DE2656030A1 - HEAT EXCHANGER - Google Patents
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Description
if\^ii"ti tk& ? 6 5 G O 3 G if \ ^ ii "ti tk & ? 6 5 GO 3 G
5000 Köln 80, den 07. Dez. 1976 Unser Zeichen: D 76/94 APTB Ca/Lo5000 Cologne 80, December 7th 1976 Our reference: D 76/94 APTB Ca / Lo
WärmetauscherHeat exchanger
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit einem Primärraum für ein zu kühlendes Medium und einem Sekundärraum für ein Kühlmedium.The invention relates to a heat exchanger with a primary space for a medium to be cooled and a secondary space for a cooling medium.
Es ist bei Brennkraftmaschinen allgemein bekannt, Wärmetauscher mit Rohren zu versehen, wobei die Rohre von einem Kühlmedium, z.B. Wasser, durchströmt werden, während der die Rohre umgebende Raum von einem zu kühlenden Medium, z.B. Ladeluft, Öl oder Wasser durchströmt wird. Wird der Wärmetauscher innerhalb und außerhalb der Rohre vom gleichen Medium durch- bzw. umströmt, so ist der Wärmeaustausch durch den Wärmeübergang an der Innenwand der Rohre festgelegt. Außenrippen können den Wärmeaustausch nicht erhöhen. Die Anordnung von Kühlrippen oder dergleichen innerhalb der Rohre ist strömungstechnisch ungünstig und daher nicht anwendbar. Außerdem müssen die Rohre möglichst dünnwandig ausgeführt sein, so daß insbesondere bei der Durchströmung mit Seewasser Korrosionsprobleme auftreten. Ein weiterer Nachteil der bekannten Wärmetauscher besteht darin, daß ihre Herstellung sehr aufwendig ist, da die einzelnen Rohre durch Rollen oder Löten in Stirnplatten befestigt werden müssen. Dabei treten in diesem Bereich Probleme hinsichtlich Verspannung und Verzug auf, die zu Undichtigkeiten führen.It is generally known in internal combustion engines, heat exchangers to be provided with pipes, the pipes being traversed by a cooling medium, e.g. water, while the one surrounding the pipes A medium to be cooled, e.g. charge air, oil or water flows through the room. Will the heat exchanger inside and the same medium flows through or around the outside of the pipes, the heat exchange occurs through the heat transfer fixed on the inner wall of the pipes. External fins cannot increase the heat exchange. The arrangement of cooling fins or the like within the tubes is unfavorable in terms of flow technology and therefore cannot be used. Also have to the pipes should be made as thin-walled as possible, so that corrosion problems especially when flowing through with seawater appear. Another disadvantage of the known heat exchangers is that their production is very expensive is because the individual tubes have to be fixed in end plates by rolling or soldering. Do this in this area Problems with tension and warpage that lead to leaks.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten zu vermeiden und einen Wärmetauscher zu schaffen, mit dem bei kompakter Bauweise ein hoher Wärmeaustausch erzielbar ist.The object of the invention is to achieve those described above To avoid difficulties and to create a heat exchanger with a compact design with a high Heat exchange is achievable.
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10M0 -,.16 qk F 36010M0 - ,. 16 qk F 360
Klöckncr-ttumboldt-DeutzAG /5Λΐί%.α 12 üU? ^ r r o n o n Klöckncr-ttumboldt-DeutzAG /5Λΐί%.α 12 üU? ^ rronon
ζ ο bo UdUζ ο bo UdU
-JT- 3 07.12.76 -JT- 3 07.12.76
D 76/94D 76/94
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß der Primär- und der Sekundärraum durch eine Wand voneinander getrennt sind, durch die in beide Räume hineinragende Wärmerohre mit einem inneren Wärmeträger hindurchgeführt sind, wobei zumindest eines der Medien eine Flüssigkeit ist. Da die Wand nicht wesentlich zur Wärmeübertragung beiträgt, kann sie beliebig dick ausgeführt sein, wobei eine sichere Trennung der beiden Medien gewährleistet ist. Der Wärmetransport durch die Wand in Längsrichtung der Wärmerohre findet auf die Weise statt, daß die Wärmerohre im Primärraum ihre Heizzone, im Bereich der Wand ihre Transportzone und im Sekundärraum ihre Kühlzone haben. Innerhalb des Wärmerohres verdampft dabei der Wärmeträger in der Heizzone, strömt axial über die Transportzone, kondensiert in der Kühlzone und gibt dabei Verdampfungswärme ab. Bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher findet daher die Wärmeübertragung sowohl im Bereich des zu kühlenden und des Kühlmediums nur an den jeweiligen Außenflächen der Wärmerohre statt, so daß eine gute Anpassung an beliebige Medien, ohne eine Begrenzung durch die Oberfläche von Innenwänden, möglich ist.The object of the invention is achieved in that the primary and the secondary room are separated from each other by a wall, are passed through which protruding into both rooms heat pipes with an inner heat carrier, at least one the media is a liquid. Since the wall does not contribute significantly to heat transfer, it can be made as thick as you want a safe separation of the two media is guaranteed. The heat transport through the wall in the longitudinal direction The heat pipes take place in such a way that the heat pipes in the primary room are their heating zone, in the area of the wall have their transport zone and in the secondary space their cooling zone. The heat transfer medium evaporates inside the heat pipe the heating zone, flows axially over the transport zone, condenses in the cooling zone and gives off heat of evaporation in the process. In the heat exchanger according to the invention therefore takes place Heat transfer both in the area of the to be cooled and the Cooling medium only on the respective outer surfaces of the heat pipes instead, so that a good adaptation to any media without a limitation by the surface of interior walls is possible.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Wärmerohre im Primär- und im Sekundärraum mit Kühlrippen versehen sind. Durch die Kühlrippen wird die Oberfläche und somit die Wärmeaustauschfläche erheblich vergrößert, ohne daß in einem der beiden Räume die Strömungsbedingungen eingeschränkt werden. Dabei läßt sich bei gleichem Bauvolumen mit dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher eine 6-7fache Wärmeübertragung als bei herkömmlichen Wärmetauschern erzielen.In a further embodiment of the invention it is proposed that that the heat pipes in the primary and secondary space are provided with cooling fins. The surface becomes through the cooling fins and thus the heat exchange surface increases considerably, without the flow conditions being restricted in either of the two rooms. It can be with the same Construction volume with the heat exchanger according to the invention is 6-7 times larger Achieve heat transfer than with conventional heat exchangers.
