DE3939674C2

DE3939674C2 - Modular heat exchanger

Info

Publication number: DE3939674C2
Application number: DE3939674A
Authority: DE
Inventors: Michael Laumen
Original assignee: KWW THERMOTECHNIK
Current assignee: KWW GESELLSCHAFT FUER THERMOTECHNIK MBH, 4000 DUES
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1995-06-08
Anticipated expiration: 2009-12-01
Also published as: DE59008270D1; ATE117070T1; EP0524926A1; DE3939674A1; WO1991008432A1; EP0524926B1

Abstract

Described is a modular-design heat exchanger with at least one heat-exchange plane, each plane having a module-holder (10, 20, 30, 40, 60) which holds a multiplicity of removeable heat-exchange modules (1, 50). Each individual heat-exchange module (1, 50) has a boundary wall (2, 52) through which the heat passes from the heat-input side of the heat exchanger to the heat-output side. Located on at least one side of the boundary wall (2, 52) is porous, permeable sintered-metal material (4, 6, 54, 56). The module holder (10, 20, 30, 40, 60), together with most of the modules (1, 50), form a heat-flow channel for the heat-input and/or the heat-output side of the heat exchanger.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher in Modulbauweise gemäß den im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.The invention relates to a heat exchanger in modular design according to the features specified in the preamble of claim 1.

Ein Wärmetauscher dieser Art ist durch die US 34 93 042 bekanntgeworden. Er besitzt wenigstens eine Wärmetauscherebene, die jeweils ein Modulaufnahmeteil mit einer Mehrzahl von darin eingebauten Wärmtauscher-Grundmodulen aufweist, wobei die einzelnen Wärmetauscher-Grundmodule jeweils eine Begrenzungswand aufweisen, durch die der Wärmeübergang von der Wärme abgebenden Seite des Wärmetauschers zu der Wärme aufnehmenden Seite des Wärmetauschers erfolgt. Zumindest eine Seite der Begrenzungswand ist mit einer einen ersten Strömungskanal bildenden Packung aus porösem, durchströmbaren Sintermetall versehen und das Modulaufnahmeteil legt zusammen mit den Wärmetauscher-Grundmodulen einen zweiten Strömungskanal für die Wärme abgebende oder die Wärme aufnehmende Seite des Wärmetauschers fest. Trotz der somit verwirklichten Modulbauweise ist es bei dem bekannten Wärmetauscher dennoch nicht möglich, diesen nach seinem Zusammenbau entsprechend einem Baukastenprinzip zu variieren und abzuändern, beispielsweise um sich wandelnden Leistungsforderungen gerecht zu werden. Denn das setzt bei dem bekannten Wärmetauscher die Zerstörung des die Grundmodule aufnehmenden Wärmetauschergehäuses voraus.A heat exchanger of this type is known from US 34 93 042 known. It has at least one heat exchanger level, each a module receiving part with a plurality of them has built-in heat exchanger basic modules, the individual heat exchanger basic modules each have a boundary wall have through which the heat transfer from the heat emitting Side of the heat exchanger to the heat absorbing side of the Heat exchanger takes place. At least one side of the boundary wall is with a packing forming a first flow channel porous, flowable sintered metal and that The module receiving part together with the basic heat exchanger modules places a second one Flow channel for the heat emitting or the heat absorbing Side of the heat exchanger. Despite the thus realized It is still modular in the known heat exchanger not possible to match this after its assembly Modify and change the modular principle, for example, to yourself changing performance requirements to become. Because that sets in the known heat exchanger Destruction of the heat exchanger housing receiving the basic modules ahead.

