DE3016781C2

DE3016781C2 - Wärmetauscher mit einem in einem Luftkanal angeordneten Wärmetauschrohr

Info

Publication number: DE3016781C2
Application number: DE19803016781
Authority: DE
Inventors: Werner Ing.(grad.) 2430 Bentfeld Kohler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-04-30
Filing date: 1980-04-30
Publication date: 1982-06-16
Also published as: DE3016781A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für Luft, mit wenigstens einem gewendelten, in einem Luftkanal angeordneten Wärmetauschrohr.

Wärmetauscher dieser Art sind aus dem Österreich! sehen Patent 2 60 294 sowie dem deutschen Gebrauchsmuster 78 28 147 bekannt. Bei diesen Wärmetauschern sind mehrere gleichachsig ineinander angeordnete gewendelte Wärmetauschrohre in einem axial von Luft durchströmten Luftkanal angeorndet. Die Windungen jedes Wärmetauschrohrs fluchten in axialer Projektion und schatten sich somit gegenseitig ab, was die Wärmetauschleistung verringert

Aufgabe der Erfindung ist es, einen konstruktiv einfachen Wärmetauscher für Luft anzugeben, dessen Wärmetauschrohr bzw. Wärmetauschrohre zur Verbesserung der Wärmeübergangsleistung sich über einen beträchtlichen Teil ihrer Länge im wesentlichen ohne gegenseitige Abschaltung quer zur Luftströmung erstrecken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Wärmetauschrohr die Form einer quer zur Längsrichtung des Luftkanals ansteigenden Wendel hat, deren benachbarte Windungen in Längsrichtung des Luftkanals gleichsinnig um mehr als den Außendurchmesser eines Wärmetauschrohrs gegeneinander versetzt sind.

Ein solcher Wärmetauscher eignet sich speziell als Verdampfer eines Wärmepumpenkreislaufs, wobei der Luftkanal bevorzugt mit einer Zwangsluftströmung beschickt wird. Soweit der Wärmetauscher in Verbindung mit einem Wärmepumpenkreislauf benutzt wird, enthält das Wärmetauschrohr vorzugsweise auch das Expansionsventil dieses Kreislaufes.

Bei dem vorstehend erläuterten Wärmetauscher verlaufen die freiliegenden Teile der Windungen des Wärmetauschrohrs im wesentlichen quer zur Luftströmungsrichtung in dem Luftkanal. Das wendeiförmige Wärmetauschrohr verläuft vorzugsweise vollständig innerhalb des Luftkanals und kann problemlos durch Biegen in Form gebracht werden. Da sich auf Grund der Wendelform ausreichende Wärmetauschflächen erreichen lassen, müssen keine zusätzlichen Wärmetauschlamellen an dem Wärmetauschrohr angebracht sein. Die Windungen der Wendeln sind relativ leicht zugänglich, insbesondere, wenn der Luftkanal einen im wesentlichen den Windungsflächen gegenüberliegenden, abnehmbaren Deckel hat und lassen sich deshalb leicht reinigen.

Die Wärmetauschleistung des Wärmetauschers kann problemlos ohne Vergrößerung der äußeren Abmessungen erhöht werden, indem mehrere Wärmetauschrohre vorgesehen werden, deren Wendeln unterschiedlichen Windungsdurchmesser haben und ineinander angeordnet sind. Der größte Nutzeffekt läßt sich hierbei erzielen, wenn die Windungen jeder Wendel gemessen in der Längsmittelebene der Wendeln etwa gleichen Abstand zu jeweils benachbarten Windungen anderer Wendeln haben. Auf diese Weise wird erreicht, daß die

so für die Luftströmung zur Verfügung stehenden Fenster zwischen benachbarten Windungen etwa gleich groß werden und die Windungen der einzelnen Wendeln gleichmäßig von der Luftströmung umspült werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung haben die Wendeln etwa kreisförmige, gleichachsig ineinander angeordnete Windungen. Zumindest die in Kanallängsrichtung verlaufenden Durchmesser der gleichachsig ineinander angeordneten Windungen liegen bevorzugt in derselben Ebene, was sich vorteilhaft auf eine gleichmäßigere Umströmung der Windungen und deren leichtere Formung auswirkt.

Um gleichmäßige Umströmungsverhältnisse zu erhalten, sind auch die Steigungshöhen der Windungen der ineinander angeordneten Wendeln vorzugsweise gleich.

Die Steigungshöhen der Wendeln sind zweckmäßigerweise etwa gleich dem Außendurchmesser der Wärmetauschrohre gewählt. In dieser Ausführungsform stutzen sich die in Kanallängsrichtung seitlichen Teile der

Windungen aufeinander ab, so daB sich die Befestigung der Wärmetauschrohre in dem Luftkanal relativ einfach gestaltet.

Für die Befestigung der Wärmetauschrohre können in der Längssymmetrieebene der Windungen treppenförmig mit der Steigungshöhe der Windungen pro Windungsversatz ansteigende Halterungen vorgesehen sein, die die Windungen an diametral in Kanallängsrichtung sich gegenüberliegenden Stellen halten. Diese Halterungen können zum Einlegen der Windungen Nuten aufweisen.

Auf Grund der vorstehend erläuterten Formgestaltung der Wärmetauschrohre lassen sich relativ große Wärmetauschflächen erreichen, und zwar selbst dann, wenn ohne zusätzliche Lamellen oder Rippen versehene Rohre benutzt werden.

Dies eröffnet die bevorzugte Möglichkeit, das Wärmetauschrohr als Kunststoffrohr auszubilden. Solche Rohre sind korrosionsfest und trotzdem relativ billig. Bevorzugt besteht auch der Luftkanal aus einem korrosionsfestem Material, beispielsweise rostfreiem Stahl oder Kunststoff.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt.

