DE3819535C2 - Wärmetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, umfassend ein Ge­ häuse, durch das Fluid strömen kann, bei dem ein Wärmeaus­ tausch erfolgt; eine Wärmetauschereinheit mit mindestens ei­ nem Kühlrohr im Innenraum des Gehäuses; eine Einrichtung zum Zirkulieren eines Kühlmittels durch die Kühlrohre; und eine Wärmerohreinheit, die mindestens ein Wärmerohr aufweist, in welchem ein Arbeitsfluid dicht eingeschlossen ist, wobei die Wärmerohreinheit ein Wärme abgebendes Ende, das stromabwärts von der Wärmetauschereinheit innerhalb des Gehäuses in ther­ mischem Kontakt mit dem Fluid angeordnet ist, das einem Wär­ meaustausch unterzogen wird, und ein Wärme absorbierendes Ende aufweist, das stromaufwärts von der Wärmetauschereinheit in dem Gehäuse in thermischem Kontakt mit dem Fluid angeord­ net ist.

Fig. 1 zeigt schematisch einen herkömmlichen Wärmetauscher von der Bauart, die hier von Interesse ist. Die dargestellte Anordnung ist beispielsweise aus der JP 59-31 671 B2 (1984) bekannt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist der Wärmetauscher ein Gehäuse 1 auf, das mit einer Trennwand 2 in eine erste Kammer 3 und eine zweite Kammer 4 unterteilt ist. Eine Wärme­ tauschereinheit 5 ist in dem Gehäuse 1 untergebracht. Sie hat eine linke Seite 5a, die in der ersten Kammer 3 angeordnet ist, und eine rechte Seite 5b, die in der zweiten Kammer 4 angeordnet ist.

Der Bodenbereich der Wärmetauschereinheit 5 ist vom Boden des Gehäuses 1 getrennt, so daß eine dritte Kammer 6 zwischen ihnen gebildet ist. Die Wärmetauschereinheit 5 hat ein durch­ gehendes Kühlrohr 5c, das an seinen gegenüberliegenden Enden mit Rohren 8 und 9 mit einer Kühleinheit 7 verbunden ist. Die Kühleinheit 7 läßt ein Kühlmittel durch das Kühlrohr 5c in der mit Pfeilen angegebenen Richtung zirkulieren und kühlt das Kühlmittel, nachdem es die Wärmetauschereinheit 5 durchströmt hat. Eine Heizeinrichtung in Form einer Heizung 10 ist in der zweiten Kammer 4 etwas stromabwärts von der rechten Seite 5b der Wärmetauschereinheit 5 angeordnet.

Die Wirkungsweise dieses herkömmlichen Wärmetauschers wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 2 erläutert, die ein Diagramm der Temperatur von Luft, die den Wärmetauscher durchströmt, in Abhängigkeit vom Ort zeigt. Luft Qa hoher Temperatur mit hoher Dampfdichte und einer Temperatur Ta am Ort A in Fig. 1 tritt in die erste Kammer 3 des Wärmetauschers ein. Wenn diese Luft Qa durch die linke Seite 5a der Wärme­ tauschereinheit 5 in Pfeilrichtung strömt, wird sie gekühlt, und wenn sie den Ort B in der dritten Kammer 6 erreicht, ist sie zu Luft Qb niedriger Temperatur mit einer Temperatur Tb geworden. Aus der dritten Kammer 6 strömt die Luft durch die rechte Seite 5b der Wärmetauschereinheit 5 in den Bereich der zweiten Kammer 4 zwischen der rechten Seite 5 und der Heizung 10. Während sie durch die rechte Seite 5b der Wärme­ tauschereinheit 5 strömt, wird die Luft weiter abgekühlt, und wenn sie den Ort C erreicht, ist sie zu Luft Qc niedriger Temperatur mit niedriger Dampfdichte geworden und hat eine Temperatur Tc. Diese Luft strömt dann durch die Heizung 10, die sie auf eine Temperatur Td erwärmt, und bei Erreichen des Ortes D ist sie zu trockener Luft Qd hoher Temperatur geworden. Diese Luft Qd wird dann einer nicht dargestellten Vorrichtung zugeführt, die trockene Luft hoher Temperatur verwendet.

