DE3310002A1 - Rotating heat exchanger - Google Patents

Rotating heat exchanger

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DE3310002A1
DE3310002A1 DE19833310002 DE3310002A DE3310002A1 DE 3310002 A1 DE3310002 A1 DE 3310002A1 DE 19833310002 DE19833310002 DE 19833310002 DE 3310002 A DE3310002 A DE 3310002A DE 3310002 A1 DE3310002 A1 DE 3310002A1
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Karl Dipl.-Ing. Moser (TU), 7760 Radolfzell
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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
    • F28D19/00—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium
    • F28D19/04—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier
    • F28D19/041—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier with axial flow through the intermediate heat-transfer medium
    • F28D19/042—Rotors; Assemblies of heat absorbing masses

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Published without abstract.

Description

Dipl.Ing.
Karl Moser
Reg.Piemont-Str. 10
Radolfzell'Dipl.Ing.
Karl Moser
Reg. Piemont-Str. 10
Radolfzell '

ROTIERENDER WÄRMEAUSTAUSCHER.ROTATING HEAT EXCHANGER.

Bei den bekannten Konstruktionen von regenerativen, rotierenden Wärmeaustauschern werden für die Wärmebzw. Feuchteübertragung zwischen den austauschenden, gasförmigen Medien Rotormassen, vorwiegend solche mit lamellenartiger bzw. gewebeartiger Struktur gewählt. Die letztere Rotormassenstruktur hat den Nachteil, daß keine definierten Strömungskanäle gegeben sind und außerdem Querströmungen innerhalb des Rotors möglich sind.In the known constructions of regenerative, rotating heat exchangers are for the Wärmebzw. Moisture transfer between the exchanging, gaseous media, rotor masses, mainly those selected with a lamellar or fabric-like structure. The latter rotor mass structure has the Disadvantage that there are no defined flow channels and also cross flows within of the rotor are possible.

Bekannt sind Rotormassen, die aus gewelltem Metall-Band (beschichtet oder unbeschichtet) hergestellt werden, wobei sich parallele vorwiegend gerade Strömungskanäle bilden.Rotor masses made from corrugated metal tape (coated or uncoated) are known parallel, predominantly straight flow channels are formed.

Diese lamellenartigen Rotormassen enthalten eine große Zahl von Strömungskanälen, meistens mit dreieckförmigem Querschitt (Fläche ca. 2-3 mm2). Je nach der Lamellengröße werden bei verschiedenen Konstruktionen dabei Staubpartikel bis zu 1 mm als Kontamination der Abluft zugelassen.These lamellar rotor masses contain a large number of flow channels, mostly with a triangular cross-section (area approx. 2-3 mm 2 ). Depending on the size of the lamellae, dust particles up to 1 mm are permitted as contamination of the exhaust air in various constructions.

Aufgrund der rel. geringen Anströmgeschwindigkeit und der sehr kleinen hydraulischen Kanaldurchmesser, sind durchwegs laminare Strömungsverhältnisse mit 300 * Re «£ 600 gegeben.Due to the rel. low flow velocity and the very small hydraulic channel diameter, there are consistently laminar flow conditions with 300 * R e «£ 600.

Die Nachteil« Ai* nay rot: i «rf?rnl«*n W <:ί mm rl a nur. hf r treten vor allem in industriellen Einsatzbereichen zutage, wo eine erheblich größere Kontamination der Abluft gegeben ist und wo außerdem eine kompakte Konstruktion mit höheren Durchschnittsgeschwindigkeiten und geringeren Abmessungen der Rotoren erwünscht ist.The disadvantage « Ai * nay rot: i« rf? Rnl «* n W < : ί mm rl a only. This is particularly evident in industrial areas of application, where there is a considerably greater contamination of the exhaust air and where, in addition, a compact design with higher average speeds and smaller dimensions of the rotors is desired.

Die vorliegende Erfindung macht sich u.a. zur Aufgabe, eine Rotorkonstruktion zu schaffen, die diesen erhöhten Anforderungen entspricht.The present invention has, inter alia, the task of creating a rotor construction, which meets these increased requirements.

Die Neuerung betrifft den Rotor eines regenerativen Wärmeaustauschers, in dem durch Verwendung speziell verformter Platten oder gewellter Bänder die in Segmenten zusammengefaßt werden können, Strömungskanäle als Zwischenräume entstehen, die abwechselnd von einem Warmluftstrom bzw. von einem wärmeaufnehmenden Luftstrom (z.B.Außenluftstrom) durchströmt werden. Die erfindungsgemäße Rotorkonstruktion besteht u.a. darin, daß die sich zwischen den verformten Platten bildenden Strömungskanäle einen relativ großen, konstanten Querschnitt aufweisen, sodaß etwa im Luftstrom enthaltene Partikel ohne Schwierigkeiten durehtransportiert werden und somit der Betrieb mit kontaminierter Luft (bzw. Gasen) ermöglicht wird.The innovation concerns the rotor of a regenerative heat exchanger, in which by using specially shaped plates or corrugated belts that can be combined in segments, Flow channels are created as interspaces, which alternate with a flow of warm air or from a heat-absorbing air flow (e.g. outside air flow) are flowed through. The rotor construction according to the invention exists inter alia in the fact that the flow channels formed between the deformed plates have a relative have a large, constant cross-section, so that particles contained in the air flow without difficulty be transported through and thus the operation with contaminated air (or gases) is made possible.

