DE1962488A1 - Waermetauscher-Element - Google Patents
Waermetauscher-ElementInfo
- Publication number
- DE1962488A1 DE1962488A1 DE19691962488 DE1962488A DE1962488A1 DE 1962488 A1 DE1962488 A1 DE 1962488A1 DE 19691962488 DE19691962488 DE 19691962488 DE 1962488 A DE1962488 A DE 1962488A DE 1962488 A1 DE1962488 A1 DE 1962488A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- foam
- metal
- heat exchanger
- exchanger element
- partition
- 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
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/04—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/08—Heat-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 otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/08—Heat-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 otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
- F28D7/082—Heat-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 otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration
- F28D7/085—Heat-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 otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration in the form of parallel conduits coupled by bent portions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-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 one within the other, e.g. concentrically
- F28D7/106—Heat-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 one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/42—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
- F28F1/44—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element and being formed of wire mesh
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/003—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by using permeable mass, perforated or porous materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/022—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being wires or pins
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Geometry (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Valve Housings (AREA)
Description
Dr. F. Zurnstsln sen, - Dr. E. Assmann
Dr. R. Koenlgsberger - Dipi.-Fhys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln Jun.
PATENTANWÄLTE
BANKKONTO:
BANKHAUS H. AUFHÄUSER
8 MDNCHEN 2,
5/Li CEP. 4545
THE DUMlOP COMPJLNT IIMITED, London S.W.1
Wärmetauscher-Element.
Die Erfindung betrifft ein Wärmetavscher-Element, insbesondere
ein Wärmetauscher-Element für Fluide, in dem eine Trennwand zur Trennung der fluide verschiedener Temperaturen vorgesehen
ist und in dem die Wärme von dem Fluid höherer Temperatur zu dem niedrigerer Temperatur durch die Trennwand übergeht.
Wärmetauscher-Elemente der beschriebenen Art werden z.B. in Autokühlern, Maschinen-Ölkühlern, Plussigkeitserhitzern und
Dampfkondensatoren verwendet.
Die in Wärmetauscher-Elementen der beschriebenen Art durch die Trennwand übergehende Wärmemenge hängt von dem Oberflächenbereich
der Trennwand ab, und zur Erleichterung des Wärmeüberganges ist es bekannt, eine Fläche der Trennwand mit Yorsprüngen
zur Vergrößerung der Oberfläche zu versehen. Bei einer üblichen Form der Wärmetauscher-Elemente, bei der eine heiße
Flüssigkeit durch ein Rohr fließt und kalte luft um die Außenfläche
des Rohres zirkuliert, ist es bekannt, Rippen durch Weichlöten oder Hartlöten an der Außenfläche des Rohres zur
009848/1 046
Vergrößerung des Flächenbereiches anzubringen. Auch auf der In nenfläche eines Rohres können Voreprünge, z.B. in Form von
schraubenförmigen Draht element en, zur Erleichterung des Wärmeüberganges von der Flüssigkeit auf das Rohr ausgebildet sein.
Bei einem Wärmetauscher-Element für Fluide ist es jedoch zur Erleichterung eines wirksamen Wärmeüberganges auch wünschenswert,
einen schnellen Fluß des Fluids in dem an die Trennwand angrenzenden Bereich sicherzustellen. Ein Nachteil der Ver-™
wendung von Vor sprung en ist daher, da3 sie den Fluß des Fluides behindern.
Ziel der Erfindung ist es, ein wirksameres Wärmetauscher-Element auszubilden.
Das erfindungsgemäße Wärmetauscher-Element enthält eine Trennwand,
die so angeordnet ist, daß sie zumindest auf einer Seite dem Fluß eines Fluides ausgesetzt ist, und eine Metall- oder
Keramikschaum-Anordnung, die sich in Berührung mit zumindest einem Teil der genannten einen Seite befindet, wobei die Schaumanordnung
ein poröses, aus einem Stück geformtes, dreidimen- | sionales, kontinuierliches Netz aus metallischem oder keramischem
Material ist, das eine Vielzahl von zellenförmigen Räumen bildet, die miteinander in Verbindung stehen und eine kontinuierliche
Raumeinheit darstellen.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung
eines Metallschaum enthaltenden Wärmetausher-Elementes der zuvor beschriebenen Art, das die Verfahrensschritte der
elektrolytischen Ablagerung eines Metalles auf einem mit einer Trennwand in Verbindung stehenden porösen Material zur Herstellung
eines zusammengesetzten Wärmetauscher-Elementes enthält, das eine durchgehend überzogene Trennwand und eine dreidimensionale
Metallschaum-Anordnung der oben beschriebenen Art aufweist.
