DE2953704T1

DE2953704T1 - Röhren-Platten-Wärmeaustauscher

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Publication number: DE2953704T1
Application number: DE19792953704
Authority: DE
Inventors: Anmelder Nunmehr deutsche Rollen-Nr. 29 53 704 gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-06-20
Filing date: 1979-06-20
Publication date: 1982-01-28
Also published as: DE2953704C2; US4586563A; WO1980002872A1; JPS56500728A; JPS6334393B2

Description

Gepiet der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf die ,/ärmetechnik und betrifft insbesondere Köhren-llatten-.väraeaustauscher.

Bisheriger Stand der Technik

is ist eine Bauart von einem Kö'hren-Platten-wärmeaustauscher bekannt, die in den Konstruktionen der Wasser-Luft-Kühler für Kraftwagen, Traktoren und Dieeellokomotiven verv/endet wird. Diese Bauart ist durch das Vorhandensein von Flach- oder Rundrohren für die " Durchströmung der abzukühlenden Betriebsflüssigkeit gekennzeichnet, die in Durchgangsöffnungen angeordnet werden, welche in ebenen ab-

^c zukühlenden Platten vorgesehen sind. Dabei können die Bohre für die Abkühlung der BetrieDsflüssigkeit sowohl in parallel verlaufenden Leihen als schachbrettartig angeordnet werden. Dadurch werden im Röhrenzwischenraum der Kühler von solchen Konstruktionen glatte rechteckige Kanäle gebildet, in denen keine Wirbler zur Intensivierung des Wärnieaustauschvorganges im Iiöhrenzwischenraum vorhanden sind.

Line Intensivierung des Wärmeaustauschvorganjes soll gesichert werden, weil die Wasser-LufT-Kühler verschiedener Kraftanlagen in einem Betrieb arbeiten, wo die Wärmedurchgangszahl K des Kühlers dem V/ärmeabgabekoeffizienten oC* der Luft etwa gleich ist, d.h. K ^i °t „· Deshalb ist für eine Verminderung des Volumens und der Lasse eines Wasser-Luft-Küülers eine Vergröijerung des K-Wertes erforderlich, der eindeutig durch den

es.'^ - Wert bestimmt wird. Bekanntlich sind in glatten Kanälen die o«' - ",Verte die geringsten. Deshalb weist der bekannte Köhren-Platten-vVärmeaustauscher groüe Abmessungen und Aüasse auf.

Z-U einer Verminderung der Abmessungen und der !,lasse der Konstruktionen der V/asserkühler vom bekannten ist eine Vergrößerung der Wärmeabgabekoeffizienten

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od erforderlich, v:as nur bei der Verwirbelung der Luftströmung in den Kanälen der Kühler mittels verschiedener .virbler durchführbar ist.

J^s ist eine Bauart von einem Köhren-i-'latten-V/ärineaustauscher (s. ft'.Z. ßabitschew "Produktion von Kraftwaaenkühlern", herausgegeben im Jahre 195^» Verlag "iviaschjiz", J/ioskau, S. 47) bekannt, die Flachrohre für die Durchströmung des aozukühlenden wassers enthält, die in parallelverlaufenden Seihen oder schachorettartig in einem Paket von abzukühlenden Platten angeordnet sind. Dabei sind zur Intensivierung des Vor- ^: ganges des konvektiven Wärmeaustausches im Röhrenzwischenraum die abzukühlenden Platten mit einem Querschnittsprofil in der Strömungsrichtung der Kühlluft :

in Form einer ununterbrochenen symmetrischen welligen Linie ausgebildet und die angrenzenden abzukühlenden Platten im Rohrbündel des Kühlers derart angeordnet, daß die Vorsprünge und die Rücksprünge der angrenzenden Platten ayuidistant zueinander liegen. Dadurch werden im Zwischenraum zwischen den angrenzenden abzukühlenden Platten Kanäle für die Durchströmung der abzukühlenden Luft gebildet, die im Schnitt entlang der ,Strömungsrichtung der Luft ein welienförnages Profil aufweisen.

