DE3530645A1 - Luft-luft-waermeaustauscher mit waermerohren - Google Patents
Luft-luft-waermeaustauscher mit waermerohrenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Luft-Luft-
Wärmeaustauscher, bestehend aus mehreren Reihen einzelner
Wärmerohre, die mit metallischen Querlamellen in Wärme
kontakt stehen, und einer mittigen, sich parallel zu den
Querlamellen erstreckenden Trennplatte, welche den Wärme
austauscher in zwei Hälften teilt, von denen die untere
von Warmluft und die obere von Kaltluft durchflossen wird.
Bei derartigen Wärmeaustauschern wird der untere Teil mit
den Verdampferzonen der Wärmerohre oftmals mit der Abluft
eines Raumes beaufschlagt, während durch ihre obere Hälfte
mit den Kondensatorzonen der Wärmerohre Frischluft von
außen hindurchgeleitet wird. Durch die warme Abluft wird
in der Verdampferzone der Wärmerohre die Wärmerohrflüssig
keit verdampft, welche in der Kondensatorzone konden
siert. Der Rücktransport der Flüssigkeit erfolgt bei
derartigen Wärmeaustauschern durchweg mittels Schwerkraft,
d.h. die Flüssigkeit läuft entlang der Wärmerohrinnenwand
in die Verdampferzone zurück. Der Temperaturunterschied
zwischen den beiden Wärmeaustauscherhälften ist relativ
gering und kann z.B. während der Übergangszeit nur einige
Grad Kelvin betragen.
Bei im Handel befindlichen Wärmeaustauschern dieser Art
sind die Wärmerohre entweder als Rippenrohre ausgebildet
oder als meanderförmig gebogene Wellrohre. In beiden
Fällen ist die Wärmeübertragung zwischen den Wärmerohren
und der an ihnen vorbeifließenden Luft relativ gering.
Bei einem anderen ebenfalls im Handel erhältlichen
Wärmeaustauscher sind die einzelnen Wärmerohre zwar durch
metallische Querlamellen miteinander verbunden, jedoch
müssen bei der Fertigung die Wärmerohre einzeln an einem
Ende verschlossen, dann evakuiert, mit einer Flüssigkeit
gefüllt und wiederum am anderen Ende verschlossen werden.
Dies ist ein aufwendiges und teures Verfahren. Da in einem
Wärmeaustauscher mit einzelnen Wärmerohren nicht alle
Wärmerohre in ihren Verdampfer- bzw. Kondensatorzonen
überall gleiche Temperaturen annehmen, besteht die Gefahr,
daß Verdampferzonen einzelner Wärmerohre trocken laufen,
so daß sich keine optimale Wärmeübertragung zwischen
Verdampferzone und Kondensatorzone des Wärmeaustauschers
erreichen läßt.
Aus dem DE-GM 75 30 172 ist eine Wärmerohranordnung mit
mehreren nebeneinander liegenden Wärmerohren bekannt, bei
der die Wärmerohre durch untere und obere Sammelkanäle
miteinander verbunden sind. Diese Wärmerohranordnung ist
nach dem Rollbond-Verfahren als plattenförmiges Bauteil
mit mehreren Wärmerohrkanälen hergestellt. Mit derartigen
plattenförmigen Wärmerohranordnungen lassen sich
Luft-Luft-Wärmeaustauscher praktisch nicht herstellen.
Aus den DE-PS 21 04 183 und 22 52 292 sind Wärmerohre
bekannt, in die ein- oder mehrlagige schraubenförmige
Drahtwendel eingebracht sind, deren einzelne Windungen
relativ eng aneinander liegen. Die eng gewickelte Draht
wendel erzeugt eine Kapillarstruktur zum Rücktransport der
kondensierten Flüssigkeit vom Wärmerohrkondensator zum
Wärmerohrverdampfer. Derartige Kapillarstrukturen sind in
den Fällen erforderlich, in denen kein Schwerkraftrück
transport der kondensierten Flüssigkeit auftreten kann.
