DE20316233U1 - Heat exchanger used in the chemical industry and by manufacturers of internal combustion engines, especially diesel engines, comprises a hermetically sealed heating tube filled with a working medium and a gas - Google Patents

Heat exchanger used in the chemical industry and by manufacturers of internal combustion engines, especially diesel engines, comprises a hermetically sealed heating tube filled with a working medium and a gas Download PDF

Info

Publication number
DE20316233U1
DE20316233U1 DE20316233U DE20316233U DE20316233U1 DE 20316233 U1 DE20316233 U1 DE 20316233U1 DE 20316233 U DE20316233 U DE 20316233U DE 20316233 U DE20316233 U DE 20316233U DE 20316233 U1 DE20316233 U1 DE 20316233U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat
heat exchanger
medium
temperature
pipes
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE20316233U
Other languages
German (de)
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 Behr Industry GmbH and Co KG
Original Assignee
KF KUEHLERBAU FREIBERG 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 KF KUEHLERBAU FREIBERG GmbH filed Critical KF KUEHLERBAU FREIBERG GmbH
Priority to DE20316233U priority Critical patent/DE20316233U1/en
Publication of DE20316233U1 publication Critical patent/DE20316233U1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/06—Control arrangements therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32—Liquid-cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/50—Arrangements or methods for preventing or reducing deposits, corrosion or wear caused by impurities
    • 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
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0275—Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • 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
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Heat exchanger operating according to the heat/pipe principle comprises at least one heating tube (8) for removing or supplying heat with a pre-determined temperature up to heat removal or supply. The hermetically sealed heating tube is filled with a working medium and a gas. The gas in the heating tube lies under a pre-pressure determined for the use of the heat exchanger relative to the start of boiling of the working medium. During heat removal the heating tube reaches with its lower end into the medium to be cooled or during heat supply into the energy-supplying medium. The medium with the higher temperature is separated from the medium with the lower temperature by at least one sealed pipe base (5). The heating tube is arranged so that condensed steam in the heating tube flows back by gravity and/or capillary action. An independent claim is also included for an alternative heat exchanger. Preferred Features: The heat exchanger, especially the hermetically sealed heating tube, is made of high-grade steel. The gas is an inert gas, preferably nitrogen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach dem Heat-Pipe-Prinzip durch den bestimmte festgelegte Temperaturen beim Wärmetausch nicht unter- und/oder überschritten werden. Dieser Wärmetauscher ist für die chemische Industrie sowie für Hersteller von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Dieselmotoren, von Interesse.The invention relates to a heat exchanger the heat pipe principle by the certain specified temperatures during heat exchange not undercut and / or exceeded become. This heat exchanger is for the chemical industry as well as for manufacturers of internal combustion engines, in particular of diesel engines, of interest.

