DE2130632A1

DE2130632A1 - Air heater and cooler - comprising one heat exchanger contng heating and cooling fluids

Info

Publication number: DE2130632A1
Application number: DE19712130632
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl-Ing Scheel
Original assignee: Bauakademie der DDR
Current assignee: Bauakademie der DDR
Priority date: 1970-06-26
Filing date: 1971-06-21
Publication date: 1971-12-30

Abstract

A heat exchanger, esp., for heating and coolng of air, in which two primary flows (heting and cooling fluids) exchange heat with the secondary (air) flow through surfaces, comprises a primary duct divided longitudinally by a partition into two ducts of flat rectangular section. These contain turbulence cells retained by the partition and outer walls. The secondary fluid flows through the ducts. This arrangement enables both heating and cooling to be effected in a single heat exchanger, with separate paths for the primary heating and cooling fluids.

Description

Wärmeübertrager, insbesondere für Lufterwärmung und -;ühlung Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager für die abwechselnde Erwärmung und Kühlung von Stoffströmen, insbesondere für die Lufterwärmung und -kühlung, der für Einzelgeräte und für den Kanaleinbau geeignet ist. Heat exchangers, especially for air heating and cooling The The invention relates to a heat exchanger for alternating heating and cooling of material flows, especially for air heating and cooling, for individual devices and is suitable for duct installation.

Klimaanlagen oder -geräte haben u.a. neben der Erwärmung der Raumluft bei niedrigen Außentemperaturen auch die Aufgabe, die Raumluft bei hohen Außentemperaturen zu kühlen. Zu diesem Zweck wird ein Wärmeübertrager, über dessen Übertragungsflächen Um-und/oder Frischluft geleitet wird, nicht von einem Wärmeträger, sondern von einem kühlmittel durchströmt, das der Luft Wärme entzieht. Air conditioning systems or devices have, among other things, in addition to heating the room air at low outside temperatures also the task of the room air at high outside temperatures to cool. For this purpose, a heat exchanger is used over its transfer surfaces Circulating and / or fresh air is passed, not from a heat transfer medium, but from one coolant flows through it, which extracts heat from the air.

Einrichtungen, mit denen Stoffströme je nach Erfordernis erwärmt oder gekühlt werden können, sind mit je einem Wärmeübertrager für die Erwärmung und für die Kühlung ausgestattet, von denen immer nur einer betrieben wird. Die Wärmeübertrager bestehen aus Kanälen oder Rohren, deren Wandung ein- oder beidseitig mit Mitteln zur Oberflächenvergrößerung versehen ist. Devices with which material flows are heated as required or can be cooled, each with a heat exchanger for heating and equipped for cooling, of which only one is operated at a time. the Heat exchangers consist of ducts or pipes with walls on one or both sides is provided with means for surface enlargement.

Die Anordnung zweier Wärmeübertrager für jeweils eine spezielle Aufgabe in einer Einrichtung hat zwar den Vorteil, daß åeder Wärmeübertrager immer nur von einem der Medien Kühlmittel und Wärmeträger durchflossen wird, die ja eine unterschiedliche Zusammensetzung haben; gleichzeitig sind jedoch gerade der Material- und der Raumbedarf sehr hoch, und es entstehen Druckverluste und damit zusätzliche Betriebskosten, weil der seiOundäre Stoffstrom immer auch den oder die jeweils außer Betrieb gesetzten Wärmeübertrager passieren muß. The arrangement of two heat exchangers, each for a specific task in a facility has the advantage that å each heat exchanger only ever from one of the media coolant and heat transfer medium flows through, which are of course different Have composition; At the same time, however, the material and space requirements are precisely what is required very high, and there are pressure losses and thus additional operating costs, because the secondary material flow always includes the one or those that have been put out of operation Heat exchanger must happen.