009848/1046
- 35 -
Die Trennwand kann auf beiden Seiten dem Fluß des Fluides ausgesetzt sein, und auf beiden Seiten der Trennwand kann eine
Schaumanordnung angebracht sein.
Bei diesem Aufbau besitzt die Schaumanordnung ein hohes Verhältnis von wirksamem zu scheinbarem Oberflächenbereich, und zugleich ermöglicht der kontinuierliche Raum einen Fluß des
Fluids durch die Schaumanordnung mit sehr geringem Widerstand.
Die Schaumanordnung kann einen Metallschaum der Art enthalten, wie er in der deutschen Patentschrift . ... ... (Patentanmeldung P 16 21 079.0beschrieben ist. Der Metallschaum kann
z.B. durch galvanisches Überziehen eines porösen Haterials mit
Metall hergestellt werden. Das poröse Material kann in Form eines Faser-Agglomerats, wie etwa eines verfilzten Materials,
oder eines schwammähnlichen oder Schaummaterials, wie etwa natürlicher oder synthetischer Harzschaum, verwendet werden. Das
poröse Material kann in dem Metall verbleiben, oder es kann entfernt werden, z.B. durch Erwärmung zum Ausschmelzen oder Ausbrennen des Materials. Der Metallschaum kann z.B. durch galvanische Aufbringung des Metalles auf einen Polyurethanschaum,
insbesondere einen vernetzten Polyurethanschaum, hergestellt werden. Der Schaum wird vor dem galvanischen Überziehen, z.B.
durch Behandlung alt Metallpttl'ver oder Graphit, elektrisch leitend gemacht. Beispiele für Metalle, die dann günstig auf den
behandelten Schaum galvanisch aufgebracht werden können, sind Nickel, Chrom, Kupfer, Elsen, Zink und Cadmium.
Die Schaummetall-Anordnung wird vorzugsweise mit der Trennwand dadurch in Verbindung gebracht, daß sie daran durch irgendeine
geeignete Methode, z.B. durch Weich- oder Hartlöten, befestigt wird. Sie kann an einer Metalltrennwand durch ein elektrolytisches Verfahren befestigt werden, wie es etwa in der deutschen
Patentschrift (Patentanmeldung P 19 12 562.3) offenbart ist. Bei diesem Verfahren werden die !Trennwand und das
009848/1046
poröse Material als Kathode verwendet. Dadurch entsteht ein
zusammengesetztes Wärmetauscher-Element, das eine einheitlich plattierte Trennwand und eine dreidimensionale Schaummetall-Anordnung
aufweist.
Im folgenden werden beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung
anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
* Pig. 1 ist eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Elements;
Fig. 2 zeigt eine Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten Elementes mit einer Vielzahl von Rohren;
Fig. 3 zeigt eine teilweise geschnittene, zweite Ausführungeform
eines erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Elements;
Fig. 4 ist die Darstellung des in Fig. 3 gezeigten Elementes mit einem Rücklaufbehälter;
Fig. 5 und 6 zeigen eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Elements;
Fig. 7 und 8 veranschaulichen eine vierte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Wärme tauscher-Element β , in der Dampf erzeugt
oder alternativ kondensiert werden kann; W Fig. 9 ist die Darstellung eines erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Elementes
auf einer Zylinderbuchse;
Fig. 10 zeigt das Wärmetauscher-Element in Verbindung mit einem Zylinderkopf;
Fig. 11 zeigt einen Querschnitt einer Schaummetall-Anordnung
zur Verwendung für das Wärmetauscher-Element;
Fig. 12 ist ein teilweise geschnittenes Wärmetauscher-Element, das zur Erzeugung von Hikroturbulenz ausgebildet ist;
Fig. 13 zeigt ein teilweise geschnittenes erfindungsgemäßes Wärmetauscher-Element mit doppelt wirkendem Wärmeübergang.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung
weist ein Wärmetauscher-Element 1 ein dünnwandiges Rohr 2 mit kreisförmigem Querschnitt auf, das einen zylindrischen Pfropfen
009848/1046
3 aus Schaummetall enthält, der an der inneren fläche 4 eines
Abschnittes des Rohrs befestigt ist. Das Rohr verläuft durch eine Axialbohrung 5 in einem rechtwinkligen Block 6 aus Schaummetall,
und die Außenfläche 7 des Rohrabschnittes innerhalb des Metallschaumblockes ist an dem Block befestigt.