.diine Analyse der Ergebnisse über Erprobungen der Konstruktionen der V/asser-Luft-Kühl er vom bekannten Typ zeigt, daß diese Kühler geringe Werte der wärmehydraulischen Wirksamkeit aufweisen, weil die Steigerung der ,Verte des AärmeaD^abekoeffizienten o<L in solchen 1, analen we sent lieh hinter der Steigerung des Energieaufwandes für die Intensivierung des Wärmeüberganges in diesen im Vergleich zu glatten Kanälen zurückbleibt. Das läßt sich dadurch erklären, daß sich bei der Strömung der Luft in diesen Kanälen hinter einer jeden Biegung oder vor dieser Biegung ein „irbelsystem bildet, das nach seiner Größe der Höhe des Vorsprunges des wellenförmigen Kanals gleich oder vergleichbar .ist. Dabei ist die Höhe

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eines Vorsprunges in solchen Kanälen dem hydraulischen Durchmesser des Kanals gleich oder vergleichbar. Auf diese ./eise wird die zusätzliche Energie, die der Kühlluft in den wellenförmigen Kanälen zugeführt wird, zur Verwirbelung des ßtrömungskernes im wesentlichen (zu 70-öOyi>) veroraucht, in dem die »Verte ."· oer Gradienten des 'l'emperaturfeldes und der Dichte des " Wärmestromes gering sind, was su einer unwesentlichen" Zunahme der Dichte des vVärmestromes führt. Da diese großmaßstäblichen Wirbelöysteme eine bedeutende kinetische Lnergi© aufweisen, dringen sie in die an der V/and liegende Luftschicht ein, indem sie die Zähigkeits- und Reibungskräfte überwinden und allmählich abklingen. Dadurch wird die an der Wand liegende :

Luftschicht verwirbelt, und in dieser nehmen die turbulente Leitfähigkeit und die Dichte des v/ärmestroiiies zu. Deshalb leistet den Hauptbeitrag zur Intensivierung des Wärmeaustausches in einem wellenförmigen Kanal die Verwirbelung der an der Wand liegenden Schicht der Strömung und nicht die des Strömungskernes, obwohl der Aufwand an zusätzlicher Energie, die der Luftströmung in einem wellenförmigen Kanal zugeführt wird, für die Verwirbelung des Luftströmungskernes viel grö- £er als für die Verwirbelung der an der V. and liegenden Luftschicht ist. Dadurch läßt sich die niedrige wärmehydraulische Wirksamkeit der "Wärmeaustauschflache des Dekannten Jiöhren-Platten-iVärineaustauschers erklären.

Offenbarung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, einen Üöhren-Platten-Wärmeaustauscher mit einer solchen konstruktiven Ausführung der Kanäle für die Durchströmung eines der Wärmeträger zu schaffen, die eine Intensivierung des konvektiven Wärmeausteusches in den Kanälen mit Wirblern von einer bestimmten Form über den Böhrenzwischenraun. gewährleistet, welche durch eine schnellere oder gleichmäßigere Steigerung des Wärmeüberganges relativ zu der Stei-

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gerung des StrömungswiderStandes im Vergleich zu glatten Kanälen gekennzeichnet ist. Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Röhren-Platten-Wärmeaustauscher, der Rohre für die Durchströmung eines der Wärmeträger enthält, die in Durchgangsöffnungen eines Paketes von abzukühlenden Platten angeordnet sind, welche in der Strömungsrichtung eines anderen Wärmeträgers ein i^uerschnittsprofil in Form einer ununterbrochenen symmetrischen welligen Linie aufweisen, erfindungsgemäß die Yorsprünge und die Rücksprünge einer jeden abzukühlenden Platte so gegenüber den Vor Sprüngen und den Rück-Sprüngen der an diese angrenzenden abzukühlenden Platten liegen, daß sie zwisehen den abzukühlenden Platten ununterbrochene symmetrische Diffusor- und Konfusorstrecken des Kanals bilden, wobei der Wert des Erweiterungswinkels des Diffusore größer als der Wert des kritischen Winkels des primären Verlustsder hydraulischen Stabilität der laminaren Struktur der Wärmeträgerströmung gewählt wird.

Die Vorspränge und die Rücksprünge der abzukühlenden Platten werden zweckmäßigerweise durch geradlinige Strecken verounden, die einen gleichen .Neigungswinkel zu der Symmetrieachse der welligen Linie des Schnittes der abzukühlenden Platte aufweisen, der der Hälfte des irweiterungswinkels des Diffusors gleich ist.

In Abhängigkeit von dem Strömungszustand des Wärme trägers hat es sich als besonders günstig erwiesen, daß der i\leigungswinKel zwischen den verbindenden ge-OQ radlinigen Strecken und der Symmetrieachse der v/elligen linie des Schnittes der aozukühlenden Platte 8 bis 45° oeträgt.

Zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Verteilung des Wärmeträgers üoer die Kanäle des Röhrenzv/ischenrau- yj r.es des Wärme austauschers ist es notwendig, daß am Eintritt und am Austritt des Wärmeträgers aus dem Paket der abzukühlenden Platten die

Kanäle geradlinige Strecken der abzu-

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kühlenden Platten aufweisen, die in der Symmetrieebene der welligen Linie des Sclinittes der abzukühlenden Platten liegen.

