DE2953500C2 - Heat exchanger with heat pipes - Google Patents

Heat exchanger with heat pipes

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DE2953500C2 DE19792953500 DE2953500A DE2953500C2 DE 2953500 C2 DE2953500 C2 DE 2953500C2 DE 19792953500 DE19792953500 DE 19792953500 DE 2953500 A DE2953500 A DE 2953500A DE 2953500 C2 DE2953500 C2 DE 2953500C2
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Manfred Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 7900 Ulm Hage
Otto 7910 Gerlenhofen Junker
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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
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/14—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically both tubes being bent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F28D15/0233—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 the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular

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Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a heat exchanger according to the preamble of claim 1.

Ein bekannter Wärmetauscher dieser Art (DE-OS 35 681) dient der Wärmerückgewinnung aus Abwasser. Dazu befindet sich Abwasser in einem ersten Behälter und Frischwasser in einem zweiten Behälter. Durch die gedrungene Bauform der Behälter wird teilweise ein Kreuzstrom zwischen einerseits Ab- und Frischwasser und andererseits dem Medium in den Wärmerohren verwirklicht. Außerdem bleiben bei diesem Wärmetauscher Sicherheilsaspekte unberücksichtigt, da Abwasser und Frischwasser nur durch eine Wand voneinander getrennt sind.A known heat exchanger of this type (DE-OS 35 681) is used to recover heat from wastewater. For this purpose there is waste water in a first container and fresh water in a second container. By the compact design of the container is partly a cross flow between on the one hand waste and fresh water and on the other hand the medium in the heat pipes. Also stick with this heat exchanger Safety aspects not taken into account, since wastewater and fresh water are only separated by a wall are separated.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher anzugeben, bei dem unter Berücksichtigung der erforderlichen Sicherheitsaspekte die Obertragungsmedien angenähert im Gegenstrom geführt werden können.The invention is therefore based on the object of specifying a heat exchanger in which, taking into account the necessary safety aspects, the transmission media are guided approximately in countercurrent can be.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöstThe object is achieved according to the invention by the features mentioned in the characterizing part of claim 1 solved

Die Erfindung zeigt somit einen kompakten Sicherheitswärmetauscher auf, der verbesserte Wärmeübertragungseigenschaften besitztThe invention thus shows a compact safety heat exchanger which has improved heat transfer properties

An sich ist es zwar aus der GB-OS 20 04 635 bekannt über Wärmerohre verbundene Behälter mit Abstand anzuordnen; jedoch sind dort die Medien in den Behältern und das Medium in den Wärmerohren in nachteiliger Weise im Kreuzstrom geführt Zudem fehlt jeglicher Hinweis auf eine gewickelte Ausführungsform.In itself it is known from GB-OS 20 04 635 containers connected via heat pipes at a distance to order; however, the media in the tanks and the media in the heat pipes are disadvantageous there In a cross-flow manner, there is also no indication of a wound embodiment.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 gekennzeichnetAdvantageous further developments of the invention are characterized in subclaims 2 to 9

So ist bei einer Verwendung eines Wärmetauschers mit übereinandergewickelten Mantelrohren als Kondensator nach Patentanspruch 4 das erwärmte Kältemittel im unteren Mantelrohr vorhanden, während bei einer Verwendung als Verdampfer nach Patentanspruch 5 im unteren Mantelrohr erwärmte Flüssigkeit vorliegtThis is the case when using a heat exchanger with jacket pipes wound on top of one another as a condenser according to claim 4, the heated refrigerant is present in the lower jacket tube, while at a use as an evaporator according to claim 5 in the lower jacket tube heated liquid is present

Bei dem bevorzugten Einsatz des Sicherheits-Wärmetauschers als ölkühler nach Patentanspruch 6 wird das untere Mantelrohr von dem zu kühlenden öl und das obere Mantelrohr von Wasser durchströmt Durch den Sicherheits-Wärmetauscher wird also insbesondere vermieden, daß Wasser in den Ölkreislauf einer Maschine eintritt was unter Umständen maschinenseitig zu nachteiligen Folgen führen könnte.In the preferred use of the safety heat exchanger as an oil cooler according to claim 6 the lower jacket pipe of the oil to be cooled and the upper jacket pipe of water flows through the safety heat exchanger is therefore avoided in particular that water in the oil circuit of a machine occurs which, under certain circumstances, could lead to disadvantageous consequences on the machine side.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the following exemplary embodiments

F i g. 1 das Prinzip eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers ohne Berücksichtigung der wendel- oder spiralförmigen Wickelung der Mantelrohre,F i g. 1 the principle of a heat exchanger according to the invention without taking into account the helical or spiral-shaped Winding of casing pipes,

F i g. 2 eine Seitenansicht eines koaxialen Wärmetauschers in wendeiförmiger Ausführung undF i g. 2 shows a side view of a coaxial heat exchanger in a helical design and FIG

F i g. 3 den nach oben geklappten Wärmetauscher nach F i g. 2.F i g. 3 the folded-up heat exchanger according to FIG. 2.