Der Hetallschaum ist in der deutschen Patentschrift . ... ... (Patentanmeldung P16 21 079.0) beschrieben. Der Abschnitt des
Rohres innerhalb des Blockes 6 ist auf beiden Oberflächen 4 und 7 vorverzinnt, und der Pfropfen 3 wnd der Block 6 aus Metallschaum
werden an dem Rohr durch Weich- oder Bartlöten befestigt. Bei einer alternativen Abwandlung wird der Metallschaum an dem
Rohr durch das in der deutschen Patentschrift (Patentanmeldung P 19 12 562.3) geoffenbarte elektrolytische Verfahren
beschrieben.
Durch den Pfropfen aus Metallschaum innerhalb des Rohres fließt heiße Flüssigkeit, und Luft zirkuliert um die Außenfläche des
Rohres durch den Block aus Metallschaum. Das Rohr wirkt als Trennwand, die die heiße flüssigkeit von der Luft trennt.
Der Pfropfen aus Schaummetall innerhalb des Rohres erleichtert
den Wärmeübergang von der flüssigkeit auf das Rohr. Der Schaummetall-Block erleichtert den Wärmeübergang von dem Rohr auf die
Luft.
Bei einer Abwandlung der beschriebenen Ausführungsform, die in
Fig. 2 dargestellt ist, sind eine Vielzahl von Rohren 8, die je einen nicht-gezeigten Pfropfen aus Schaummetall enthalten,
der an der Innenfläche eines Abschnittes des Rohres befestigt
let, in parallelen Bohrungen 9 in einem großen Block 10 aus
Schaummetall angeordnet. Die Enden der Rohre 8 auf jeder Seite des Blockes sind durch Verzweigungsanordnungen 11 und 12 zusammengefaßt.
009848/1046
Bei einer zweiten Ausführungenorm der Erfindung, die in den
fig. 3 und 4 gezeigt iet, umfaßt ein Wärmetauscher-Element 13
zwei Metallplatten. 14 und 15, die erste Seiten 16 und 17 und
zweite Seiten 18 und 19 besitzen und bei denen eine Schicht aus Metallschaum auf jeder Seite befestigt ist« Die zwei Metallplatten sind parallel zueinander und so angeordnet, daß sich
die jeweils ersten Seiten beider.Flatten gegenüberliegen. Die
gegenüberliegenden Kanten 24,25 der einen Platte 14 sind mit den
entsprechenden Kanten 26 und 27 der anderen Platte 15 durch irgendein geeignetes Verfahren, z.B. durch If iet en, Schweißen,
Weich- oder Hartlöten, verbunden. Dadurch wird der auf der ersten Seite der einen Platte befestigte Metallschaum Mt dem
auf der ersten Seite der anderen Platte befestigten Metallschaum in Verbindung gebracht, und es wird ein abgedichteter
Abschnitt ausgebildet, der das Schaummetall auf den ersten Seiten der Platten von dem Schaummetall auf den zweiten Seiten
der Platten über die ganze Länge des Wärmetauscher-Elementes voneinander trennt.
Eine heiße flüssigkeit fließt durch die Schichten 20 und 22 des Metallschaumes auf den ersten Seiten der Platten, und Luft
zirkuliert durch die Schichten 21 und 23 des Metallschaumes auf den zweiten Seiten der beiden Platten.
Zwei oder mehr Wärmetauscher-Elemente 13,28, wie sie zuvor beschrieben worden sind, können miteinander verbunden werden und
so einen Stapel bilden, fig. 3 zeigt einen solchen Stapel zur Verwendung als Autokühler. Die Elemente sind parallel zueinander
angeordnet. Die Schicht aus Schaummetall 23, die auf der zweiten Seite der Metallplatte 15 des Elementes 13 befestigt ist, ist
zugleich auf der gegenüberliegenden zweiten Seite 29 der Platte 30 des angrenzenden Elementes 28 befestigt, so daß die Schicht
des Schaummetalles 23 zwischen den zweiten Seiten der Platten 15 und 30 liegt. Ein Rückflußbehälter 31 ist vorgesehen (siehe
fig. 4), damit die heiße flüssigkeit in die Sohichten aus Sohaum-
009848/1046
metall zwischen den ersten Seiten der Platten aller Elemente eingeleitet werden kann.
Bei einer dritten Aueführungsform der Erfindung, die in den
Fig. 5 und 6 gezeigt ist, enthält ein Wärmetauscher-Element 32
einen Metalltrog 33 «it zwei Schichten 34 und 35 aus Schaummetall, die durch eine in dem Trog angeordnete, sich waagerecht
erstreckende Metallblechtrennwand 36 getrennt werden und an dieser befestigt sind, wobei die Trennwand den Trog in zwei getrennte Abteilungen unterteilt. Einlaß- und Auslaßanschlüsse
37 und 38 sind In den Seitenwänden des Troges nahe bei jeder Schaummetallschicht vorgesehen. Eine Deckplatte 39 ist auf der
Oberseite des Troges angeordnet, die die Abteilung mit der oberen S&haummetallschicht 34 verschließt.
