen der durchströmbaren Durchlassblendenöffnung und der Grundfläche der Durchlassblende angegeben.
  • Zusammenfassend bleibt festzuhalten: Die vorliegende Erfindung betrifft vorzugsweise einen Wärmeübertrager, der ein eine Rohrlängsmittelachse definierendes Einströmrohr aufweist, an dem ein Fluideinlass zum Einströmen eines ersten Fluidstroms und in Richtung der Rohrlängsmittelachse zum Fluideinlass benachbarte Flachrohre angeordnet sind, die längs der Rohrlängsmittelachse zueinander beabstandet sind und so in das Einströmrohr einmünden, dass der erste Fluidstrom entlang eines sich vom Fluideinlass durch die Flachrohre hindurch erstreckenden ersten Fluidpfads strömen kann. Die Flachrohre erstrecken sich abseits des Einströmrohrs durch einen zweiten Fluidpfad für einen zweiten Fluidstrom, wodurch die Flachrohre vom ersten Fluidstrom durchströmbar und vom zweiten Fluidstrom umströmbar sind. Der Wärmeübertrager weist weiterhin eine vom ersten Fluidstrom durchströmbare, mit dem Wärmetauscherfluid wechselwirkende Durchlassblendenöffnung auf, die mit den Flachrohren strömungstechnisch in Reihenschaltung verbunden ist.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • 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.
  • 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.
  • Es zeigen, jeweils schematisch
    • 1 eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Wärmeübertragers,
    • 2 eine Teilschnittansicht eines in 1 mit einem gestrichelten Rahmen eingefassten Ausschnitts des Wärmeübertragers aus 1,
    • 3 eine weitere Teilschnittansicht des Wärmeübertragers aus 1 mit Blick in Richtung von in 2 eingetragenen Pfeilen III, wobei der Wärmeübertrager gemäß einer in 2 eingezeichneten Schnittebene III-III aufgetrennt ist,
    • 4 in einer Vorderansicht eine Durchlassblende mit Durchlassblendenöffnung eines Wärmeübertragers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und die
    • 5 und 6 jeweils in einer Vorderansicht eine Durchlassblende mit Durchlassblendenöffnung eines Wärmeübertragers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • Die 1 bis 6 zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele für einen im Gesamten mit der Bezugsziffer 1 bezeichneten Wärmeübertrager, der zur wärmetechnischen Kopplung zweier Fluide dient. Derartige Wärmeübertrager 1 können bevorzugt bei Kraftfahrzeuganwendungen zum Einsatz kommen, sie sind jedoch auch im privaten Bereich anwendbar.
  • Die 1 zeigt einen bevorzugten, stark vereinfachten und nicht maßstabsgerechten Wärmeübertrager 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht, so dass man ein kopfseitig angeordnetes Einströmrohr 3 und ein fußseitig angeordnetes Ausströmrohr 34 erkennen kann, die über mehrere, jeweils durch einen Strich symbolisierte, Flachrohre 6, 12 fluidisch miteinander verbunden sind. Das Einströmrohr 3 definiert in seiner Haupterstreckungsrichtung eine Rohrlängsmittelachse 2 und ist rein exemplarisch zweiteilig ausgeführt, so dass es eine Längsunterschale 22 und eine Längsoberschale 23 aufweist. An der Längsunterschale 22 des Einströmrohrs 3 ist ein durch eine Zylinderhülse realisierter Fluideinlass 4 angeordnet, der zum Einströmen eines ersten Fluidstroms 5 aus Wärmetauscherfluid genutzt wird. In 1 ist weiterhin zu erkennen, dass sich an den Fluideinlass 4 mehrere, in Richtung der Rohrlängsmittelachse 2 zum Fluideinlass 4 benachbarte Flachrohre 6, 12 anschließen, die längs der Rohrlängsmittelachse 2 zueinander beabstandet sind. Die Flachrohre 6, 12 sind so am Einströmrohr 3 bzw. dessen Längsunterschale 22 angeordnet, dass sie jeweils in das Einströmrohr 3 einmünden. Hierdurch kann der erste Fluidstrom 5 entlang eines sich vom Fluideinlass 4 durch das Einströmrohr 3, die Flachrohre 6, 12 und das Ausströmrohr 34 hindurch erstreckenden ersten Fluidpfads 8, der in 1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, strömen.