Bei anderen pulvermetallurgisch gefertigten Wärmetauschern, d. h. Wärmetauschern mit Sintermetall, ist es bekannt, die Wärmeleitung bzw. die Wärmeübertragungsleistung zwischen einer Wärme aufnehmenden Seite und einer Wärme abgebenden Seite dadurch zu verbessern, daß durch Sintern oder sinterähnliche Prozesse erreichte durchströmbare porige Packungen die aktiven Wärmetauschflächen vergrößern. So ist beispielsweise aus der DE-GM 72 27 102 ein Wärmetauscher bekannt, bei dem ein rohrförmiger Strömungskanal mit Sintermetall verfüllt und der rohrförmige Strömungskanal mit einem schlauchförmigen Mantel aus Sintermetall umgeben ist, der wiederum von einem Gehäuse umschlossen wird. Ähnliche Konstruktionen sind aus der DE 14 42 601 A1, der DE 80 01 502 U1 sowie der DE 34 35 319 A1 bekannt. Bei der Konstruktion nach der DE 34 35 319 A1 ist zusätzlich noch das Sintermetall auf einer Seite des Wärmetauschers mit einer Katalysatorsubstanz überzogen, so daß katalytische Reaktoren vorliegen.For other powder metallurgy heat exchangers, d. H. Heat exchangers with sintered metal, it is known that Heat conduction or the heat transfer performance between one Heat-absorbing side and a heat-emitting side to improve that by sintering or sinter-like processes flowable porous packs reached the active ones Enlarge heat exchange areas. For example, from DE-GM 72 27 102 a heat exchanger known in which a tubular Flow channel filled with sintered metal and the tubular one Flow channel with a tubular jacket made of sintered metal is surrounded, which in turn is enclosed by a housing. Similar constructions are known from DE 14 42 601 A1, DE 80 01 502 U1 and DE 34 35 319 A1. During construction according to DE 34 35 319 A1 is also the sintered metal on one side of the heat exchanger with a catalyst substance coated so that catalytic reactors are present.

Aufgrund der großen für den Wärmetausch aktiven inneren Oberfläche des Sintermetalls wiesen diese Wärmetauscher sehr hohe α-Werte bezogen auf die Fläche der die beiden Seiten der Wärmetauscher trennenden Rohrwandung auf. Nachteilig bei derartigen Wärmetauschern ist aber der vergleichsweise hohe Druckverlust in dem porösen Sintermetall bezogen auf die durchströmte Strecke.Due to the large interior active for heat exchange These heat exchangers had a very large surface area of the sintered metal high α values related to the area of the two sides of the Heat exchanger separating pipe wall. A disadvantage of such heat exchangers is the comparatively high one Pressure loss in the porous sintered metal based on that flowed route.