Diesem Nachteil versucht man zu begegnen, indem man nur noch einen einzigen Wärmeübertrager vorsieht, der je nach Bedarf abwechselnd an einen Beiz- oder an einen Kühlmittelkreislauf angeßchlossen wird. Dadurch wird jedoch der regelungstechni sche Aufwand erhöht, und es läßt sich nur unter Schwierigkei-@ten - und damit besonderen Kosten - vermeiden, daß sich Heiz-und Kühlmittel miteinander vermischen. One tries to counter this disadvantage by only one provides a single heat exchanger, which, depending on requirements, is alternately connected to a pickling or connected to a coolant circuit. This, however, is the control technology cal effort increases, and it can only be @ @ with difficulties - and thus special Costs - avoid getting heating and Mix the coolant together.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gesamt aufwand für die abwechselnde Wirkung zweier unterschiedlicher primärer Stoffströme auf einen sekundären Stoffstrom durch eine geeignete Anordnung und Gestaltung der Kanäle oder Rohre fdr die primären Stoffströme zu senken.The invention is based on the object of the total expense for alternating effect of two different primary material flows on a secondary one Material flow through a suitable arrangement and design of the channels or pipes fdr to lower the primary material flows.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem der von Übertragungsflächen umgebene Kanal eines Wärmeübertragers mit vorzugsweise flachem, rechteckigem Querschnitt mit Hilfe einer Trennwand längs geteilt wird und so zwei Durchströmquerschnitte ergibt. Die Trennwand wird vorzugsweise mittig und vorteilhaft so gelegt, daß sie mindestens annähernd in Richtung der längsten Schnittebene liegt.According to the invention, this object is achieved in that the transfer surfaces Surrounded channel of a heat exchanger with a preferably flat, rectangular cross-section is divided lengthways with the help of a partition and so two flow cross-sections results. The partition is preferably placed centrally and advantageously so that it is at least approximately in the direction of the longest cutting plane.

In den beiden Kanalhälften mit vorzugsweise flachem, rechteckigem Querschnitt sind Wirbelzellen angeordnet und mit der Trennwand und den Außenwänden stoffschlüssig verbunden; ebenso werden als Übertragungsflächen zum sekundären Stoffstrom vorzugsweise Wirbelzellen gewählt.In the two channel halves with a preferably flat, rectangular one Vertebral cells are arranged in cross section and with the partition wall and the outer walls firmly bonded; are also used as transfer surfaces for the secondary material flow preferably selected vertebral cells.

Bei Betrieb des Wärmeübertragers wird Je nach dem Zweck - Brwärmung oder Kühlung des sekundären Stoffstroms - einer der beiden aneinanderliegenden Kanäle von einem primären Stoffstrom durchflossen. Die Wärmeübertragung findet dann ilber die innenliegenden Wirbelzellen und auf der einen Seite aber die Außenwand und die außenliegenden Übertragungsflächen sowie auf der anderen Seite über die Trennwand, die Wirbelzellen und das stehende Medium in der anderen Kanalhälfte und über deren Außenwand und die entsprechenden Übertragungsflächen statt. Der Wärmeilbergang iiber die zweite Kanalhälfte ist auch dann noch ausreichend, wenn dort das Medium fehlt, denn die Wirbelzellen bilden eine innige metallische und damit gut Wärmeleitende Verbindung zwischen der Trenn- und der zweiten Außenwand.When operating the heat exchanger, depending on the purpose - heating or cooling of the secondary material flow - one of the two adjacent channels flowed through by a primary material flow. The heat transfer then takes place via the internal vertebral cells and on the one hand the outer wall and the external transfer surfaces as well as on the other side via the partition wall, the vertebral cells and the standing medium in the other half of the canal and above them Outer wall and the corresponding transfer surfaces instead. The heat transfer over the second half of the canal is sufficient even if the medium is missing there, because the vortex cells form an intimate metallic and therefore good heat conductor Connection between the partition and the second outer wall.

Auf diese Weise werden die Vorteile der Einzweck-Wärmeübertrager mit denen der bekannten Wärmeübertrager iür wechselnden inschliiß an einen Heismittel- und einen Kühlmittelkreislauf vereinigt, ohne daß die Nachteile dieser Ausführungsformen übernommen werden. Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager zeichnet sich durch kompakteste Bauweise und bei Betrieb durch einen für Erwärmungs- ebenso wie für Kühlungszwecke gleich guten Wärmeübergang aus.This way, the advantages of having single-purpose heat exchangers those of the known heat exchangers for changing including a hot medium and a coolant circuit combined without the disadvantages these embodiments can be adopted. The heat exchanger according to the invention is characterized by the most compact design and, during operation, by a as well as equally good heat transfer for cooling purposes.