Bs ist sinnvoll, daß die VorSprünge und die Rück-Sprünge der abzukühlenden Platten einen Aorundunfjsinnenhalbuiesser aufweisen, der die zw an zigfache Dicke .— des Werkstoffes der abzukühlenden Ilaöte nicht über- '*-- schreitet. —

Zur Sicherstellung der Herstellungstechnologie ^)O für den Wärmeaustauscher ist es zweckmäßig, daß in der/""! angrenzenden abzukühlenden Platten die Kanten der ^: "-■ Durchgangsöffnungen zur Anordnung der Röhre relativ ^-_: zu den entsprechenden Vorsprüngen und Rücksprüngen gespiegelt entgegengesetzt orientiert sind. : "" Es ist auch vorteilhaft, daß die Kanten der Durchgangsöffnungen über deren gesamte überfläche nach der Mantellinie der Röhre ausgeführt sind.

Die Verwendung des Höhren-Platten-Y.äriiieaustauschers in der erfindungsgemäßen Bauart, z.B. als '.Vasser- -Luft-Kühler für Kraftwagen und Traktoren,gestattet es, das Volumen und die i>.asse der bekannten Wärmeaustauscher um ein 1,5 bis 2faches unter sonst gleichen Bedingungen und bei einer höheren Beständigkeit gegen die Verunreinigung des Luftraumes des .Yärmeaustauschers mit in der Luft schwebenden Staub- und Schinutzteilchen zu vermindern.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von konkreten AusfüJirungsbeispielen und den beigefügten Zeichnungen erläutert.
Ls zeigen:

Fig. 1 die Gesamtansicht; eines Röhren-Platten-.Värmeaustauschers in der erfindun^sgemäßen Bauart; Fig. 2 die konstruktive Ausführung einer der Platten eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers ;

Fig. 3 die konstruktive Ausführung einer dieser benachbarten ■ Platte eines erfindungsgemäßen A'är-

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aeaustauschers;

Fie» 4 das Schnittprofil einer der Platten eines erfindungsgejuüßen Wärmeaustauschers.

bevorzug-te Ausführung sforin der Erfindung Der uöhr-en-Platten-Vvärmeaustauscher in der erfindun^Go'eräßen Bauart besteht aus 2.B. in Parallel- :__ reihen angeordneten Flachrohren 1 (Fig. 1) für die _{; :}* Durchströuamg des einen Wärmetragerε, an denen mit ei- nem Abstand h voneinander abzukühlende benachbarte _;'**

<]Q überblatten 2 und Unterplatten 3 angeord- :„

net sind, welche von Kühlluft umströmt werden. Das Pro- ." fil der abzukühlenden Platten 2 und 3 i*¹¹ Schnitt ent- _:"_: lang der mit Pfeil gezeigten Luftströiuungsrichtung hat die Form einer ununterbrochenen welligen Linie. Die benachbarten aozukühlenden Überplatten 2 und Unterplatten 3 sind im iVärmeaustauscher derart angeordnet, daß die Vorsprünge 4 und die Kücksprünge 5 einer jeden

Oberplatte 2 jeweils gegenüber den Vorsprüngen 6 und den Hücksprüngen 7 einer jeden benachbarten Unterplatte 3 liegen. Dadurch werden im Wärmeaustauscher im Höhrenzwischenraum Kanäle in Form von Diffusor- und Konfusorstrecken mit dem gleichen Winkel y der iuTv/eiterung des Diffusors und der Verengung des iionfusors gebildet, die ununterbrochen io der Strömungsrichtung der Kühlluft aufeinanderfolgen.

Zur Sichei's.tellung einer Verbindung der Flachrohre 1 mit den aozukühlenden Platten 2, 3 werden in den letzteren Öffnungen 8 mit Kanten 9 gelocht. Dabei sind in der Überplatte 2 (Fig. 2) und in der an diese angrenzenden Unterplatte 3 (Fig. 3) die Kanten 9 der Durchgangs öffnung en ö relativ zu den entsprechenden Vorsprüngen 4 (Fig. Z) und 6 (Fig. 3) und den Rücksprüngen 5 (Fig. 2)und 7 (Fig. 3) gespiegelt entgegengesetzt orientiert.

Die Vorsprünge 4 (Fig. 4) und Rücksprünge 5 der abzukühlenden Platten 2 werden durch geradlinige Strekken 10 verbunden, die einen gleichen Neigungswinkel' ·/

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zu der Symmetrieachse 11 der welligen Linie des Schnittes der aDZukühlenden Platte 2 aufweisen. Auf dieselbe Weise werden die Vorsprünge 5 (Fig. 1) und die Rücksprünge 7 der Platten 3 verbunden. Somit ist der Röhrenzwischenraum des Wärmeaustauschers durch· ununterbrochene symmetrische Diffusor- und Konfusorstrecken -der Kanäle mit dem gleichen iVert des «vinkels ψ der Erweiterung des Diffusors und der Verengung des Eon- "--fusors gebildet.

