DE2637511A1

DE2637511A1 - Waermetauscher oder abschnitt eines waermetauschers

Info

Publication number: DE2637511A1
Application number: DE19762637511
Authority: DE
Inventors: Gerhard Hahn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-08-20
Filing date: 1976-08-20
Publication date: 1978-02-23
Also published as: DE2637511C3; DE2637511B2

Description

Wärmetauscher oder Abschnitt eines Wärmetauschers
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher oder Abschnitt eines Wärmetauschers, wie;eine Warmetauschwand, zum Wärmetausch zweier unterschiedlich temperierter, fließfähiger Medien, von denen sich eines innerhalb und eines außerhalb des Wärmetauschers bzw.
beiderseits des Abschnitts eines Wärmetauschers, der Wärmetauschwand, je eines der beiden Medien befinden.
Wärmetauscher bzw. Wärmetauschwande sind in vielen Ausbildungen bekannt. Die Erfindung bezieht sich darin weniger auf die äußere Gestalt eines Wärmetauschers oder die Formgebung eines Abschnitts eines Wärmetauschers als vielmehr auf die Ausbildung der Wand eines Wärmetauschers oder eines Abschnitts eines Wärmetauschers, eben einer Wärmetauschwand.
Ein Problem bei Wärmetauschern ergibt sich daraus, daß ein möglichst guter Wärmedurchgang durch die Wärmetauschwand gegeben sein soll, wie er insbesondere bei Wärmetausch(er)wänden aus metallischen Werkstoffen, aus Metall zu erzielen ist. Wärmetausch(er)wände aus Metall haben in der Regel zudem den Vorteil einer guten Festigkeit. Wärmetausch(er)wände aus Metall, also mit hoher Wärmeleitfähigkeit haben jedoch den Nachteil mangelnder Korrosionsbeständigkeit. Dieser Nachteil kann durch die Verwendung eines relativ korrosionsbeständigen Metalls gemindert werden, wofür jedoch der Nachteil hoher Werkstoffkosten eintritt. Ein hohes Maß an Korrosionsbeständigkeit kann durch Wahl eines praktisch korrosionsfreien Werkstoffs, insbesondere Kunststoff erzielt werden, jedoch habe~alle diese in Betracht kommenden Stoffe den Nachteil einer sehr geringen Wärmeleitfähigkeit.
Um über derartige Wärmetausch(er)wände eine etwa gleich große Menge Wärme zu übertragen wie bei einer Wärmetausch(er)wand aus Metall, müßten für einen solchen Wärmetauscher bzw. einen Abschnitt eines Wärmetauschers Abmessungen eingesetzt werden, die in der Praxis aus wirtschaftlichen Gründen ausscheiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Wärmetauscher oder einen Abschnitt eines Wärmetauschers zu schaffen, bei dem die zuvor erläuterten Nachteile vermieden sind und der sich durch hohe Korrosionsbeständigkeit und eine gute Wärmeleitfähigkeit seiner Wärmetausch(er)wand bzw. -wände zugleich auszeichnet.
Bei einem Wärmetauscher oder einem Abschnitt eines Wärmetauschers, wie einer Wärmetauschwand, zum Wärmetausch zweier unterschiedlich temperierter, fließfähiger Medien, von denen sich eines innerhalb und eines außerhalb des Wärmetauschers bzw. beiderseits des Abschnitts eines Wärmetauschets, der Wärmetauschwand, je eines der beiden Medien befinden, ist die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wärmetauscher bzw. der Abschnitt des Wärmetauschers ganz-oder teilweise aus einem korrosionebeständigen Werkstoff relativ geringer Wärmeleitfähigkeit, wie Kunststoff, besteht, und daß in diesen Werkstoff Einlagen aus einem Werkstoff relativ hoher- Wärmeleitfähigkeit, wie Metall, eingebettet sind, wobei die Einlagen in einer Vielzahl Partikel einander - etwa - gleicher oder unterschiedlicher Größe und/ oder Form, wie Pulver, Körner, Späne und/oder in durchbrochdnen flächigen oder raumförmigen Gebilden, wie Gittern, Gitterwerken, Blechformlingen o.dgl.
oder in einem Gebilde dieser Art bestehen. Vorteilhaft sind die Einlagen als Partikel länglicher Form bzw. längliche Extensionen der - an sich - flächigen oder der raumförmigen Gebilde, hierbei auch deren Querschnittsprofile, in Richtung ihrer größten Erstreckung bzw. ihrer Erstreckung angenähert senkrecht zu einer bzw. beiden der Wärmetauschflächen angeordnet Da Kunststoffe in der Regel gegenüber Metallen eine geringere Festigkeit besitzen, wird vorgeschlagen, daß die Einlage - in Form eines flächigen oder raumförmigen Gebildes - zugleich Armierung ist.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind die Einlagen bzw. die Einlage in den zu der bzw. den Wärmetauschflächen etwa planparallelen - gedachten -Schichten in unterschiedlicher Dichte, ggf. stufenlos ab- bzw. zunehmend verteilt und ggf. ist eine dieser Schichten frei von Einlagen. Durch diese Maßnahme ist es möglich, jeweils an den in Wärmedurchtrittrichtung weisenden Enden der Einlage(n) im Kleinstbereich eine Art Stau zu erreichen, der sich in einer vorteilhaften Wärmeverteilung etwa quer zur Wärmedurchtrittrichtung auswirkt.