  • Abseits des Einströmrohrs 3 und des Ausströmrohrs 34 erstrecken sich die besagten Flachrohre 6, 12 durch einen zweiten Fluidpfad 9 für einen zweiten Fluidstrom 32 aus Kühlfluid, so dass die Flachrohre 6, 12 vom ersten Fluidstrom 5 durchströmbar und vom zweiten Fluidstrom 32 umströmbar sind. D.h. die beiden Fluidströme 5, 32 kreuzen sich. Hierdurch kann ein Wärmeenergiestrom zwischen den beiden Fluidströmen 5, 32 getauscht werden. Zweckmäßigerweise fungiert dabei der erste Fluidstrom 5 als Wärmequelle und der zweite Fluidstrom 32 als Wärmesenke, oder umgekehrt.
  • Mit Bezug auf 2 ist festzuhalten, dass der Wärmeübertrager 1 mit einer Durchlassblende 11 ausgerüstet ist, die eine zusammenhängende Durchlassblendenöffnung 10 aufweist, die mit den Flachrohren 6, 12 strömungstechnisch in Reihenschaltung verbunden ist und durch die sich der erste Fluidpfad 8 hindurch erstreckt, so dass der erste Fluidstrom 5 durch dieselbe hindurch strömen kann. Die Durchlassblendenöffnung 10 wirkt dabei so mit dem ersten Fluidstrom 5 bzw. dem Wärmetauscherfluid zusammen, dass beim Einströmen des Wärmetauscherfluids in das Einströmrohr 3 im Bereich des Fluideinlasses 4 erzeugte Strömungswirbel im Wärmetauscherfluid aufgelöst oder zumindest reduziert werden. Das hat den Effekt, dass eine optimale Verteilung des ersten Fluidstroms 5 auf die Mündungsöffnungen der Flachrohre 6, 12 eingestellt werden kann. Weiterhin begrenzt die Durchlassblendenöffnung 10 exemplarisch eine in den Fig. nicht zusätzlich bezeichnete Durchlassfläche.
  • Die besagte Durchlassblende 11 bzw. die Durchlassblendenöffnung 10 ist im ersten Fluidpfad 8 zwischen dem Fluideinlass 4 und einem bezüglich des Fluideinlasses 4 in Richtung der Rohrlängsmittelachse 2 nächstgelegenen, unmittelbar benachbarten ersten Flachrohr 12 dieser Flachrohre 6, 12 angeordnet. Rein exemplarisch ist dabei zwischen der Durchlassblende 11 bzw. der Durchlassblendenöffnung 10 und dem ersten Flachrohr 12 ein parallel zur Rohrlängsmittelachse 2 zu messender Abstand 13 eingestellt. Dieser kann in einem Bereich zwischen 2,0 mm bis 9,0 mm oder bevorzugt in einem Bereich zwischen 3,0 mm und 6,0 mm liegen.
  • Mit Bezug auf 3 ist zunächst festzuhalten, dass die Durchlassblendenöffnung 10 eine kreissegmentförmige Öffnungskontur 27 begrenzt oder bildet. Weiterhin hat die Durchlassblende 11 einen umlaufenden Außenrand 14, der in einen ersten umlaufenden Aufnahmeabschnitt 24 und einen zweiten umlaufenden, bezüglich des ersten Aufnahmeabschnitts 24 rückspringenden Aufnahmeabschnitt 25 aufgeteilt ist. Im zusammengebauten Zustand des Wärmeübertragers 1 ist vorgesehen, dass sich die Längsoberschale 23 mit ihrer radial nach innen orientierten Rohrinnenumfangsfläche 15 am zweiten Aufnahmeabschnitt 25 und die Längsunterschale 22 mit ihrer, ebenfalls nach radial innen orientieren Rohrinnenumfangsfläche 33 an dem ersten Aufnahmeabschnitt 24 fluiddicht abstützt. Die Durchlassblende 11 kann dabei zumindest prinzipiell stellenweise entweder an der Längsunterschale 22 und/oder der Längsoberschale 23 durch bspw. Löten oder Schwei-ßen oder alternativ durch eine form- und/oder kraftschlüssige Fixierverbindung fixiert sein.