Bei ihm sind hohe spezifische Leistung je Bauvolumeneinheit (große wärmeübertragende Oberfläche bei kleinsten Abmessungen) mit niedrigsten Strömungsverlusten je Flächeneinheit verbunden.It has a high specific power per unit of structural volume (large heat-transferring surface with the smallest dimensions) with the lowest flow losses connected per unit area.

Der Materialverbrauch ist nur unwesentlich großer als bei einem herkömmlichen einzweck-Wärmeübertrager gleicher Leistung.The material consumption is only marginally greater than with a conventional one single-purpose heat exchanger with the same output.

Das gleiche gilt für den Fertigungsaufwand und die Betriebs-, Instandhaltungs- und Wartungskosten.The same applies to the production costs and the operating, maintenance and maintenance costs.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert: In der dazugehörigen Zeichnung zeigen: Pig. 1: Längsschnitt durch einen Wärmeübertrager für Erwärmung und Kühlung mit Hilfe getrennter Kanäle und gemeinsamer Übertragungsflächen mit Durchiluß des primären Stoffstroms im Kreuzgegenstromprinzip in Seitenansicht Fig. 2: Querschnitt durch den Wärmeübertrager nach Fig. 1 Fig. 3: Längaschnitt durch den Wärmeübertrager nach Fig. 1 in Draufsicht Der Wärmeübertrager besteht im wesentlichen aus zwei Jeweils durch die Trennwand 1 getrennten Kanalpaaren 2 und 3 mit flachem, rechteckigem Querschnitt. Die außen angeordneten Kanäle 2 werden für die Erwärmung und die inneren Kanäle 3 für die Kühlung eines sekundären Stoffstroms genutzt, der in Richtung 4 durch die Wirbelzellen 5 bewegt wird. Die Wirbelzellen 5 werden hier, wie die Wirbelzellen in den Kanälen 2 und 3, nicht näher dargestellt.The invention is described below on the basis of an exemplary embodiment explained in more detail: Show in the accompanying drawing: Pig. 1: Longitudinal section through a heat exchanger for heating and cooling with the help of separate channels and common transfer areas with flow of the primary material flow in the cross-countercurrent principle in side view FIG. 2: Cross section through the heat exchanger according to FIG. 1 3: Longitudinal section through the heat exchanger according to FIG. 1 in a top view of the heat exchanger consists essentially of two pairs of channels, each separated by the partition 1 2 and 3 with a flat, rectangular cross-section. The channels 2 arranged on the outside are for heating and the inner channels 3 for cooling a secondary material flow used, which is moved in direction 4 through the vertebral cells 5. The vertebral cells 5, like the vertebral cells in ducts 2 and 3, are not shown in detail here.

Die zwischen den Kanälen liegenden Wirbel zellen sind durch das Leitblech 6 mit dem sie wie mit den Kanälen stoffschlüssig verbunden sind, getrennt.The vertebral cells lying between the canals are through the Baffle 6 with which they are materially connected as with the channels, separated.

Um den Durchfluß von Heiz- bzw. Kühlungsmittel im Kreuzgegenstromprinzip zu ermöglichen, werden die Kanäle 2 und 3 Jeweils noch durch die waagerechte Trennwand 7 geteilt.To the flow of heating or cooling means in the cross countercurrent principle To enable channels 2 and 3 are each still through the horizontal partition 7 shared.

Die primären Btoffßtröme Heizmittel und Kühlmittel gelangen über den Zufluß 8 zu den Kanälen und fließen über den Abfluß 9 ab.The primary fuel flows, heating medium and coolant, pass through the Inflow 8 to the channels and flow out via the drain 9.

Claims

(1) Heat exchangers, especially for air heating and cooling, at the two primary material flows - heating and cooling medium - alternating over transfer surfaces act on a secondary material flow, characterized in that that of transfer surfaces (5) surrounded channel of a heat exchanger with the help of a partition (1), which is advantageous centrally and approximately in the direction of the longest cutting plane of the canal cross-section lies, in two channels (2 and 3) with a preferably flat, rectangular cross-section is divided, in which vertebral cells are arranged and with the partition (1) and the Outer walls are firmly connected.

2 heat exchanger according to claim 1, characterized in that the Transfer surfaces (5) from the outer duct walls to the secondary material flow are preferred consist of vertebral cells that are firmly bonded with these.