DE3438592A1 - Waermetauscher - Google Patents

Waermetauscher

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DE3438592A1
DE3438592A1 DE19843438592 DE3438592A DE3438592A1 DE 3438592 A1 DE3438592 A1 DE 3438592A1 DE 19843438592 DE19843438592 DE 19843438592 DE 3438592 A DE3438592 A DE 3438592A DE 3438592 A1 DE3438592 A1 DE 3438592A1
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heat
heat exchanger
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DE19843438592
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DE3438592C2 (de
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Jörg Dr.-Ing. 7067 Plüderhausen Abthoff
Karlwalter Dipl.-Ing. 7056 Weinstadt Schmidt
Hans-Dieter Dipl.-Ing. 7060 Schorndorf Schuster
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler Benz AG
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Daimler Benz AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus

Landscapes

  • 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)

Description

  • Wärmetauscher
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein derartiger Wärmetauscher ist aus der DE-OS 22 43 617 bekannt. Bei diesem Wärmetauscher wird durch ein in seinem Gehäuse angeordnetes Regelorgan der Durchflußquerschnitt für einen Wärmeträger bis in eine Schließstellung verändert. Falls ein Umlauf des Wärmeträgers weiterhin notwendig oder erwünscht ist, muß für den Wärmeträger ein Bypass zum Wärmetauscher vorgesehen werden, was mit hohen Kosten verbunden ist. Eine Veränderung des Wärmeübergangs innerhalb des Wärmetauschers erfolgt, abgesehen von der Durchflußmenge und damit der Strömungsgeschwindigkeit des Wärmeträgers, durch das Regelorgan nicht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zu schaffen, der bei Aufnahme der gesamten anfallenden Wärmeträgermenge unterschiedliche Wärmeübergänge und damit auch unterschiedliche Wärmemengenübergänge auf den anderen Wärmeträger ermöglicht.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Wärmetauscher kann im Gegensatz zu den bekannten Wärmetauschern auch bei unveränderter Durchflußmenge des Wärmeträgers die übertragene Wärmemenge verändert werden, indem die Wärmeübergangszahl verändert wird, die in bekannter Weise von der Strömungsgeschwindigkeit des Wärmeträgers und von einer den Durchflußquerschnitt repräsentierenden Länge abhängt. Diese beiden Werte können unmittelbar an der Wärmeaustauschwand durch das Regelorgan verändert werden, und zwar in einer die Wärmeübergangszahl und damit die übertragene Wärmemenge im gleichen Sinne beeinflussender Richtung. Es ist damit möglich, eine Regelung der im Wärmetauscher übertragenen Wärmemenge vorzunehmen,ohne die Durchflußmenge des Wärmeträgers zu verringern oder diesen umzuleiten. Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß der IVärmet2uscher zumindest von einem Wärmeträger durchströmt wird und damit immer eine Restkühlung vorhanden ist, so daß der Wärmetauscher aus verhältnismäßig wenig warmfestem und damit billigem Material hergestellt werden kann.
  • Mit Hilfe der im Anspruch 2 angegebenen Merkmale kann die Wärmeübergangszahl und damit die übertragene Wärmemenge in noch weiteren Grenzen verändert werden.
  • Die im Anspruch 3 angegebenen Merkmale stellen eine besonders einfache und wirkungsvolle Ausbildung des Regelorgans dar.
  • Die Merkmale des Anspruchs 4 vergrößern weiter die Wärmeübergangszahl, da die Rippen im Bereich der bei kleinem Durchflußquerschnitt erzeugten Wirbel hinter dem Regelorgan liegen.
  • Mit der im Anspruch 5 angegebenen Maßnahmen wird die mögliche Wärmeübergangsmenge weiter erhöht.
  • Die Ausbildung gemäß dem Anspruch 6 stellt eine besonders günstige Anwendungsform des Wärmetauschers dar.