Eine heiße Flüssigkeit fließt durch die obere Schicht 34 aus Metallschaum zwischen ä as Metallblech 36 und der Deckplatte
39, und eine kalte Flüssigkeit fließt durch die untere Schicht 35 aus MetallochauM «wischen dem Metallblech 36 und dem Boden
des Troges 33. Das Metallblech dient als Trennwand zwischen den zwei Flüssigkeiten, und die Schichten aus Metallschaum erleichtere den Wärmeübergang von der heißen Flüssigkeit auf die
Trennwand und τοη dieser auf die kalte Flüssigkeit.
Zwei oder mehr Warmetausoher-Elemente können miteinander durch
Bildung eines Trogsatzes kombiniert werden, wie in Fig. 6 geseigt ist. Dabei ist lediglich für den oberen Trog eine Deckplatte 39 erforderlieh, während die Deckplatte der übrigen Tröge durch den Boden des nächsthöheren Troges gebildet wird. Die
Abteilungen der Elemente, durch die die heiße Flüssigkeit fließt, können miteinander mit Hilfe eines äußeren Rohres oder äußerer
Rohre 53 verbunden sein. Eine gleiche Anordnung kann für die Abteilungen vorgesehen sein, durch die die kältere Flüssigkeit
fließt.
009848/1046
tallschaum jedes Troges fest an dem Boden des Troges befestigt
sein.
Bei einer vierten Ausführungsform der Erfindung, die in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, umfaßt ein Wärmetauscher-Element
40 ein gewundenes Rohr 41, das zwischen zwei konzentrisch angeordneten
Hülsen oder Zylindern 42 und 43 aus Metallschaum angeordnet und an diesen befestigt ist.
Dieses Wärmetauscher-Element kann als Dampferzeuger verwendet werden, in dem Wasser durch das Rohr 41 geleitet wird und bei
dem ein sauber brennender Brennstoff, wie etwa Erdgas, in einem Verbrennungsraum 44t der durch die innere Hülse 43 gebildet
wird, verbrannt wird.
Alternativ kann das Wärmetauscher-Element als Kondensator verwendet
werden, bei dem Dampf durch das Rohr 41 geleitet wird, anä kalte Luft durch das Schaummetall zirkuliert.
Das Rohr 41 wirkt als Trennwand zwischen der Flüssigkeit, die
durch das Rohr fließt, und der Luft, die durch das Schaummetall " zrkuliert. Ein Abschnitt der äußeren Hülse 42 ist in Fig. 8 gezeigt.
Die halbkreisförmigen Nuten 45 entsprechend gleichen Nuten auf der Außenfläche der inneren Hülse 43 und sind dem Rohr
41 angepaßt.
Bei einer fünften Ausführungsform der Erfindung, die in den
Fig. 9 und 10 dargestellt ist, ist eine Schicht aus Schaummetall auf der Außenfläche des Zylinders einer Verbrennungsmaschine
oder eines Kompressors befestigt. Fig. 9 veranschaulicht
einen Kühlmantel 46 aus Schaummetall, der auf der Außenfläche
47 einer Zylinderbuchse 48 befestigt ist, während Fig. 10 einen ähnl ic hm Kühlmantel 49 auf der Außenfläche 50 eines Zylinderkopfes
51 zeigt.
Die Wände des Zylinders wirken als Trennwand zwischen den heißen
00 9 8 4.8 /1046
_ 9 —
Gasen in dem Zylinder und dem Metallschaum, der der Kühlluftströmung
ausgesetzt ist.
Der Aufbau des in den oben beschriebenen Wärmetauscherelementen verwendeten Schaummaterials ist in Pig. 11 gezeigt. Der Schaum
weist eine dreidimensionale Metallstruktur auf, die mit einer Vielzahl von unmittelbar miteinander verbundenen, im wesentli-rchen
zwölfeckig geformten Eahmen verglichen werden kann, deren
Seiten im wesentlichen als z.B. aus den Stegen 55 bis 59 gebildete Fünfecke betrachtet werden können. Die Metallstege, die im
allgemeinen eine Rohrform besitzen, bilden ein ununterbrochenes Metz mit einer dazwischen liegenden, verbundenen Raumeinheit.
Der Prozentsatz des Gesamtvolumens der Zwischenräume einer Probe eines Schaumes lag in der Größenordnung von 80 bis 97$. Das bedeutet
eine außerordentlich poröse Metallstruktur.
Bei allen oben beschriebenen Wärmetauscher-Elementen wird der
Metallschaum an der Trennwand befestigt, damit der Oberflächenbereich der Trennwand wirksam vergrößert wird, ohne daß der Fluß
des Fluids im Bereich nahe der Oberfläche der Trennwand merklich behindert wird. Da der Metallschaum sehr porös ist, kann man
einen ausreichenden Mengendurchsatz des Kühlmittels ohne ein großes DruckgefäTle erhalten.
Der innere Aufbau des Metallschaumes ruft eine gewisse Turbulenz in dem Kühlmittel oder der heißen Flüssigkeit hervor, die, solange
sie nicht zu einem merklichen Gegendruck führt, den Wärmeübergang verstärkt.
Diese Turbulenz ist ein Mittel, den Wärmeübergang unabhängig davon zu steigern, daß die Wärme durch das Schaummetall selbst
weitergeleitet wird. In bestimmten Anwendungsfällen kann der Metallschaum durch einen Keramikschaum ersetzt werden.
009848/1046
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die in Pig.
dargestellt ist, wird diese besondere Fähigkeit zur Erzeugung von Turbulenz ausgenutzt, um die Grenzschicht an der Trennwand
eines Wärmetauscher-Elementes zu unterbrechen und den Wärmeübergang
zu steigern, ohne den Hauptfluß des Kühlmittels oder der heißen Flüssigkeit unangemessen zu behindern.
Das Wärme tauscher-Element der Fig. 12 enthält eine rohrförmige
Trennwand 60 innerhalb eines äußeren Gehäuses 66 und bildet so einen Durchgang 61 für das kalte und einen inneren Durchgang
für das heiße Fluid. Die Trennwand 60 ist mit Schichten 63 und 64 aus Schaummetall versehen, die je eine Seite der Trennv/and
berühren, aber nicht notwendig an dieser befestigt sind. Die Dicke der Schichten 63 und 64 aus Schaummetall ist gering im
Vergleich zu der Breite der zugehörigen. Durchgänge 61 und 62, und sie liegt in der Größenordnung der zwei- oder dreifachen
Porengröße des Schaurametalles. der jeweiligen Schicht.
Die Schichten erzeugen Mikroturbulenz in der Nähe der Trennwand
und steigern so den Wärmeübergang, ohne den Fluß des Kühlmittels oder des heißen Fluids durch das Wärmetauscherelement unangemessen
zu behindern.
Ein Schaummaterial der Forengröße der Größenordnung von 12 bis 24 Poren pro cm (30 bis 60 Poren pro inch) ist für den Gebrauch
in einem Wärmetauscher-Element der oben beschriebenen Art geeignet, bei dem der Durchmesser der Trennwand in der
Größenordnung von 2,5 cm (1 inch) liegt und bei dem der Durchmesser des äußeren Gehäuses in der Größenordnung von 7,5 cm
(3 inch) liegt.
Das oben beschriebene Element kann je nach der jeweiligen Ausgestaltung
dadurch abgewandelt werden, daß nur eine Seite der Trennwand mit einer dünnen Schicht aus Schaummetall versehen ist
oder alternativ, daß Schaummetall in Schichtform auf einer oder beiden Seiten des äußeren Gehäuses 66 verwendet wird.
009848/1046
1SS2488
In einer weiteren, in Pig. 15 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist eine Konstruktion gezeigt, die grundsätzlich der
in Pig. 12 verwendeten gleicht.
Das Wärmetauscher-Element weist eine rohrförmige Trennwand 70
auf, die der Trennwand 60 in Pig. 12 entspricht. Beide Seiten der Trennwand 70 werden von den ersten Schichten 73 und 74 aus
Schaummetall barührt, die jedoch nicht notwendig an dieser befestigt sind. Die Dicke der Schichten 73 und 74 aus Schaummetall ist sehr gering im Verhältnis zum Durchmesser der Trennwand 70 und dem äußeren Gehäuse 76, und sie liegt in derselben
Größenordnung wie die Dicke der Schichten 63 und 64 in Pig. 12.
Die Abschnitte 71 und 72 des Elements, die nicht von den Schichten 73, und 74 eingenommen werden, sind gänzlich oder zum Teil
von zweiten Schichten aus Schammetall einer größeren Porengröße gefüllt. Die Porengröße dieser zweiten Schicht liegt in der
Größenordnung vor 3 bis 4 Poren pro cm (8 bis 10 Poren pro
inch).
Der Hauptfluß durch dieses Wärmetauscher-Element erfolgt in der zweiten Schaumschicht in den Abschnitten 71 und 72. Dieser
weiterporige Schaum erzeugt Kakroturbulenz im Hauptbereich des
Pluidflusees und trägt so dazu bei, Hikroturbulenz in dem Schaum
kleinerer Porengröße in der Fähe der Trennwand zu erzeugen.
übergang
meübergang, d.h. für einen Wärme/ crürch Pluidkonvektion, der
durch die Turbulenz unterstützt wird und durch Metalleitung geschaffen.
Die gesteigerte Wärmeübertragung aufgrund der Turbulenz in dem Sohaummetall macht es möglich, daß die verschiedenen, oben beschriebenen Wärmetauscher-Elemente als Parallelstrom-Elemente,
aber auch als Gegenstrom-Elemente und unter rechtem Winkel arbeiten.
009848/1046
Claims (21)
- PatentansprücheWärmetauscher-Element, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennwand auf wenigstens einer Seite dem Fluß eines Fluids ausgesetzt ist, daß eine Schaumanordnung wenigstens mit einem Teil dieser einen Seite verbunden ist, wobei die Schaumanordnung ein poröses, aus einem Stück bestehendes, dreidimensionales, ununterbrochenes Netz aus metallischem oder keramischem Material ist, das eine Vielzahl von zellförmigen Räumen bildet, die miteinander in Verbindung stehen und eine ununterbrochene Raumeinheit bilden.
- 2. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand auf beiden Seiten dem Fluidstrom ausgesetzt ist.
- 3. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der Trennwand eine Schaumanordnung ausgebildet ist.
- 4. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand als Rohr ausgebildet ist, bei dem auf zumindest einem Teil der inneren und äußeren Oberfläche eine Metallschaumanordnung aufgebracht ist.
- 5. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr durch einen Block aus Schaummetall hindurchgeleitet und an diesem befestigt ist, und daß ein Pfropfen aus Schammetall auf zumindest einem Teil der Innenfläche des Rohres befestigt ist.
- 6. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 4 oder 5f dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Rohrea parallel in Bohrungen in einem Block aus Schaummetall angeordnet sind.009848/1046ας2488- 13 -
- 7. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre an jeder Seite des Blockes durch eine Verzweigungsanordnung zusammengefaßt sind.
- 8. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Metallplatten mit je einer ersten Seite und einer zweiten Seite und einer Schicht aus Schaummetall auf jeder Seite parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Schichten aus Schaummetall auf den jeweiligen ersten Seiten der Platten miteinander in Verbindung stehen und die beiden gegenüberliegenden Kanten jeder Platte entlang ihrer vollen länge mit den entsprechenden Kanten der anderen Platte verbunden sind, so daß sie die Schichten aus Schaum zwischen den ersten Seiten der Platten und den Schichten aus Schaummetall auf den zweiten Seiten der Platten dicht trennen.
- 9. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei übereinander gelegte Paare aus Metallplatten verwendet werden, die eine gemeinsame Schicht aus Schaummetall besitzen, die auf den gegenüberliegenden zweiten Seiten der gegenüberliegenden Metall platten der zwei Paare befestigt sind.
- 10. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß ein Rücklaufbehälter vorgesehen ist, der heiße Flüssigkeit in die Schichten aus Schaummetall zwischen den ersten Seiten der Metallplatten einleitet.
- 11. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Metalltrog mit zwei Schichten aus Schaummetall, die auf einer Metallblech -Trennwand innerhalb des Troges befestigt sind, wobei die Trennwand den Trog in zwei getrennte Abteilungen unterteilt, durch ELuideinlaß-und -auslaß-Anschlüsse für jede Abteilung und durch eine Deckplatte oberhalb des Troges zum Verschließen der die obere Schicht009848/104612G2A88aus Scbaummetall enthaltenden Abteilung.
- 12. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein gewundenes Rohr zwischen zwei sich konzentrisch erstreckenden Hülse oder Zylindern aus Schaumnetall, wobei die Richtung der V/indungen parallel zur Längsachse der Hülsen verläuft.
- 13. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Rohr innerhalb sich axial erstreckender und zusammengehöriger Nuten in der inneren Oberfläche der äußeren Hülse und der äußeren Oberfläche der inneren Hülse erstreckt.
- 14. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß die Trennwand durch eine Zylinderbuchse einer Verbrennungsmaschine oder eines Kompressors gebildet wird, auf deren äußerer Oberfläche eine Schicht aus Schaummetall befestigt ist.
- 15. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand von einem Zylinderkopf einer Verbrennungsmaschine oder eines Kompressors gebildet wird, auf dessen Außenfläche eine Schicht aus Schaummetall befestigt ist.
- 16. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite oder die Seiten der Trennwand, die dem KLuidstrom ausgesetzt sind, in sich geschlossen ist bzw. sind und so einen Durchgang oder Durchgänge für das fluid bilden, wobei die Schaumanordnung als dünne Schicht mit der Trennwand in Verbindung steht und so Turbulenz in der Grenzschicht des jeweiligen Fluidstromes hervorruft und damit den Wärmeübergang steigert und wobei die Dicke der Schicht im Verhältnis zu der Breite des zugehörigen Durchganges gering ist, so daß der Hauptfluß durch den zugehöri-gen Durchgang im wesentlichen unbehindert ist.
- 17. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Fluidstrom ausgesetzte Seite oder die Seiten in sich geschlossen sind und so einen zugehörigen Durchgang oder Durchgänge für das Fluid "bilden, wobei die Scliaumanordnung als erste dünne Schicht in Verbindung mit der Trennwand zur Erzeugung von Turbulenz in der Grenzschicht des zugehörigen Fluidstromes in der Hähe der Trennwand angeordnet ist, und wobei eine zweite Schaumschicht mit größeren Poren zumindest teilweise den Bereich des zugehörigen Durchganges, der nicht von der ersten dünnen Schicht eingenommen wird, ausfüllt, und wobei die Dicke der ersten dünnen Schicht im Verhältnis zu dem zugehörigen Durchgang klein ist.
- 18. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauscher-Elementes mit Metallschaum entsprechend Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Metall auf einem porösen Material, das mit einer Trennwand in Verbindung steht, elektrolytisch abgelagert wird, so daß ein zusammengesetztes Wärmetauscher-Element entsteht, das eine durchgehend beschichtete Trennwand und eine dreidimensionale Metallschaumanordnung aufweist.
- 19· Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschaumanordnung zum Ausschmelzen oder Ausbrennen des porösen Materiales erhitzt wird.
- 20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19» dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material ein Polyurethanschaum ist.
- 21. Verfahren nach Ansprach 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum vernetzt ist.009848/1046
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB5940468 | 1968-12-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1962488A1 true DE1962488A1 (de) | 1970-11-26 |
Family
ID=10483701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19691962488 Pending DE1962488A1 (de) | 1968-12-13 | 1969-12-12 | Waermetauscher-Element |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1962488A1 (de) |
| FR (1) | FR2026088A1 (de) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3906446A1 (de) * | 1989-03-01 | 1990-09-13 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Waermetauscher mit waermetauscherkoerper |
| US6309742B1 (en) | 2000-01-28 | 2001-10-30 | Gore Enterprise Holdings, Inc. | EMI/RFI shielding gasket |
| WO2008071263A1 (de) * | 2006-12-14 | 2008-06-19 | Elringklinger Ag | Abschirmbauteil, insbesondere hitzeschild |
| WO2018096095A1 (de) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | Dbk David + Baader Gmbh | Fluidheizer |
| EP4160078A1 (de) * | 2021-10-04 | 2023-04-05 | Schmöle GmbH | Wärmetauscher und verfahren zum betanken eines fahrzeuges |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2210808A1 (de) * | 1971-03-15 | 1972-10-05 | Impulsa Veb K | Anschlußplatte für Plattenwärmeübertrager und Filter |
| IT1109863B (it) * | 1978-01-09 | 1985-12-23 | Uop Inc | Procedimento per produrre un elemento metallico di trasmissione di calore |
| FR2443515A1 (fr) * | 1978-12-06 | 1980-07-04 | Uop Inc | Surface de transmission de chaleur et son procede de fabrication |
| FR2591504B1 (fr) * | 1985-12-13 | 1990-04-20 | Centre Nat Rech Scient | Procede d'evaporation-condensation de films ruisselants, elements pour sa mise en oeuvre et ses applications. |
| FR2602316B1 (fr) * | 1986-07-31 | 1988-08-26 | Air Liquide | Refroidisseur joule-thomson, procede de fabrication et cryostat comprenant ce refroidisseur |
| DE3735846A1 (de) * | 1987-10-23 | 1989-05-03 | Mtu Muenchen Gmbh | Verfahren zur herstellung einer rohrbodenstruktur eines waermetauschers |
| FR2738625B3 (fr) * | 1995-09-07 | 1997-07-18 | Valeo Climatisation | Echangeur de chaleur, en particulier pour vehicule automobile |
| FR2742856B1 (fr) * | 1995-12-21 | 1998-01-30 | Renault | Echangeur de chaleur pour vehicule automobile comportant une structure maillee tridimensionnelle permeable |
| EP0884550A3 (de) * | 1997-06-13 | 1999-12-15 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Wärmetauscher, Wärmeaustauschvorrichtung für Gasmotor |
| WO2002016838A2 (en) * | 2000-08-22 | 2002-02-28 | Glaxo Group Limited | Stirrer and condenser assembly for vessel array and method of use |
| US7059130B2 (en) * | 2002-02-13 | 2006-06-13 | Ship & Ocean Foundation | Heat exchanger applicable to fuel-reforming system and turbo-generator system |
| NL1020708C2 (nl) * | 2002-05-29 | 2003-12-02 | Andries Meuzelaar | Inrichting voor het overdragen van warmte. |
| ATE442566T1 (de) * | 2002-11-08 | 2009-09-15 | Ship & Ocean Foundation | Wärmetauscher für brennstoffreformierungs- und turbogeneratorsysteme |
| US7106777B2 (en) | 2003-01-07 | 2006-09-12 | The Boeing Company | Phase-change heat exchanger |
| EP2035756A2 (de) * | 2006-06-08 | 2009-03-18 | NV Bekaert SA | Wärmetauscher und damit versehene heizvorrichtung |
| ITPR20130098A1 (it) * | 2013-11-29 | 2015-05-30 | Ncr Logistica S R L | Scambiatore di calore e metodo per realizzarlo |
| CN108692592A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-10-23 | 上海电力学院 | 采用泡沫铜材料的管板式热交换器 |
| FR3092772B1 (fr) * | 2019-02-20 | 2022-08-12 | Grims | Ensemble monobloc pour dispositif apte à réaliser un transfert thermique |
-
1969
- 1969-12-12 FR FR6943105A patent/FR2026088A1/fr not_active Withdrawn
- 1969-12-12 DE DE19691962488 patent/DE1962488A1/de active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3906446A1 (de) * | 1989-03-01 | 1990-09-13 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Waermetauscher mit waermetauscherkoerper |
| US6309742B1 (en) | 2000-01-28 | 2001-10-30 | Gore Enterprise Holdings, Inc. | EMI/RFI shielding gasket |
| WO2008071263A1 (de) * | 2006-12-14 | 2008-06-19 | Elringklinger Ag | Abschirmbauteil, insbesondere hitzeschild |
| WO2018096095A1 (de) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | Dbk David + Baader Gmbh | Fluidheizer |
| EP4160078A1 (de) * | 2021-10-04 | 2023-04-05 | Schmöle GmbH | Wärmetauscher und verfahren zum betanken eines fahrzeuges |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2026088A1 (en) | 1970-09-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE1962488A1 (de) | Waermetauscher-Element | |
| DE69915431T2 (de) | Integrierter Wärmetauscher, insbesondere für Kraftfahrzeug | |
| DE4401247C2 (de) | Wärmeübertrager | |
| DE3715713C1 (de) | Waermetauscher insbesondere zum Kuehlen von Spaltgasen | |
| DE102006009948A1 (de) | Abgaswärmeaustauscher | |
| DE102009047620C5 (de) | Wärmeübertrager mit Rohrbündel | |
| DE2725239A1 (de) | Waermeaustauschsystem und metalltafel fuer ein waermeaustauschsystem | |
| DE2556453A1 (de) | Waermetauscher und verfahren zum kuehlen heisser gase | |
| DE10061949A1 (de) | Abgas-Wärmetauscher | |
| DE2111387A1 (de) | Rohrbuendel-Waermeaustauscher | |
| DE102004046587B4 (de) | Wärmetauscher | |
| DE2412417A1 (de) | Waermeaustauscher | |
| EP1517585B1 (de) | Heizplatte | |
| EP0364515A1 (de) | Zweistoff-kompressions-wärmepumpe bzw. kältemaschine | |
| DE3153101C2 (de) | Kraftstoffkühler | |
| DE1667280A1 (de) | Rohrreaktor fuer chemische Umsetzungen | |
| DE3303500A1 (de) | Waermetauscher, insbesondere fuer den kuehlmittelkreis einer brennkraftmaschine | |
| DE3643782A1 (de) | Kraftstoffkuehler | |
| DE3146545C2 (de) | Wärme-Absorber | |
| DE1501577A1 (de) | Waermeaustauscher | |
| DE3320012C2 (de) | ||
| DE3033431C2 (de) | Wärmetauscher für strömende Medien mit einem in ein Mantelrohr eingesetzten porösen Körper | |
| DE2121473A1 (de) | Röhrenwärmeaustauscher | |
| DE2715268C3 (de) | Wärmeaustauscheinrichtung für eine wärmegebende Primärflüssigkeit und zwei voneinander getrennte wärmeaufnehmende Sekundärmedien | |
| EP3822569B1 (de) | Wärmetauscher |