DE2628160C3 - Heat exchanger - Google Patents

Heat exchanger

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DE2628160C3
DE2628160C3 DE19762628160 DE2628160A DE2628160C3 DE 2628160 C3 DE2628160 C3 DE 2628160C3 DE 19762628160 DE19762628160 DE 19762628160 DE 2628160 A DE2628160 A DE 2628160A DE 2628160 C3 DE2628160 C3 DE 2628160C3
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Jean Prof. Saint-Benoit Coutanceau
Christian Elancourt Loche
Gilles Verson Meunier
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    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
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    • 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
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
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    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0478—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag the conduits having a non-circular cross-section

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Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, der einerseits aus Rohrschlangen mit ebenen Wänden, insbesondere aus Rohren mit rechteckigem Querschnitt besteht, die in im wesentlichen parallelen, vertikalen, in gleichmäßigen Abständen liegenden Ebenen verlaufen, Wobei diese Rohrschlangen voll einem ersten Strömungsmedium, insbesondere einer Kühlflüssigkeit durchflossen werden, und andererseits aus Wellplatten besteht, die ebenfalls in im wesentlichen parallelen, Vertikalen, in gleichmäßigen Abständen liegenden Ebenen Verläufen. Wobei die Wellplatten an den Rohrschlangen durch Verklammerung und/oder Kleben oder Schweißen befestigt sind und von einem zweiten Strömungsmedium, insbesondere von Kühlluft, bestrichen werden.The invention relates to a heat exchanger which, on the one hand, consists of coiled tubes with flat walls, in particular consists of tubes with a rectangular cross-section, which in substantially parallel, vertical, in Evenly spaced planes run, whereby these pipe coils are full of a first flow medium, in particular a cooling liquid are flowed through, and on the other hand from corrugated sheets consists of essentially parallel, Vertical, evenly spaced planes gradients. Whereby the corrugated sheets to the Coiled tubes are fastened by clamping and / or gluing or welding and by a second Flow medium, in particular cooling air, are brushed.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 67 50 415 ist bereits ein Wärmetauscher mit Wellplatten bekannt, bei denen die Abfaltungen rechteckigen Querschnitt haben. Die Wellplatten dienen als Schikane bzw. Strömungsablenkungseinsätze für verhältnismäßig viskose Medien,A heat exchanger with corrugated plates is already known from German utility model 67 50 415 where the folds have a rectangular cross-section. The corrugated sheets serve as baffles or flow deflection inserts for relatively viscous media,

ίο z. B. Öl oder Petroleum. Wegen des Auftretens von Turbulenzen ist der Wärmeaustauschkoeffizient relativ klein, so daß dieser Wärmetauscher in Anlagen großer Leistung nicht verwendet werden kann.ίο z. B. oil or petroleum. Because of the appearance of Turbulence, the heat exchange coefficient is relatively small, so that this heat exchanger is large in systems Power cannot be used.

Die deutsche Patentschrift 3 95 685 offenbart Rohr-The German patent 3 95 685 discloses pipe

Ii schlangen eines Wärmetauschers, die nicht zwischen Wellplatten angeordnet sind. Der Wärmeaustausch wird dabei durch zwischen der Warmwasserrohrleitung angeordnete Rippen erreicht, wobei die Stärke der Rippen und ihr Abstand voneinander in den einzelnen Gruppen entsprechend abnehmender Temperaturdifferenz immer kleiner wird. Der Nachteil bei dieser Wärmetauschervorrichtung besteht darin, daß sie in der Herstellung aufwendig ist und einen geringen Zusammenhalt aufweist. Für Anlagen großer Leistung ist dieser Wärmetauscher wegen seines geringen Wärmeaustauschkoeffizienten nicht geeignetIi snaked a heat exchanger that was not between Corrugated sheets are arranged. The heat exchange takes place through between the hot water pipeline arranged ribs achieved, the strength of the ribs and their distance from each other in the individual Groups becomes smaller and smaller according to the decreasing temperature difference. The downside to this The heat exchanger device is that it is expensive to manufacture and poor cohesion having. This heat exchanger is suitable for high-performance systems because of its low heat exchange coefficient not suitable