Wärmetauscher mit indirekter Wärmeübertragung nach dem Heat-Pipe-Prinzip sind seit fahren bekannt. Hierbei wird eine wesentlich günstigere Wärmeübertragung durch die Verdampfung einer Flüssigkeit in den Wärmerohren und Kondensation der Dämpfe im oberen Teil der Wärmerohre durch ein Medium tieferer Temperatur erreicht, wobei eine Trennung des Mediums mit höherer Temperatur vom Medium mit tieferer Temperatur durch einen Rohrboden erfolgt. Das Wärmerohr ist ein hermetisch abgeschlossenes evakuiertes und mit einer verdampfbaren Flüssigkeit; auch Arbeitsmedium genannt, teilweise gefülltes Rohr (AT 003 888 U2). Als Arbeitsmedium werden unterschiedliche verdampfbare Flüssigkeiten eingesetzt, wie z.B. Wasser, Alkohol ( DE 102 327 63 A1 ) oder Toluol( DE 197 406 58 ). Ein Nachteil des Heat-Pipe-Prinzips nach dem Stand der Technik ist, dass bereits bei niedriger Temperatur die Wärmeabführung aufgrund des niedrigen Dampfdruckes in den Rohren beginnt. Sa siedet Wasser bei einem Druck von 2400N/m² bereits bei 293 K. Dieses Phänomen wirkt sich dann besonders negativ aus, wenn Temtperaturen nicht unterschritten werden dürfen oder eine Mindesttemperatur sehr schnell erreicht werden muss, wie es z.B. bei einer Abgasrückkühlung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, der Fall ist. Im Anfahrbetrieb, bei Leerlauf oder Teillastbetrieb kann die Taupunkttemperatur des rüekzuführenden Abgases unterschritten werden, was zu Rußanbackungen an den Wärmerohren und somit zu einer verminderten Wärmeübertragung/-abführung im Normalbetrieb sowie zu starken Korrosionsschäden führt. Ähnliche Schwierigkeiten treten bei der Anwendung des Heat-Pipe-Prinzips in der chemischen Industrie auf, wo konstante Temperaturen verlangt werden. AT 006005 U1 löst dieses Problem durch modulare Bauweise des Wärmetauschers, indem der Wärmetauscher in abschaltbare Abschnitte unterteilt ist und die Ab-/Zuschaltung über Regelventile erfolgt. Eine weitere Lösung beschreibt DE 197406 58 A1 für die Methanolsynthese, indem die Temperaturregelung zusätzich durch einen Regelbehäler erfolgt, in welchem das Synthesegas je nach der Temperatur im Reaktor aufgeheizt oder gekühlt wird.Heat exchangers with indirect heat transfer according to the heat pipe principle are known since drive. In this case, a much more favorable heat transfer is achieved by the evaporation of a liquid in the heat pipes and condensation of vapors in the upper part of the heat pipes by a medium lower temperature, with a separation of the medium with higher temperature from the medium at a lower temperature through a tube sheet. The heat pipe is a hermetically sealed evacuated and with a vaporizable liquid; Also called working medium, partially filled tube (AT 003 888 U2). As a working medium different vaporizable liquids are used, such as water, alcohol ( DE 102 327 63 A1 ) or toluene ( DE 197 406 58 ). A disadvantage of the prior art heat pipe principle is that even at low temperature the heat removal starts due to the low vapor pressure in the tubes. Sa boiling water at a pressure of 2400N / m² already at 293 K. This phenomenon has a particularly negative effect if Temtperaturen must not be fallen below or a minimum temperature must be reached very quickly, such as in an exhaust gas recirculation for internal combustion engines, especially diesel engines , the case is. During start-up, idling or part-load operation, the dew point temperature of the exhaust gas to be recycled can be exceeded, which leads to soot caking on the heat pipes and thus to reduced heat transfer / removal in normal operation and to severe corrosion damage. Similar difficulties arise in the application of the heat pipe principle in the chemical industry, where constant temperatures are required. AT 006005 U1 solves this problem by modular design of the heat exchanger, by the heat exchanger is divided into sections that can be switched off and the shutdown / connection via control valves. Another solution describes DE 197406 58 A1 for the synthesis of methanol by additionally controlling the temperature by means of a control tank in which the synthesis gas is heated or cooled depending on the temperature in the reactor.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher nach dem Heat-Pipe-Prinzip zu schaffen, dessen Funktion erst bei einer bestimmten festgelegten Temperatur einsetzt oder endet. Erfindungsgemäß wird das erreicht, wie in den Ansprüchen 1 bis 17 dargelegt, indem nicht mit evakuierten Wärmerohren gearbeitet, sondern der niedrigste gewünschte Siedepunkt des Arbeitsmediums in den hermetisch abgeschlossenen Wärmerohren bei der Herstellung durch einen Gasdruck im Wärmerohr festgelegt wird. Dieser Siedebeginn ist dann auch die Minimaltemperatur bei der dem zu kühlenden Medium effizient Wärme entzogen wird. Im einfachsten Falle wird das nicht evakuierte Wärmerohr unter atmosphärischem Luftdruck mit dem Arbeitsmedium gefüllt und anschließend hermetisch verschlossen Der Siedebeginn mit dem Arbeitsmedium Wasser erfolgt somit erst bei etwa 395 K. Das kondensierte Arbeitsmedium fließt durch Gravitation und/oder Kapillarwirkung zurück.The object of the invention is to provide a heat exchangers to create the heat pipe principle, whose function only at a certain set temperature begins or ends. According to the invention achieved as in the claims 1 to 17 set out by not with evacuated heat pipes worked, but the lowest desired boiling point of the working medium in the hermetically sealed heat pipes during manufacture a gas pressure in the heat pipe is determined. This start of boiling is then also the minimum temperature at the one to be cooled Medium efficient heat is withdrawn. In the simplest case, the non-evacuated heat pipe under atmospheric pressure filled with the working medium and subsequently hermetically sealed The beginning of boiling with the working medium water thus takes place only at about 395 K. The condensed working medium flows back by gravity and / or capillary action.