  • Bei niedriger Temperatur des Kühlwassers und bei hohem Wärmebedarf aus diesem beispielsweise für die Fahrzeugheizung ist oft wegen geringer Last der Brennkraftmaschine die Abgasmenge gering. Mit dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher kann durch weitgehendes Schließen der Drosselklappe auch aus einer solchen geringen Abgasmenge eine hohe Wärmemenge auf das Kühlwasser übertragen werden, so daß sich dieses schnell erwärmt und ihm eine hohe Wärmemenge entnommen werden kann. Zusätzlich ergibt sich der Vorteil, daß der durch die Drosselklappe auf die Abgase erzeugte Widerstand eine Belastung der Brennkraftmaschine darstellt, die zu deren schnellen Erwärmung beiträgt. Bei voll geöffneter Drosselklappe werden nur geringe Wärmemengen von den Abgasen auf das Kühlwasser übertragen. Auch große Abgasmengen können den Wärmetauscher mit nur geringem Widerstand durchströmen, so daß ein besonderer den Wärmetauscher umgehender Bypass für die Abgase nicht erforderlich ist.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 einen Wärmetauscher zwischen den Abgasen und dem Kühlwasser einer Brennkraftmaschine mit voll geöffnetem Regelorgan und Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 mit dem Regelorgan in seiner Endstellung in Schließrichtung.
  • Durch eine rohrförmige Abgasleitung 1 strömen in Pfeilrichtung 2 die Abgase der nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine. Ein Wandteil der Abgasleitung 1 ist als Wärmeaustauschwand 3 des Wärmetauschers 4 ausgebildet, durch die Wärme von den Abgasen als einem ersten Wärmeträger auf das Kühlwasser der Brennkraftmaschine als einem zweiten Wärmeträger übertragbar ist.
  • Dieses strömt dem Wärmetauscher 4 in Pfeilrichtung 5 durch eine Kühlwasserleitung 6 zu, die sich im Bereich der Wärmeaustauschwand 3 zu einer die Abgas leitung 1 umschließenden Kammer 7 erweitert. Von der Wärmeaustauschwand 3 ragen Rippen 8 in die Kammer 7, die den Wärmeübergang in das Kühlwasser erleichtern.
  • Die Wärmeaustauschwand 3 ist in ihrem in Bezug auf die Strömungsrichtung 2 der Abgase stromaufliegenden Teilbereich von einer Welle 9 einer Drosselklappe 10 durchsetzt, die als. Regelorgan für die im Wärmetauscher 4 übertragene Wärmemenge dient. In der in Fig. 1 dargestellten vollständig geöffneten Stellung der Drosselklappe 10 ist die Wärmeübergangszahl und damit der Wärmeübergang klein, da die die Wärmeübergangszahl in bekannter Weise bestimmenden Größen Strömungsgeschwindigkeit der Abgase klein und die den Durchflußquerschnitt repräsentierende Länge 1 zwischen der Welle 9 und der Wärmeaustauschwand 3 groß ist. Soll die übertragene Wärmemenge vergrößert werden, wird die Drosselklappe 10 in die in der Fig. 2 dargestellten Endstellung oder eine Zwischenstellung gedreht. Dadurch vergrößert sich einerseits die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase an der Wärmeaustauschwand 3 und verkleinert sich die den Durchflußquerschnitt repräsentierende Länge 1 als Abstand zwischen dem äußeren Rand der Drosselklappe 10 und der Wärmeaustauschwand 3. Die genannten Veränderungen dieser beiden Größen wirken beide im Sinne einer Vergrößerung der Wärmeübergangszahl und damit des Wärmeübergangs.
  • Der Wärmeübergang wird weiter durch Rippen 11 erhöht, die in bezug auf die Strömungsrichtung 2 der Abgase unmittelbar stromab der Drosselklappe 10 von der Wärmeaustauschwand 3 in die Abgasleitung 1 ragen. Bei der in Fig. 2 dargestellten Endstellung der Drosselklappe 10 liegen sie im Bereich der durch sie erzeugten Abgasturbulenzen, so daß sie große Wärmemengen aufnehmen können.
  • Dagegen liegen sie bei der in Fig. 1 dargestellten Offenstellung der Drosselklappe 10 in der durch sie wenig gestörten glatten Abgasströmung, deren Richtung der Längserstreckung der Rippen 11 entspricht.
  • Die Stellung der Drosselklappe 10 wird in günstiger Weise durch die Temperatur des Kühlwassers und / oder die Menge der Abgase gesteuert. Bei niedriger Kühlwassertemperatur sollte der Wärmeübergang groß und damit die Drosselklappe 10 weitgehend geschlossen sein. Dies ist hinsichtlich der Leistungsverluste der Brennkraftmaschine durch die dabei auftretenden Drosselverluste nicht von Nachteil, da die Brennkraftmaschine in kaltem Betriebszustand zwecks ihrer Schonung üblicherweise mit geringer Last betrieben wird, also wenig Abgas erzeugt wird. Dagegen wird das Kühlwasser bei hoher Last der Brennkraftmaschine durch diese selbst ausreichend erwärmt, so daß der Wärmeübergang im Wärmetauscher 4 durch Öffnen der Drosselklappe 10 und damit auch der durch sie erzeugte Strömungswiderstand gering gehalten werden können.