Der Wärmetauscher 1 in gestreckter Ausführung nach Fig. 1 besteht aus einem ersten Behälter 8 mit erwärmtem Kältemittel und einem zweiten Behälter 10 mit Flüssigkeit, in die mit Wasser gefüllte Wärmerohre 9 eingesetzt sind. Die Wärmerohre 9 durchsetzen dabei eine Doppelwandung 11. Der Flüssigkeitsbehälter 10 wird von einem Mantelrohr 14', der Kältemittelbehälter 8 von einem Mantelrohr 14" gebildet, die jeweils über die Wärmerohre 9 geschoben sind. Die in der Mitte 17 angeordneten Rohrabschlüsse 11 der Mantelrohre 14', 14" sind die Verbindungen der Mantelrohre 14' und 14" mit den Wärmerohren 9. Neben den Rohrabschlüssen 11 sind öffnungen 15 für das Kältemittel 7 und die Flüssigkeit vorgesehen.The heat exchanger 1 in the stretched embodiment according to FIG. 1 consists of a first container 8 with heated refrigerant and a second container 10 with liquid, in the water-filled heat pipes 9 are used. The heat pipes 9 penetrate a double wall 11. The liquid container 10 is formed by a jacket tube 14 ', the refrigerant container 8 by a jacket tube 14 ", each over the heat pipes 9 are pushed. The pipe terminations 11 of the casing pipes 14 'arranged in the middle 17, 14 "are the connections of the jacket pipes 14 'and 14" with the heat pipes 9. In addition to the pipe terminations 11 are openings 15 for the refrigerant 7 and the liquid intended.

Bei den Wärmerohren 9 handelt es sich in bekannter Weise um evakuierte und an beiden Enden 9' bzw. 9" vakuumdicht verschlossene Rohre, die an den Enden 9' bzw. 9" eine Außenberippung aufweisen.In the known manner, the heat pipes 9 are evacuated and at both ends 9 'and 9 " vacuum-tight tubes which have outer ribs at the ends 9 'and 9 ".

Die Wirkungsweise des Wärmetauschers I ist derart,The mode of operation of the heat exchanger I is such,

daß das entsprechend der Pfeile durch den Kältcmittclbehältcr 8 strömende Kältemittel 7 seine Wärmeenergie an die Wärmerohre 9 abgibt, die ihrerseits das in denthat that according to the arrows through the Kältcmittclbehältcr 8 flowing refrigerant 7 releases its thermal energy to the heat pipes 9, which in turn feeds into the

b5 Wasserbehälter 10 eintretende Kaltwasser erwärmen.b5 water tank 10 warm incoming cold water.

Sollte in einem oder mehreren Wärmerohren 9 ein Leck auftreten, so macht sich dies durch einen Leistungsabfall bei der Brauchwassererwärmung bemerk-Should a leak occur in one or more heat pipes 9, this is caused by a drop in performance noticeable during domestic water heating

bar. Bei einem Leck in den Rohrabsthlüssen 11 tritt entweder Kältemittel 7 oder Wasser ins Freie, deshalb ist es vorteilhaft, den Raum zwischen den Rohrabschlüssen 11 mit einem — nicht dargestellten — Detektor zur Leckanzeige zu verbinden.bar. In the event of a leak in the pipe connections 11 occurs either refrigerant 7 or water into the open air, so it is advantageous to use a detector (not shown) in the space between the pipe terminations 11 Connect leak indicator.

In den F i g. 2 und 3 ist ein koaxialer Wärmetauscher 1 in wendelförmiger Ausführung dargestellt, bei dem also die Mantelrohre 14' und 14" übereinandergewickelt sind. In den Mantelrohren 14' und 14" ist hier nur ein Wärmerohr 9 angeordnet Die Mantelrohre 14' und 14" to sind an der Mitte 17 über Einsatzstücke 16 mit dem Wärmerohr 9 verbunden. Die Einsatzstücke 16 weisen gleichzeitig öffnungen 15 auf. Es wird die Verwendung als Kondensator gezeigt: der Kältemittelbehälter 8 wird vom unteren Mantelrohr 14", der Flüssigkeitsbehälter 10 vom oberen Mantelrohr 14' gebildet Bei einer Verwendung des Wärmetauschers 1 nach F i g. 2 und 3 als ölkühler befindet sich erwärmtes öl im unteren Mantelrohr 14" und Wasser i*n oberen Mantelrohr 14'.In the F i g. 2 and 3, a coaxial heat exchanger 1 is shown in a helical design, so in which the casing pipes 14 'and 14 "are wound one above the other. In the casing pipes 14' and 14" there is only one Heat pipe 9 arranged The jacket pipes 14 'and 14 "to are connected to the heat pipe 9 at the middle 17 via inserts 16. The inserts 16 have at the same time openings 15. The use as a condenser is shown: the refrigerant tank 8 is formed by the lower jacket tube 14 ″, the liquid container 10 from the upper jacket tube 14 '. When the heat exchanger 1 according to FIGS. 2 and 3 is used as a Oil cooler is heated oil in the lower jacket pipe 14 "and water in the upper jacket pipe 14 '.