Wird als Arbeitsmedium eine organisch-chemische oder oxydierbare Flüssigkeit eingesetzt, so muss Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, verwendet werden. Somit wird durch die Wahl des Arbeitsmediums und des Gasvordruckes die bestimmte Temperatur im Betrieb erreicht, eingehalten und gewährleistet. Das Wärmerohr reicht bei Wärmeabführung mit dem unteren Ende in das zu kühlende Medium bzw. bei Wärmezuführung in das energiezuführende Medium. Das Medium mit höherer Temperatur wird durch einen abdichtenden Rohrboden vom Medium mit tieferer Temperatur getrennt. Erfindungsgemäß können auch mehrere Kammern angeordnet sein, um z.B. ein Temperaturintervall zwischen einer Minimal- und einer Optimaltemperatur einzuhalten, wie es häufig in der chemischen Industrie notwendig ist, insbesondere bei endothermen Reaktionen. In diesem Falle wird von der untersten Kammer Energie ab einer bestimmten Temperatur über Wärmerohre in die Reaktionskammer geleitet und aus der Reaktionskammer mittels Wärmerohre bei Überschreitung der optimalen Temperatur Energie in eine obere Kühlkammer abgeführt. Der Wärmetauscher besteht somit aus drei Kammern, die durch zwei Rohrböden hermetisch von einander getrennt sind. Diese Rohrböden enthahen jeweils Wärmerohre mit Arbieitsmedien unterschiedlichen Siedebeginns. Die Anordnung und Gestaltung der Kammern ist unterschiedlich, wie z.B. AT 006005 und DE 102 327 63 A1 zu entnehmen ist. Eine weitere Möglichkeit der regelbaren Wärmezuführung mit oberer Begrenzung, z.B. bei endothermen Prozessen, ist der Einsatz eines Arbeitsmediums dessen kritische Temperatur der endothermen Reaktionstemperatur entspricht. So sind beispielsweise die kritischen Daten von Hexan 234,7 °C und 29,94 atm. Oberhalb dieser Temperatur und dieses Druckes wird keine Wärme effizient durch die Wärmerohre übertragen. Bei dieser Variante werden nur zwei Kammern benötigt.If an organic-chemical or oxidizable liquid is used as the working medium, then inert gas, preferably nitrogen, must be used. Thus, the selected temperature is reached, maintained and guaranteed by the choice of the working medium and the gas inlet pressure in operation. The heat pipe is sufficient for heat dissipation with the lower end in the medium to be cooled or heat supply in the energy to be supplied medium. The higher temperature medium is separated from the lower temperature medium by a sealing tube sheet. According to the invention, a plurality of chambers may also be arranged, for example to maintain a temperature interval between a minimum and an optimum temperature, as is often necessary in the chemical industry, in particular in endothermic reactions. In this case, energy is passed from the lowest chamber via heat pipes in the reaction chamber from a certain temperature and discharged from the reaction chamber by means of heat pipes in excess of the optimum temperature energy in an upper cooling chamber. The heat exchanger thus consists of three chambers which are hermetically separated from each other by two tubesheets. These tubesheets each contained heat pipes with working fluids of different boiling beginnings. The arrangement and design of the chambers is different, such as AT 006005 and DE 102 327 63 A1 can be seen. Another possibility of controllable heat supply with upper limit, for example in endothermic processes, is the use of a working medium whose critical temperature corresponds to the endothermic reaction temperature. For example, the critical data of hexane are 234.7 ° C and 29.94 atm. Above this temperature and pressure, heat is not transferred efficiently through the heat pipes. In this variant only two chambers are needed.