Die Kapazität des herkömmlichen Wärmetauschers gemäß Fig. 1 ist durch die Kapazität der Kühleinheit 7 und der Heizung 10 bestimmt. Um einen Wärmetauscher mit großer Kapazität zu erhalten, ist es erforderlich, daß sowohl die Kühleinheit 7 als auch die Heizung 10 groß sind. Der herkömmliche Wärmetau­ scher hat somit nicht nur den Nachteil, daß er sehr voluminös wird, wenn seine Kapazität vergrößert wird, sondern auch den weiteren Nachteil, daß die Kühleinheit 7 und die Heizung 10 große Energiemengen beim Kühlen und Heizen verbrauchen, wenn die Luft den Wärmetauscher durchströmt.

Ein Wärmetauscher der eingangs genannten Art ist bekannt aus der Veröffentlichung "Grundlagen der Wärmerückgewinnung" von R. Bauer in Oberfläche + JOT, Heft 10/1980, Seiten 562 bis 567. Diese Publikation gibt generell Grundlagen der Wärme­ rückgewinnung unter Verwendung eines Wärmetauschers mit Wär­ merohren an. Es wird dort beispielsweise die Wärmeenergie von warmer Abluft über Wärmerohre ausgenutzt, um frische, aber kalte Außenluft zu erwärmen und dann einem bestimmten Zweck zuzuführen.

Bei einer speziellen Ausführungsform gemäß Abb. 11 die­ ser Veröffentlichung ist ein Wärmetauscher vorgesehen, der ein oder mehrere Wärmerohre als Bestandteile aufweist, die sowohl in den Fluideingang als auch in den Fluidausgang des Wärmetauschers ragen. Bei dieser Ausführungsform wird das durch den Wärmetauscher hindurchgeführte Fluid zunächst abge­ kühlt, wobei die dabei gewonnene Wärme dem Fluid zum Zwecke der Aufwärmung beim Austritt aus dem Wärmetauscher wieder zu­ geführt wird. Bei dieser Ausführungsform ist eine Wärmetau­ schereinheit bzw. eine Kühleinheit relativ zum Wärmetauscher mit dem Wärmerohr derart angeordnet, daß ein Teil des Wärme­ tauschers stromaufwärts und ein anderer Teil des Wärmetau­ schers stromabwärts von der Kühleinrichtung angeordnet ist.

Während sich die genannte Veröffentlichung ausführlich mit den Grundlagen der Wärmerückgewinnung beschäftigt, sind aber keine näheren Ausführungen darüber zu finden, wie eine beson­ ders kompakte Ausführungsform eines solchen Wärmetauschers realisiert werden kann, wenn es von Interesse ist, eine große Wärmetauscherkapazität zu realisieren und den Wärmetauscher zugleich kompakt herzustellen, wirtschaftlich zu betreiben und vielseitig einzusetzen.

In der US 2 093 725 ist eine Kühlvorrichtung, insbesondere für eine Klimaanlage, beschrieben, wobei ein Wärmetauscher mit einem kühlschlangenförmigen Kühlrohr und mit Kühlrippen vorgesehen ist. Den näheren Ausführungen in Verbindung mit Fig. 6 der US 2 093 725 ist zu entnehmen, daß dabei die Kühlrippen und das Kühlrohr lagenweise in miteinander abwech­ selnden Lagen angeordnet sind. Die Kühlrippen haben dort kei­ nerlei Durchgangsöffnungen für das Kühlrohr. Wärmerohre sind in dieser Veröffentlichung nicht vorgesehen.

Aus der Veröffentlichung EP 0 040 255 B1 ist eine Wärmeabga­ bevorrichtung mit ringförmigen, geschlossenen Wärmerohren be­ kannt, die zu Kühlzwecken für entsprechende Wärme abgebende Einrichtungen vorgesehen sind. In dieser Veröffentlichung ist das Prinzip der Wirkungsweise von Wärmerohren im einzelnen erläutert. Angaben für eine spezielle kompakte, vielseitig einsetzbare Bauform eines Wärmetauschers mit großer Wärmetau­ scherkapazität lassen sich dieser Druckschrift nicht entneh­ men.