Aus diesem Grunde erstreckt sich bei den bekannten Wärme
rohren die eingebrachte Drahtwendel auch nicht nur über
die Verdampferzone, sondern auch über die Kondensatorzone,
d.h. praktisch über die gesamte Länge des Wärmerohres, und
behindert damit den Wärmeübergang.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Luft-Luft-Wärmeaustauscher mit einzelnen Wärmerohren mit
schwerkraftbedingtem Rücktransport der Flüssigkeit vom
Kondensator zum Verdampfer zu schaffen, der eine gleich
mäßige Verteilung der Flüssigkeit und eine gleichmäßige
Benetzung der Verdampferzonen in allen Wärmerohren auf
weist.
Diese Aufgabe wird bei einem Luft-Luft-Wärmeaustauscher
eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
daß die Wärmerohre jeder Rohrreihe durch je ein unteres
und ein oberes Ausgleichsrohr miteinander verbunden sind
und daß in die sich über die untere Hälfte des Wärme
austauschers erstreckende Verdampferzone jedes Wärmerohres
eine an der Wärmerohrinnenwand eng anliegende schrauben
förmige Drahtwendel eingebracht ist, deren Drahtdurch
messer zwischen 0,01 und 0,15 des Innendurchmessers des
Wärmerohres liegt und deren Steigung mindestens das
Dreifache des Drahtdurchmessers beträgt.
Das untere Ausgleichsrohr dient zur gleichmäßigen
Verteilung der Flüssigkeit in einer Rohrreihe. Durch das
obere Ausgleichsrohr wird ein Druckausgleich zwischen den
Wärmerohren einer Reihe hergestellt, wodurch
das Trockenlaufen oder die Überfüllung einzelner Wärme
rohre einer Rohrreihe verhindert wird; dies kann gesche
hen, wenn die einzelnene Wärmerohre entweder verdampfer-
oder kondensatorseitig unterschiedlich beaufschlagt
werden. Die schraubenförmige Drahtwendel bewirkt eine
gleichmäßige Benetzung der Wärmerohrinnenwände sowohl in
Längsrichtung als auch durch Kapillarwirkung in
Umfangsrichtung der Wärmerohre. Auf diese Weise wird eine
optimale Wärmeübertragung zwischen den Verdampferzonen und
den Kondensatorzonen der einzelnen Wärmerohre erreicht.
Vorzugsweise nimmt die Steigung der Drahtwendel zum
unteren Ausgleichsrohr hin ab. Dies hat den Vorteil, daß
der Anlauf des Rohres, d.h., der Beginn der Verdampfung,
durch die vergrößerte Verdampfungsfläche beschleunigt
wird.
Zweckmäßigerweise erstreckt sich die Drahtwendel bis in
das untere Ausgleichsrohr hinein. Auf diese Weise wird
ein Austrocknen einzelner Verdampferzonen bei ungleicher
Temperatur verhindert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Wärmeaus
tauschers nach der Erfindung ragt die sich im unteren
Ausgleichsrohr befindende Wärmerohr-Flüssigkeit bis zu
einer Höhe von etwa dem Wärmerohrinnendurchmesser in die
Verdampferzone der Wärmerohre hinein. Man erreicht hier
durch, daß auch bei kälterem unteren Ausgleichsrohr der
wärmere Verdampfer mit zum Anlaufen ausreichender
Flüssigkeitsmenge gefüllt ist.
Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird nunmehr
anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Luft-Luft-Wärmeaustauscher mit mehren Reihen
von Wärmerohren in perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil einer Wärmerohrreihe
des Wärmeaustauschers nach Fig. 1.
Der Luft-Luft-Wärmeaustauscher nach Fig. 1 besteht aus
mehreren Reihen 1 von einzelnen Wärmerohren 2, die mit
metallischen Querlamellen 3 in Wärmekontakt stehen. Eine
mittige, sich parallel zu den Querlamellen 3 erstreckende
Trennplatte 4 teilt den Wärmeaustauscher in eine obere und
untere Hälfte 5 bzw. 6. Mit 7 und 8 sind je eine obere und
eine untere Abdeckplatte des Wärmeaustauschers bezeich
net. Die Querlamellen 3 bestehen z.B. aus dünnen gelochten
Aluminiumblechen, die entlang jedes Lochrandes durch
Tiefziehen mit einem aufrechten Kragen 9 versehen sind.