Bei Flüssig-Gas-Reaktionen ist es vorteilhaft, die Reaktionskammer und damit die Strömungsrichtung vertikal anzuordnen. Eine gleichmäßige Verteilung einer Vielzahl von Wärmerohren pro dm² mit einem kleinen Rohrdurchmesser – er sollte kleiner 10 mm, vorzugsweise 5 mm betragen – über den gesamten Rohrboden garantiert eine einheitliche Temperatur mit geringer Schwankungsbreite. Die Rohre können hälftig oder auch ungleichmäßig in ihrer Längsausdehnung in die Kammern ragen. Vorteilhaft ist auch die Rohre auf Lücke anzuordnen. Erfindungsgemäß sollte die Rohrzahl größer 20/dm², vorzugsweise 40 Rohre pro dm², sein. Diese Zahl ist unabhängig von der zu übertragenden Wärmemenge. Die Berücksichtigung der zu übertragenden Wärmemenge erfolgt durch die flächenmäßige Auslegung des Rohrbodens, wobei eins modulare Bauweise anwendbar ist, indem vom Hersteller genormte Zwischenstücke eingesetzt werden können. Das vereinfacht die Herstellung und senkt die Herstellungskasten. Als Material, insbesondere für die Wärmerohre, ist vorzugsweise Edelstahl einzusetzen. Die hermetisierten Wärmerohre sind untereinander nicht verbunden und enthalten weniger als 50 ml vorzugsweise 5 ml, Arbeitsmedium.In liquid-gas reactions, it is advantageous to arrange the reaction chamber and thus the flow direction vertically. A uniform distribution of a large number of heat pipes per dm² with a small pipe diameter - it should be less than 10 mm, preferably 5 mm - over the entire tubesheet guarantees a uniform Tem temperature with a low fluctuation range. The tubes can extend in half or even unevenly in their longitudinal extent in the chambers. It is also advantageous to arrange the pipes on a gap. According to the invention, the number of tubes should be greater than 20 / dm 2, preferably 40 tubes per dm 2. This number is independent of the amount of heat to be transferred. The consideration of the amount of heat to be transferred is made by the areal design of the tube sheet, wherein a modular design is applicable by the manufacturer standardized spacers can be used. This simplifies the production and lowers the production box. As a material, especially for the heat pipes, preferably stainless steel is used. The hermetized heat pipes are not connected to each other and contain less than 50 ml, preferably 5 ml, working medium.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist als Abgasrückführkühler für Verbrennungsmotoren, insbesondere für Dieselmotoren, in Kompaktbauweise mit hoher Kühleffizienz sowie minimaler Feststoffablagerung und minimaler Korrosionserscheinungen entwickelt worden. Dieser Wärmetauscher besteht aus mindestens zwei übereinander angeordneten Kammern, wobei mindestens eine Abgas- und eine Kühlkammer vorgesehen und durch mindestens einen gasdichten Rohrboden getrennt sind. Die Vielzahl von hermetisierten Wärmerohren sind vertikal angeordnet und unvollständig unter atmosphärischem Luftdruck mit einer wässrigen Flüssigkeit, die ggf. mit Frostschutzmittel versetzt ist und der Motorblockkühlflüssigkeit annähernd entspricht, als Arbeitsmedium gefüllt. Der Siedebeginn und damit die effiziente Wärmeabführung liegt bei dieser erfindungsgemäßen Maßnahme bei über 395 K. Durch die Vielzahl der Wärmerohre – sie sollte bei diesem Kühler 40/dm² betragen – und der geringen Flüssigkeitsmenge von ca. 5 ml pro Rohr ist die aufzuwärmende Masse im Anfahrbetrieb gering. Ein Vortieil dieser Anordnung ist, dass bei Leerlauf oder Teillastbetrieb keins Taupunktunterschreitung eintritt und selbst im Anfahrbetrieb nur minimale Kondensatmengen anfallen. Damit sind keine Rußanbackungen und Korrosionserscheinungen zu erwarten. Der Ruß fällt trocken und pulverförmig an und wird bei großen Lastwechseln zwischen Leerlauf, Teil- und Valllastbetrieb durch die veränderten Strömungsgeschwindigkeiten in der Abgaskammer weitestgehend von den Wärmerohren entfernt. Ein Teil des pulverförmigen Rußes wird mit dem Abgas dem Motor wieder zugeführt; der andere Teil lagert sich auf dem Boden der Abgaskammer ab und wird periodisch nach Demontage der Abgaskammer entfernt.The heat exchanger according to the invention is as exhaust gas recirculation cooler for internal combustion engines, in particular for diesel engines, in compact design with high cooling efficiency as well as minimal solid deposition and minimal corrosion phenomena Service. This heat exchanger consists of at least two on top of each other arranged chambers, wherein at least one exhaust and a cooling chamber provided and separated by at least one gas-tight tube sheet are. The plurality of hermetized heat pipes are arranged vertically and incomplete under atmospheric Air pressure with an aqueous Liquid, which is possibly mixed with antifreeze and the engine block coolant nearly corresponds, filled as a working medium. The beginning of boiling and thus the efficient heat dissipation lies in this inventive measure over 395th K. By the variety of heat pipes - they should in this cooler 40 / dm² - and the small amount of fluid of approx. 5 ml per tube is the mass to be heated during start-up operation low. A vortieil of this arrangement is that at idle or Partial load operation does not occur dew point undershoot and self During startup, only minimal condensate quantities occur. This is no soot caking and corrosion phenomena to be expected. The soot accumulates dry and powdery and will be at big load changes between idle, partial and Valllastbetrieb by the changed flow rates removed as far as possible from the heat pipes in the exhaust gas chamber. A part of the powdery carbon black returned to the engine with the exhaust gas; the other part is stored Moves on the floor of the exhaust chamber and is periodically after disassembly the exhaust chamber removed.

Der generelle Vorteil der Erfindung ist, dass eine Temperatur durch das Arbeitsmedium und den Gasvordruck in den Wärmerohren vorgegebenen wird, untert der keine Wärme abgeführt wird. Das vereinfacht viele Verfahren und Vorrichtungen. Speziell beim Abgasrückkühler werden Korrosion und Verschmutzung weitestgehend vermieden. Auch ist im letzteren Falle die Herstellung bzw. Befüllung der Wärmerohre wesentlich einfacher und kostengünstiger gegenüber der Herstellung der herkömmlichen evakuierten hermetisierten Wärmerohre.The general advantage of the invention is that a temperature through the working fluid and the gas pressure in the heat pipes is given, subverted no heat is dissipated. That simplifies many Methods and devices. Especially with the exhaust gas recooler Corrosion and contamination largely avoided. Also is in the latter Trap the production or filling the heat pipes much easier and cheaper across from the production of conventional evacuated hermetized heat pipes.