  • In 4 ist angedeutet, dass der Außenrand 14 eine die Durchlassblende 11 gegen Formänderung verstärkende Versteifung 16 aufweist oder bildet. Hierzu ist der Außenrand 14 gemäß dem Ausführungsbeispiel in 4 zumindest partiell mit einer Dicke in einem Bereich zwischen 1,4 mm bis 3,0 mm ausgeführt.
  • In 3 und 4 kann man weiterhin erkennen, dass die Durchlassblende 11 eine geometrische Blendenmitte 17 definiert und zwei separate Stecklaschen 18 aufweist, die bezüglich der Blendenmitte 17 nach radial außen vorspringen. Die Stecklaschen 18 dienen dazu, die Durchlassblende 11 form- und/oder kraftschlüssig am Einlassrohr 3 zu haltern und/oder zu fixieren. Das Einströmrohr 3 verfügt zu diesem Zweck über zwei, vorliegend an der Längsoberschale 23 angeordnete, komplementär bezüglich der beiden Stecklaschen 18 ausgebildete Laschennuten 19, in welche jeweils eine Stecklasche 18 eingesetzt werden kann. In 3 kann man erkennen, dass die Stecklaschen 18, wenn sie in die jeweiligen Laschennuten 19 der Längsoberschale 23 eingesetzt sind, eine zumindest formschlüssige Halterung der Durchlassblende 11 am Einströmrohr 3 bewirken. Hierbei liegen zweckmäßigerweise zwei entgegengesetzt zueinander orientierte und zueinander parallel ausgerichtete Laschenseiten 20 und eine diese beiden Laschenseiten 20 miteinander verbindende Laschenstirnseite 21 einer jeweiligen Stecklaschen 18 berührend und ggf. mit einer leichten Übermaßpassung an den Laschennuten 19 der Längsoberschale 23 an.
  • Sowohl in 3 als auch in 4 kann man erkennen, dass die Durchlassblendenöffnung 10 von einer Strömungsabrisskante 26, die von der Durchlassblende 11 gebildet wird, eingerahmt ist. Die Strömungsabrisskante 26 wirkt exemplarisch mit dem durch die Durchlassblendenöffnung 10 hindurchströmenden ersten Fluidstrom 5 strömungstechnisch so zusammen, dass eine im ersten Fluidstrom 5 mitgeführte Flüssigphase des Wärmetauscherfluids in der Gasphase des Wärmetauscherfluids verteilt und im Fluidstrom 5 stromab der Durchlassblende 11 gleichmäßig auf die Fluidrohre 6, 12 verteilt ist.
  • Mit Bezug auf 2 und 3 ist zu erläutern, dass eine Ebene 28, die jeweils mit einer strichpunktierten Linie nur ausschnittsweise angedeutet ist, vorgesehen ist, die exemplarisch durch die besagte Blendenmitte 17 verläuft. Darüber hinaus ist die Ebene 28 bezüglich der Rohrlängsmittelachse 2 parallel und bezüglich Flachrohrmittenachsen 7, die in 2 durch doppelpunktierte Linien angedeutet und von den Flachrohren 6, 12 definiert sind, orthogonal ausgerichtet. Hierdurch teilt die Ebene 28 die Durchlassblende 11 in eine erste, flachrohrabgewandte Seite 29 und eine zweite, flachrohrzugewandten Seite 30 auf, vgl. insb. 3. Um eine optimale Verteilung des ersten Fluidstroms 5 auf die Flachrohre 6, 12 zu realisieren, ist vorgesehen, dass die Durchlassblendenöffnung 10 an der ersten, flachrohrabgewandten Seite 29 der Durchlassblende 11 angeordnet ist. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die Durchlassfläche der Durchlassblendenöffnung 10 zwischen minimal 5% und maximal 50% einer Grundfläche 31 der Durchlassblende 11 beträgt.