Die wellige Linie des Schnittes der abzukühlen- _-■ den Platten 2, 3 (Fig. 4) an der iintritts- und der . · Austrittsseite für die Kühlluft ist durch geradlinige _'

auf
Strecken 12 begrenzt, die ν ihrer Symmetrieachse 11 "-■ liegen. Auf diese Weise sind die abzukühlenden Plat- --■ ten 2, 3 (Fig. 1) in der mit einem Pfeil gezeigten Strömungsrichtung der Kühlluft durch planparallel verlaufende Strecken begrenzt.

Die Vorsprünge 4, 6 und die Eücksprüngen 5> 7 werden nach einem Abrundungsinnenhalbmesser R (Fig. 4) abgerundet ausgeführt.

Die Intensivierung des konvektiven V.ärmeaustausches in dem erfindungsgemäüen Wärmeaustauscher kommt wie folgt zustande:

Sei der Durchströuiung der Kühlluft durch den Köhr en Zwischenraum des '»Värmeaustausciiers in der erfin- .

dungsgemäßen Bauart besteht der Mechanismus des Intensivierungsvorganges des konvektiven '.Värmeaustausches in den Kanälen darin, daß auf den .jiffusorstrecken der WäriaeträgersOrömung ein Verlust der hydrodynaiidschen Stabilität ihrer laminaren Struktur zuerst nur an den Diffusorwänden stattfindet. Der »crt; des .Vinkels ψ (Fig. 1) der Diffusorerweirerung, oei de^ der primäre Verlust der hydraulischen Stabilität der laminaren Struktur der Strömung stattfindet, wird als der kritische bezeichnet. Für hydrodynamische Bedingungen der Luftströmung in einem Kunddiffusor wurde experimentell der minimale Wert dieses Winkels ermittelt, der O beträgt. Die gewählten Werte des .Vinkels ψ

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der Diffusorerv.eiterung, die in einem Bereich von 16° bis 90° liefen und den V.'ert des Kritischen Winkels überschreiten, gewährleisten einen nicht abklingenden Verlust der hydrodynanisehen Stabilität der laminaren struktur der Luftströmung auf den Diffusorstrecken des Kanals im Köhrenzwischenraum. Dadurch werden an den Diffusorwänden bei entsprechenden Werten des V.inkels ψ der Diffusorerweiterung und oei bestim- mten Stromun^sverhalxnissen Wirbelsysteme erzeugt, die in der an der wand liegenden Vn'ärmetragerschicht feststellbar sind. Da.s führt zu einer starken Vergrößerung der turbulenten Zähigkeit und der Leitfähigkeit in dieser Schicht sowie auch zu einer Erhöhung des Gradienten der Temperaturen und der Dichte des Wärmeströmes. Dadurch wird bedeutend (fast um das 2,5~ fache) der '.Värmeabgabekoeffizient oC . beim Wärmeübergang von der Kühlluft zu den wänden der Diffusor- und Konfusorkanäle erhöht. Dabei wird der Luftströmung in ihrem hern keine zusätzliche energie zugeführt.

Dieser Umstand IaBt sich dadurch erklären, daß die Vorsprünge 4, 6 und die Rücksprünge 3 t 7 der folgerichtig verlaufenden Diffusor- und Konfusorstrecken nach einem Halbmesser H (Fij. A) verbunden werden. Bei einer Änderung des Halbmessers K in einem Bereich K = /Λ·~20/ζ₎ worin V -Dicke des V.erkstoffes der abzukühlenden Platte 2, 3 (?io· Ό bedeutet, wird entlang der Wände der Diffusor- und Lonfusorstrecken der Lanale ein dreidimensionaler .'.irbelfaden erzeugt, der sich in der an der V/and Hörenden Wärme trägerschicht oefindet. Daoei bleibt die hydrodynamische Struktur im Strömungskern in den Kanälen in der: ganzen Arbeitsbereich der Ströujungszustänae des .Värueträgers dieselbe wie in einem ähnlichen, Jedoch mit _b'lai;ten V/änden ausgeführten Kanal. Auf diese Weise v.ird im Wärmeaustauscher der erfindunjsgemäben Bauart die zusätzliche Energie, die für die Intensivierung des konvektiven Wärmeaustausches verbraucht wird, hauptsächlich für die Urzeugung eines an der Wand.befindlichen dreidimensionalen Wirbelfa-