Die Erfindung soll an einem Beispiel mit zwei Figuren näher erläutert werden:The invention is based on an example closer with two figures explained become:

1 Abgasrückfuhrkühler in dreidimensionaler Darstellung zusammengebaut, 1 Exhaust gas recirculation cooler assembled in three-dimensional representation,

2 Abgasrückführkühler in dreidimensionaler Explosionsdarstellung, mit den Bezugszeichen 2 Exhaust gas recirculation cooler in three-dimensional exploded view, with the reference numerals

11
Kühlwasserkammer,Cooling water chamber,
22
Dichtung wasserseitig,poetry water side,
33
Montageelement Schraubenmutter,mounting element Nut,
44
Montageelement Unterlegscheibe,mounting element washer,
55
Rohrboden,Tube sheet,
66
Abgaskammer,Exhaust chamber,
77
Montageelement Schraube,mounting element Screw,
88th
Wärmerohr,Heat pipe
99
Dichtung abgasseitig,poetry exhaust side,
II
Abgasmedium,Exhaust medium
IIII
Kühlwassermedium,Cooling water medium

Zur Vermeidung von Temperaturunterschreitungen bei einer Abgaskühlung eines Verbrennungsmotors mit Abgasrückführung im Leerlauf oder Teillastbetrieb ist ein erfindungsgemäßer Abgasrückkühler nach 1 wie folgt aufgebaut: Durch eine untere Kammer 6 mit den Abmessungen 460x 130 x 99 mm (L : B : H) strömt das zu kühlende Abgasmedium I. Die Kammer 6 wird durch den Rohrboden 5, welcher 193 versetzt angeordnete Wärmerohre 8 mit Innendurchmesser von 6 mm enthält, von der Kammer 1 hermetisch mittels zweier Dichtungen 2 getrennt. Durch Kammer 1 fließt in Gegenrichtung zum Abgasmedium I das Kühlmedium II das identisch mit dem Motorkühlmedium ist. Die Wärmerohre 8 ragen hälftig in beide Kammer 1 + 6. Sie werden ohne Evakuierung unter Atmosphärendruck mit je 5 ml mit Frostschutzmittel versetztem Wasser als Arbeitsmedium teilweise gefüllt und hermetisch verschlossen. Die Verdampfung des Arbeitsmediums in den hermetisierten Rohren 8 beginnt bei einer Temperatur von etwa 395 K. Unterhalb von 395 K findet durch das Arbeitsmedium in den Wärmerohren 8 kein Energietransport nach Kammer 1 statt. Dadurch tritt bei Leerlauf oder Teillastbetrieb keine Taupunktunterschreitung und Kondensation ein. Der im Abgas mitgeführte Ruß hat trockene pulverförmige Qualität, so dass keine Anbackung an den Rohren 8 erfolgt. Durch die wechselnden Strömungsverhältnisse zwischen Leerlauf, Voll- und Teillast wird der Ruß von den Rohren 8 weggeblasen, zum Teil mit dem Abgas in den Motor rückgeführt und teilweise am Boden der Kammer 6 abgelagert. Periodisch wird die Abgaskammer 6 abgeschraubt und der pulverförmige Ruß entfernt. Durch die konstruktive Lösung ist außerdem die Zugänglichkeit zu den Wärmerohren direkt gegeben. Im Anfahrbetrieb triit nur eine minimale Kondensation ein, bedingt durch das relativ schnelle Aufheizen der geringen Masse der Wärmerohre 8.To avoid temperature drops in an exhaust gas cooling of an internal combustion engine with exhaust gas recirculation during idling or part-load operation, an exhaust gas recooler according to the invention is after 1 constructed as follows: Through a lower chamber 6 with dimensions of 460x130x99 mm (L: W: H), the exhaust gas medium I to be cooled flows I. The chamber 6 gets through the tubesheet 5 , which 193 arranged offset heat pipes 8th with internal diameter of 6 mm, from the chamber 1 hermetically by means of two seals 2 separated. By chamber 1 flows in the opposite direction to the exhaust medium I, the cooling medium II which is identical to the engine cooling medium. The heat pipes 8th protrude in half in both chambers 1 + 6 , They are partially filled without evacuation under atmospheric pressure with 5 ml of antifreeze mixed with water as the working medium and hermetically sealed. Evaporation of the working fluid in the hermetized pipes 8th starts at a temperature of about 395 K. Below 395 K takes place through the working medium in the heat pipes 8th no energy transport to chamber 1 instead of. As a result, no dew point and condensation occur at idle or part load operation. The soot carried in the exhaust gas has dry powdery quality, so that no caking on the pipes 8th he follows. Due to the changing flow conditions between idling, full and partial load, the soot from the pipes 8th Blown away, partly with the exhaust gas returned to the engine and partly at the bottom of the chamber 6 deposited. Periodically, the exhaust gas chamber 6 unscrewed and the powdered soot removed. The constructive solution is also the Zu accessibility to the heat pipes directly. During start-up operation only a minimal condensation occurs, due to the relatively fast heating of the low mass of the heat pipes 8th ,

Claims (17)