Die deutsche Auslegeschrift 10 18G31 betrifft senkrecht angeordnete Rohrbündel von rechteckigem Querschnitt für Wärmetauscher mit vom umgebendenThe German Auslegeschrift 10 18G31 concerns vertical arranged tube bundle of rectangular cross-section for heat exchangers with from the surrounding

»> Strömungsmittel im Querstrom beaufschlagten Rohren, welche in Rohrplatten eingesetzte Enden mit Kreisquerschnitt aufweisen. Die senkrechte Anordnung der Rohrbündel hat jedoch den Nachteil, daß die Kontaktflächen zwischen den Rohren und den Rohrplatten nicht»> Fluid in cross-flow pipes, which have ends inserted in tube plates with a circular cross-section. The vertical arrangement of the However, tube bundle has the disadvantage that the contact surfaces between the tubes and the tube plates are not

" optimal genutzt werden können, weil die Rohrplatten gekrümmt sind und somit ein wirkungsvoller Kontakt zwischen ihren Krümmungsflächen und den ebenen Flächen der Rohrbündel nicht in dem Maße bewirkt werden kann, wie wenn beide Wärmetauscherelemente"Can be used optimally because the tube plates are curved and thus an effective contact between their surfaces of curvature and the flat ones Areas of the tube bundle cannot be effected to the same extent as when both heat exchanger elements

•ίο ebene Kontaktflächen hätten.• ίο have flat contact surfaces.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher großer Leistung vorzuschlagen, bei dem die Wärmetauscherelemente so angeordnet sind, daß an ihren Kontaktflächen ein bessererThe invention is therefore based on the object of proposing a heat exchanger with high performance, in which the heat exchanger elements are arranged so that a better one at their contact surfaces

■f5 Wärmeaustausch stattfindet, und der trotz geringer Wandstärken der verwendeten metallischen Werkstoffe einen großen Zusammenhalt aufweist sowie einfacher zu bauen ist.■ f 5 heat exchange takes place, and despite the small wall thicknesses of the metallic materials used, has great cohesion and is easier to build.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hauptzweige der Rohrschlangen im wesentlichen horizontal verlaufen, jede Rohrschlange zwischen zwei benachbarten Wellplatten und jede Wellplatte zwischen zwei benachbarten Rohrschlangen angeordnet ist, wobei jede Wellplatte rechtwinklige Abfaltun-This object is achieved according to the invention in that the main branches of the pipe coils are essentially run horizontally, each coil between two adjacent corrugated sheets and each corrugated sheet is arranged between two adjacent pipe coils, each corrugated sheet being folded at right angles

">5 gen aufweist, deren Faltenlinien im wesentlichen vertikal verlaufen, und die Böden der Wellplatten in engem Wärmekontakt mit den jeweils gegenüberliegenden ebenen Wänden der Rohrschlange stehen.
Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Rohrschlangen mit einem Sammelrohr verbunden sind."> 5 gene, the fold lines of which are essentially vertical, and the bottoms of the corrugated sheets are in close thermal contact with the respective opposite flat walls of the pipe coil.
One embodiment of the invention consists in that the pipe coils are connected to a collecting pipe.

In weilerer Ausgestaltung der Erfindung sind die Wellplatten zwischen den Rohrschlangen so angeordnet, daß ihre Böden einander gegenüberliegen.In a while embodiment of the invention are the Corrugated sheets arranged between the pipe coils so that their bottoms are opposite one another.

Die Wellplatten zwischen den Rohrschlangen können einer Ausführungsform der Erfindung zufolge auch so angeordnet sein, daß ihre Böden gegeneinander versetzt sind.According to one embodiment of the invention, the corrugated sheets between the pipe coils can also be so be arranged that their bottoms are offset from one another.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß in den Böden der Wellplatten rechtwinklige Laschen durch Ausschneiden und Abbiegen ausgebildet sind.Another embodiment of the invention is that in the bottoms of the corrugated sheets rectangular Tabs are formed by cutting and bending.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann auch so r· abgewandelt werden, daß die Rohrschlangen mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt seitlich durch Aussparungen in den Wellplatten geführt sind.The heat exchanger according to the invention can also be modified so r · that the coils having a square or rectangular cross section are laterally guided by recesses in the well plates.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Wellplatten Abschrägungen auf, um die in Dehnungsmöglichkeit der Wellplatten zu verbessern. Dies kann in weiterer Ausbildung der Erfindung auch dadurch erfolgen, datf die Wellplatten Abstufungen haben.In a further embodiment of the invention, the corrugated sheets have bevels in order to reduce the in To improve the ability of the corrugated sheets to expand. This can also be done in a further embodiment of the invention This takes place because the corrugated sheets have gradations.