Ein Nachteil aller vorstehend beschriebenen Wärmetauscher besteht darin, daß jeder von ihnen für eine bestimmte Wärmetauscherleistung konzipiert sein muß. Darüber hinaus müssen die bekannten Bauteile ganz speziell auf eine bestimmte Funktion hin, z. B. Rekuperator, Verdampfer etc., ausgelegt sein. Die Herstellungskosten der bekannten Wärmetauscher sind wegen hoher Ausschußraten vergleichsweise hoch, da beim Versintern vorkommende Formveränderungen das gesamte Bauteil unbrauchbar machen können.A disadvantage of all the heat exchangers described above is that each of them is for one certain heat exchanger performance must be designed. In addition, the known components have to be very special a certain function, e.g. B. recuperator, evaporator etc., be designed. The manufacturing costs of the known heat exchangers are comparatively high because of high reject rates, since at Sintering occurring shape changes the entire component can make useless.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher mit Sintermetall zu schaffen, der für unterschiedliche Anwendungszwecke und Leistungen preiswert herzustellen ist.The invention has for its object a heat exchanger to create with sintered metal for different Applications and services are inexpensive to manufacture.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 enthaltenden Merkmalen gelöst. Vor allem dadurch, daß das über Zu- und Abströmbereiche an die Strömungskanäle des Wärmetauscher-Grundmoduls angeschlossene Modulaufnahmeteil zweiteilig, mit gegeneinander abgedichteten halbschalenartigen Gehäuseteilen ausgebildet ist, die sich jederzeit lösen lassen, ergibt sich auf einfache Weise die Möglichkeit, die Module aus dem Modulaufnahmeteil zu entfernen, ohne daß dies eine Zerstörung der Module und/oder des Modulaufnahmeteils bzw. des Wärmetauschergehäuses zur Folge hat. Da sich mehrere Wärmetauscher-Grundmodule mit Sintermetall lösbar in ein Modulaufnahmeteil einsetzen lassen, können auf einfache Art und Weise Wärmetauscher mit unterschiedlichen Leistungsstufen realisiert werden. In ein und dasselbe Modulaufnahmeteil lassen sich eine Mehrzahl von Wärmetauscher-Grundmodulen lösbar einsetzen, d. h. die Wärmetauscher-Grundmodule lassen sich auch nachträglich wieder aus dem oder den Modulaufnahmeteilen entfernen, ohne daß dies eine Zerstörung der Module zur Folge hätte. Durch die Lösbarkeit der Wärmetauscher-Grundmodule in den Modulaufnahmeteilen ist gewährleistet, daß ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher in Modulbauweise nachträglich an unterschiedliche Leistungen angepaßt werden kann. Durch das Einsetzen einer unterschiedlichen Zahl von Wärmetauscher-Grundmodulen in ein Modulaufnahmeteil lassen sich Wärmetauscherebenen mit unterschiedlichen Wärmeleistungen realisieren. Durch die Kombination von mehreren Wärmetauscherebenen mit ein und demselben Wärmetauscher-Grundmodul läßt sich die Leistungsbandbreite beliebig erhöhen. Die miteinander zu einem Wärmetauscher kombinierten Wärmetauscherebenen können sich hinsichtlich Leistung, Funktion und Baugröße voneinander unterscheiden.This task is accomplished with the in the characterizing part of claim 1 containing features solved. Most of all because the over Inflow and outflow areas to the flow channels of the Heat exchanger basic module connected module receiving part in two parts, with half-shell-like housing parts sealed against each other is trained, which can be solved at any time the ability to easily remove the modules from the Remove module receiving part without causing destruction the modules and / or the module receiving part or the Heat exchanger housing results. Since there are several Heat exchanger basic modules with sintered metal detachable in one Have module receptacle inserted, can be done easily and way heat exchangers with different performance levels will be realized. Leave in one and the same module receptacle a plurality of basic heat exchanger modules can be detached insert, d. H. the basic heat exchanger modules can also be used retrospectively from the module mounting part or parts remove without damaging the modules would have. The solubility of the basic heat exchanger modules in the module receiving parts ensures that a Modular heat exchanger according to the invention subsequently to different Services can be adjusted. By inserting one different number of basic heat exchanger modules in one Module receiving part can be used with heat exchanger levels realize different heat outputs. Through the Combination of several heat exchanger levels with one and the same basic heat exchanger module Increase the performance range as desired. The to each other combined heat exchanger levels in terms of performance, function and size differentiate from each other.

Durch Beschichtung einer Sinterpackung mit einer Katalysatorsubstanz lassen sich katalytische Reaktoren für unterschiedliche Zwecke und mit unterschiedlichen Leistungscharakteristika realisieren.By coating a sintered package with a Catalyst substance can be catalytic Reactors for different purposes and with realize different performance characteristics.

Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Wärmetauschers wesentlich unter den Herstellungskosten vergleichbarer konventioneller Wärmetauscher liegen. Dies ist auf die Verwendung von standardisierten Bauteilen - Wärmetauscher- Grundmodul und Modulaufnahmeteil - zurückzuführen. Zusätzlich führen bei der Versinterung auftretende Verformungen nicht dazu, daß der gesamte Wärmetauscher Ausschuß ist, sondern lediglich das jeweilige Grundmodul.A particular advantage is that the Manufacturing costs of the heat exchanger according to the invention much more comparable under manufacturing costs conventional heat exchanger. This is due to the Use of standardized components - heat exchanger Basic module and module receiving part - attributable. In addition, those that occur during sintering Deformations do not affect the entire heat exchanger Committee, but only the respective basic module.

Ausgehend von jeweils vergleichbaren Wärmetauscherleistungen gelingt es mit dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher die Herstellungskosten um mindestens 30% zu senken. Insbesondere bei druckbelasteten Wärmetauschern mit höheren Leistungen können noch höhere Einsparungspotentiale realisiert werden, da sich die kompakte Bauform auf die Größe der druckbelasteten Mantelrohre und Druckdeckel kostengünstig auswirkt. Based on comparable heat exchanger performance succeeds with the heat exchanger according to the invention Reduce manufacturing costs by at least 30%. Especially with pressure-loaded heat exchangers with higher ones Services can have even greater savings potential can be realized because the compact design is based on the Size of the pressure-loaded jacket pipes and pressure cover cost-effective.