Claims (6)

  1. Patentansprüche 1. Wärmetauscher mit einer rohrförmigen Wärmeaustauschwand, die von einem ersten Wärmeträger durchflossen und einem zweiten Wärmeträger umflossen ist, und mit einem den Durchflußquerschnitt eines Wärmeträgers verändernden Regelorgan, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt zwischen dem Regelorgan (Drosselklappe 10) und der Wärmeaustauschwand (3) liegt und daß in der Endstellung des Regelorgans (Drosselklappe 10) in Schließrichtung ein an der Wärmeaustauschwand (3) vorliegender Restdurchflußquerschnitt erhalten ist.
  2. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zweites, den Durchflußquerschnitt des anderen Wärmeträgers veränderndes Regelorgan.
  3. 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelorgan eine Drosselklappe (10) ist.
  4. 4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Regelorgan (Drosselklappe 10) zugewandten Seite der Wärmeaustauschwand (3) unmittelbar stromab des Regelorgans (Drosselklappe 10) Rippen (11) angeordnet sind.
  5. 5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Regelorgan (Drosselklappe 10) abgewandten Seite der Wärmeaustauschwand (3) Rippen (8) angeordnet sind.
  6. 6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Wärmeaustauschwand (3) durchfließende Wärmeträger das Abgas und der die Wärmeaustauschwand (3) umfließende Wärmeträger das Kühlwasser einer Brennkraftmaschine sind und daß der Durchflußquerschnitt des Abgases in Abhängigkeit von dessen Menge und / oder der Temperatur des Kühlwassers durch Verändern der Stellung des Regelorgans (Drosselklappe 10) regelbar ist.
DE19843438592 1984-10-20 1984-10-20 Wärmetauscher Expired DE3438592C2 (de)

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JP22901685A JPS6199095A (ja) 1984-10-20 1985-10-16 熱交換器

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DE3438592A1 true DE3438592A1 (de) 1986-04-24
DE3438592C2 DE3438592C2 (de) 1986-10-09

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10350516A1 (de) * 2003-10-29 2005-06-09 Volkswagen Ag Abgasanlage mit einer Abgasreinigungseinrichtung

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DE10139424B4 (de) * 2001-08-17 2004-08-05 Benteler Automobiltechnik Gmbh Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2243617A1 (de) * 1972-03-17 1973-09-20 Tecalemit Sa Waermeaustauscher zur kuehlung oder erwaermung von luft, insbesondere fuer klimaanlagen bei kraftfahrzeugen, bei dem ein ventil zur regelung des durchflusses der austauscherfluessigkeit vorgesehen ist

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JPH0263158B2 (de) 1990-12-27
DE3438592C2 (de) 1986-10-09
JPS6199095A (ja) 1986-05-17

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