Schließlich ist in der DE OS 25 27 147 A1 ein Blechplatten-Rohr­ wärmetauscher angegeben, der aus einer Vielzahl von in einem Gehäuse angeordneten Rohren sowie einer Einrichtung zur Zir­ kulation eines Wärmeaustauschmittels durch die Rohre besteht. Dort ist angestrebt, den Wärmeaustausch zu verbessern, wobei zu diesem Zweck eine bestimmte geometrische Konfiguration mit speziellen Dimensionen vorgeschlagen wird. Es fehlen jedoch nähere Angaben darüber, wie eine besonders kompakte und viel­ seitig verwendbare Bauform realisierbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art anzugeben, der einerseits eine große Wärmetauscherkapazität besitzt, andererseits aber zugleich kompakt herstellbar sowie vielseitig und wirtschaft­ lich zu betreiben ist.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, einen Wärmetau­ scher der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Wär­ metauschereinheit und die Wärmerohreinheit in einer einzigen Anordnung zusammengefaßt sind; daß in dieser Anordnung eine Vielzahl von Kühlrippen mit einer Vielzahl von darin ausge­ bildeten Durchgangslöchern versehen ist; daß eine Vielzahl von Rohren durch die Durchgangslöcher hindurchgehend an den Kühlrippen befestigt ist; daß von den Rohren eine erste Gruppe von Rohren als endseitig verschlossene Wärmerohre der Wärmerohreinheit ausgebildet ist, während eine zweite Gruppe der Rohre als Kühlrohrgruppe der Wärmetauschereinheit ausge­ bildet ist; daß die Rohre der Kühlrohrgruppe der Wärmetau­ schereinheit miteinander verbunden und an die Zirkulations­ einrichtung angeschlossen sind; und daß eine Heizung vorgese­ hen ist, um das dem Wärmeaustausch unterliegende Fluid zu be­ heizen, nachdem es an dem Wärme abgebenden Ende der Wärme­ rohreinheit vorbeigeströmt ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher wird die Aufgabe in zufriedenstellender Weise gelöst. Vorteilhafte Weiterbildun­ gen des erfindungsgemäßen Wärmetauschers sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher werden Rohre in Durchgangsöffnungen von Kühlrippen eingezogen, die sowohl als Kühlrohre als auch als Wärmerohre verwendbar sind. In Abhän­ gigkeit von den jeweiligen speziellen technischen Gegebenheiten oder den Anforderungen beim Einsatz des erfindungsgemäßen Wärmetauschers können später Rohre zur Verwendung als Kühl­ rohre bzw. zur Verwendung als Wärmerohre ausgewählt werden. Hierzu werden die ausgewählten Kühlrohre miteinander verbun­ den und an eine Kühleinheit bzw. eine Zirkulationseinrichtung angeschlossen. Die Wärmerohre werden mit einem Arbeitsfluid gefüllt und endseitig dicht verschlossen.

In vorteilhafter Weise ist der erfindungsgemäße Wärmetauscher auf diese Weise besonders kompakt ausgebildet und vielfältig einsetzbar. Dabei ist beim erfindungsgemäßen Wärmetauscher der Fertigungsvorgang bis zu einem gewissen Zeitpunkt immer der gleiche, unabhängig davon, ob überhaupt Wärmerohre ver­ wendet werden sollen oder in welcher Anzahl Wärmerohre in der Praxis eingesetzt werden. Man kann sogar nach dem Einbau des Wärmetauschers noch auf die Wärmerohre verzichten und das Kühlrohr durch Einbeziehung der vorher als Wärmerohre gedach­ ten Rohre verlängern. Alternativ kann ein bisheriger Wärme­ tauscher, der lediglich ein Kühlrohr beinhaltete, mit Wärme­ rohren ausgerüstet oder nachgerüstet werden, wenn man einige Abschnitte des bisher als Kühlrohr vorgesehenen Rohres nun­ mehr als Wärmerohre verwendet und hierzu diese Rohre von dem Kühlsystem abtrennt.