Die mit der Erfindung erziehen Vorteile bestehen ^ insbesondere darin, daß ein optimaler Wärmeaustausch bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher großer Leistung erreicht wird, weil die Böden der Wellplatten in engem Wärmekontakt mit den jeweils gegenüberliegenden Wänden der Rohrschlangen stehen und der -'n Wärmetauscher durch die horizontale Anordnung der Rohrschlangen zu den senkrechten Wellplatten einen festen Zusammenhalt aufweistThe advantages brought up with the invention consist in particular in the fact that an optimal heat exchange in the heat exchanger according to the invention high performance is achieved because the bottoms of the corrugated sheets are in close thermal contact with the opposite walls of the pipe coils and the -'n Heat exchanger through the horizontal arrangement of the pipe coils to the vertical corrugated sheets has solid cohesion

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bt in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows

Fig. 1 eine isometrische Teilansicht eines Wärmetauschers während des Zusammenbaus,1 is a partial isometric view of a heat exchanger during assembly,

F i g. 2 in vergrößerter Darstellung eine isometrische Teilansicht eines Wärmetauschers, »'F i g. 2 is an isometric illustration in an enlarged view Partial view of a heat exchanger, »'

Fig.3 und 4 Teildraufsichten von Wellplattenanordnungen des Wärmetauschers,3 and 4 are partial plan views of corrugated sheet arrangements of the heat exchanger,

F i g. 5 eine weitere Ausführungsform der F i g. 2,F i g. 5 shows a further embodiment of FIG. 2,

F > g. 6 eine vereinfachte Draufsicht der in F i g. 5 gezeigten Ausführungsform, und i">F> g. 6 is a simplified top view of the FIG. 5 embodiment shown, and i ">

Fig. 7 und 8 weitere Wellplattenprofile des Wärmetauschers. 7 and 8 further corrugated sheet profiles of the heat exchanger.

Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Wärmetauscher großer Leistung, bei dem das Kühlwasser eines mit geschlossenem Strömungskreis arbeitenden Kondensators eines Kernkraftwerkes von beispielsweise 6O0C auf 25° C durch Wärmeaustausch mit Kühlluft gesenkt werden soll.In the exemplary embodiment is a heat exchanger large power, wherein the cooling water of a working closed flow circuit capacitor is to be reduced a nuclear power plant, for example, 6O 0 C to 25 ° C by heat exchange with cooling air.

Der in Fig. 1 gezeigte Wärmetauscher besteht einerseits aus Rohrschlangen 1 mit ebenen Wänden, « insbesondere aus Rohren mit rechteckigem Querschnitt, die in im wesentlichen parallelen, vertikalen, in gleichmäßigen Abständen liegenden Ebenen verlaufen, wobei diese Rohrschlangen 1 von einem ersten Strömungsmedium, insbesondere einer Kühlflüssigkeit r>o durchflossen werden, und andererseits aus Wellplatten 2 besteht, die ebenfalls in im wesentlichen parallelen.The heat exchanger shown in Fig. 1 consists on the one hand of pipe coils 1 with flat walls, «in particular pipes with a rectangular cross-section, which run in substantially parallel, vertical planes at regular intervals Cooling liquid r > o flowed through, and on the other hand consists of corrugated sheets 2, which are also in substantially parallel.

vertikalen, in gleichmäßigen Abständen liegenden Ebenen verlaufen, woßei die Wellplatten 2 an den Rohrschlangen 1 durch Verklammerung und/oder Kleben oder Schweißen befestigt sind und von einem zweiten Strömungsmedium, insbesondere von Kühlluft, bestrichen werden.vertical, evenly spaced planes run, where the corrugated sheets 2 to the Coiled tubes 1 are fastened by clamping and / or gluing or welding and of a second flow medium, in particular cooling air, are swept.

