DE202008010300U1 - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Wärmeübertrager (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welcher einen Block (2) mit zumindest einem Rohrelement (3) und zumindest einem Rippenelement (4) aufweist, wobei das zumindest eine Rohrelement (3) jeweils zumindest einen ersten Abschnitt (8) und einen zweiten Abschnitt (9) aufweist, wobei der erste Abschnitt (8) einen größeren Strömungsquerschnitt als der zweite Abschnitt (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Luftdurchströmungsrichtung des Wärmeübertragers (1) der erste Abschnitt (8) an einer Lufteintrittsseite und der zweite Abschnitt (9) an einer Luftaustrittsseite angeordnet ist.Heat exchanger (1), in particular for a motor vehicle, which has a Block (2) with at least one tubular element (3) and at least one Rib element (4), wherein the at least one tube element (3) each at least a first portion (8) and a second Section (9), wherein the first portion (8) has a larger Has flow cross section as the second section (9), characterized in that in an air flow direction the heat exchanger (1) the first section (8) at an air inlet side and the second section (9) at one Air outlet side is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a heat exchanger with the Features according to the preamble of the claim 1.
Der Wirkungsgrad eines Wärmeübertragers ergibt sich im Wesentlichen aus dem Verhältnis von aufgenommener thermischer Energie auf der kalten Seite zu abgegebener Energie auf der warmen Seite. Ein leistungsfähiger Wärmeübertrager ist in der Lage, den erwärmenden Stoffstrom stark aufzuwärmen und den anderen Stoffstrom stark abzukühlen.Of the Efficiency of a heat exchanger results essentially from the ratio of absorbed thermal Energy on the cold side to released energy on the warm Page. A powerful heat exchanger is able to warm up the warming flow of material and strongly cool the other stream.
Um die Leistungsfähigkeit eines Wärmeübertragers zu verbessern, ist es beispielsweise möglich, dessen Bautiefe zu vergrößern. Bei Vergrößerung der Bautiefe besteht jedoch die Gefahr, dass der luftseitige Druckabfall deutlich zunimmt, wobei die Kühlleistung nur in geringem Maße ansteigt.Around the performance of a heat exchanger To improve, it is possible, for example, its depth to enlarge. At magnification the depth, however, there is a risk that the air side pressure drop increases significantly, the cooling capacity only in small Dimensions increase.
Aus
Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen von Wärmeübertragern ist jedoch einerseits, dass aufwändige Konstruktionen erforderlich sind, um leistungsstarke Wärmetauscher zu schaffen. Andererseits ist der oben diskutierte erhöhte Druckabfall mit steigender Bautiefe ein unerwünschter Effekt.adversely in the known from the prior art designs of heat exchangers, however, on the one hand, that elaborate designs are required to powerful To create heat exchangers. On the other hand, the one discussed above increased pressure drop with increasing depth an undesirable Effect.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen Wärmeübertrager bereitzustellen, welcher den luftseitigen Druckabfall reduziert.The Object of the present invention is therefore a To provide heat exchanger, which the air side Reduced pressure drop.
Diese Aufgabe wird durch einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.These Task is through a heat exchanger with the Characteristics solved according to claim 1. advantageous Further developments are defined in the subclaims.