Weiterhin zielt die Erfindung darauf hin, durch eine rel. hohe Durchtrittsgeschwindigkeit im gesamten Betriebsbereich turbulente Strömungs- bzw. Wärmeübertragungsbedingungen zu schaffen, wobei dennoch die Druckverluste sich in den bisher akzeptierten Größenordnungen bewegen.Furthermore, the invention aims to provide a rel. high speed of passage throughout Operating range to create turbulent flow or heat transfer conditions, with nevertheless, the pressure losses are in the order of magnitude that has been accepted up to now.

Eine vorteilhafte Ausf iihrungsf orm der Elemente des erfindungsgemäßen Rotors besteht darin, daß die radiale Anordnung der entstehenden Strömungskanäle so gestaltet wird, daß ihr hydraulischer Durchmesser konstant bleibt. Bei dieser Ausführung kann der Rotor dennoch aus radial angeordneten, verformten Einzelplatten (z.B. Bleche, Folien etc.) aus geeigneten Materialien (Al, St, div. Metalle, Glas, Keramik, Pappe, Kunststoff etc.) zusammengebaut werden.An advantageous embodiment of the elements of the rotor according to the invention consists in that the radial arrangement of the resulting flow channels is designed so that you hydraulic diameter remains constant. In this design, the rotor can still from radially arranged, deformed individual plates (e.g. sheets, foils, etc.) made of suitable materials (Al, St, various metals, glass, ceramics, cardboard, plastic, etc.) can be assembled.

Weiterhin kann erfindungsgemäß auch geeignet verformtes Bandmaterial,- das innerhalb der für die Rotorfestigkeit notwendigen Segmentbleche eingefügt wird, vorteilhaft eingesetzt werden. Das Bandmaterial wird dabei zweckmäßig so gewickelt, daß sich überwiegend radial gerichtete Pakete ergeben, in denen sich wiederum die Strömungskanäle mit größerem Durchtrittsquerschnitt bilden.Furthermore, according to the invention, suitably deformed strip material - which is within the range for the segment plates necessary for the rotor strength are inserted, can be used advantageously. The tape material is expediently wound in such a way that it is predominantly radially directed Packets result in which, in turn, the flow channels with a larger passage cross-section form.

Nach einer anderen Ausführungsform können die einzelnen Strömungskanäle auch Rohre mit geeigneten runden oder eckigen Durchtrittsquerschnitten sein, die in die Segmente des Rotors eingebaut werden.According to another embodiment, the individual flow channels also pipes with suitable round or angular passage cross-sections which are built into the segments of the rotor.

Einige Ausführungsbeispiele, der der Neuerung entsprechenden Rotorkonstruktion sind in Fig. 1 bis Fig. 5 dargestellt.Some exemplary embodiments of the rotor construction corresponding to the innovation are shown in FIG. 1 to Fig. 5.

Man erkennt, daß eine große Anzahl von Ausführungen der die Rotormasse bildenden Platten bzw. Bänder oder auch Rohrprofile verwendet werden können.It can be seen that a large number of designs of the plates forming the rotor mass or bands or tubular profiles can be used.

Die bauliche Einheit (l).der Rotoren besteht aus jeweils 2 radialen mit der Rotorachse verbundenen Trenn- bzw. Stegblechen (2), sowie aus einer durch die konstruktiven Abmessungen bestimmten Anzahl verformter Platten (3), die miteinander in geeigneter Weise verbunden werden können, wodurch entsprechende Strömungskanäle (4) geformt werden.The structural unit (l) of the rotors consists of 2 radial each connected to the rotor axis Partition or web plates (2), as well as one determined by the structural dimensions Number of deformed plates (3) that can be connected to each other in a suitable manner, whereby corresponding flow channels (4) are formed.

Durch die sym. Konstruktion der Platten ist nur ein Prägevorgang mit entsprechendem Werkzeug erforderlich, da die zugehörige 2. Platte nur seitenverkehrt (spiegelbildlich) eingesetzt wird.Due to the sym. Construction of the plates, only one embossing process with the appropriate tool is required. because the associated 2nd plate is only inserted the wrong way round (mirror image).

Die im Rotor gebildeten Strömungskanäle sind so konstruiert, daß jeweils der hydraulische Durchmesser konstant bleibt, unabhängig von der radialen Entfernung des Strömungskanales von der Rotorachse .The flow channels formed in the rotor are designed so that each hydraulic diameter remains constant, regardless of the radial distance of the flow channel from the rotor axis .