Die Erfindung kann Anwendung finden, um einen Wärmeaustausch bei verschiedenen Fluiden vorzunehmen, insbesondere bei Luft, die Wasserdampf enthält; sie kann jedoch auch verwendet werden, um einen Wärmeaustausch bei Luft vorzunehmen, die eine ver­ dampfbare chemische Substanz enthält, die eine Dampfdichte hat, welche der von Dampf, insbesondere Wasserdampf entspricht.

Die Erfindung wird nachstehend, anhand der Beschreibung von Ausführungs­ beispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Wärmetauschers von der Bauart, auf die sich die Erfindung bezieht;

Fig. 2 ein Diagramm der Temperatur von Luft, die den Wärmetauscher gemäß Fig. 1 durchströmt, als Funktion des Ortes;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei eine Wärmetauschereinheit und eine Wärmerohreinheit zu einer einzigen Anord­ nung kombiniert sind;

Fig. 4 ein Diagramm der Temperatur von Luft, die die Aus­ führungsform gemäß Fig. 3 durchströmt, als Funktion des Ortes;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der kombinierten Wärmetauscher- und Wärmerohranordnung gemäß Fig. 3;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer anderen Ausfüh­ rungsform einer kombinierten Wärmetauscher- und Wärmerohranordnung unter Verwendung von U-förmigen Rohren;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer weiteren Aus­ führungsform einer kombinierten Wärmetauscher- und Wärmerohranordnung; und in

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausfüh­ rungsform einer kombinierten Wärmetauscher- und Wärmerohranordnung.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung werden durchgehend gleiche Bezugszeichen für gleiche oder entsprechende Teile verwendet. Im folgenden wird zunächst auf Fig. 3 Bezug genom­ men, die eine Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt. Der Gesamtaufbau dieser Ausführungsform ist ähnlich wie bei einem herkömmlichen Wärmetauscher gemäß Fig. 1. Bei der Ausführungs­ form gemäß der Erfindung ist jedoch eine Wärmerohreinheit 11 innerhalb des Gehäuses 1 der Anordnung vorgesehen, wobei die Wärmetauschereinheit 5 und die Wärmerohreinheit 11 zu einer einzigen Anordnung kombiniert sind.

Die Wärmerohreinheit 11 weist eine Vielzahl von Wärmerohren 11c auf, in denen ein Arbeitsfluid dicht eingeschlossen ist, wie z. B. Wasser, Ammoniak oder ein herkömmliches Fluorkohlen­ wasserstoffkältemittel. Die Wärmerohreinheit 11 hat ein Wärme absorbierendes Ende 11a, das in der ersten Kammer 3 des Gehäu­ ses 1 stromaufwärts von der linken Seite 5a der Wärmetauscher­ einheit 5 angeordnet ist, und ein Wärme abgebendes Ende 11b, das in der zweiten Kammer 4 des Gehäuses 1 stromabwärts von der rechten Seite 5b der Wärmetauschereinheit 5 und stromauf­ wärts von der Heizung 10 angeordnet ist.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 näher erläutert, die ein Diagramm der Temperatur von Luft, die durch die Ausführungsform gemäß Fig. 3 strömt, als Funktion des Ortes zeigt. Luft Qa hoher Temperatur mit einer hohen Dampfdichte tritt in die erste Kammer 3 ein. Am Ort A hat sie eine Temperatur Ta. Diese Luft Qa fließt an dem Wärme absorbierenden Ende 11a der Wärmerohreinheit 11 vorbei und wird bei diesem Prozeß abgekühlt, wobei sie Wärme an das Arbeitsfluid innerhalb der Wärmerohre 11c abgibt.

Wenn sie somit den Ort A1 zwischen dem Wärme absorbierenden Ende 11a und der linken Seite 5a der Wärmetauschereinheit 5 erreicht, ist sie zu Luft Qa1 mit einer niedrigeren Temperatur Ta1 geworden. Das Arbeitsfluid in dem Wärme absorbierenden Ende 11a wird durch die Wärme verdampft, die sie von der Luft absorbiert, und es fließt innerhalb der Wärmerohre 11c zu dem Wärme abgebenden Ende 11b der Wärmerohreinheit 11 hin. Die Luft Qa wirkt somit als Heizmedium für die Zuführung von Wärme zum Wärme absorbierenden Ende 11a der Wärmerohreinheit 11.