  • Die 5 und 6 zeigen jeweils in einer Vorderansicht eine Durchlassblende 11 mit einer Durchlassblendenöffnung 10 eines Wärmeübertragers 1 gemäß weiteren Ausführungsbeispielen. Die Durchlassblende 11 gemäß 5 unterscheidet sich gegenüber der Durchlassblende 11 aus den 1 bis 4 dadurch, dass nun lediglich noch eine einzige Stecklasche 18 vorgesehen ist. Die Durchlassblende 11 gemäß 6 unterscheidet sich gegenüber der Durchlassblende 11 aus 5 dadurch, dass die Durchlassfläche der Durchlassblendenöffnung 10 flächenmäßig etwas vergrößert ist.

Claims (13)

  1. Wärmeübertrager (1) zur wärmetechnischen Kopplung zweier Fluide, - mit einem eine Rohrlängsmittelachse (2) definierenden Einströmrohr (3), an dem ein Fluideinlass (4) zum Einströmen eines ersten Fluidstroms (5) aus Wärmetauscherfluid und mehrere, in Richtung der Rohrlängsmittelachse (2) zum Fluideinlass (4) benachbarte Flachrohre (6, 12) angeordnet sind, die längs der Rohrlängsmittelachse (2) zueinander beabstandet sind und jeweils so in das Einströmrohr (3) einmünden, dass der erste Fluidstrom (5) entlang eines sich vom Fluideinlass (4) durch das Einströmrohr (3) und die Flachrohre (6, 12) hindurch erstreckenden ersten Fluidpfads (8) strömen kann, - wobei sich die Flachrohre (6, 12) durch einen zweiten Fluidpfad (9) für einen zweiten Fluidstrom (32) aus Fluid erstrecken, so dass die Flachrohre (6, 12) vom ersten Fluidstrom (5) durchströmbar und vom zweiten Fluidstrom (32) umströmbar sind, - wobei der Wärmeübertrager (1) eine vom ersten Fluidstrom (5) durchströmbare, mit dem Wärmetauscherfluid wechselwirkende Durchlassblendenöffnung (10) aufweist, die mit den Flachrohren (6, 12) strömungstechnisch in Reihenschaltung verbunden ist.
  2. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassblendenöffnung (10) den Flachrohren (6, 12) bezüglich des ersten Fluidstroms (5) vorgeschaltet ist.
  3. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassblendenöffnung (10) dem Fluideinlass (4) bezüglich des ersten Fluidstroms (5) nachgeschaltet ist.
  4. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassblendenöffnung (10) an einer Durchlassblende (11) angeordnet ist, die im ersten Fluidpfad (8) zwischen dem Fluideinlass (4) und den Flachrohren (6, 12) angeordnet ist.
  5. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Durchlassblendenöffnung (10) der Durchlassblende (11) und einem bezüglich des Fluideinlasses (4) in Richtung der Rohrlängsmittelachse (2) nächstgelegenen, unmittelbar benachbarten ersten Flachrohr (12) der Flachrohre (6, 12) ein parallel zur Rohrlängsmittelachse (2) zu messender Abstand (13) eingestellt ist, der in einem Bereich zwischen 2,0 mm bis 9,0 mm oder bevorzugt in einem Bereich zwischen 3,0 mm und 6,0 mm liegt.