Außerdem besitzen·die Strömungskanäle gemäß der Neuerung Querschnitte, deren hydraulischer Durchmesser jeweils dh * 5 (mm) beträgt. Schließlich wird bei der erfindungsgemäßen Konstruktion gegenüber den bekannten, laminar durchströmten Rotoren, der Rotordurchmesser erheblich verkleinert, sodaß sich im Mittel um bis zu 60% geringere Durchmesser ergeben, wodurch eine kompakte Ausführung mit verringertem Platzbedarf erzielt wird.In addition, according to the innovation, the flow channels have cross-sections, their hydraulic diameter each is dh * 5 (mm). Finally, in the construction according to the invention compared to the known, laminar flow rotors, the rotor diameter is considerable reduced in size, so that the diameter is up to 60% smaller on average, resulting in a compact Execution with reduced space requirements is achieved.

Claims (1)

PATE1MTANSPRuCHEPATE 1 1. Rotierender Wärmeaustauscher für lufttechnische Zwecke, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Rotoren enthaltenen Strömungskanäle (4) einen hydraulischen Durchmesser von d^ ^ 5 (mm) aufweisen.1. Rotating heat exchanger for ventilation purposes, characterized in that that the flow channels (4) contained in the rotors have a hydraulic diameter of d ^ ^ 5 (mm). 2. Rotierender^Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, : daurch gekennzeichnet, daß die in den Rotoren enthaltenen Strömungskanäle (4) insgesamt einen konstanten hydraulische Durchmesser aufweisen.2. Rotating ^ heat exchanger according to claim 1: characterized daurch that the flow channels contained in the rotors (4) in total have a constant hydraulic diameter. 3. Rotierender Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren Strömungsgeschwindigkeiten in den Kanälen der Rotoren im normalen Betriebsbereich eine Größenordnung annehmen, die turbulenten Strömungs- bzw. Wärmeübergangsbedingungen entspricht.3. Rotating heat exchanger according to claim 1 and 2, characterized in that the mean flow velocities in the channels of the rotors in the normal operating range assume an order of magnitude that corresponds to turbulent flow or heat transfer conditions. 4. Rotierender Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorspeichermasse bzw. die darin enthaltenen Strömungskanäle durch eine große Zahl radial angeordneter verformter Platten (3) dargestellt wird.4. Rotating heat exchanger according to claims 1-3, characterized in that the rotor storage mass or the flow channels contained therein represented by a large number of radially arranged deformed plates (3) will. 'N'N Rotierender Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die verformten Platten gebildeten Strömungskanalquerschnitte rechteckig, quadratisch, rhombisch, trapezförmig oder auch rund bzw. ellipsisch sein können.Rotating heat exchanger according to Claims 1 to 4, characterized in that the Flow channel cross-sections formed by the deformed plates are rectangular, square, rhombic, trapezoidal or can also be round or ellipsoidal. 6. Rotierender Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Rotor eingesetzten Platten (3) jeweils mit einer spiegelbildlich eingesetzten Platte (3') kombiniert werden können.6. Rotating heat exchanger according to claim 1 to 5, characterized in that the im Rotor inserted plates (3) each with a mirror-inverted plate (3 ') can be combined. Rotierender Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme einer bestimmten Anzahl der verformten Platten jeweils radiale Segmentbleche bzw. Stegbleche, die mit der zylindrischen Innen- bzw. Außenberandung des Rotors verbunden sind, vorgesehen sind.Rotating heat exchanger according to claim 1 to 6, characterized in that for A certain number of the deformed plates are accommodated in each case with radial segment plates or web plates, which are connected to the cylindrical inner or outer edge of the rotor, are provided. 8. Rotierender Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorspeichermasse und die darin enthaltenen Kanäle durch entsprechend verformtes Bandmaterial, das innerhalb der Segmentbleche eingefügt wird, gebildet wird.8. Rotating heat exchanger according to claim 1 to 7, characterized in that the rotor storage mass and the channels contained therein by appropriately deformed strip material that is inside the segment plates is inserted, is formed. 9. Rotierender Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial so gewickelt wird, daß sich ein überwiegend radial gerichtetes Paket ergibt, in dem sich die Strömungskanäle nach den definierten Bedingungen ergeben.9. Rotating heat exchanger according to claim 1 to 8, characterized in that the Tape material is wound so that a predominantly radially directed package results, in which the flow channels result according to the defined conditions. lo. Rotierender Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorspeichermasse und die darin enthaltenen Kanäle durch eine Anzahl von Rotoren mit rundem oder eckigem. Querschnitt, die innerhalb der Segmentbleche des Rotors angeordnet sind, gebildet wird.lo. Rotating heat exchanger according to claims 1 to 9, characterized in that the Rotor storage mass and the channels contained therein by a number of rotors with round or square. Cross section arranged within the segment laminations of the rotor are formed.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1271086A1 (en) * 2001-06-20 2003-01-02 Klingenburg GmbH Rotary heat exchanger
DE102009024080A1 (en) 2009-06-05 2010-12-09 Danfoss Compressors Gmbh Heat exchanger assembly and Stirling chiller

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WO2010139329A2 (en) 2009-06-05 2010-12-09 Danfoss Compressors Gmbh Heat exchanger arrangement and stirling refrigerator
WO2010139329A3 (en) * 2009-06-05 2011-03-10 Danfoss Compressors Gmbh Heat exchanger arrangement and stirling refrigerator

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