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher längs einer Linie I-I aus F i g. 2,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch den Wärmetauscher entlang einer Linie H-II in F i g. I und

F i g. 3 einen Querschnitt durch den Wärmetauscher entlang einer Linie III-III in F i g. 2.

Der Wärmetauscher umfaßt einen Luftkanal 1 mit rechteckförmigen Querschnitt, von dessen Seitenwänden 3, 5, 7 und 9 mindestens eine, z. B. die an einer Breitseite gelegene Seitenwand 9 abnehmbar an den übrigen Seitenwänden 3, 5 und 7 befestigt ist. Die Wände 3, 5, 7 und 9 bestehen aus einem korrosionsfestem Material, beispielsweise rostfreiem Stahl. Ein dem Luftkanal 1 vorgeschaltetes, nicht dargestelltes Gebläse erzeugt in dem Luftkanal 1 eine durch Pfeile 11 angedeutete Luftströmung, die in Wärmetauschkontakt mit zwei zu je einer Wendel gebogenen Wärmetauschrohren 13,15 bzw. dem in den Wärmetauschrohren 13, 15 strömenden Wärmetauschmittel, beispielsweise einer Sole, steht Die Wärmetauschrohre 13, 15 haben aus dem Luftkanal 1 herausgeführte Eingangsschlüsse 17 bzw, 19 und ebenfalls herausgeführte Ausgangsanschlüsse 21 bzw. 23, Die Wendeln der Wärmetauschrohre 13, 15 haben kreisförmige Windungen 25 bzw. 27, wobei die Windungen 25 des Wärmetauschrohrs 13 einen um mindestens den zweifachen Außendurchmesser der Wärmetauschrohre kleineren Durchmesser haben als die Windungen 27 des Wärmetauschrohrs 15. Die Windungen 25, 27 der Wärmetauschrohre 13, 15 steigen quer zur Kanallängsrichtung an und sind in Kanallängsrichtung gleichsinnig um mehr als den Außendurchmesser des Wärmetauschrohrs gegeneinander versetzt Zudem sind die Windungen 25 und 27 der Wärmetauschrohre 13,15 jeweils in gemeinsamen, etwa parallel zu den Wänden 5, 9 des Luftkanals 1 verlaufenden Ebenen gleichachsig zueinander angeordnet Auf diese Weise entstehen zwischen den in Wendelrichtung benachbarten Windungen der beiden Wärmetauschrohre 13, 15 jeweils Ringspalten, durch die, wie in F i g. 2 durch Pfeile 29, s> dargestellt ist, die Luft strömt Die Durchmesser der Windungen 25, 27 sind so gewählt, daß die Windungen in der Längsmittelebene der Wendel gemessen, etwa gleichen Abstand 33 bzw. 35 von den beiderseits benachbarten Windungen der anderen Wendel haben. Die in F i g. 1 mit 37 bzw. 39 bezeichneten, schraffiert dargestellten Umströmungsflächen zwischen den quer zum Luftstrom 11 verlaufenden Teilen der Windungen 25, 27 sind deshalb nahezu gleich, so daß beide Wärmetauschrohre 13, 15 gleichmäßig umströmt werden.

Die Wärmetauschrohre 13, 15 bestehen aus Kunststoff. Ihre Windungen 25 bzw. 27 sind in Nuten 41 zweier treppenförmiger Träger 43, 45 gehalten. Die Steigungshöhe der Windungen 25, 27 beider Wärmetauschrohre 13, 15 ist gleich und etwa gleich dem Außendurchmesser der Wärmetauschrohre gewählt, so daß die seitlich der Längsmittelebene gelegenen Bereiche der Windungen der beiden Wendeln jeweils aufeinanderliegen und sich stützen.

Der vorstehend erläuterte Wärmetauscher eignet sich insbesondere zur Verwendung als Verdampfer von Wärmepumpenanlagen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher für Luft, mit wenigstens einem gewendelten, in einem Luftkanal angeordneten Wärmetauschrohr, dadurch gekennzeichne t, daß jedes Wärmetauschrohr (13; 15) die Form einer quer zur Längsrichtung des Luftkanals ansteigenden Wendel hat, deren benachbarte Windungen (25; 27) in Längsrichtung des Luftkanals gleichsinnig um mehr als den Außendurchmesser eines Wärmetauschrohrs (13; 15) gegeneinander versetzt sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Wärmetauschrohren (13; 15) deren Wendeln unterschiedlichen Windungsdurchmesser haben und ineinander angeordnet sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (25; 27) jeder Wendel, gemessen in der Längsmittelebene der Wendel, etwa gleichen Abstand zu jeweils benachbarten Windungen (25; 27) anderer Wendeln haben.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeln etwa kreisförmige, gleichachsig ineinander angeordnete Windungen (25; 27) haben.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die in Kanallängsrichtung verlaufenden Durchmesser der gleichachsig ineinander angeordneten Windungen (25; 27) in derselben Ebene liegen.

6. Wärmetauscher nach Mnspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungshöhen der Windungen (25; 27) der ineinander angeordneten Wendeln gleich sind.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungshöhen der Wendeln etwa gleich dem Außendurchmesser der Wärmetauschrohre (13; 15) sind.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Längssymmetrieeben«; der Windungen (25; 27) treppenförmig mit der Steigungshöhe der Windungen (25; 27) pro Windungsversatz ansteigende Halter (43; 45) vorgesehen sind, die die Windungen (25; 27) an diametral in Kanallängsrichtung sich gegenüberliegenden Stellen halten.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter (43; 45) Nuten (41) zum Einlegen der Windungen (25;27) aufweisen.

10. Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftkanal (1) einen im wesentlichen den Windungsflächen gegenüberliegenden, abnehmbaren Deckel (9) aufweist.