Die Luft Qa1 fließt dann durch die linke Seite 5a der Wärme­ tauschereinheit 5 und in die dritte Kammer 6. Beim Erreichen des Ortes B ist sie zu Luft Qb mit einer niedrigeren Temperatur Tb geworden, und zwar durch den Wärmeaustausch, der im Innen­ raum der linken Seite 5a der Wärmetauschereinheit 5 stattfindet. Sie strömt dann durch die dritte Kammer 6 und durch die rechte Seite 5b der Wärmetauschereinheit 5 und wird bei diesem Prozeß weiter abgekühlt.

Beim Erreichen des Ortes C ist sie somit zu Luft Qc niedriger Temperatur mit geringer Dampfdichte geworden und hat eine Temperatur Tc. Danach fließt die Luft am Wärme abgebenden Ende 11b der Wärmerohreinheit 11 vorbei. Da die Temperatur der Luft Qc, die aus der Wärmetauschereinheit 5 austritt, unter­ halb des Siedepunktes des Arbeitsfluids innerhalb der Wärme­ rohre 11c liegt, kondensiert der Arbeitsfluiddampf am Wärme abgebenden Ende 11b und gibt bei diesem Prozeß Wärme an die Luft ab, die an dem Wärme abgebenden Ende 11b vorbei­ strömt.

Wenn danach die Luft den Ort C1 zwischen dem Wärme abgebenden Ende 11b und der Heizung 10 erreicht, ist sie zu Luft Qc1 mit einer höheren Temperatur Tc1 geworden. Diese Luft strömt dann durch die Heizung 10, wo sie zu trockener Luft Qd hoher Temperatur wird und am Ort D eine Temperatur Td hat. Diese trockene Luft Qd hoher Temperatur wird einer nicht dargestellten Vorrichtung zugeführt, die diese Luft verwendet. Das Arbeits­ fluid, das in dem Wärme abgebenden Ende 11b kondensiert wurde, strömt dann zum Wärme absorbierenden Ende 11a der Wärmerohr­ einheit 11 zurück.

Durch die wiederholte Verdampfung und Kondensation des Arbeits­ fluids innerhalb der Wärmerohre 11c wird Wärme kontinuierlich von dem Wärme absorbierenden Ende 11a zum Wärme abgebenden Ende 11b der Wärmerohreinheit 11 übertragen. Aufgrund dieser Wärmeübertragung wird die Luft abgekühlt, bevor sie in die Wärmetauschereinheit 5 eintritt, und erneut erhitzt, nachdem sie diese verlassen hat.

Aus einem Vergleich der Diagramme in Fig. 2 und Fig. 4 ist ersichtlich, daß dann, wenn Ta, Tb, Tc und Td alle die gleichen Werte in beiden Figuren haben, die Belastung der Wärmetauscher­ einheit 5 der Ausführungsform gemäß Fig. 3 wesentlich kleiner ist als die Belastung der Wärmetauschereinheit 5 bei dem herkömmlichen Wärmetauscher gemäß Fig. 1. Dies deswegen, weil die linke Seite 5a der Wärmetauschereinheit 5 gemäß Fig. 1 eine Temperaturabnahme von (Ta - Tb) erzeugen muß, während die linke Seite 5a der Wärmetauschereinheit 5 gemäß Fig. 3 nur eine wesentlich kleinere Temperaturabnahme von (Ta1 - Tb) erzeugen muß. Somit wird die Belastung der Kühleinheit 7 gemäß der Erfindung wesentlich verringert, so daß sie in ihrer Kapazität reduziert werden kann. Infolgedessen kann die Anordnung nicht nur kompakter gemacht werden, sondern es ist auch möglich, die Energie zu verringern, welche die Kühleinheit 7 beim Abkühlen des Kühlmittels verbraucht.

Weiterhin muß bei dem herkömmlichen Wärmetauscher gemäß Fig. 1 die Heizung 10 eine Temperaturerhöhung von (Td - Tc) erzeugen, während bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher wegen der Ein­ schaltung der Wärmerohreinheit 5 die Heizung 10 nur eine wesentlich kleinere Temperaturerhöhung von (Td - Tc1) erzeugen muß, so daß die Belastung der Heizung 10 verringert wird und sie in ihrer Kapazität und Größe kleiner gemacht werden kann.

Die Wärmerohreinheit 11 erfordert keine externe Antriebs­ quelle, und da sie keine beweglichen Teile aufweist, benötigt sie keine Wartung, was sie extrem wirtschaftlich macht.

Fig. 5 zeigt eine perspektivische Darstellung einer kombinier­ ten Wärmetauscher- und Wärmerohranordnung. Sie umfaßt eine Vielzahl von geraden, hohlen Rohren 13, die parallel zueinan­ der angeordnet und an einer Vielzahl von plattenförmigen Kühl­ rippen 12 befestigt sind.

Die Kühlrippen 12 haben eine Vielzahl von darin ausgebildeten Durchgangslöchern, durch welche die Rohre 13 hindurchgehen. Die Rohre 13 sind unterteilt in eine Wärmerohrgruppe 13a und eine Kühlrohrgruppe 13b. Ein Arbeisfluid wird in jedes Rohr 13 der Wärmerohrgruppe 13a eingefüllt, und dann werden die Enden der Rohre 13 dicht verschlossen, um Wärmerohre 11c zu bilden.

Das eine Ende von einem der Rohre 13 in der Kühlrohrgruppe 13b wird offengelassen und dient als Kühlmitteleinlaß 14. Ein Ende eines anderen Rohres 13 in der Kühlrohrgruppe 13b wird eben­ falls offengelassen und dient als Kühlmittelauslaß 15. Die übrigen Enden sämtlicher Rohre 13 in der Kühlrohrgruppe 13b werden miteinander verbunden mit einer Vielzahl von Verbin­ dungsrohren 16, so daß ein Kühlmittel durchgehend vom Kühl­ mitteleinlaß 14 durch sämtliche Rohre 13 in der Kühlrohrgruppe 13b zum Kühlmittelauslaß 15 fließen kann.

Diese kombinierte Wärmetauscher- und Wärmerohreinheit wird in dem Gehäuse 1 mit den Kühlrippen 12 parallel zur Luftströmung durch das Gehäuse 1 montiert, und der Kühlmitteleinlaß 14 und der Kühlmittelauslaß 15 werden mit Rohren 8 bzw. 9 mit einer Kühleinheit 7 verbunden, wie es Fig. 3 zeigt.

Die oben beschriebene Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Aufbau der Wärmetauschereinheit 5 und der Wärmerohreinheit 11 vereinfacht und kompakter gemacht wird. Außerdem können die Herstellungskosten verringert werden, da der gleiche Rohrtyp für die Rohre 13 für beide Einheiten verwendet werden kann.

Dabei sind sämtliche Rohre 13 gerade Teile. Es ist jedoch auch möglich, stattdessen U-förmige Rohre mit Schenkeln zu verwen­ den, die sich über die gesamte Länge der kombinierten Wärme­ tauscher- und Wärmerohranordnung erstrecken, und zwar für eine oder beide der Wärmerohrgruppe 13a und der Kühlrohrgruppe 13b.

Eine kombinierte Wärmetauscher- und Wärmerohranordnung mit einem solchen Aufbau ist schematisch in Fig. 6 dargestellt. Sowohl die Wärmerohrgruppe 13a als auch die Kühlrohrgruppe 13b werden aus U-förmigen Rohren 13' gebildet. Zunächst werden die U-förmigen Rohre 13' mit den plattenförmigen Kühlrippen 12 verbunden. Die U-förmigen Rohre 13' der Wärmerohrgruppe 13a werden mit einem Arbeitsfluid gefüllt, und dann werden beide Enden der jeweiligen U-förmigen Rohre 13' in der Wärmerohr­ gruppe 13a dicht verschlossen.

Das eine Ende von einem der U-förmigen Rohre 13' in der Kühl­ rohrgruppe 13b wird als Kühlmitteleinlaß 14 offengelassen, und das eine Ende eines anderen U-förmigen Rohres 13' wird als Kühlmittelauslaß 15 offengelassen; die übrigen Enden der U-förmigen Rohre 13' in der Kühlrohrgruppe 13b werden miteinander mit Verbindungsrohren 16 verbunden. Selbst­ verständlich ist es möglich, U-förmige Rohre 13' für eine der beiden Rohrgruppen zu verwenden und gerade Rohre 13 für die andere Rohrgruppe einzusetzen.

Die Verwendung von U-förmigen Rohren 13' erleichtert die Herstellung noch mehr und verringert die Kosten einer kombinierten Wärmetauscher- und Wärmerohranordnung. Dies deswegen, da bei Verwendung von U-förmigen Rohren 13' für die Wärmerohrgruppe 13a die Anzahl von Rohrenden, die dicht ver­ schlossen werden müssen, halb so groß ist wie bei der Verwen­ dung von geraden Rohren 13; und wenn U-förmige Rohre 13' für die Kühlrohrgruppe 13b verwendet werden, ist die Anzahl von Verbindungsrohren 16 halb so groß, die zur Verbindung der offenen Enden benötigt werden.

Eine andere Konstruktion, die für eine kombinierte Wärme­ tauscher- und Wärmerohranordnung verwendet werden kann, ist schematisch in Fig. 7 dargestellt. Eine Vielzahl von geraden Rohren 13 sind an einer Vielzahl von plattenförmigen Kühl­ rippen 12 montiert. Ein Arbeitsfluid wird in die Rohre 13 der Wärmerohrgruppe 13a eingeleitet, und beide Enden der Rohre 13 in der Wärmerohrgruppe 13a werden dicht verschlossen.

Ein Kühlmitteleinlaßverteiler 17 ist mit dem einen Ende der jeweiligen Rohre 13 in der Kühlrohrgruppe 13b verbunden, und ein Kühlmittelauslaßsammler ist mit dem anderen Ende der jeweiligen Rohre 13 in der Kühlrohrgruppe 13b verbunden. Der Kühlmitteleinlaßverteiler 17 und der Kühlmittelauslaßsammler 18 sind dann über Rohre 8 bzw. 9 an eine Kühleinheit 7 ange­ schlossen.

Eine weitere Konstruktion, die für eine kombinierte Wärme­ tauscher- und Wärmerohranordnung verwendet werden kann, ist schematisch in Fig. 8 dargestellt. Die Wärmerohrgruppe 13a bei dieser Ausführungsform ist identisch mit der gemäß Fig. 7. Ein Kühlmitteleinlaßverteiler 17 ist an das eine Ende der Hälfte von Rohren 13 in der Kühlrohrgruppe 13b angeschlossen, und ein Kühlmittelauslaßsammler 18 ist an das eine Ende der anderen Hälfte von Rohren 13 in der Kühlrohrgruppe 13b angeschlossen. Die gegenüberliegenden Enden der einen Hälfte von Rohren 13 sind mit den gegenüberliegenden Enden der anderen Hälfte von Rohren 13 über einen Zwischenverteiler 19 verbunden.

Der Kühlmitteleinlaßverteiler 17 und der Kühlmittelauslaß­ sammler 18 sind dann mit Rohren 8 bzw. 9 an eine Kühleinheit 7 angeschlossen.

Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 7 und 8 werden gerade Rohre 13 in der Wärmerohrgruppe 13a verwendet, aber statt­ dessen können auch U-förmige Rohre 13' verwendet werden, wie sie beispielsweise bei der Ausführungsform gemäß Fig. 11 dar­ gestellt sind.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist eine Heizung 10 stromabwärts von der Wärmerohreinheit 11 ange­ ordnet. Wenn jedoch die Temperatur Tc1 der Luft Qc1, welche das Wärme abgebende Ende 11b der Wärmerohreinheit 11 passiert hat, ausreichend hoch ist, kann die Heizung 10 auch weggelassen werden.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform hat die Wärme­ tauschereinheit 5 zwei Seiten 5a und 5b, und abzukühlende Luft durchläuft die Wärmetauschereinheit 5 zweimal; solange jedoch die Kapazität der Wärmetauschereinheit 5 ausreichend ist, ist es möglich, sie nur einseitig auszubilden und für die Luft so anzuordnen, daß diese nur einmal hindurchströmt.