Wärmetauscher nach dem Heat-Pipe-Prinzip mit mindestens einem Wärmerohr zur Wärmeab-oder Wärmezuführuug mit vorbestimmter Temperatur bis zu der Wärme ab- oder zugeführt werden soll, dadurch gekennzeichnet, dass – das hermetisch abgeschlossene Wärmerohr mit einem Arbeitsmedium und einem Gas gefüllt ist, – das Gas im Wärmerohr unter einem Vordruck steht, der bestimmend für den Einsatz des Wärmetauschers bezüglich des Siedebeginns des Arbeitsmediums ist, – durch die Wahl des Arbeitsmediums und des Gasvordruckes die bestimmte Temperatur zu erreichen, einzuhalten und zu ,gewährleisten ist, – das Wärmerohr bei Wärmeabführung mit dem unteren Ende in das zu kühlende Medium oder bei Wärmezuführung in das energiezuführende Medium reicht, – das Medium mit höherer Temperatur vom Medium mit tieferer Temperatur durch mindestens einen abdichtenden Rohrboden zu trennen ist, – das Wärmerohr so anzuordnen ist, dass der kondensierte Dampf im Wärmerohr durch Gravitation und/oder Kapillarwirkung zurück fließt.Heat exchanger according to the heat pipe principle with at least one heat pipe for Wärmeab- or Wärmezuführuug with a predetermined temperature up to the heat off or to be supplied, characterized in that - the hermetically sealed heat pipe is filled with a working fluid and a gas, the gas in the heat pipe is under a pre-pressure, which is decisive for the use of the heat exchanger with respect to the start of boiling of the working medium, - to reach the specified temperature by the choice of the working medium and the gas pressure, and to ensure, - the heat pipe at heat dissipation with the lower end in the medium to be cooled or with heat supply into the energy supply medium ranges, - the medium with higher temperature from the medium with lower temperature by at least one sealing tube sheet is to be separated, - the heat pipe is to be arranged so that the condensed vapor in the Heat pipe by Gravitatio n and / or capillary action flows back. Anspruch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das Medium mit höherer Temperatur (I) durch mindestens eine untere Kammer (6) und – das Medium mit tieferer Temperatur (II) durch mindestens eine obere Kammer (1) zu führen ist.Claim according to claim 1, characterized in that - the medium of higher temperature (I) by at least one lower chamber ( 6 ) and - the medium at lower temperature (II) through at least one upper chamber ( 1 ) is to lead. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – zur Temperaturregulierung bei endothermen Prozessen der Wärmetauscher aus drei Kammern und zwei Rohrböden mit Wärmerohren unterschedlicher Arbeitsmedien besteht, wobei – die Siedetemperatur des Arbeitsmediums in den Wärmerohren des unteren Rohrbodens unterhalb der für den Prozess notwendigen Mindesttemperatur liegt, – die Siedetemperatur des Arbeitsmediums in den Wärmerohren des oberen Rohrbodens der für den Prozess optimalen Temperatur entspricht und – die oberste Kammer somit zur Abführung der überschüssigen Wärme dient.heat exchangers according to one of the claims 1 or 2, characterized in that - for temperature regulation in endothermic processes of the heat exchangers from three chambers and two tubesheets with heat pipes insubstantial working media, whereby - the boiling temperature the working medium in the heat pipes of the lower tube plate is below the minimum temperature required for the process, - the boiling temperature the working medium in the heat pipes of the upper tube bottom of the the process corresponds to optimal temperature and  - the top one Chamber thus for removal the excess heat is used. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – zur Temperaturregulierung bei endothermen Prozessen der Wärmetauscher aus zwei Kammern und einem Rohrboden besteht und – die Wärmerohre ein Arbeitsmedium enthalten, dessen kritische Temperatur der endothermen Reaktionstemperatur entspricht.heat exchangers according to one of the claims 1 or 2, characterized in that - for temperature regulation in endothermic processes of the heat exchangers consists of two chambers and a tube sheet and - the heat pipes contain a working medium whose critical temperature is the endothermic Reaction temperature corresponds. Wärmetauscher nach dem Heat-Pipe-Prinzip mit mindestens einem Wärmerohr (8) zur Wärmeabführug bis zu einer vorbestimmten Temperatur für Verbrennungsmotoren, insbesondere für Dieselkraftfahrzeuge mit Abgasrückführung, mit Wärmerohren (8) nach Anspruch 1 in Kampaktbauweise mit hoher Kühleffizienz sowie minimaler Feststoffablagerung und Korrosionserscheinung, dadurch gekennzeichnet, dass – der Kühler aus mindestens zwei horizontal übereinander angeordneten Kammern (1 + 6) besteht, wobei mindestens eine Kühlkammer (1) über einer Abgaskammer (6) angeordnet ist, – mindestens ein gasdichter Rohrboden (5) als Trennwand zwischen der Abgas- (6) und der Kühlkammer (I) von einer Vielzahl von in sich hermetisch abgeschlossenen Wärarmerohren (8) pro dm² vertikal durchbrochen ist, – jedes einzelne hermetisierte Wärmerohr (8) unter atmosphärischem Luftdruck unvollständig mit einem Arbeitsmedium gefüllt ist, der im Abgas enthaltene Ruß trocken und pulverfürmig ist sowie – eine weitestgehende Rußentfernung von den Wärmerohren (8) bei großen Lastwechseln zwischen Leerlauf, Teil- und Volllastbarieb durch wechselnde Strömungsgeschwindigkeiten in der Abgaskammer (6) eintritt.Heat exchanger according to the heat pipe principle with at least one heat pipe ( 8th ) for Wärmeabführug up to a predetermined temperature for internal combustion engines, in particular for diesel vehicles with exhaust gas recirculation, with heat pipes ( 8th ) according to claim 1 in a cyclic construction with high cooling efficiency and minimal solid deposition and corrosion, characterized in that - the cooler from at least two horizontally stacked chambers ( 1 + 6 ), wherein at least one cooling chamber ( 1 ) above an exhaust gas chamber ( 6 ) is arranged, - at least one gas-tight tube sheet ( 5 ) as a partition between the exhaust ( 6 ) and the cooling chamber (I) of a plurality of in itself hermetically sealed heat pipes ( 8th ) per dm² vertically, - every single hermetized heat pipe ( 8th ) is filled incompletely under atmospheric air pressure with a working medium, the soot contained in the exhaust gas is dry and pulverulent and - as far as possible soot removal from the heat pipes ( 8th ) in the case of large load changes between idling, partial load and full load bypass due to changing flow velocities in the exhaust gas chamber ( 6 ) entry. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass – die Anzahl der Wärmerohre (8) größer 20/dm² Rohrbodenfläche, vorzugsweise 40/dm², und unabhängig von der zu übertragenden Wärmemenge sowie – der Wärmetauscher in seiner Auslegung bezüglich der zu übertragenden Wärmemenge modulartig erweiterbar ist.Heat exchanger according to claim 5, characterized in that - the number of heat pipes ( 8th ) greater than 20 / dm ² tube bottom surface, preferably 40 / dm ², and regardless of the amount of heat to be transferred and - the heat exchanger in its design with respect to the amount of heat to be transmitted is modularly expandable. Wärmetauscher nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass – der Innendurchmesser der Wärmerohre (8) kleiner 10 mm , vorzugsweise 5 mm, und – die Flüssigkeitsfüllmenge je Wärmerohr (8) kleiner 50 ml, vorzugweise 5 ml, ist.Heat exchanger according to claim 5 or 6, characterized in that - the inner diameter of the heat pipes ( 8th ) smaller than 10 mm, preferably 5 mm, and - the liquid fill per heat pipe ( 8th ) is less than 50 ml, preferably 5 ml. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium in den hermetiesierten Rohren (8) Wasser mit Gefrierschutzmittelzusatz ist.Heat exchanger according to one of claims 5 to 7, characterized in that the working medium in the hermetized pipes ( 8th ) Water with antifreeze additive is. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbieitsmedium in den Wärmerohren (8) über 395 K siedet.Heat exchanger according to one of claims 5 to 8, characterized in that the Arbieitsmedium in the heat pipes ( 8th ) boils over 395 K Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass , die Strömungrichtung des Kühlmediums gegenläufig zum Abgasstrom ist.heat exchangers according to one of the claims 5 to 9, characterized in that, the flow direction of the cooling medium opposite to the exhaust stream is. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher, insbesondere die hermetisierten Rohre (8), aus Edelstahl bestehen.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger, in particular the hermetized pipes ( 8th ), made of stainless steel. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen hermetisierten Wärmerohre (8) je hälftig in die Abgas- und Kühlkammer (1 + 6) ragen.Heat exchanger according to one of claims 5 to 11, characterized in that the individual hermetized heat pipes ( 8th ) each in half in the exhaust and cooling chamber ( 1 + 6 ) protrude. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die hermetisierten Wärmerohre (8) ungleichmäßig in ihrer Längsausdehnung in die Abgas- und Kühllkammer (1 + 6) ragen.Heat exchanger according to one of claims 5 to 12, characterized in that the hermetized heat pipes ( 8th ) unevenly in its longitudinal extent in the exhaust and Kühllkammer ( 1 + 6 ) protrude. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hermetisierten Wärmerohre (8) gleichmäßig über den Rohrboden (5) verteilt sind.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the hermetized heat pipes ( 8th ) evenly over the tubesheet ( 5 ) are distributed. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaskammer (6) periodisch zu demontieren und der Ruß zu entfernen ist.Heat exchanger according to one of claims 5 to 14, characterized in that the exhaust gas chamber ( 6 ) and remove the soot periodically. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die hermetisierten Wärmrohre (8) nicht miteinander verbunden und – auf Lücke angeordnet sind.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that - the hermetized heat pipes ( 8th ) are not connected to each other and - are arranged on a gap. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas in den hermetisierten Wärmerohren (8) ein Inertgas, vorzugsweise Stickstoff ist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the gas in the hermetized heat pipes ( 8th ) is an inert gas, preferably nitrogen.
DE20316233U 2003-10-20 2003-10-20 Heat exchanger used in the chemical industry and by manufacturers of internal combustion engines, especially diesel engines, comprises a hermetically sealed heating tube filled with a working medium and a gas Expired - Lifetime DE20316233U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE20316233U DE20316233U1 (en) 2003-10-20 2003-10-20 Heat exchanger used in the chemical industry and by manufacturers of internal combustion engines, especially diesel engines, comprises a hermetically sealed heating tube filled with a working medium and a gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE20316233U DE20316233U1 (en) 2003-10-20 2003-10-20 Heat exchanger used in the chemical industry and by manufacturers of internal combustion engines, especially diesel engines, comprises a hermetically sealed heating tube filled with a working medium and a gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE20316233U1 true DE20316233U1 (en) 2003-12-24