Durch die Aufteilung des Massenstroms in viele Teile und deren wärmetechnische Behandlung in den "kurzen" Wärmetauscher-Grundmodulen können die hervorragenden wärmetechnischen Eigenschaften eines mit Sintermetall umgebenen Rohres genutzt werden, ohne daß hierfür vergleichsweise hohe Druckverluste in Kauf genommen werden müssen. Durch den Aufbau eines bestimmten Wärmetauschers aus einer Mehrzahl von Wärmetauscher-Grundmodulen ist es möglich, die bei Wärmetauscher mit Sintermetall auftretenden hohen Druckverluste zu minimieren, da in den Wärmetauscher- Grundmodulen sehr kurze Durchströmstrecken realisiert werden können. Durch parallele Anströmung der Mehrzahl von Wärmetauscher-Grundmodulen lassen sich Druckverluste erreichen, wie sie bei herkömmlichen konventionellen Wärmetauschern, wie z. B. Rohrbündel oder Plattenwärmetauschern, üblich sind.By dividing the mass flow into many parts and their thermal treatment in the "short" Basic heat exchanger modules can be the excellent thermal properties of a pipe surrounded with sintered metal be used without being comparatively high Pressure losses have to be accepted. By the Structure of a certain heat exchanger from a plurality of heat exchanger basic modules it is possible to use the Heat exchangers with high sintered metal To minimize pressure losses, as in the heat exchanger Basic modules very short flow paths can be realized can. By parallel flow of the plurality of Heat exchanger basic modules can be pressure losses achieve as with conventional conventional Heat exchangers, such as B. tube bundle or Plate heat exchangers are common.

Gemäß der besonders bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 2 besteht die Begrenzungswand des Wärmetauscher-Grundmoduls aus einem rohrförmigen Strömungskanal mit kreisförmigen Querschnitt.According to the particularly preferred embodiment Claim 2, the boundary wall of the basic heat exchanger module consists of a tubular flow channel with circular cross section.

Gemäß der bevorzugten Ausgestaltung nach Anspruch 3 umschließt das poröse, durchströmbare Sintermetall den rohrförmigen Strömungskanal und/oder es füllt diesen Strömungskanal im Inneren aus.According to the preferred embodiment according to claim 3, this encloses porous, flowable sintered metal the tubular flow channel and / or it fills this flow channel inside out.

Die weiteren Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The further subclaims relate to advantageous ones Embodiments of the invention.

In der nachfolgenden Beschreibung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.The following description will with reference to the drawing embodiments of the Invention described.

Es zeigtIt shows

Fig. 1a einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines Wärmetauscher-Grundmoduls, Fig. 1a shows a section through a first embodiment of a heat exchanger base module,

Fig. 1b eine perspektivische Darstellung des Wärmetauscher-Grundmoduls von Fig. 1a, FIG. 1b is a perspective view of the heat exchanger base module of FIG. 1a,

Fig. 2A eine Ansicht der Innenseite eines Teiles eines zweiteiligen Modul-Aufnahmeteils, Fig. 2A is a view of the inside of a portion of a two-module-receiving part,

Fig. 2B einen Schnitt durch das in Fig. 2A dargestellte Teil entlang der Linie A-A, Fig. 2B shows a section through the in Fig. 2A part shown along line AA,

Fig. 3A eine analoge Ansicht zu Fig. 2A einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Fig. 3A is a view similar to Fig. 2A of a second embodiment of the present invention,

Fig. 3B eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Wärmetauscherebene, Fig. 3B is a perspective view of an embodiment of a heat exchanger level,

Fig. 4 in analoger Darstellung zu Fig. 2A eine dritte Ausführungsform, Fig. 4 in a representation analogous to Fig. 2A, a third embodiment,