Mit einem wendelförmig gewickelten Koaxial-Warmetauscher 1 (4, 5 Windungen, Wickeldurchmesser: 260 mm) wurden gute Ergebnisse erzieltWith a helically wound coaxial heat exchanger 1 (4, 5 turns, winding diameter: 260 mm) good results have been achieved

Die Mantelrohre 14' und 14" aus SF-Cu hatten eine Länge von je 1850 mm und einen Durchmesser von 25 · 1 mm, das Wärmerohr 9 war analog ausgeführt und hatte eine Länge von etwa 3900 mm. Die Füllmenge Wasser betrug 35 Gramm.The casing tubes 14 'and 14 "made of SF-Cu each had a length of 1850 mm and a diameter of 25 x 1 mm, the heat pipe 9 was designed analogously and had a length of about 3900 mm. The filling amount Water was 35 grams.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

3030th

3535

4040

4545

5050

6060

6565

Claims (9)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Wärmetauscher zur Wärmeübertragung zwischen zwei unterschiedlichen Medien, die zwei mit öffnungen versehene Behälter, nämlich einen ersten Behälter mit erwärmtem Mittel und einen zweiten Behälter mit zu erwärmendem Mittel durchströmen, wobei der Wärmeübertrager als mindestens ein die Behälterwände durchsetzendes Wärmerohr ausgebildet ist und wobei die beiden Behälter in Form eines Mantels über das oder die Wärmerohre (9) geschoben sind, dadurch gekennzeichnet, daß beide Behälter (8,10) im Abstand voneinander als Mantelrohre (14', 14") ausgebildet sind, die wendel- oder spiralförmig gewickelt sind.1. Heat exchanger for heat transfer between two different media, the two with Container provided with openings, namely a first container with heated medium and a second Flow through container with medium to be heated, the heat exchanger as at least one die Container walls penetrating heat pipe is formed and wherein the two containers in the form a jacket are pushed over the heat pipe or pipes (9), characterized in that that both containers (8,10) are designed as casing pipes (14 ', 14 ") at a distance from one another, the helical or wound spirally. 2. Wärmetauscher nach Patentanspruch Y, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmerohr (9) koaxial in den Mantelrohren (14', 14") angeordnet ist (F ig. 2,3).2. Heat exchanger according to claim Y, characterized in that the heat pipe (9) is arranged coaxially in the casing pipes (14 ', 14 ") (Figs. 2,3). 3. Wärmetauscher nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelrohre (14', 14") übereinandergewickelt sind und das untere Mantelrohr (14") den Verdampferteil und das obere Mantelrohr den Kondensatorteil des Wärmerohres aufnimmt3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the casing tubes (14 ', 14 ") are wound on top of each other and the lower jacket tube (14") the evaporator part and the upper Jacket tube accommodates the condenser part of the heat pipe 4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Mantelrohr (14") von erwärmtem Kältemittel (7) durchströmt ist (F i g. 2, 3)·4. Heat exchanger according to claim 3, characterized in that the lower jacket tube (14 ") of heated refrigerant (7) flows through (Fig. 2, 3) 5. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Mantelrohr (14") von erwärmter Flüssigkeit durchströmt ist5. Heat exchanger according to claim 3, characterized in that the lower jacket tube (14 ") of heated liquid flows through it 6. Wärmetauscher nach Patentanspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet daß das untere Mantelrohr (14") von erwärmtem öl und das obere Mantelrohr (14') von Wasser durchströmt ist.6. Heat exchanger according to claim 3 or 5, characterized in that the lower jacket tube (14 ") of heated oil and the upper jacket tube (14 ') is traversed by water. 7. Wärmetauscher nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelrohre (14', 14") in der Mitte (17) jeweils über Einsatzstücke (16) mit dem Wärmerohr (9) verbunden sind.7. Heat exchanger according to one of the claims 1 to 6, characterized in that the casing pipes (14 ', 14 ") in the middle (17) are each connected to the heat pipe (9) via inserts (16) are. 8. Wärmetauscher nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder beide Enden (9', 9") des Wärmerohres (9) außen beripptsind. 8. Heat exchanger according to one of the claims 1 to 7, characterized in that one or both ends (9 ', 9 ") of the heat pipe (9) are ribbed on the outside. 9. Wärmetauscher nach einem der Patentansprüche 1 —8, dadurch gekennzeichnet, daß im Zwischenraum zwischen den beiden Mantelrohren (14', 14") eine Leckanzeigevorrichtung angeordnet ist.9. Heat exchanger according to one of the claims 1-8, characterized in that in the intermediate space a leak detection device is arranged between the two casing pipes (14 ', 14 ").
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