Die Wellplatten 2 können aus Aluminium bestehen und eine Stärke von 0,2 bis 03 mm haben. Die Rohrschlangen 1 haben eine Stärke von etwa 1 mm und können ebenfalls aus Aluminium gefertigt sein. Die Breite des Rechteckquerschnittes liegt bei etwa 1 cm.The corrugated sheets 2 can be made of aluminum and have a thickness of 0.2 to 03 mm. the Coiled tubes 1 have a thickness of about 1 mm and can also be made of aluminum. the The width of the rectangular cross-section is around 1 cm.

Wie die F i g. 1 und 2 zeigen, sind die ebenen Wände der Rohrschlangen 1 mit den Böden 12, 13 der Wellplatten 2 verbunden, was in bekannter Weise durch Verklammerung und/oder Kleben oder Schweißen erfolgen kann. So wird ein Wärmetauscher beliebiger Abmessung hergestellt, der trotz der geringen Wandstärken der Wärmetauscherelemente einen großen Zusammenhalt und die erforderlichen, von den Verbindungsmitieln unabhängigen Zwischenräume aufweist Zur Erhöhung des Zusammenhalt= At den Wellplatten sind die Rohrschlangen 1 mit einem Sammelrohr 9 verbunden.As the F i g. 1 and 2 show, the flat walls of the pipe coils 1 are connected to the bottoms 12, 13 of the corrugated sheets 2, which can be done in a known manner by clamping and / or gluing or welding. Thus, a heat exchanger of any dimension is prepared which, despite the low wall thicknesses of the heat exchange elements having a large cohesion and the spaces required, independent of the Verbindungsmitieln order to increase the cohesion = At the corrugated sheets, the tubes 1 connected to a collecting pipe. 9

Wie die Fig.2, 3 und 5 zeigen, können die Wellplatten 2 entweder so angeordnet sein, daß ihre Mittelebenen A-B. C-D zusammenfallen oder gemäß den F i g. 4 und 6 gegeneinander versetzt sind. In letzterem Falle entspricht die Länge der Querschnitte der Wellplatten gleich dem Doppelten der Flankenhöhe der Abstufung 14.As shown in FIGS. 2, 3 and 5, the corrugated sheets 2 can either be arranged so that their central planes AB. CD collapse or according to the F i g. 4 and 6 are offset from one another. In the latter case, the length of the cross-sections of the corrugated sheets corresponds to twice the flank height of the gradation 14.

Nach der F i g. 7 können die Wellplatten 2 Abschrägungen 18 oder gemäß Fig.8 Abstufungen 14 aufweisen, was die Dehnungsmöglichkeit der Wellplatten 2 verbessert.According to FIG. 7, the corrugated sheets 2 can have bevels 18 or, according to FIG. 8, gradations 14 have, which improves the ability of the corrugated sheets 2 to expand.

Wie die Fig. 3 zeigt, können die Weilplatten 2 zwischen den Rohrschlangen 1 auch so angeordnet sein, daß ihre Böden 12, 13 einander gegenüberliegen oder gemäß Fig.4 gegeneinander versetzt sind. Auf diese Weise entstehen rechteckige, nebeneinanderlegende Kanäle für die Kühlluft (Pfeil F, Fi g. 1), die die gleichen Querschnitte wie die Wellplatten 2 haben, was b:.ionders bei der in Fi g. 5 gezeigten Ausführungsform der Fall ist, wo die Rohrschlangen 1 seitlich durch die Wellplatten 2 geführt sind, so daß die Kühlluft nur durch die Kanäle, wie bei a, b, c, d in F i g. 5 gezeigt ist, ziehen kann.As FIG. 3 shows, the flat plates 2 can also be arranged between the pipe coils 1 in such a way that their bottoms 12, 13 are opposite one another or are offset from one another as shown in FIG. In this way, rectangular, juxtaposed channels for the cooling air (arrow F, Fi g. 1), which have the same cross-sections as the corrugated sheets 2, which b: .ionders in the in Fi g. 5 is the case where the pipe coils 1 are laterally guided through the corrugated sheets 2, so that the cooling air only through the channels, as at a, b, c, d in FIG. 5 is shown, can pull.