Die einzelnen Querlamellen 3 werden auf die Wärmerohre 2
aufgeschoben. Anschließend werden die Wärmerohre unter
hohem Druck aufgeweitet, so daß sie sich gegen die
Kragen 9 der Querlamellen 3 legen. Auf diese Weise wird
eine gut wärmeleitende Verbindung zwischen den Wärme
rohren 2 und den Querlamellen 3 erreicht.
Die untere Hälfte 6 des Wärmeaustauschers mit den Ver
dampferzonen 2 b der Wärmerohre 2 wird von einem Warmluft
strom beaufschlagt, während die obere Hälfte 5 des Wärme
austauschers mit den Kondensatorzonen 2 a der Wärmerohre 2
von einem Kaltluftstrom durchflossen wird.
Die Wärmerohre 2 jeder Rohrreihe 1 sind durch je ein
unteres Ausgleichsrohr 10 und ein oberes Ausgleichsrohr 11
miteinander verbunden. Zum Füllen der Wärmerohre mit der
wärmetransportierenden Flüssigkeit braucht hierbei nur
noch das aus einer Rohrreihe und den Ausgleichsrohren
bestehende Gebilde durch eine Öffnung hindurch evakuiert,
gefüllt und verschlossen zu werden. Die Höhe, bis zu der
die einzelnen Rohrreihen 1 mit Flüssigkeit gefüllt sind,
ist in Fig. 2 mit h angegeben.
In die sich über die untere Hälfte 6 des Wärmeaustauschers
erstreckende Verdampferzone 2 b jedes Wärmerohres 2 ist
eine an der Wärmerohrinnenwand eng anliegende schrauben
förmige Drahtwendel 12 eingebracht, die sich bis in das
untere Ausgleichsrohr 10 hinein erstreckt. Der Drahtdurch
messer der Drahtwendel 12 liegt zwischen 0,01 und 0,1 und
die Steigung der Drahtwendel zwischen 0,3 und 1 des Innen
durchmessers der Wärmerohre 2.
Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel bestanden die
Wärmerohre aus Kupferrohren mit einem Außendurchmesser von
10 mm und einem Innendurchmesser von 8 mm. Die Draht
wendel 12 hatte einen Drahtdurchmesser von 0,3 mm; ihre
Steigung betrug 5 mm.
Anstelle gesonderter Trennplatten können auch ein oder
zwei benachbarte Querlamellen zur Abtrennung der beiden
Wärmetauscherhälften dienen.
Claims (4)
1. Luft-Luft-Wärmeaustauscher, bestehend aus mehreren
Reihen einzelner Wärmerohre, die mit metallischen Quer
lamellen in Wärmekontakt stehen, und einer mittigen, sich
parallel zu den Querlamellen erstreckenden Trennplatte,
welche den Wärmeaustauscher in zwei Hälften teilt, von
denen die untere von Warmluft und die obere von Kaltluft
durchflossen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmerohre (2) jeder
Rohrreihe (1) durch je ein unteres und ein oberes Aus
gleichsrohr (10 bzw. 11) miteinander verbunden sind und
daß in die sich über die untere Hälfte (6) des Wärme
austauschers erstreckende Verdampferzone (2 b) jedes Wärme
rohres (2) eine an der Wärmerohrinnenwand eng anliegende
schraubenförmige Drahtwendel (12) eingebracht ist, deren
Drahtdurchmesser zwischen 0,01 und 0,15 des Innendurch
messers des Wärmerohres liegt und deren Steigung
mindestens das Dreifache des Drahtdurchmessers beträgt.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Draht
wendel (12) zum unteren Ausgleichsrohr (10) hin abnimmt.
3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Drahtwendel (12) bis
in das untere Ausgleichsrohr (10) hinein erstreckt.
4. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die sich im unteren
Ausgleichsrohr (10) befindende Wärmerohr-Flüssigkeit bis
zu einer Höhe (h) von etwa dem Wärmerohrinnendurchmesser
in die Verdampferzone (2 b) der Wärmerohre (2) hineinragt.
Priority Applications (3)
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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1986
- 1986-08-04 EP EP86201369A patent/EP0212739A1/de not_active Ceased
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Also Published As
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