Gemäß der Erfindung wird ein Wärmeübertrager, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgesehen, welcher einen Block mit zumindest einem Rohrelement und zumindest einem Rippenelement aufweist, wobei das zumindest eine Rohrelement jeweils zumindest einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei der erste Abschnitt einen größeren Strömungsquerschnitt als der zweite Abschnitt aufweist. Erfindungsgemäß ist in einer Luftdurchströmungsrichtung des Wärmeübertragers der erste Abschnitt an einer Lufteintrittsseite und der zweite Abschnitt an einer Luftaustrittsseite angeordnet. Durch die erfindungsgemäße Konfiguration wird bei großen Bautiefen des Wärmeübertragers der luftseitige Druckabfall bei ähnlich hoher Kühlleistung auf einfache Art und Weise reduziert.According to the Invention is a heat exchanger, in particular for a motor vehicle, provided, which a block having at least one tubular element and at least one rib element, wherein the at least one tubular element in each case at least a first Section and a second section, wherein the first Section a larger flow area as the second section. According to the invention in an air flow direction of the heat exchanger the first section at an air inlet side and the second section arranged on an air outlet side. By the invention Configuration is at large depths of the heat exchanger the air-side pressure drop at a similar high cooling capacity reduced in a simple way.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Block eine Vielzahl von Rohrelementen und Rippenelementen auf, welche in abwechselnder Folge angeordnet sind.According to one preferred embodiment, the block has a plurality of tubular elements and rib elements, which in alternating Sequence are arranged.
Vorzugsweise weist das zumindest eine Rippenelement einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf, wobei in der Luftdurchströmungsrichtung des Wärmeübertragers der erste Abschnitt des Rippenelements an der Lufteintrittsseite und der zweite Abschnitt an der Luftaustrittsseite angeordnet ist.Preferably the at least one rib member has a first portion and a second section, wherein in the air flow direction of the heat exchanger, the first portion of the rib member at the air inlet side and the second section at the air outlet side is arranged.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform ist die Höhe des ersten Abschnitts des Rippenelements kleiner als die Höhe des zweiten Abschnitts des Rippenelements.According to In another embodiment, the height of the first portion of the rib member smaller than the height the second portion of the rib member.
Besonders bevorzugt ist es, wenn in dem Block die Rippenelemente jeweils in ihrem ersten Abschnitt und zweiten Abschnitt entsprechend den Rohrabständen in Querrichtung angepasst sind. Das heißt, die Rippenelemente weisen insbesondere eine geringere Höhe in dem Bereich des ersten Abschnitts mit der größeren Breite des Rohrelements auf, und die Rippenele mente weisen eine größere Höhe in dem Bereich des zweiten Abschnitts mit der geringeren Breite des Rohrelements auf.Especially it is preferred if in the block the rib elements each in their first section and second section corresponding to the pipe distances are adjusted in the transverse direction. That is, the rib elements in particular have a lower height in the area the first section with the larger width of the tubular element, and the Rippenele elements have a larger Height in the area of the second section with the lower Width of the tubular element.
Vorzugsweise weist das zumindest eine Rohrelement einen gestuften Querschnitt auf. Es können eine oder mehrere Stufen in dem Rohrelement vorgäsehen sein, wobei jede Stufe einen weiteren Abschnitt bezüglich des Strömungsquerschnitts in dem Rohrelement definiert. Dabei können die Abschnitte in einem einstückigen Rohrelement integral vorgesehen sein, welches entsprechend ausgestaltet ist, oder es kann für jeden Abschnitt des Rohrelements mit unterschiedlichem Strömungsquerschnitt ein separates Rohrelement verwendet werden, wobei die einzelnen die unterschiedlichen Abschnitte bildenden Rohrelemente dann hintereinander gesetzt angeordnet sind.Preferably, the at least one tubular element has a stepped cross-section. There may be one or more stages in the tube member, each stage defining another portion relative to the flow area in the tube member. In this case, the sections can be integrally provided in a one-piece tubular element, which is designed accordingly, or it can for each section of Rohrele ments with a different flow cross-section, a separate pipe element can be used, wherein the individual pipe elements forming the different sections are then arranged one behind the other.
Vorzugsweise ist das zumindest eine Rohrelement als Flachrohr ausgebildet.Preferably the at least one tubular element is designed as a flat tube.
Darüber hinaus ist vorzugsweise das zumindest eine Rippenelement als Weltrippe ausgebildet.About that In addition, the at least one rib element is preferably a world rib educated.