Fig. 5 in analoger Darstellung zu Fig. 2A eine vierte Ausführungsform, Fig. 5 in a representation analogous to Fig. 2A, a fourth embodiment,

Fig. 6 eine zweite Ausführungsform eines Wärmetauscher- Grundmoduls, Fig. 6 shows a second embodiment of a heat exchanger the basic module,

Fig. 7 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Modulaufnahmeteils, und Fig. 7 is a sectional view of another embodiment of a module receiving part, and

Fig. 8 in analoger Darstellung zu Fig. 2A eine weitere Ausführungsform einer Hälfte eines Modulaufnahmeteils. Fig. 8 in an illustration analogous to FIG. 2A, another embodiment of a half of a module receiving part.

Fig. 1a und 1b zeigen eine bevorzugte Ausführungsform eines Wärmetauscher-Grundmoduls 1, das Teil der nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Wärmetauscher ist. Das Wärmetauscher-Grundmodul 1 weist eine rohrförmige Begrenzungswand 2 auf. Die rohrförmige Begrenzungswand 2 bzw. das Rohrstück ist von einer schlauchförmigen äußeren Packung 4 aus porösem, durchströmbaren Sintermetall umgeben. Die Packung 4 umschließt dabei nicht die gesamte Länge der rohrförmigen Begrenzungswand 2. Das Innere der Begrenzungswand 2 ist mit einer inneren Packung 6 aus porösem, durchströmbaren Sintermetall ausgefüllt. Wiederum ist nicht die gesamte Länge der Begrenzungswand 2 sondern nur ein Teil davon mit Sintermetall ausgefüllt. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind die Länge der Ausfüllung und der Umhüllung der Begrenzungswand 2 durch die äußere und innere Packung aus Sintermetall gleich. Die von den Packungen 4 bzw. 6 nicht umhüllten oder ausgefüllten Teile der Begrenzungswand 2 bilden Anschlußstücke 5 bzw. 7. Das Innere der Begrenzungswand 2 bildet einen inneren Strömungskanal 8 für die Wärme abgebende oder Wärme aufnehmende Seite. Die Lage der äußeren Packung 4 definiert einen äußeren Strömungskanal 9. Fig. 1a and 1b show a preferred embodiment of a heat exchanger base module 1, part of the heat exchanger according to the invention is described below. The basic heat exchanger module 1 has a tubular boundary wall 2 . The tubular boundary wall 2 or the tube piece is surrounded by a tubular outer packing 4 made of porous, flowable sintered metal. The pack 4 does not enclose the entire length of the tubular boundary wall 2 . The inside of the boundary wall 2 is filled with an inner packing 6 made of porous, flowable sintered metal. Again, not the entire length of the boundary wall 2 but only a part of it is filled with sintered metal. In the embodiment shown in FIG. 1, the length of the filling and the covering of the boundary wall 2 by the outer and inner packing made of sintered metal are the same. The parts of the boundary wall 2 which are not enveloped or filled by the packs 4 and 6 form connecting pieces 5 and 7 . The interior of the boundary wall 2 forms an inner flow channel 8 for the heat-emitting or heat-absorbing side. The position of the outer packing 4 defines an outer flow channel 9 .