Mit der in Fig. 5 gezeigten Anordnung wird ein stärkerer Zusammenhalt der Rohrschlangen 1 mit den Wellplatten 2 erreicht, indem in den Böden 12, 13 dei Wellplatten 2 durch Ausscheiden und Abbiegen rechtwinklige Laschen 15,16,17 erhalten werden, die an den ebenen Flächen der Rohrschlangen 1 flach anliegen.With the arrangement shown in Fig. 5, a stronger cohesion of the coils 1 with the Corrugated sheets 2 achieved by in the bottoms 12, 13 dei Corrugated sheets 2 are obtained by cutting out and bending right-angled tabs 15,16,17 which are attached to lie flat against the flat surfaces of the pipe coils 1.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Wärmetauscher, der einerseits aus Rohrschlangen mit ebenen Wänden, insbesondere aus Rohren mit rechteckigem Querschnitt besteht, die in im wesentlichen parallelen, vertikalen, in gleichmäßigen Abständen liegenden Ebenen verlaufen, wobei diese Rohrschlangen von einem ersten Strömungsmedium, insbesondere einer Kühlflüssigkeit durchflossen werden, und andererseits aus Wellplatten bestehen, die ebenfalls in im wesentlichen parallelen, vertikalen, in gleichmäßigen Abständen liegenden Ebenen verlaufen, wobei die Wellplatten an den Rohrschlangen durch Verklammerung und/oder Kleben oder Schweißen befestigt sind und von einem zweiten Strömungsmedium, insbesondere von Kühlluft, bestrichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptzweige der Rohrschlangen (1) im wesentlichen horizontal verlaufen, jede Rohrschlange (J) zwischen zwei benachbarten Wellplatten (2) und jede Wellplatte zwischen zwei benachbarten Rohrschlangen angeordnet ist, wobei jede Wellplatte (2) rechtwinklige Abfaltungen aufweist, deren Faltenlinien im wesentlichen vertikal verlaufen, und die Böden (12, 13) der Wellplatten (2) in engem Wärmekontakt mit den jeweils gegenüberliegenden ebenen Wänden der Rohrschlange (1) stehen.1. Heat exchanger, which on the one hand consists of pipe coils with flat walls, in particular pipes with a rectangular cross-section, which is essentially parallel, vertical, and uniform The planes are at a distance, these coils of a first flow medium, in particular a coolant flow through, and on the other hand consist of corrugated sheets, the planes also lying in essentially parallel, vertical, evenly spaced planes run, the corrugated sheets on the pipe coils by clamping and / or gluing or Welding are attached and swept by a second flow medium, in particular cooling air are, characterized in that the main branches of the coils (1) in run essentially horizontally, each coil (J) between two adjacent corrugated sheets (2) and each corrugated sheet is disposed between two adjacent coils, each corrugated sheet (2) has right-angled folds, the fold lines of which are substantially vertical, and the bottoms (12, 13) of the corrugated sheets (2) in close thermal contact with the respective opposite flat walls of the pipe coil (1). 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlangen (1) mit einem Sammelrohr (9) verbunden sind.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the coils (1) with a collecting pipe (9) are connected. 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellplatten (2) zwischen den Rohrschlangen (J) so anr-ordnet sind, daß ihre Böden (12,13) einander gegenüberliegen.3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the corrugated sheets (2) between the coils (J) are arranged so that their Bottoms (12, 13) are opposite one another. 4. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellplatten (2) zwischen den Rohrschlangen (1) so angeordnet sind, daß ihre Böden (12,13) gegeneinander versetzt sind.4. Heat exchanger according to claims 1 and 3, characterized in that the corrugated sheets (2) are arranged between the pipe coils (1) so that their bottoms (12, 13) are offset from one another. 5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Böden (12, 13) der Wellplatten (2) durch Ausschneiden und Abbiegen rechtwinklige Laschen (15,16,17) ausgebildet sind.5. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that in the floors (12, 13) of the Corrugated sheets (2) are formed by cutting and bending right-angled tabs (15,16,17). 6. Wärmetauscher nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlangen (1) mit quadratischem oder rechtwinkligem Querschnitt seitlich durch Aussparungen in den Wellplatten (2) geführt sind.6. Heat exchanger according to claim I, characterized in that the coils (1) with square or right-angled cross-section laterally through recesses in the corrugated sheets (2) are led. 7. Wärmetauscher nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Wellplatten (2) Abschrägungen (18) aufweisen.7. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the corrugated sheets (2) bevels (18) have. 8. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellplatten (2) Abstufungen (14) haben.8. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the corrugated sheets (2) gradations (14) have.
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DE2628160B2 DE2628160B2 (en) 1980-12-18
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