Der erste Abschnitt des zumindest einen Rohrelements weist eine Innenwand auf, an welcher eine Vielzahl von die Oberfläche der Innenwand vergrößernden und von dieser abragenden Elemente, insbesondere Turbulatoren, vorgesehen ist, welche eine turbulente Strömung in dem ersten Abschnitt verursachen. Somit kann auf einfache Art und Weise in dem ersten Abschnitt mit vergrößertem Strömungsdurchmesser eine turbulente Strömung erzielt werden, um die kühlmittelseitigen Volumenströme in der Tiefe gleichmäßig zu verteilen.Of the first section of the at least one tubular element has an inner wall on, at which a plurality of the surface of the inner wall magnifying and projecting from this elements, in particular Turbulators, provided, which is a turbulent flow in the first section. Thus, in a simple way and manner in the first section with enlarged Flow diameter a turbulent flow be achieved to the coolant side flow rates evenly distributed in depth.
Es ist besonders bevorzugt, wenn die Turbulatoren in der Innenwand des ersten Rohrelements eingeprägt sind. Vorzugsweise sind die abragenden Elemente dabei in Form von sogenannten Winglets ausgebildet, welche mit tels eines Prägeverfahrens in die Innenwand des ersten Rohrelements eingeprägt werden.It is particularly preferred when the turbulators in the inner wall of the first tubular element are embossed. Preferably the projecting elements are formed in the form of so-called winglets, which by means of a stamping process in the inner wall of the be embossed first tubular element.
Vorteilhafterweise ist der zweite Abschnitt des zumindest einen Rohrelements als Glattrohr ausgebildet. Aufgrund des verkleinerten Strömungsquerschnitts ist das zusätzliche Vorsehen von Turbulatoren bzw. Winglets in diesem Abschnitt nicht erforderlich.advantageously, is the second portion of the at least one tubular element as a smooth tube educated. Due to the reduced flow cross section is the additional provision of turbulators or winglets not required in this section.
Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform weist das zumindest eine Rohrelement in dem ersten Abschnitt eine Breite b1 und der zweite Abschnitt eine Breite b2 auf, wobei das Verhältnis der Breite b1 zu b2 in einem Bereich von 1,2 bis 1,7 liegt (1,2 ≤ b1/b2 ≤ 1,7).According to one very particularly preferred embodiment, the at least a tubular element in the first section has a width b1 and the second one Section a width b2, where the ratio of Width b1 to b2 is in a range of 1.2 to 1.7 (1.2 ≦ b1 / b2 ≦ 1.7).
Noch bevorzugter weist das zumindest eine Rohrelement in dem ersten Abschnitt eine Länge l1 und der zweite Abschnitt eine Breite l2 auf, wobei das Verhältnis der Breite l2 zu l1 in einem Bereich von 1,0 bis 2,5 liegt (1 ≤ l2/l1 ≤ 2,5).Yet more preferably, this has at least one tube element in the first section a length l1 and the second section has a width l2, where the ratio of width l2 to l1 is in one range from 1.0 to 2.5 (1 ≤ l2 / l1 ≤ 2.5).
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der erste Abschnitt des Rippenelements mit einer größeren Wanddicke ausgebildet als der zweite Abschnitt des Rippenelements. Hierdurch wird dem Wärmeübertrager an seiner Frontseite eine größere Festigkeit verliehen. Insbesondere wenn der Wärmeübertrager in Nutzfahrzeugen eingesetzt wird, kann die Frontseite hohen Belastungen beispielsweise durch den Einsatz von Druckstrahlgeräten zur Reinigung ausgesetzt werden, deren Druck bis zu 150 bar beträgt. Durch Vorsehen von verstärkten Rippenelementen bzw. durch Vergrößern der Rippendicke in dem ersten Abschnitt, welcher die Frontseite bildet, wird unter Umständen ebenfalls eine verbesserte Druckstrahlbeständigkeit erreicht.at Another preferred embodiment is the first one Section of the ribbed element with a larger one Wall thickness formed as the second portion of the rib member. As a result, the heat exchanger on its front given a greater strength. Especially when the heat exchanger used in commercial vehicles For example, the front can be subject to high loads exposed the use of pressure blasting equipment for cleaning whose pressure is up to 150 bar. By providing of reinforced rib elements or by enlargement the rib thickness in the first section, which is the front side forms under certain circumstances, also improved pressure jet resistance reached.
