DE10315966A1

DE10315966A1 - Wärmeübertrager

Info

Publication number: DE10315966A1
Application number: DE2003115966
Authority: DE
Inventors: Michael Plothe
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-04-08
Filing date: 2003-04-08
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: EP1467169A3; DE10315966B4; EP1467169A2

Abstract

Es wird ein Wärmeübertrager mit von einer Vielzahl von Lamellen (11) besetzten Rohren (10) vorgeschlagen. In die Lamellen (11) sind die Wärmeübertragung und die Temperaturverteilung vergleichmäßigende Strömungsführungen (20) eingebracht, die in einen zwischen den Lamellen (11) vorhandenen Zwischenraum (17) hineinragen. Die Strömungsführungen (20) sind zwischen den Rohren (10) angeordnet und weisen eine V-Form auf, derart, dass das im Zwischenraum (17) strömende Medium in Richtung der abströmseitigen Kante (13) zu den Rohren (10) hin gelenkt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Wäremübertrager gemäß DE 40 42 195 A1 sind, um eine Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung und eine möglichst geringe maximale Temperaturdifferenz an den Lamelle zu erzielen, in die Lamellen unterhalb der Durchgänge für die Heizwasserrohre anströmseitig Aussparungen angebracht. Zur Verringerung der wärmeübertragenden Fläche (Anpassung an die unterschiedlichen Leistungsgrößen) sind zusätzlich an der abströmseitigen Kante der Lamelle zwischen den Aufnahmen für die Heizwasserrohre V-förmige Aussparungen vorhanden.

Bei einem Wärmeübertrager der DE 195 31 383 A1 sind zur Steigerung des Wäremübergangs die Lamellen mit in die Zwischenräume hineinragenden Stömungsführungen in Form von pyramidenförmigen Ausprägungen versehen. Dadurch wird ein Teil des im Zwischenraum zwischen den Lamellen strömenden Heizgasstroms umgelenkt und durch Wirbelbildung der lokale Wärmeübertragungskoeffizient erhöht.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager mit den kennzeichneten Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Umströmung des Lamellenrohres erreicht und gleichzeitig eine Wirbelbildung im Anströmbereich des Lamellenrohres (Totwassergebiet) vermieden wird, wodurch insgesamt bei gesteigertem Wärmeübergang ein strömungsgünstigeres Profil erzielt und die Druckverluste gesenkt werden. Darüber hinaus wird der gesamte Heizgas- bzw. Abgasmassenstrom umgelenkt und so näher an das Lamellenrohr geführt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche möglich. Eine besonders wirksame Strömungsführung wird erzielt, wenn sich die Ausstellungen im Wesentlichen über den gesamten Zwischenraum zwischen zwei Lamellen erstreckt. Eine ellipsenförmige Querschnittsform der Lamellenrohre mit einem in Strömungsrichtung des Heizgases sich erstreckenden großen Durchmesser verbessert weiterhin die Druckverluste im Wäremübertrager. Dadurch ergibt sich in Verbindung mit den V-förmigen Ausstellungen eine Strömungsführung, die das Heizgas aus dem Raum zwischen den Lamellenrohren in den Bereich hinter die Lamellenrohre lenkt. Die strömungsführenden Ausstellungen sind dabei zweckmäßigerweise durch einen Stanz-Biege- oder einem Stanz-Zieh-Vorgang realisiert. Eine weitere Ausführungsform zur Herstellung der strömungsführenden Ausstellung ist dadurch möglich, indem der V-förmige Einschnitt in den Lamellen mit einem separaten, V-förmig abgekanteten Blechstreifen ausgelegt wird, der sich beispielsweise im Wesentlichen über die gesamte Ausdehnung des Wärmeübertragers erstreckt.

Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung einer Teilseitenansicht eines Wärmesübertragers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine Teilansicht einer Draufsicht auf den Wärmeübertrager gemäß 1,
3 eine Schnittdarstellung einer Seitenansicht eines Wärmeübertragers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 eine Teilansicht einer Draufsicht auf den Wärmeübertrager gemäß 3,
5 eine perspektivische Darstellung einer Teilansicht eines Wäremübertragers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einem vorgefertigten Stadium,
6 eine Teilseitenansicht des Wärmeübertragers gemäß 5 im Endzustand.
Ausführungsbeispiele
Der in einer Teilansicht in 1 und 2 dargestellte Wärmeübertrager weist Lamellenrohre 10, durch die beispielsweise ein wärmeaufnehmendes Medium strömt, sowie mehrere sich im Wesentlichen senkrecht zu den Lamellenrohren 10 erstreckende und parallel zueinander positionierte Lamellen 11 auf. Zwischen den Lamellen 11 ist ein Zwischenraum 17 ausgebildet, wobei zwischen zwei benachbarten Lamellen 11 ein Abstand A vorhanden ist. Durch den Zwischenraum 17 strömt ein mit Pfeilen dargestelltes wärmeabgebendes Medium, das im vorliegenden Fall ein Heizgas eines nicht dargestellten Brenners ist.
Die Lamellen 11 weisen eine anströmseitige Kante 12 und eine abströmseitige Kante 13 auf. In die Lamellen 11 sind Durchgänge 14 eingebracht, die der Form der Lamellenrohre 10 angepasst sind und diese in sich aufnehmen. Zwischen den Lamellenrohren 10 sind vorzugsweise symmetrisch dazu V-förmige Strömungsführungen 20 angeordnet, die in den Zwischenraum 17 hineinragen.
Zur Ausbildung der V-förmigen Strömungsführungen 20 sind an der abströmseitigen Kante 13 der Lamellen 11 Ausstellungen 16 angeformt. Die Ausstellungen 16 werden dabei von einem linken Schenkel 22 und einem rechten Schenkel 23 eines V-förmigen Einschnitts 15 gebildet. Der V-förmige Einschnitt 15 ist analog der symmetrischen Ausführung der V-förmigen Strömungsführung 20 ebenfalls symmetrisch zwischen den Lamellenrohren 10 bzw. den Durchgängen 14 angeordnet. Die strömungsführenden Ausstellungen 16 ragen in den Zwischenraum 17 hinein und erstrecken sich über den gesamten Abstand A zwischen zwei Lamellen 11. Beim dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 sind die strömungsführenden Ausstellungen 16 beispielsweise durch eine Stanz-Biege-Vorgang realisiert. Fertigungsbedingt entsteht dabei zwischen den beiden Schenkeln 22, 23 der strömungsführenden Ausstellungen 16 eine Aussparung 18.
Bei dem in 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die strömungsführende Ausstellung 16 mittels eines Stanz-Zieh-Vorganges realisiert, wobei hier an der Spitze des V-förmiger Einschnitts 15 fertigungsbedingt keine Aussparung entsteht. Der Grund des V-förmigen Einschnitts 15 ist mit einem Radius verrundet und geschlossen, so dass der V-förmige Einschnitt 15 einen parabelförmigen oder einen an der Spitze abgerundeten Verlauf erhält. Entlang des parabelförmigen, V-förmigen Einschnitts 15 ergibt sich gemäß 3 und 4 durch den Stanz-Zieh-Vorgang die strömungsführende Ausstellung 16. Die strömungsführende Ausstellung 16 erstreckt sich hierbei ebenfalls zweckmäßigerweise über den gesamten Abstand A zwischen zwei Lamellen 11.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel geht aus den 5 und 6 hervor. Hierbei sind, wie bei den Ausführungsbeispielen der 1 und 2 sowie 3 und 4, ebenfalls symmetrisch zwischen den Lamellenrohren 10 bzw. den Durchgängen 14 V-förmige Einschnitte 31 in die Lamellen 11 eingebracht. Im Unterschied zu den vorher genannten Ausführungsbeispielen ist hierbei die V-förmige Strömungsführung 20 nicht an die Lamelle 11 in Gestalt der Ausstellungen 16 angeformt, sondern die Strömungsführung 20 besteht aus einem separaten, V-förmig abgekanteten Blechteil 30, das mit seinen Schenkeln 32 und 33 in den V-förmigen Einschnitt 31 eingesetzt und dort mit den Lamellen 11 stoffschlüssig, beispielsweise mittels eines Lotes 35 verbunden wird. Das V-förmige abgekantete Blechteil 30 schließt dabei zweckmäßigerweise bündig mit der abströmseitigen Kante 13 der Lamellen 11 ab.
Die beiden Schenkel 22, 23 der strömungsführenden Ausstellung 16 sowie die beiden Schenkel 32, 33 des V-förmig abgekanteten Blechteils 30 sind gegenüber der Strömungsrichtung des Heizgases an der anströmseitigen Kante 12 um den Winkel α angestellt, der zwischen 10 und 60 Grad liegt, vorzugsweise 30 bis 40 Grad beträgt.
Die Spitze der V-förmigen Ausstellung 16 bzw. des V-förmig abgekanteten Blechteils 30 liegt jeweils zwischen der Anströmkante 12 und der Abströmkante 13, bevorzugt im Abströmbereich der Lamellenrohre 10 oberhalb der Rohrmitte der Lamellenrohre 10.
Aufgrund der sich symmetrisch zwischen den Durchgängen 14 und damit zwischen den Lamellenrohren 10 sich erstreckenden strömungsführenden Ausstellungen 16 bzw. der Anordnung des V-förmig abgekanteten Blechteils 30 entsteht eine Strömungsführung für das Heizgas, die das Heizgas aus dem Bereich zwischen den Lamellenrohren 10 in Richtung der abströmseitigen Kante 13 zu den Lamellenrohren 10 hin lenkt.