Dem etwa gleichen Zweck dient eine andere erfindungsgemäße Maßnahme, nach der die Einlagen in der bzw. in den zu der einen Warmetauschfläche gelegenen Schicht(en) angehäuft und in der bzw. in den zu der anderen Wärmetauschfläche gelegenen Schicht(en) verdünnt verteilt bzw. in letzter Schicht ausgespart sind.
Bei dieserAusbildung hat sich überraschenderweise gezeigt, daß in der einen Durchtrittrichtung eine größere bzw. eine kleinere Wärmemenge übertragen wird als in der entgegengesetzten Durchtrittrichtung. Es wird daher nach der Erfindung eine Anordnung eines Wärmetauschers oder eines Abschnitts eines Wärmetauschers vorgeschlagen, bei der die Wärmetauschfläche, an der die Einlagen die gegenüber der anderen Wärmetauschfläche größere Anhäufung bzw. Dichte aufweisen bzw. die Einlage aufweist, dem Medium höherer Temperatur zugewendet ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand Ausführungsbeispiele in schematischer Weise dargestellt. Es zeigen: Fig. einen Ausschnitt eines Wärmetauschers bzw.
aus dessen Wärmetauschwand, im Schnitt, Fig. 2 einen Ausschnitt eines anderen Wårmetauschers, im Schnitt, Fig, 3 einen Ausschnitt eines weiteren Wärmetauschers oder dessen Abschnitts, im Schnitt, Fig. C einen rohrförmigen Wärmetauscher im Schnitt IV-IV nach Fige 5, Fig. 5 den Wärmetauscher, abschnittweise, in der Seitenansicht, Fig. 6 einen Ausschnitt eines wiederum weiteren Wärinetauschers, im Schnitt und Fig. 7 diesen Wärmetauscher im Ausschnitt, gesehen auf eine seiner Wärmetauschflächen.
Nach der Zeichnung bestehen die Wärmetauschwande 1,2, 3,4 und 6 eines Wärmetauschers oder eines Abschnitts eines Wärmetauschers, davon die Wärmetauschwand 4 in Rohrform, aus Kunststöff, in den Einlagen 10,20,30,40 bzw. 60 relativ hoher Wärmeleitfähigkeit, aus Metall eingebettet sind.
Die Wärmetauschwände 1,2,3,4 und 6 haben je zwei Wärmetauschflachen 11,12,21,22,31,32,41,42 bzw. 61,62.
Die Einlagen 10,20 und 30 - Big. 1 bis Fig. 3 - bestehen in einer Vielzahl Partikel, etwa in Form von Spänen. Die Einlagen 40 und 60 - Fig. 4 bis Fig. 7 -sind durchbrochene, raumförmige Gebilde, etwa in Form von Gittern, die durch kreuzförmiges Aufschneiden einer Vielzahl von Löchern bzw. Ausstanzen und Umbiegen von Zungen in Blech hergestellt sind.
Nach Fig. 2 und Fig. 3 haben die Einlagen 20, 30, die Partikel eine längliche Form und sie sind in Richtung ihrer größten Erstrecimng angenähert senkrecht zu den Wärmetauschflächen 21, 22 bzw. 31, 32 ausgerichtet.
Nach Fig. 4 und Fig. 5 bzw. nach Fig. 6 und Fig. 7 sind die länglichen Extensionen 40Q bzw 600 der Einlagen 40 bzw. 60 angenähert senkrecht zu den Wärmetauschflächen 41, 42 bzw. 61, 62 angeordnet.
Nach Fig. 2 sind die Einlagen 20 in zu den Wärmetauschflächen 21, 22 etwa planparallelen - gedachten -Schichten in unterschiedlicher Dichte bei stufenlosem Übergang verteilt.
Nach Fig. 3 sind die Einlagen 30 in zu den Wärmetauschflächen 31, 32 etwa planparallelen - gedachten - Schichten in unterschiedlicher Dichte verteilt und zwar in der Schicht 311 etwa gleichmäßig, während die Schicht 322 von Einlagen frei gehalten ist. Die Wärmetauschfläche 31, an der die Einlagen 30 in dichter Verteilung enthalten sind, ist dem Medium M+ höherer Temperatur zugewendet, demgegenüber die Wärmetauschfläche 32 dem Medium M- geringerer Temperatur, wodurch ein günstiger Wärmedurchsatz erzielt ist. In umgekehrter Richtung, d.h. bei Austausch der Medien M+ und M-, würde nur ein geringerer Wärmedurchsatz erreicht.
Die Einlagen 40 und 60 nach Fig. 4 und Fig. 5 bzw Fig. 6 und Fig. 7 dienen zugleich als Armierung zur Erhöhung der Festigkeit der Wärmetauschwand 4 bzw. 6.
Patentansprüche:

Claims

Patentansprüche 1.Wärmetauscher oder Abschnitt eines Wärmetauschers, wie wie einw Wårmetauschwand, zum Wärmetausch zweier unterschiedlich temperierter, fließfähiger Medien, von denen sich eines innerhalb nnd eines außerhalb des Wärmetauschers bzw. beiderseits des Abschnitts eines Wärmetauschers, der Wärmetauschwand, je eines der beiden Medien befinden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Wärmetauscher bzw. der Abschnitt des Wärmetauschers ganz oder teilweise aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff relativ geringer Wärmeleitfähigkeit, wie Kunststoff, besteht, und daß in diesen Werkstoff Einlagen (10,20,30,40,60) aus einem Werkstoff relativ hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Metall, eingebettet sind.
2. Wärmetauscher oder Abschnitt eines Wärmetauschers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erlagen (10,20,30) in einer Vielzahl Partikel einander - etwa - gleicher oder unterschiedlicher Größe und/oder Form, wie Pulver, Körner, Späne bestehen.
3. Wärmetauscher oder Abschnitt eines Wärmetauschers, nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (40,60) bzw. weitere Einlagen in durchbrochenen flächigen oder raumförmigen Gebilden, wie Gittern, Gitterwerken, Blechformlingen o.dgl. oder in einem Gebilde dieser Art bestehen.
4. Wärmetauscher oder Abschnitt eines Wärmetauschers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (20,30) als Partikel länglicher Form bzw. längliche Extensionen (400, 600) dei - an sich - flächigen oder der raumförmigen Gebilde, hierbei auch deren Querschnittsprofile, in Richtung ihrer größten Erstreckung bzw.

ihrer Erstreckung angenähert senkrecht zu einer bzw. beiden der Wärmetauschflächen angeordnet sind (Fig. 4 und Fig. 5, Fig. 6 und Fig. 7).
5. Wärmetauscher oder Abschnitt eines Wärmetauschers, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (40,60) zugleich Armierung ist.
6. Wärmetauscher oder Abschnitt eines Wärmetauschers, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (20,30) bzw. die Einlage (40,60) in den zu der bzw. den Wärmetauschflächen etwa planparallelen - gedachten - Schichten in unterschiedlicher Dichte, ggf. stufenlos ig. 2) ab- bzw. zunehmend, verteilt sind und daß ggf. eine dieser Schichten frei von Einlagen ist.
7. Wärmetauscher oder Abschnitt eines Wärmetauschers, nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen in der bzw. in den zu der einen Wärmetauschfläche gelegenen Schicht(en) (311) angehäuft und in der bzw. in den zu der anderen Wärmetauschfläche gelegenen Schicht(en) verdünnt verteilt bzw. in letzter Schicht (322) ausgespart sind.
8. Anordnung eines Wärmetauschers oder eines Abschnitts eines Wärmetauschers nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschfläche (31), an der die Einlagen (30) die gegenüber der andereR Wärmetauschfläche (32) größere Anhäufung bzw. Dichte aufweisen bzw. die Einlage aufweist, dem Medium (M+) höherer Temperatur zugewendet ist.