Weiterhin ist gemäß noch einer bevorzugten Ausführungsform der Block an einer Oberseite und einer Unterseite jeweils mit einem Bodenelement versehen, welches als Anschlussteil zu einem Kühlmittelkasten des Wärmeübertragers dient.Farther is according to yet a preferred embodiment the block on a top and a bottom each with a Bottom element provided, which as a connection part to a coolant box the heat exchanger is used.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:following An embodiment of the invention is with reference to the attached drawing. Show it:
Weiterhin
sind in dem ersten Abschnitt
Zwischen
den Rohrelementen
Durch die oben beschriebene Konfiguration eines Wärmeübertragers mit in der Tiefe gestuften Rohrelementen und mit ebenso gestuften Rippenelementen wird auf vorteilhafte Weise ein luftseitiger Druckabfall bei ähnlich hoher Kühlleistung reduziert; weiterhin werden auch thermodynamische Vorteile erzielt.By the configuration of a heat exchanger described above with stepped in the depth pipe elements and with equally graded Rib elements will advantageously be an air side pressure drop reduced at similar high cooling capacity; Farther also thermodynamic advantages are achieved.
- 11
- WärmeübertragerHeat exchanger
- 22
- Blockblock
- 33
- RohrelmentRohrelment
- 44
- Rippenelementrib element
- 55
- oberer Wasserkastenupper cistern
- 66
- unterer Wasserkastenlower cistern
- 77
- Seitenteilside panel
- 88th
- erster Abschnitt des Rohrelementsfirst Section of the tubular element
- 99
- zweiter Abschnitt des Rohrelementssecond Section of the tubular element
- 1010
- Innenwandinner wall
- 1111
- abragendes Element/Turbulatorabragendes Element / turbulator
- 1212
- erster Abschnitt des Rippenelementsfirst Section of the rib element
- 1313
- zweiter Abschnitt des Rippenelementssecond Section of the rib element
- b1b1
- Breite des ersten Abschnitts des Rohrelementswidth the first portion of the tubular element
- b2b2
- Breite des zweiten Abschnitts des Rohrelementswidth the second portion of the tubular element
- l1l1
- Länge des ersten Abschnitts des Rohrelementslength the first portion of the tubular element
- l2l2
- Länge des zweiten Abschnitts des Rohrelementslength the second portion of the tubular element
- h1h1
- Höhe des ersten Abschnitts des Rippenelementsheight the first portion of the rib member
- h2h2
- Höhe des zweiten Abschnitts des Rippenelementsheight the second portion of the rib member
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 1922452 [0004] - DE 1922452 [0004]
Claims (15)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200820010300 DE202008010300U1 (en) | 2008-08-01 | 2008-08-01 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE200820010300 DE202008010300U1 (en) | 2008-08-01 | 2008-08-01 | Heat exchanger |
Publications (1)
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DE202008010300U1 true DE202008010300U1 (en) | 2008-10-16 |
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DE (1) | DE202008010300U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009043153A1 (en) * | 2009-09-26 | 2011-04-07 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Motor vehicle radiator, has set of pipes running with smooth flow surface and contoured flow surface between inlet and outlet, and cooling lamellas or cooling fins positioned between pipes, where coolant flow through pipes |
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DE1922452A1 (en) | 1968-06-25 | 1970-01-08 | Saurer Ag Adolph | Ring-shaped cross-flow heat exchanger |
-
2008
- 2008-08-01 DE DE200820010300 patent/DE202008010300U1/en not_active Expired - Lifetime
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