Claims (6)

1. Wärmetauscher, umfassend
ein Gehäuse (1), durch das Fluid strömen kann, bei dem ein Wärmeaustausch erfolgt,
eine Wärmetauschereinheit (5) mit mindestens einem Kühlrohr im Innenraum des Gehäuses (1),
eine Einrichtung (7, 8, 9) zum Zirkulieren eines Kühl­ mittels durch die Kühlrohre und
eine Wärmerohreinheit (11), die mindestens ein Wärme­ rohr (11c) aufweist, in welchem ein Arbeitsfluid dicht eingeschlossen ist, wobei die Wärmerohreinheit (11) ein Wärme abgebendes Ende (11b), das stromabwärts von der Wärmetauschereinheit (5) innerhalb des Gehäuses (1) in thermischem Kontakt mit dem Fluid angeordnet ist, das einem Wärmeaustausch unterzogen wird, und ein Wärme ab­ sorbierendes Ende (11a) aufweist, das stromaufwärts von der Wärmetauschereinheit (5) in dem Gehäuse (1) in thermischem Kontakt mit dem Fluid angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmetauschereinheit (5) und die Wärmerohreinheit (11) in einer einzigen Anordnung zusammengefaßt sind,
daß in dieser Anordnung eine Vielzahl von Kühlrippen (12) mit einer Vielzahl von darin ausgebildeten Durchgangslö­ chern versehen ist,
daß eine Vielzahl von Rohren (13) durch die Durchgangslö­ cher hindurchgehend an den Kühlrippen (12) befestigt ist,
daß von den Rohren (13) eine erste Gruppe von Rohren (13a) als endseitig verschlossene Wärmerohre (11c) der Wärmerohreinheit (11) ausgebildet ist, während eine zweite Gruppe der Rohre (13) als Kühlrohrgruppe (13b) der Wärmetauschereinheit (5) ausgebildet ist,
daß die Rohre (13) der Kühlrohrgruppe (13b) der Wärmetau­ schereinheit (5) miteinander verbunden und an die Zirku­ lationseinrichtung (Kühleinheit 7, 8, 9) angeschlossen sind,
und daß eine Heizung (10) vorgesehen ist, um das dem Wär­ meaustausch unterliegende Fluid zu beheizen, nachdem es an dem Wärme abgebenden Ende (11b) der Wärmerohreinheit (11) vorbeigeströmt ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (13) der Kühlrohrgruppe (13b) und/oder die Rohre (13) der Wärmerohrgruppe (13a) gerade Rohre sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (13) der Kühlrohrgruppe (13b) und/oder die Rohre (13) der Wärmerohrgruppe (13a) U-förmige Rohre sind.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Rohre (13) der Kühlrohrgruppe (13b) und der Wärmerohrgruppe (13a) U-förmige Rohre sind.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch
einen Kühlmitteleinlaßverteiler (17), der an das eine Ende der jeweiligen Rohre (13) der Kühlrohrgruppe (13b) angeschlossen ist, und
einen Kühlmittelauslaßsammler (18), der an das andere Ende der jeweiligen Rohre (13) der Kühlrohrgruppe (13b) angeschlossen ist.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch
einen Kühlmitteleinlaßverteiler (17), der an das eine Ende der einen Hälfte von Rohren (13) der Kühlrohr­ gruppe (13b) angeschlossen ist,
einen Kühlmittelauslaßsammler (18), der an das eine Ende der anderen Hälfte von Rohren (13) der Kühlrohr­ gruppe (13b) angeschlossen ist, und
einen Zwischenverteiler (19), der zwischen die anderen Enden der beiden Hälften von Rohren (13) der Kühlrohr­ gruppe (13b) angeschlossen ist, so daß Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlaßverteiler (17) kontinuierlich zum Kühlmittelauslaßsammler (18) fließen kann, und zwar über die eine Hälfte von Rohren (13), den Zwischenver­ teiler (19) und die andere Hälfte von Rohren (13) in der Kühlrohrgruppe (13b).