  6. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassblendenöffnung (10) an einer Durchlassblende (11) angeordnet ist, die einen umlaufenden Außenrand (14) aufweist, über den sich die Durchlassblende (11) zumindest abschnittsweis berührend und optional fluiddicht an zumindest einer Rohrinnenumfangsfläche (15, 33) des Einströmrohrs (3) abstützt.
  7. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrand (14) eine die Durchlassblende (11) gegen Formänderung verstärkende Versteifung (16) aufweist oder bildet, indem er mit einer Dicke in einem Bereich zwischen 1,4 mm bis 3,0 mm ausgeführt ist.
  8. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassblendenöffnung (10) an einer Durchlassblende (11) angeordnet ist, die zumindest eine bezüglich einer Blendenmitte (17) der Durchlassblende (11) nach radial außen hin vorspringende Stecklasche (18) aufweist, die zum form- und/oder kraftschlüssigen Fixieren der Durchlassblende (11) am Einströmrohr (3) in eine am Einströmrohr (3) angeordnete, komplementär bezüglich der zumindest einen Stecklasche (18) ausgebildete Laschennut (19) eingesteckt ist.
  9. Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einströmrohr (3) zweiteilig ausgeführt, wozu es längs der Rohrlängsmittelachse (2) in eine Längsunterschale (22) und eine Längsoberschale (23) aufgeteilt ist, wobei der besagte Außenrand (14) der Durchlassblende (11) in einen ersten umlaufenden Aufnahmeabschnitt (24) zum Aufnehmen der Längsunterschale (22) und einen zweiten umlaufenden, bezüglich des ersten Aufnahmeabschnitts (24) rückspringenden Aufnahmeabschnitt (25) zum Aufnehmen der Längsoberschale (23) aufgetrennt ist.
  10. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Durchlassblendenöffnung (10) an einer Durchlassblende (11) angeordnet ist, die zumindest eine die Durchlassblendenöffnung (10) zumindest abschnittsweise einrahmende Strömungsabrisskante (26) aufweist oder bildet, und/oder - wobei die zumindest eine Strömungsabrisskante (26) zweckmäßigerweise mit dem durch die Durchlassblendenöffnung (10) hindurchströmenden ersten Fluidstrom (5) strömungstechnisch so zusammenwirkt, dass eine im ersten Fluidstrom (5) mitgeführte Flüssigphase des Wärmetauscherfluids in der Gasphase des Wärmetauscherfluids verteilt und im Fluidstrom (5) stromab der Durchlassblende (11) gleichmäßig auf die Fluidrohre (6, 12) verteilt ist.
  11. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassblendenöffnung (10) eine kreissegmentförmige Öffnungskontur (27) definiert.
  12. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassblendenöffnung (10) an einer eine Blendenmitte (17) definierenden Durchlassblende (11) angeordnet ist, wobei durch die Blendenmitte (17) eine Ebene (28) verläuft, die bezüglich der Rohrlängsmittelachse (2) parallel verläuft und bezüglich Flachrohrmittenachsen (7), die von den Flachrohren (6, 12) definiert sind, orthogonal ausgerichtet ist, so dass die Ebene (28) die Durchlassblende (11) in einer erste, flachrohrabgewandte Seite (29) und eine zweite, flachrohrzugewandten Seite (30) aufteilt, wobei die Durchlassblendenöffnung (10) an der ersten, flachrohrabgewandten Seite (29) der Durchlassblende (11) angeordnet ist.
  13. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Durchlassblendenöffnung (10) an einer Durchlassblende (11) angeordnet ist, die eine Grundfläche (31) definiert, wobei eine Durchlassfläche der Durchlassblendenöffnung (10) minimal 5% der Grundfläche (31) beträgt, und/oder - die Durchlassblendenöffnung (10) an einer Durchlassblende (11) angeordnet ist, die eine Grundfläche (31) definiert, wobei eine Durchlassfläche der Durchlassblendenöffnung (10) bevorzugt 25% bis 50% oder 25% bis 75% oder 25% oder 50% oder 75% oder maximal 75% oder mehr als 75% der Grundfläche (31) beträgt.