Claims

Wärmeübertrager mit von einer Vielzahl von Lamellen besetzten Rohren und mit in die Lamellen eingebrachten, den Wärmeübergang und die Temperaturverteilung vergleichmäßigenden Strömungsführungen, die in einen zwischen den Lamellen ausgebildeten Zwischenraum hineinragen, wobei die Lamellen bezüglich des durch den Zwischenraum strömenden Mediums eine anströmseitige Kante und eine abströmseitige Kante aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsführungen (20) zwischen den Rohren (10) angeordnet sind und eine V-Form aufweisen, derart, dass das im Zwischenraum (17) strömende Medium in Richtung der abströmseitigen Kante (13) zu den Rohren (10) hin gelenkt wird.
Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die V-förmige Strömungsführung (20) im Wesentlichen über den gesamten Zwischenraum (17) zwischen zwei Lamellen (11) erstreckt.
Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die V-förmige Strömungsführung (20) symmetrisch zwischen den Rohren (10) angeordnet ist.
Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die V-förmige Strömungsführung (20) gegenüber der Strömungsrichtung des im Zwischenraum (17) strömenden Mediums an der anströmseitigen Kante (12) eine Neigung mit einem Winkel α von 10 bis 60 Grad, vorzugsweise von 30 bis 40 Grad aufweist.
Wärmeübertrager nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die V-förmige Strömungsführung (20) durch aus dem Material der Lamellen (11) geformten Ausstellungen (16) gebildet ist.
Wärmeübertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (11) an der abströmseitigen Kante (13) zwischen den Rohren (10) einen V-förmigen Einschnitt (15) aufweisen, der entlang seiner Schenkel (22, 23) jeweils die Ausstellung (16) ausbildet.
Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die V-förmige Strömungsführung (20) von einem separaten, V-förmig abgekanteten Blechteil (30) gebildet ist.
Wärmeübertrager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das separate V-förmige Blechteil (30) in einen V-förmigen Einschnitt (31) der Lamellen (11) eingesetzt ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die V-förmigen Ausstellung (16) oder das V-förmig angekantete Blechteil (30) jeweils mit seiner Spitze zwischen der anströmseitigen Kante (12) und der abströmseitigen Kante (13) im Abströmbereich des Lamellenrohres (10) oberhalb der Mitte des Lamellenrohres (10) liegt.