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76 m 76 m F 3601F 3601
KlöcknerHumbotdt-Deutz AGKlöcknerHumbotdt-Deutz AG
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Zur Berücksichtigung unterschiedlicher Wärmeübergangszahlen der Medien im Primär- und. Sekundärraum wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Wärmerohre im Primär- und Sekundärraum mit unterschiedlicher Länge ausgeführt sind. Dabei sollen erfindungsgemäß die kürzeren Enden der Wärmerohre im flüssigkeitsdurchströmten Raum angeordnet sein.To take into account different heat transfer coefficients the media in the primary and. Secondary room is still proposed that the heat pipes in the primary and secondary space are designed with different lengths. According to the invention the shorter ends of the heat pipes in the liquid flowing through them Space to be arranged.
Für einen Wärmetauscher, bei dem der Primärraum höher als der Sekundärraum angeordnet ist, wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Wärmerohre in ihrem inneren Mittel, z.B. eine Kap_illarstruktur aufweisen, die einen Transport des flüssigen Wärmeträgers auch gegen die Schwerkraft ermöglichen.For a heat exchanger where the primary space is higher than the Secondary space is arranged, it is further proposed that the heat pipes in their internal means, e.g. a capillary structure have, which allow a transport of the liquid heat carrier against gravity.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt ist. ·To further explain the invention, reference is made to the drawing, in which an exemplary embodiment is shown in a simplified manner is. ·
Die Figur zeigt einen Schnitt durch einen Wärmetauscher mit einem Primär- und einem Sekundärraum, bei dem durch eine zwi schen den Räumen angeordnete Wand eine Anzahl von Wärmerohren hindurchgeführt ist. The figure shows a section through a heat exchanger with a primary and a secondary space, in which a number of heat pipes is passed through a wall arranged between the spaces.
In der Figur ist mit 1 ein Wärmetauscher bezeichnet, der ein geteiltes Gehäuse 2 aufweist. Durch eine zwischen den Hälften des Gehäuses 2 angeordnete Wand 3 werden ein Primärraum 4 für ein zu kühlendes Medium und ein Sekundärraum 5 für ein Kühlmedium gebildet. Weiterhin hat der Primärraum 4 einen Zufluß 6 und einen Ablauf 7, während der Sekundärraum 5 eine Zuflußöffnung 8 und eine Abflußöffnung 9 hat. Durch die Wand 3 sind eine Anzahl von Wärmerohren 10 hindurchgeführt, die in den Primärraum 4 und den Sekundärraum 5 hineinragen. Die Wärmerohre 10 sind dabei an Ihrer Oberfläche «it Kühlrippen 11 versehen.In the figure, 1 denotes a heat exchanger which has a divided housing 2. Through one between the halves the wall 3 arranged on the housing 2, a primary space 4 for a medium to be cooled and a secondary space 5 for a cooling medium are formed. Furthermore, the primary space 4 has an inflow 6 and an outlet 7, while the secondary space 5 has an inflow opening 8 and an outflow opening 9. Through the wall 3 are a number of heat pipes 10 passed through, which in the Primary space 4 and the secondary space 5 protrude. The heat pipes 10 are on their surface with cooling fins 11 Mistake.
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Klöcknei+Iumboldt-Oeutz AGKlöcknei + Iumboldt-Oeutz AG
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07.12.76
.D 76/9412/07/76
.D 76/94
Wie aus der Figur hervorgeht, kann die Kühlfläche der Wärmerohre in den Räumen 4 und 5 durch Änderung der Länge der Wärmerohre 10 bzw. durch Änderung der Anzahl der Kühlrippen 11 variiert werden, so daß die Wärmerohre auf die Wärmeübergangszahl des entsprechenden Mediums abstimmbar sind. Darüberhinaus ist der Wärmetauscher 1 einfach herzustellen und es treten keine Schwierigkeiten bezüglich der Abdichtung zwischen den beiden Räumen 4 und 5 auf, da die Wärmerohrenden sich frei ausdefriai können. Außerdem läßt die dar-• gestellte Ausführungsform des Wärmetauschers eine kompakte Bauweise zu.As can be seen from the figure, the cooling surface of the heat pipes in rooms 4 and 5 by changing the length of the heat pipes 10 or by changing the number of cooling fins 11 can be varied so that the heat pipes on the heat transfer coefficient of the corresponding medium are tunable. In addition, the heat exchanger 1 is easy to manufacture and there are no problems in terms of sealing between the two spaces 4 and 5 because the heat pipe ends to be able to free oneself freely. In addition, the Asked embodiment of the heat exchanger a compact design.
809824/0268.809824/0268.
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