DE3015150A1

DE3015150A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE3015150A1
Application number: DE19803015150
Authority: DE
Inventors: Gottfried 3453 Polle Neumann-Olandt
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 1980-04-19
Filing date: 1980-04-19
Publication date: 1981-10-22

Description

Wärmetauscher
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für flüssige oder gasförmige Medien mit zwei an eine wärmeübertragende Trennwand angrenzenden Strömungsräumen.
Derartige Wärmetauscher sind beispielsweise als konzentrische Rohre bekannt Zur Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche wird haufig die Trennwand mit Rippen versehen. Bei geeigneter Anordnung der Rippen läßt sich eine weitere Verbesserung der Wärmeübertragung erreichen, indem das Medium auch schon bei niedriger Durchströmungsgeschwindigkeit in eine turbulente Strömung versetzt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der sich preiswert herstellen läßt und trotzdem günstige Wärmebertragungseigenschaften aufweist.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß Späne in wenigstens einen der Strömungsräume derart gefüllt sind, daß die Spanfüllung in dem bzw. den Strömungsräumen eine räumliche Gitterstruktur bildet. Durch die Spanfüllung ist erreicht, daß schon bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit des Mediums dieses in einen Strömungszustand übergeht, der in seiner Geschwindigkeitsverteilung, über den Querschnitt des Strömungsraums betrachtet, einer turbulenten Strömung entspricht. Die Späne sind als Abfall anderer Fertigungsprozesse billig und einfach in den betreffenden Strömungsraum einzufüllen.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Späne metallische Drehspäne unregelmäßiger, sperriger Form, Ihre Länge ist dabei vorteilhaft um ein Vielfaches größer als ihre Breite.
Um die Spanfüllung sicher in dem Strömungsraum zu halten und zu vermeiden, daß Späne von dem Medium mitgenommen werden, liegt die Spanfüllung zwischen Sieben, deren Maschenweite kleiner als die Breite der Späne ist.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Späne an Berührungsstellen miteinander verbunden. Vorzugsweise sind sie auch an Berührungsstellen mit der Trennwand mit dieser verbunden.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der genannten Verbindung besteht darin, daß nach dem Einbringen der Späne in den Strömungsraum die Spanfüllung mit einem Metallüberug versehen, insbesondere verzinnt, verzinkt oder verbleit9 wird. Es kann hierfür einfach der mit den Spänen gefüllte Wärmetauscher durch ein entsprechendes Tauohbad geführt werden.
Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der genannten Verbindung besteht darin, die Späne vor dem Einfüllen mit einem Netallüberzug zu versehen, insbesondere zu verzinnen, verzinken oder verbleiten, und die Spanfüllung danach auf die Schmelz temperatur des verwendeten Metalls zu erhitzen.
In beiden Fällen ist die räumliche Gitterstruktur dauerhaft fiiert. Darüber hinaus ist die Wärmeübertragung zwischen den Spänen und der Trennwand verbessert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen: Figur 1 einen Wärmetauscher schematisch im Längsschnitt und Figur 2 einen Querachnitt des Wärmetauschers im Schnitt längs der Linie II-II nach Figur 1.
Der Wärmetauscher weist zwei konzentrisch angeordnete Rohre 1 und 2 auf. Das Rohr 2 bildet die wärmeübertragende Trennwand und einen ersten Strömungsraum 30 Der zweite Strömungsraum 4 liegt zwischen den Rohren 1 und 2.
Der Strömungsraum 3 ist mit Metall-Drehspänen 5 locker gefUllt. Solche Drehspäne entstehen als Abfallprodukt bei der spanenden Metallbearbeitung. Sie haben gewohnlich eine langgestreckte, regellos gekrümmte Gestalt.
Aufgrund dieser Gestalt bildet sich beim Einschütten der Drehspäne in den Strömungsraum 3 ein unregelmäßiges Gitternetzwerk, wobei sich die Drehspäne aneinander abstützen.
Die aus den Drehspänen bestehende Spanfüllung 6 ist oben und unten durch Siebe 7 und 8 gehalten.
Um eine dauerhafte Fixierung der Drehspäne zu erreichen, wird das Rohr 2 mit der Spanfüllung 6 kurzzeitig in ein Metallbad getaucht. Der sich dabei an den Spänen 5 absetzende Metallbelag bildet eine Verbindung der Drehspäne an ihren Berührungsstellen und eine Verbindung der Drehspäne mit dem Rohr 2. Dadurch ist außerdem die Wärmeübertragung von den Spänen 5 auf die Trennwand bzw. umgekehrt verbessert.
Es wäre auch möglich, die Späne 5 vor dem Befüllen des Rohres 2 zu verzinnen, verzinken oder verbleien. Nach dem Einfüllen der Späne in das Rohr werden diese dann kurzzeitig einer Temperatur ausgesetzt, bei der die Späne an den Berührungsstellen zusammenschmelzen. Die Schmelztemperatur des verwendeten Metalls muß über der Arbeitstemperatur des Wärmetauschers liegen. Der Metallüberzug wird so gewählt, daß er von dem verwendeten Wärmeträgermedium nicht angegriffen wird.
Die Spanfüllung 6 kann im Primärkreis oder im Sekundärkreis des Wärmetauschers liegen. Sie führt zu einer Drosselung und Verwirbelung des sie durchströmenden Wärmeträgermediums und einer Wärmezu- oder -ableitung über die Späne. Als die Spanfüllung 6 durchströmendes Wärmeträgermedium kann entweder eine Flüssigkeit oder ein Gas verwendet werden.
Besonders eignet sich der beschriebene Wärmetauscher als Wärmetauscher in Heizungsanlagen von Gebäuden, wobei er beispielsweise zwischen Sonnenkollektoren und einen Warmwasserspeicher geschaltet ist. Leerseite

Claims

Patent-/Schutzansprüche 1. Wärmetauscher für flüssige oder gasförmige Medien mit zwei an eine wärmeübertragende Trennwand angrenzenden Strömungsräumen, dadurch gekennzeichnet, daß Späne (5) in wenigstens einen der Strömungeräume (3, 4) derart eingefüllt sind, daß die Spanfullung (6) in dem bzw. den Strömungsräumen (3, 4) eine räumliche Gitterstruktur bildet.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Späne metallische Drehspäne (5) unregelmäßiger, sperriger Form sind.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Späne (5) ein Vielfaches deren Breite beträgt.
4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanfüllung (6) zwischen Sieben (7, 8) liegt, deren Maschenweite kleiner als die Breite der Späne (5) ist.
5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden AnsprUcheç dadurch gekennzeichnet, daß die Späne (5) der Spanfüllung (6) an Berührungsstellen miteinander verbunden sind.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Späne (5) an Berührungsstellen mit der Trennwand (2) mit dieser verbunden sind.
7. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet daß nach dem Einbringen der Späne in den Strömungsraum die Spanfüllung mit einem Metallüberzug versehen, insbesondere verzinnt, verzinkt oder verbleit, wird.
8. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Späne vor dem Einfüllen mit einem Metallüberzug versehen, insbesondere verzinnt, verzinkt oder verbleit, werden und daß die Spanfüllung auf die Schmelztemperatur des Metallüberzugs erhitzt wird.