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dens aufgewendet, der eine starke Steigerung der /,erte der turoulenten Zähigkeit und der Leitfähigkeit in der an der A'und liegenden Ströinungsschicht im Vergleich zu den werten dieser Parameter in einem ähnlichen, jedoch mit platten v'/änden ausgebildeten Kanal verursacht. Durch diesen Vorgang wird auch eine oedeutende Steigerung des Wärmeüberganges bei einem relativ geringen Jinergie aufwand für das Durchpun/pen des V. arme trä gers in den Diffusor- und Konfusorkanälen bedingt. In den Diffusor- und Konfusorkanälen wurde in dem Arbeitsbereich der Strömungszustände des darme trägers die maximale Steigerung des .vc-rtes des kVärmeaogaDekoeffizienten d, , der —- = 2,2 - 2,5 oei einer Steigerung der Druckverluste des .Vära.eträgers von

—TT = 2,2 - 2,5 beträgt, worin <=t, <>C - jeweils ;Värme- Δ *
aogabekoeffizienten in einem I/iffusoi'- und ^onfusorkanal bzw. einem glatten Kanal und ΔΡ, Δί ' dementsprechend Druckverluste des .Värz^errägers in einei^ Diffu- sot- und Konfusorkanal bzw. in einem ,platten Kanal bedeuten, erhalten. Dadurch wurde es möglich, wesentlich (um ein 2 bis 2,5-faches) das Volumen, die J.iasse und α ie Kosten der iVasser-Luft-Kühler gegenüber den Bauarten, z.B. für Kraftwagen, Iraktoren und Diesellokomotiven unter sonst gleichen jSedingun_oen au verhindern, Dei denen im Röhrenzwischenrauni eine i.är;neaustauschfläche mit glatten Kanälen eingesetzt wird.

Beim 3etrieb des <värmeau£ttuschers in der erfindungsgeiJiäfen üauart eines lVasser-Luft-}>ühlers nie verstaubter Luft wird durch die x^r.:cugung der v.iroel an den bänden der Kanäle ein Absetzen der in der Luft schweoenden Staub- und Schmutz teilchen an diesen Wänden verhindert, v/eil sie eich an der .Vänd in uir^iungsfeld der Zentrifugalkräfte befinden, die einen Austrag dieeer Teilchen durch die ^erziiischun^sschicht in den Ströz.unjskern mit anschließendem Aus.vurf derselben nit dem üauptlufts"crom aus dezc Kühler fördern.

Um einen günstigen Ablauf des oben dargelegten l':eciianismus des Intensivierungsverganges des korrektiven

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iVäruieaustöusches in den Diffusor- und Konfusorkanälen, die durch benachbarte Platten 2, 3

gebildet sind, zuverlässig gewährleisten zu können, werden die VorSprünge 4, 6 und die .RückSprünge $, 7 üieser Hatten 2,3 durch geradlinige Strecken 10 (Fij. 4) voi'Dunden, die den gleichen rJeigungswinkel *f i\x der Symmetrieachse II der welligen Linie des Sciinittes aufweisen. Auf diese .<eise ist die Luft-Warne aus tauschfläche durch symrnetrifche Diffusor- und Konfusorstrekken der Kanäle gebildet, .eine Gleichheit der '.Vinkel ^f ist daoei notwendig, weil die eine Seite der abzukühlenden Platte 2, 3 (Fig· D ζ.ή, eine Diffusorstrecke des Luftkanals bildet, während deren andere Seite eine '

benachbarten
Konfusorstrecke desvKanals darstellt, und umgekehrt.

-75 .Venn die zu verbindenden geradlinigen Strecken 10 keine ßyzunetrie der Neigungswinkel ψ (i^;ig. 4) aul'weisen, kann das zu einer vcrhältnisiuäBig größeren Lärye der Konfusorctrecken der I.anale an der einen Seite der abzukühlenden Platte 2, 3 (-Pig · Ό führen, die zu einem Abklingen der an den banden entstehenden i'.irbelsysterne beitragen. Gleichzeitig wird an der anderen Seite der abzukühlenden Jrlatte 2, 3 die Länge der Diffusorstrekke des Kanals vermindert, auf v/elcher vorwiegend die dreidimensionalen Wirbelfadensysteme erzeugt werden und

2^ eine Intensivierung des konveKtiven .värmeaustausches stattfindet.

Der .Neigungswinkel γ (Fig. 4) der zu verbindenden geradlinigen Strecken 10 ändert sich in jibhän_buijkeit von dem »ert des Strömungszußtandes des V.ärmeträgers beim Betrieb in einem Bereich von ^f = 0 bis 45°, was der.. Bereich entspricht, in dem sich die Werte des Winkels ψ (Fig. 1) = 2 if (Fig. 4) s 16 bis 90° der Diffusorerweiterung ändern.

Lin solcher Änderun^sbereich des Winkels 7 gewährleisuet eine schnellere oder gleichmäßige Steigerung des ivärmeabgabekoeffizienten c^ relativ zu der Steigerung der Druckverluste im Vergleich zu der Wärmeaustauschfläche mit glatten Kanälen, üine Verminderung

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des Wertes des Winkels 7 < ö führt zu einer unwesentlichen Intensivierung des konvektiven Wärmeaustausches, was kein praktisches Interesse bei Höhren-Pl at ten-/.'arme austauschern rait geringen Volumen, Kasse und Herstellungskosten darstellen kann. Bei einem A'ert des Neigungswinkels ¹^ ,der unter ö° liegt, vergrößert sich wesentlich die Länge der Konfusorstrecke des Kanals;

/ende :

folglich nimmt deren stabilisier^ Einwirkung auf die ' turbulente Struktur der Strömung im Kanal zu. Auf die--' se Weise ist im Konfusor von einer größeren Länge ein ' Abklingen der Wirbel auf der Anfangsstrecke des Konfu-^: sors zu verzeichnen, während die übrige Länge des Kon-, fusors außer dem Betriebszustand einer Intensivierung des konvektiven Aaruieaustausches bleibt, i^ine Vergrö- ßerung des .Neigungswinkels <f von übei· 45° führt zu einer schnelleren Steigerung der Druckverluste des .Ya rmeträgers relativ zu der Steigarung des Wärmeabgabekoeffizienten / —77- < -=-rr / im Vergleich zu den

oC' Δ *
ähnlichen, Jedoch mit glatten fänden ausgeführten Kanälen. Dadurch kann ein günstiger Ablauf des Intensivier ungs ν or gang es des konvektiven »ärmeaustausches nicht gewährleistet werden, was zu einem unbegründet hohen .Energieaufwand, für das Durchpumpen des .V gers, um die erforderliche Intcnsivierun;; des

',-Iy ven .väruiüaustausches ?,u er zielen ,führt. oei einer V^rgröLcrung des Winkels γ > 45° niiiuiit die stabilisierende Einwirkung des nonfusors auf die ivntwicklung der turbulenten Struktur der .värmeträgerströinung, die fez der Diffusorstrecke wnritt, stark zu, Dadurch wirJ ein fast; vollständiges ^Klingen der auf der Diffusorstrecke des Kanals erzeugten dreidimensionalen ».'irDelsysteiüe hervorgerufen. Die sich dabei in den Rücksprüngen >, 7 (Fig· D bildenden »Virbelsysteme ändern ihre dreidimensionale Struktur in eine zweidimensio-

J? nale. Durch das Vorhandensein von zweidimensionalen ./irbelsysterne in den Rücksprüngen 5, 7 wird der »Värmeausuauschvorgang schwach intexisiviert, und es wird eine relativ größere Energiemenge für die Aufrechterhal-

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tu ng der Wirbelsysteme verbraucht;, was unzweckmäßig ist.

Zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Luftverteilung über die Kanäle des Röhrenzwischenrauiües eines Rühren-llatten-iVärraeaustauschers ist die wellige Linie des Schnittes der a ο zukühl ende η Platten 2, 3 auf _<-der Eintritts- und der Austrittsseite für die Luft ■"; durch geradlinige Strecken 12 (Fig· 4) begrenzt, die "-.:- auf der Symmetrieachse Il dieser Linie liefen. In die- ...

seil· Fall v.ird der widerstand benachbarter Kanäle _-·- gleich sein, was zu einer gleichmäßigen Verteilung .: ·. des Luftdurchsatzes durch die Kanäle des Röhrenzwi- .I scnenraumes führt· Dadurch wird die wärmehydraulische"-.' Wirksamkeit des nöhren-Pl at ten- Wärme austauschers er- ;--höht.

Zur Sicherstellung der Herstellungstechnologie oei der Herstellung von .Röhren-Platten-<Värmeaustauschern der erf indungsgemäJien Bauart werden in benachbarten Hatten 2, 3 (Fig. 1) die Kanten 9 der Durchgangεöffnungen ö zur Anordnung von Flachrohren 1 relativ zu den entsprechenden Voi'sprüngen 4, 6 und Kücksprüngen 5> 7 gespiegelt entgegengesetzt orientiert, j^ine solche Orientierung der Kanten 9 der Pu rc hg ang ε öf fnungen ό gestattet es, die i/Jontage des wärjieaustauschers der erfindungsgeaiaBen Sauart zu gewährleisten, in der. über den Höhrenzwischenraum Diffusor- und Konfusorstrecken der Kanäle gebildet werden.

Zur Gewährleistung eines besseren thermischen i.untaktes zwischen aen abzukühlenden Platten 2, 3 und den Flachrohren 1, der durch ein Sinterungsverfaaren in Öfen hergestellt wird, werden an den Stellen, v/o die Öffnungen ϋ in den ab zukühl enden Platten 2, 3 zur Anordnung der Flachrohre 1 gelocht werden, keine Vorsprünge 4, 6 und keine Rücksprünge 5, 7 vorgesehen. Falls die Offnungen β in den abzukühlenden Platten 2, 3 über deren wellenförmige Oberfläche gelocht werden, werden die kanten 9 der Öffnungen 3 kei-

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ne υ.it der i.antellinie der i-'lachrohre identische j.!antellinie aufweisen, wodurch derer, dichtes Anliegen an der überflache der Plachrohre 1 über die ^esaitte ^uiSenlinie der Kanten 9 üer lAU'ch/janjsöi'i'nun^en ο nach der Sinterung nicht gewährleistet und eier ther; isc;w i.oncakt /.wischen d-n abzukühlenden ilatten 2, 3 und den ■■-■ Flachrohren 1 verschlechtert wird.

Die Verwendung des rtöhren-jrlatten-.väriüe&usc&u- '-·■·■ schers der erfindun^SbeiTiäiien Bauart als ein /.asser- --·

S]O -Luft-ivühler für Traktoren gestattet es, wie ale Lx--" _ö-ebnisse der experimentellen Untersuchung eines Vci— . ". suchskühlers zeigten, das Volun.on una die L'asfie des Kühlers um ein 1,5 bis 2-faches unter sonst gleichen '··' Bedingungen zu verhindern. ,Venn u^an dabei berücksich-·.---

^ fcigt, daß die V/asserkühler für i'raivtoreii, Kraftv.-a-

gen und üiesellokoii-otiven aus teueren und schwer zu oeschaffenden ßuntir.etallen wie Jv.essinj, reines elektrolytisches k.alzkupfer und Zinnlot gefertigt werden, und da,-· diese Kühler in i-asseferti^unj _i reduziert werden, die mehrere i."illionen Stück ic; Jahr zählt, kann r.an feststellen, da£ die Verv/endun/; des Jiohren-I-latter.- -iVärme aus tauscher s der eriindun^s^e.-.aiien Jiauaia _-l .ie n obüi dai'jüie^tea Zwecken es gestattet, einen £,To.:en ökonomischen jiffekc cu erzielen, v.e.vn man dabei von dei..

Verhältnis zv/isehen den Gewinnen, ^ie durch die Verwendung des crfindun^s^e^äiien itohren-Platten-'»Vär^eaustauschers erhalten weraen, und dem technologischen Produktionuaul^.vand für die .»ufnaiir.c seiner ausfeilt.

Gc:\._ti'Jlichfc .Ji,.^nal'^ri:eit

Der uäri'Jieausi-aUi^:c^ier der erfi.-.aun^s^n kann als i'lüssiu'^^its-Luf r.-..ärL.eau.:: causcher mit Verschiedener Z'.veckbestirui-un/: in den Konstruktionen vcn Luftkonden.'-fetoren una Verd^-^icrn :ur Kond&nsierun₀· und zum Verdanr.jfen verschiedener !"iussigktiten se.vie auch als .1 asscr-Luft-Märmeaustauscuer verwendet werden. Dabei kann der erfinaun_bsger..äiie .V^r ne aus tauscher sowohl ait reinex· als auch mit verstaubter Luft oetrieben-werden.

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.ie sonders zwuckuiänig kann dtr war v.e aus tauscher er eri'induja^SijU.'näiJen Sauaxt als •V&r,ser~Lui't-L.üi:ler md ül~" ui'c-iaijjlcr dei' huhlun^ssyste^e in trans^.Ort-Γ;.ί»·'ίj.-;tn und stationären i.raft;.inla;en verv.endet ;verusn.

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Claims

I- η γ χ, K T A I.¹ S 'ϊ- R υ C Ii ϊ : ■\

1 .j Köhren-Ilalten~..ariaeauGtauschcr , der he'..re für die i>urchströ/;iung eines der .Yar:;.e:.ragcr Häii^Ii, .... die in Durchgangs öffnung en eines 1 ολώ ο^ε cur a.^uk~üh- -·;■ lenden Jf-IaO ten angeordnet; cirri, welche in icr ju;o- · nungsricntung des anderen wariue uragers ein ^u·.:¹:--o^nitispro.!.'il J η ruru einer ununLt,rurc'ChenL-n ;;_;, ::j:.c ι ;·ί;.ν;::·ίη welligen Linie aul'v.^;eisen, J a α u r c h g e !; e η η-zeichnet, dai:' die Vofyj-yiinge (^;4) und exe Rücksprünge (3) einer jeden £ij;.'UidJhlenden i-ialOt (i') -.-nt-

-^O öpreciicnd gegenüber den Vors^riingen (c) und d£;j .Jück-

sprüno'en (7) der an die^e an· ;renzen.;en a^:.ui:ü;iienden

ÖO

xlaiten (3)v&n₀eordneü sind, daß _ΰί^ :;„ir/jhen den aozukülilenaen Fla ο ten (k, 3) unurjc«rori..chc22c eyii_r;.£trisclie jJiiTusor- und iionfur.;orstrecKen d-is ]-:.:ju1s bilden,

^5 ;vobei der '»v'ert des .ui-.veiterungsv.-inkells ( γ ) des ^iiiu-

sors grö-ber als der '.»ert des kritischen „ϊτ^ίβίε des primären Verlusts der hydraulischen Staoilizat; der IaiTiinaren btruJ;Lur der Jianuetvärcrc-L:-ö:::...:..j .;ev.ä:,l c

wird.

; Q 2. n'ariiietiustaur.cwti· litich /j^| i'ue.i 1, dadurch

j_; ekennzci c h η e ι, da!:' aie ^x'i.^i..:; e (^; _:, l) und die Kücksprün^e (>, '/) Jci¹ a^^ui:;-.. j.<. r. J^r. ΐ1ό.ι;;η (c, 3) durch L,v^iia;Jli^JJi;j^e otrcc :e:i (1O) \ „jour.^en ci-sJ, die einen ,laichen He j ₀'un₀sv;i;j/.el ( J) ) ::u der ο,;.;.-:_;.ύ-

^P irieachse (11) der v/t-lli^en Liniu des. i,c:xiiirtes der ao-

^ukühlenden jrl.--tte (^, j) aufweisen, cer uor ::ali'te des ^i'iVciC'crunjjSivinkcls ( ψ ) ο es j;ii'i-..£ori.^: ^l^ici'. ist.

3· ..'ar.;.eaustauscher nach iuispruch i', dadurch gekennzeichnet, dcüi der i.i : jv.nj^v/inKcl (^) ::v;iscJie]i cer zu vei'üindenden gez'adlinijen L^recke (10) und der S.yLM.i.ütrieachse (11) der welligen LL:.la des Schnittes der abzukühlenden Platte (2, 3) ο ois ^3° De-

^. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, - - durch gekennzeichnet, daii am ^iiiLi'i.-. und &r.> Austi-itt des V.'anae träge rs aus dem Jraket der aozuKuh]. tn-

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den Halten (2, 3) die

Kanäle (jeradlini_ö-e Strecken (12) ^der abzu kühl enden llacoen (2, 3) aufweisen, d:'.i in der Syi~~ .^eLrieibene der v.elli^en Linie des Schnittes der ao- . ■ suliühienden Platten (2, J) liefen.

5·. ..ar;:.säusi;ausc;)er nach Anspruch 1, ei a d u ι- c h ;; c k e η η z e i c h η t b, doij Jie Vor-Sj. i'Jx]_;;e (-4, 6) und cie iiückf.prünje (p, '/) der aozui:iiiil'.-iujcn rinnen (..^;, 3) «-inen jiurunöun, ;i'..i nneJihu'ü. Oi::c .·_^;- :x-j.' (i\) .-jurv.'c.'isen, uur die zwanzig!.'ac lie L<icke ( (*) ) d-ε ..crk^toffes der aozu/.iihlejnden x^:lc.zte (2, 3) nicJrt iib^i'-jchrei tet.

c. ',Värir;eaustauscber nucli Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in benaoh-

harten aozukühlenden Hatten (2, 3) die Kanten

(9) der !Durchgängeöffnungen (d) zur Anordnung der Rohre (1) relativ zu den entsprechenden Vorsprüngen (4, 6) und Kücksprungen (5, 7) bespiegelt entgegengesetzt orientiert sind.

7· iVäriiieaur.taui?ei;cr nach Anspruch 6, d a d u r c ;; e J: c η η ζ e i c h η e t, dijX^ oie j.anten (9) äer Li\:ve:i.^iiiι,;;i:-öi'i'nun_L;eη (ο) üb*.r ueren ^esainte Üoerflachc nach Lier ,..on Cöilinie der i-ichre (1) ausgeführt sind.

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