DE102021211777.5A 2021-10-19 2021-10-19 Wärmeübertrager zur wärmetechnischen Kopplung zweier Fluide Pending DE102021211777A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021211777.5A DE102021211777A1 (de) 2021-10-19 2021-10-19 Wärmeübertrager zur wärmetechnischen Kopplung zweier Fluide
CN202211274137.7A CN115993062A (zh) 2021-10-19 2022-10-18 用于两种流体的热耦合的换热器
US17/968,760 US20230124890A1 (en) 2021-10-19 2022-10-18 Heat exchanger for the thermal coupling of two fluids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021211777.5A DE102021211777A1 (de) 2021-10-19 2021-10-19 Wärmeübertrager zur wärmetechnischen Kopplung zweier Fluide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021211777A1 true DE102021211777A1 (de) 2023-04-20

Family

ID=85773149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021211777.5A Pending DE102021211777A1 (de) 2021-10-19 2021-10-19 Wärmeübertrager zur wärmetechnischen Kopplung zweier Fluide

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230124890A1 (de)
CN (1) CN115993062A (de)
DE (1) DE102021211777A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3301394B1 (de) 2016-09-13 2019-02-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Wärmetauscher, endkammer dafür und herstellungsverfahren dafür
CN112013710A (zh) 2019-05-31 2020-12-01 浙江三花智能控制股份有限公司 分配管和换热器
EP3916331A1 (de) 2020-05-27 2021-12-01 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Wärmetauscher

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3301394B1 (de) 2016-09-13 2019-02-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Wärmetauscher, endkammer dafür und herstellungsverfahren dafür
CN112013710A (zh) 2019-05-31 2020-12-01 浙江三花智能控制股份有限公司 分配管和换热器
EP3916331A1 (de) 2020-05-27 2021-12-01 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Wärmetauscher

Also Published As

Publication number Publication date
US20230124890A1 (en) 2023-04-20
CN115993062A (zh) 2023-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3163242B1 (de) Indirekter ladeluftkühler
EP3169964B1 (de) Wärmeübertrager
DE102007005370A1 (de) Wärmetauscher
DE102013218444A1 (de) Wärmetauscher
DE112012005326T5 (de) Abgaswärmetauschervorrichtung
DE112015003055T5 (de) Warmetauscher und verfahren für dessen herstellung
DE102014006761A1 (de) Abgaskühler
DE102005045103B3 (de) Kühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
WO2017025411A1 (de) Stapelscheiben-wärmeübertrager, insbesondere ladeluftkühler
DE102010040292A1 (de) Wärmetauscher mit einem Strömungsablenker und Verfahren zum Betrieb desselben
DE112015001899T5 (de) Abgaswärmetauscher
EP2863157B1 (de) Wärmeübertrager
DE112019000761T5 (de) Headerplattenloser wärmetauscher
DE102005055482A1 (de) Wärmetauscher für einen Verbrennungsmotor
DE102012105386A1 (de) Wärmetauscher für ein Fahrzeug
DE102021211777A1 (de) Wärmeübertrager zur wärmetechnischen Kopplung zweier Fluide
DE102007036308A1 (de) Rippe für einen Wärmetauscher
DE102015014090A1 (de) Strömungshomogenisierung in Wärmeübertragern
DE102011088635A1 (de) Wärmeübertrager
DE102019220406A1 (de) Wärmeübertrager und Wärmeübertrageranordnung mit mehreren Wärmeübertragern
DE102010025030B4 (de) Wärmetauscher für einen Verbrennungsmotor
EP2855909B1 (de) Vorrichtung zur abgasführung in einer verbrennungskraftmaschine
DE102017130094B4 (de) Abgaswärmetauscher sowie Verfahren zum Betreiben des Abgaswärmetauschers
DE102013218867A1 (de) Wärmeübertrager
DE102007019744A1 (de) Wärmetauscher und Anschluss

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified