DE2019587A1 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
U.S. 824,584 - 6904)
Santa F·, Mew Mexico
- Hamburg, 20· April 1970US 824,584-6904) Santa F ·, Mew Mexico
- Hamburg, April 20, 1970
Klima- und BelUftungaanlagen fUr Gebäude und andere geschlossene Raune enthalten oft Regeneratoren, die einen wäeatausch zwischen der einströmenden und der ausströmenden Luft vornehmen· Dadurch wird la Winter dl· erwärmte austretend· Luft benutzt, um die eintretende luft vorzuwärmen« während andererseits im Sommer dl· austretende Luft WUrae von der eintretenden Luft absorbiert·Air conditioning and ventilation systems for buildings and others closed murmurs often contain regenerators that perform a heat exchange between the incoming and outgoing air · This will be the winter dl · heated exiting · air used to preheat the incoming air «while on the other hand in summer dl · exiting air WUrae from the entering air absorbed
Biaher wurden im wesentlichen zwei Arten von Regeneratoren benutzt· Bei der ersten Art sind zwei Wärmeaustausohkörper vorgesehen» die wärmeabsorblerendes Material, wie belaplelewelee Stahlwolle enthalten« Derartige Regeneratoren arbeiten in zwei Schritten. Zunächst wird dl· auetretende Luft durch einen ersten Wärmeaustausohkörper geleitet« während dl· eintretende Luft durch einen zweiten WHreeaustausohkörper geführt wird, wahrend dies·· Schritte« wird dl· Temperatur des ersten Wifrmeauetauachkörpera auf die derPreviously, there were essentially two types of regenerators · In the first type there are two heat exchange bodies provided »the heat absorbing material, such as belaplelewelee steel wool contain “Such regenerators work in two steps. First, air emerging from the air is passed through a first heat exchange body. while dl · air entering through a second WHreeaausoh body is guided while this "steps" dl · temperature of the first Wifrmeauetauachkörpera to that of the
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austretenden Luft gebracht. Später werden die Strömungswege von eintretender und austretender Luft vertauscht, so dafl die eintretende Luft erst durch den ersten Wurmeaustauschkttrper und die austretende Luft durch den zweiten WHrmeaustauschkurper strömt, wrairend dieses Schrittes wird die durch den ersten W&rmeaustauschkörper strömende« eintretende Luft auf die Temperatur der austretenden Luft gebracht· Diese Art von Regenerator benötigt zwei W"rraeaustauschkörper mit einem zua;tzlichen Verteiler, der die eintretende und die austretende Luft abwechselnd durch αβη ersten und den zweiten WRrmeaustauschkörper fließen läßt.escaping air. Later the flow paths of the incoming and outgoing air are exchanged, so that the incoming air first flows through the first worm exchange body and the exiting air through the second heat exchange body; · brought This type of regenerator requires two W "rraeaustauschkörper with a zua; tzlichen distributor which can flow the incoming and the outgoing air alternately through the first and second αβη WRrmeaustauschkörper.
Bei der zweiten Art von Regeneratoren ist ein Körper aus wSmeabsorbierendem Material auf einem Rad befestigt, das sich dreht, so daß der Körper aus wärmeabsorbierendem Material zunächst durch die austretende Luft und dann durch die eintretende Luft bewegt wird. Kommt das wärmeabsorbierende Matrial In den Strom austretender Luft, so wird seine Temperatur auf die Temperatur der austretenden Luft gebracht. Wird das wärmeabsorbierende Material dann welter in den Strom der eintretenden Luft bewegt, so bewirkt es, daß die Temperatur der eintretenden Luft sich der Temperatur der austretenden Luft annähert. Diese Art von RegeneratorenIn the second type of regenerator, a body is off wSmea-absorbing material attached to a wheel that rotates so that the body of heat-absorbing material first passes through the exiting air and then through the incoming air is moved. Comes the heat absorbing Matrial In the air leaking into the stream, so will brought its temperature to the temperature of the exiting air. The heat-absorbing material then becomes welder moves into the stream of incoming air, it causes that the temperature of the incoming air approaches the temperature of the outgoing air. These types of regenerators
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benötigt einen Motor st» Drehen dee Hades sowie eine Steuereinrichtung «ir Regulierung der Motordrehsahl in Abhängigkeit von der Temperaturdlfferenz zwischen austretender und eintretender Luft·needed a motor st »turning dee Hades as well as one Control device for regulating the engine speed depending on the temperature difference between exiting and entering air
Ss 1st Aufgabe der Erfindung, einen Vinneaustauecher zu schaffen, bei den weder bewegliche Verteiler noch Motoren und Steuereinrichtungen erforderlich sind und der vollst find ig ohne bewegliehe Teile arbeitet·Ss 1st object of the invention to a Vinneaustauecher create with neither moving distributors nor motors and control devices are required and which works completely resourcefully without moving parts
Dleee Aufgabe wird erfindungsgemilfi dadurch gelöst, daß mindestens ein W'irmeleltrohr vorgesehen 1st, das alt mindestens einem ersten und einem zweiten W"rmetlbertragungskOrper wärmeleitend verbunden 1st, und daß der erste WKrmeübertragungskÖrper alt einem Fluid auf einer ersten Temperatur und der zweite WHrmetlbertragungskörper mit einem Fluid auf einer zweiten Temperatur in Berührung bringbar 1st·The object is achieved according to the invention in that at least one heat insulation pipe is provided, which is old at least a first and a second heat transfer body Is connected in a thermally conductive manner, and that the first heat transfer body is a fluid on a first Temperature and the second heat transfer body with a Fluid can be brought into contact at a second temperature 1st
Vorzugsweise weist das Wlrmeleltrohr eine Ummantelung, einen von dieser umsohlossenen dochtartigen Körper und ein WHrmeübertragungsfluid innerhalb der Ummantelung auf.The thermal insulation tube preferably has a sheathing, a wick-like body enclosed by this and a heat transfer fluid within the casing.
Der erf lndungsgem*:ee Wärmeaustauscher hat keine beweglichen Teile und steuert die Geschwindigkeit des W.'irme'lbergangesThe heat exchanger according to the invention has no movable ones Share and control the speed of the umbrella transition
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zwischen den ersten und dem zweiten Fluid in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen diesen.between the first and second fluids as a function of on the temperature difference between them.
Die Erfindung wird Im folgenden an Hand der ein AuafUhrungsbelsplel zeigenden Figuren n'lher erläutert; es zeigernThe invention is described below with reference to an embodiment showing figures explained in more detail; show it
fig· 1 - die Vorderansicht eines erfindungsgemilSenfig · 1 - the front view of a device according to the invention
Darstellung:
Piß· 2 - vergrößert einen Teil des WrirraeaustauschersDepiction:
Piß x 2 - enlarges part of the Wrirra exchanger
gem-iß Flg. 1;
'lg* 3 - in Prinzip eine Belüftungsanlage mit einem WKrmeaustausoher
gemäß Flg. 1.according to Flg. 1;
'lg * 3 - in principle a ventilation system with a heat exchanger according to Flg. 1.
Der erfindungsgemUße Wärmeaustauscher IO enthält eine Vielzahl von Wärmeleitrohren 12 und WKrmeUbertragungsrlppen 14. Die W"rmeleltrohre 12 sind in ein Paar Stützen 16 und 18 gehaltert· Jede der Rippen 14 steht in Berührung mit allen Wärmeleitrohren 12 und wird von diesen gehalten. Wie deutlich in Fig. 1 zu erkennen 1st, sind die Rippen 14 in gleichen Abstanden Über die gesarate L'inge der Wilrmeleit· rohre 12 verteilt·The heat exchanger IO according to the invention includes one Variety of heat pipes 12 and heat transfer tubes 14. The heating tubes 12 are in a pair of supports 16 and 18 supported · Each of the fins 14 is in contact with and held by all of the heat pipes 12. As can be clearly seen in FIG. 1, the ribs 14 are at equal intervals over the entire linge of the Wilrmeleit pipes 12 distributed
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Einzelheiten eines Wärmeleitrohres 12 sind in Fig« 2 dargestellt. Jedes WHraeleitrohr enthalt eine 'iussere rohrförmig« Ummantelung 20, die an den Bnden mit Kappen 22 und 24 verschlossen ist· Innerhalb der Ummantelung ist ein poröser, Kapillaren enthaltender dochtartiger Körper 26 angeordnet» der zylInderförmig ist und an der Innenfläche der Ummantelung 20 anliegt. Der dochtartige Körper 26 erstreckt sich Über die gesamte LSnge der Ummantelung 20 zwischen den Verschlufischeiben 28 und 30. In der Ummantelung befindet sich ein Arbeitsfluid 22, das als Wärmeübertragungematerial dient·Details of a heat pipe 12 are shown in FIG. Each WHraeleitrohr contains a 'iussere tubular "casing 20, which is closed at the Bnden with caps 22 and 24 · Within the jacket is a porous, capillary-containing wick-like body 26." which is cylindrical and bears against the inner surface of the sheath 20th The wick-like body 26 extends over the entire length of the casing 20 between the closure discs 28 and 30. In the casing there is a working fluid 22 which serves as a heat transfer material.
Der Betrieb des Wärmeleitrohres 12 beruht auf Verdampfung, Kondensation und Kapillarwirkung· Wird ein Ende,des wrrmeleltrohree auf eine Temperatur gebracht, die höher als diejenige des anderen Endes ist, so wird das Arbeitsfluid erwärmt und in Gas oder Dampf umgewandelt« Diese gasförmige Phase des Arbeitafluides bewegt sich durch den mittleren Teil des dochtf umigen Körpers hindurch zu dem auf niedrigerer Temperatur befindlichen Side des WUrmeleltrohres. Dort wird das Arbeitsfluid abgekühlt und wieder In eine Flüssigkeit umgewandelt· Im flüssigen Zustand bewegt sich das Arbeltsfluid infolge Kapillarwirkung durch den docht-The operation of the heat pipe 12 is based on evaporation, Condensation and capillary action · Will an end to the wrrmeleltrohree brought to a temperature higher than that of the other end, the working fluid becomes heated and converted into gas or steam «This gaseous Phase of the working fluid moves through the middle Part of the wicked body through to the lower temperature side of the heat exchanger tube. There the working fluid is cooled down and returned to a Liquid transformed · In the liquid state it moves the working fluid as a result of capillary action through the wicking
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fertigen Körper hindurch von den auf niedriger Temperatur befindlichen Hhde zu den auf hoher Temperatur befind» liehen Ende dee WMrmeleitrohree. Dort wird das Arbeitsfluld wieder In die gasförmige Phase Ubergefn.hrt·finished body through from the at low temperature to those at a high temperature. borrowed at the end of the WMrmeleitrohree. There the workload becomes Recirculated into the gaseous phase
Bei der Verdampfung des Arbeiterluidea im Wcirmeleitrohr ninmt diese« tfKrrne auf* wUhrend bei der Kondensation des Arbeitsfluldes WHrme angegeben wird. Somit absorbiert das Wtfnneleitrohr an dem auf hoher Temperatur liegenden BDde WHrne, übertragt diese zu dem auf niedriger Temperatur liegenden Ride des WHrmeleitrohres* wo sie abgegeben wird. Je größer die TemperaturdIfferenz zwischen den beiden Bnden des WSrmeleltrohres 1st, desto schneller wird das Arbeitsfluid an dem auf hoher Temperatur liegenden Bade verdampft und an dem auf niedriger Temperatur liegenden Ende kondensiert· Somit erfolgt die Wärmeübertragung durch das WUrmeleitrohr direkt proportional zu der Temperaturdifferent zwischen den Boden des tfnrmeleitrohres. Bs sei daraufblngewiesfln« das die Betriebsweise des Wärmelelt» rohres unabhängig davon 1st, welches Ende auf höherer Temperatur liegt, so daß das W^rraeleltrohr richtungsunabbüngig arbeitet.During the evaporation of the worker fluid in the hot water conduit takes up this "tfKrne * during the condensation of the Arbeitsfluldes WHrme is specified. Thus absorbed the heat conduit on the one lying at a high temperature BDde WHrne, transfers this to the one on low temperature lying Ride of the WHrleitrohres * where it is delivered will. The greater the temperature difference between the two Binding the heat exchanger pipe, the faster it will be Working fluid evaporates at the bath at high temperature and at the bath at low temperature End condensed · Thus, the heat transfer through the heat pipe is directly proportional to the temperature difference between the bottom of the door duct. Bs is pointed out "that the mode of operation of the heat insulation" pipe regardless of which end is at a higher temperature is so that the W ^ rraeleltrohr independent of direction is working.
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Di· Rippen H et·· Wtrneauetauscher« 10 alnd in »Mi Oruppcn aufgeteilt» di· link· und recht« von einer Flatte M liegen (Fig. 1). Xa Betrieb wird dae ein· Fluid* beiepieleweiee die In ein Oeb'iude eintretende Luft durch die eine Gruppe von Rippen 14 geleitet, wKhrend da« andere Fluid, etwa die austretend· luft« durota die andere Qruppe von Rippen etrttat· Der Wiraeauatauaoner bewirkt dann einen WKraeUbergang «flachen den beiden Fluiden· Da die Wtrneleltrobre 12 richtung«- unabhingig arbeiten» erfolgt die wlinaeuDertragung unabb.'Hglg d*von# welonee der beiden Fluide die höhere Temperatur bat» alao beiapleleweiee unabbJ7Jigig davon, ob die eintretend· Luft eine höhere Temperatur ale die aeende Luft hat oc?«r uagekehrt. Ferner let die Oeeobwindigkelt der VMnMUbertragung direkt proportional aur Teaperaturdifferens »lachen den beiden Fluiden» d»h* Je gröBer die Tjeaperaturdlfferens let» deeto größer ist die Oeeohwlndlgkelt der VKraetfeertragung·The ribs H et Wtrneauetauscher 10 and divided into "Mi Oruppcn" di · left · and right "lie on a flat M (Fig. 1). In operation, a fluid, for example the air entering an building, is passed through one group of ribs 14, while the other fluid, such as the exiting air, triggers the other group of ribs a WKraeUbergang "flat the two fluids · Since the Wtrneleltrobre direction 12" - working unabhingig "takes place wlinaeuDertragung unabb.'Hglg d * from # welonee of the two fluids, the higher temperature asked" alao beiapleleweiee unabbJ 7 Jigig whether the batting · air a higher temperature than the fresh air has oc? Furthermore, the pressure of the VMnM transmission is directly proportional to the difference in temperature between the two fluids.
Die Betriebewelae de· Wärmeaustauscher· 10 let In Fig. noon ·1η«*1 dareeetellt» wo aoheaatlsoh die Belüftung •ine« g—ohloaoen Rauaee yß mittel« einer Belttftungaanlage J8 gezeigt 1st· «1· durch dl· Ff·11· angedeutet» «äugt die DelOftuagaanlag· durch die an der rechten SeiteThe operation of the heat exchanger 10 let In Fig. Noon 1η «* 1 dareeetellt» where aoheaatlsoh the ventilation • ine «g-ohloaoen Rauaee yß medium« of a belttftunga plant J8 is shown «1» by dl · Ff · 11 · indicated »« The DelOftuagaanlag · through the one on the right side
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dee wTtrtseeustausohers liegenden Rippen 14 Luft in den Saul 36· Di· austretende Luft verlUit den Raun durch die en der linken Seit· liegenden Rippen 14· Der WHrmeaustauscher IO bewirkt eine Wärmeübertragung swieohen der in den Raue 36 eintretenden und der *ua diesem Raum auetretenden Luft. dee wTtrtseeustausohers lying ribs 14 air in the Saul 36 · Di · escaping air leaves the room through the en of the left lateral ribs 14 · The heat exchanger IO causes a heat transfer of the same kind entering the space 36 and the air exiting this room, among other things.
Die Einzelteile des WKraeaustauschers 10 können aus irgendeine·] geeigneten Material bestehen* Die Rippen 14 und dl· tfeBDantelungen 20 der Wircaeleitrohre 12 werden jedoch vorzugsweise au« eine· Material alt hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Metall» hergestellt. Die Rippen 14 und die Uawantelungen 20 eind derart Miteinander verbunden« beispielsweise durch Hartlötung, so dafi ein guter VHra*Ubergang sichergestellt ist· Das Arbeitsfluß für dl« Wlraeleltrohre 12 kanu irgendein übliches Fluid sein, belapielswele« Wasser, Aawoolak, Methanol usw. Dl· Ordern de« tfflraeeustaueohers kam an den jeweiligen Betriebs* fell angepeJt werden· Durch Xnderung der Oröfle und der Ansahl der «linssleltrohr· 12 und der Oröfle und An»ahl der Rippen 14 kenn der erf tadungsgenKBe Austauscher für Rnuee jeglioher Oröß®, ve® AutoeobU bis sun «ebretOekigen OebttMde benutst wenlen· fltlbstversttodlich IKIt «tob der metladungsgetfie· WHnaeaustnusirher auob für dl·The individual parts of the heat exchanger 10 can consist of any suitable material. The ribs 14 and the air duct casings 20 of the conduit tubes 12 are, however, preferably made of a material of high thermal conductivity, for example metal. The ribs 14 and the outer sheaths 20 and connected to one another in such a way, for example by brazing, so that a good transition is ensured. Orders of the "tfflraeeustaueohers came to be adjusted to the respective company * By changing the Oröfle and the selection of the" linssleltrohr · 12 and the Oröfle and number of the ribs 14 know the required exchange for Rnuee any Oröß®, ve® AutoeobU to sun «ebretOekigen OebttMde use wenlen · fltlfeldlich IKIt« tob der Met Ladungsgetfie · WHnaeaustnusirher auob for dl ·
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. 9-. 9-
tragung zwischen Plulden unterschiedlicher Bias· b·- nutxen, beispieleweise zwischen einer Flüssigkit und «inta Oas. In die··« max können dl· Rippen für du •in· Fluid In Forn* QrSBm und Aufbau vollständig verschieden ψολ den lippen f Ur das ander· Fluid a*in· Carried between Plulden of different bias · b · Nutxen, for example between a liquid kit and «inta Oas. In the ·· «max dl · ribs for you • in · Fluid In Forn * QrSBm and structure completely different ψολ den lips f Ur the other · Fluid a * in ·
Der «rf indungegenltfi· wärmeaustauscher 1st den bisher bekannten wareastausohern in vielfacher Hinsicht Überlegen· So arbeitet der Wärmeaustauscher vollständig rlehtungsunabhHnglg und überträgt WKrae von den Jeweils jieh auf höherer Temperatur befindenden Fluid zu dea sich auf niedrigerer Temperatur befindenden· Heiterhin bendtlgt der erfindungsgemäde tfSroeauatauscher weder Motel» und Steuereinrichtungen noch Luf tumleitvorrichtungen, sondern hat kein· bewegliehen Teile. Ferner erfolgt die tfSnwUbertragung autonatiseh mit einer Geschwindigkeit, dl· proportional xur Tenperaturdif f erens zwischen den beiden /luiden 1st·The "rf indifferent" heat exchanger is the one up to now known wareastausohern in many ways Superior · This is how the heat exchanger works completely Irrespective of payment and transfers WKrae from the respective jieh fluid at a higher temperature dea are at a lower temperature · cheerful The tfSroe exchanger according to the invention neither bendtlgt Motel »and control devices or air circulation devices, but has no moving parts. Furthermore, the tfSnw transmission autonomously at a speed dl proportional to the temperature difference between the two / luiden 1st
Obwohl dl· Erfindung an Hand eine· AusfUhrungsbeispieles beeohrleben wurde, 1st al· nicht auf dies·· beschrankt, sondern es sind Änderungen und Abwandlungen auglich* die all· unter dl· Erfindung fallen·Although the invention is based on an exemplary embodiment was lived, 1st al · not limited to this ··, but changes and modifications are evident all fall under dl invention
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1974
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Legal Events
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