Family

ID=30010939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE20316233U Expired - Lifetime DE20316233U1 (en) 2003-10-20 2003-10-20 Heat exchanger used in the chemical industry and by manufacturers of internal combustion engines, especially diesel engines, comprises a hermetically sealed heating tube filled with a working medium and a gas

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE20316233U1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101881568A (en) * 2010-07-05 2010-11-10 云南汇博科技有限公司 Setting method for heat pipe start-up temperature value
WO2011135334A3 (en) * 2010-04-26 2012-01-12 Dumitru Fetcu Heat exchanger
CN110966881A (en) * 2019-10-31 2020-04-07 北京空间机电研究所 Non-condensable gas accurate doping system and method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011135334A3 (en) * 2010-04-26 2012-01-12 Dumitru Fetcu Heat exchanger
CN101881568A (en) * 2010-07-05 2010-11-10 云南汇博科技有限公司 Setting method for heat pipe start-up temperature value
CN110966881A (en) * 2019-10-31 2020-04-07 北京空间机电研究所 Non-condensable gas accurate doping system and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2441334C3 (en) Device for aerobic cultivation of microorganisms with high heat dissipation
DE2046750A1 (en) Cooling system for modular components
DE2820734A1 (en) WASTE STORAGE
DE1941005A1 (en) Steam generator, especially for operation with liquid metal or molten salts as a heating medium
WO2010040635A1 (en) Heat exchanger assembly and method for the operation thereof
WO2020173922A1 (en) Process and separation apparatus for separating a media mixture
DE20316233U1 (en) Heat exchanger used in the chemical industry and by manufacturers of internal combustion engines, especially diesel engines, comprises a hermetically sealed heating tube filled with a working medium and a gas
DE19722360A1 (en) Method and device for improving heat transfer
EP0927326A1 (en) Heat transferring method and heat exchanger
DE972412C (en) Process for the evaporation of sulfuric acid or similarly behaving solutions
DE10349238A1 (en) Heat exchanger for exhaust gas return cooler has hermetically sealed heat tube filled with working fluid and gas to activate it at initial boiling point of fluid
DE2316051C2 (en) Condenser for a cooling device
EP3098556A1 (en) Motor vehicle heat transfer system
EP0484534A1 (en) Apparatus for carrying out a catalytic process in a fluidized bed
CH622092A5 (en) Device for reclaiming heat from wastewater
DE2116894B2 (en)
DE102008028854A1 (en) Evaporator for use in e.g. heat pump, to partially or completely evaporating cooling water, has capillary structure provided in heating surface of heating element and is partially submerged in fluid reservoir
EP2015006A2 (en) Heat pump
CN216320039U (en) Distillation separation equipment based on a plurality of pipelines
EP0322596A1 (en) Method and device for transporting fluids about to boil
WO2009149745A1 (en) Heat exchanger block, and a method for wetting a heat exchanger block
EP0021430B1 (en) Internal cooler for a reaction vessel
DE10352187A1 (en) Intensive cooler used as charge cooler for combustion engines and in chemical industry uses indirect cooling in first section by hermetic heat pipe with operating medium and in second section by bundle of cooling pipes
WO2005005011A1 (en) Evaporator-condenser heat exchanger
DE1626220B1 (en) Thermostatic condensation trap

Legal Events

Date Code Title Description
R086 Non-binding declaration of licensing interest
R207 Utility model specification

Effective date: 20040205

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: BEHR INDUSTRY FREIBERG GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: KF KUEHLERBAU FREIBERG GMBH, 09627 HILBERSDORF, DE

Effective date: 20050331

R150 Term of protection extended to 6 years

Effective date: 20060523

R151 Term of protection extended to 8 years

Effective date: 20090513

R158 Lapse of ip right after 8 years

Effective date: 20120501