Fig. 2A und 2B zeigen eine erste Ausführungsform eines Modulaufnahmeteils eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers in Modulbauweise. Fig. 2A zeigt eine Hälfte des Modulaufnahmeteils 10 von innen und Fig. 2B zeigt das gesamte aus zwei Teilen gemäß Fig. 2A bestehende Modulaufnahmeteil 10 im Schnitt entlang der Linie A-A von Fig. 2A. Das Modulaufnahmeteil 10 weist eine Modulhalterung 12 auf, in die das Wärmetauscher-Grundmodul 1 eingesetzt wird. Aus Fig. 2A sind die verschiedenen Strömungskanäle für das Wärme aufnehmende und Wärme abnehmende Medium zu erkennen. Die Anschlußstücke 5 und 7 des Wärmetauscher- Grundmoduls 1 münden in Bereiche 14 und 15, in die das im inneren Strömungskanal 8 geführte Medium zugeführt wird bzw. aus dem dieses Medium abgeführt wird. In ringförmigen Bereichen 16 und 17 wird das die äußere Packung 4 aus Sintermetall durchströmende Medium zu- und abgeführt. Die beiden Teile des Modulaufnahmeteils 10 werden wie aus Fig. 2B ersichtlich zusammengesetzt und mittels Schrauben 18 verschraubt. Die zwei Teile des Modulaufnahmeteiles 10 und die Strömungskanäle für das Wärme aufnehmende oder Wärme abgebende Medium werden durch Dichtungen 19 abgedichtet. Figs. 2A and 2B show a first embodiment of a module receiving part of a heat exchanger according to the invention of modular design. Fig. 2A shows a half of the module receiving part 10 from the inside and Fig. 2B shows the whole of two parts according to FIG. 2A existing module receiving part 10 along the line AA of Fig. 2A in section. The module receiving part 10 has a module holder 12 , in which the basic heat exchanger module 1 is inserted. The various flow channels for the heat-absorbing and heat-absorbing medium can be seen from FIG. 2A. The connectors 5 and 7 of the heat exchanger basic module 1 open into areas 14 and 15 , into which the medium guided in the inner flow channel 8 is supplied or from which this medium is removed. The medium flowing through the outer packing 4 of sintered metal is fed in and out in annular regions 16 and 17 . The two parts of the module receiving part 10 are assembled as shown in FIG. 2B and screwed together by means of screws 18 . The two parts of the module receiving part 10 and the flow channels for the heat-absorbing or heat-dissipating medium are sealed by seals 19 .

Fig. 3A und 3B zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 3A zeigt in analoger Darstellung zu Fig. 2A eine Hälfte 20a eines Modulaufnahmeteils 20 für neun speichenförmig angeordnete Wärmetauscher-Grundmodule 1, wobei lediglich ein Wärmetauscher-Grundmodul 1 eingezeichnet ist. Fig. 3B zeigt eine perspektivische Darstellung einer auseinandergenommenen Wärmetauscherebene mit den zwei Hälften 20a und 20b eines Modulaufnahmeteils 20 in der sich acht Wärmetauscher- Grundmodule 1 nach Art der Speichen eines Rades in Modulhalterungen 22 einlegen lassen. Das Modulaufnahmeteil 20 weist in zusammengesetztem Zustand eine ringzylindrische Form mit einer inneren Zylinderwand 24 und einer äußeren Zylinderwand 25 auf. Die Anschlußstücke 5 und 7 der Wärmetauscher-Grundmodule 1 durchsetzen die innere Zylinderwand 24 und die äußere Zylinderwand 25. Das in den inneren Strömungskanälen 8 strömende Wärmetransportmedium wird im Bereich der inneren Zylinderwand 24 zugeführt und strömt über die Anschlußstücke 5 in die inneren Strömungskanäle 8. Über die Anschlußstücke 7 strömt das Wärmetransportmedium aus der Wärmetauscherebene wieder heraus. Das die äußere Packung 4 aus Sintermetall durchströmende Wärmetransportmedium wird in den Bereichen 26 bzw. 27 zugeführt bzw. abgeführt. Die Ausführungsformen der Wärmetauscherebenen gemäß Fig. 3A bzw. 3B sind besonders vorteilhaft einzusetzen, wenn ein besonders guter Druckabgleich zwischen den einzelnen Modulen gewünscht wird, da die Anströmstrecken der einzelnen Wärmetauscher- Grundmodule völlig identisch sind. Wie in Fig. 3A angedeutet läßt sich die Wärmetauscherebene in einen rohrförmigen oder zylindrischen Druckmantel 28 einsetzen. Fig. 3A and 3B show a second embodiment of the present invention. FIG. 3A shows, in an analogous representation to FIG. 2A, a half 20 a of a module receiving part 20 for nine basic heat exchanger modules 1 arranged in the form of a spoke, only one basic heat exchanger module 1 being shown. Fig. 3B shows a perspective view of a disassembled heat exchanger level with the two halves 20 a and 20 b of a module receiving part 20 in which eight heat exchanger basic modules 1 can be inserted into module brackets 22 in the manner of the spokes of a wheel. In the assembled state, the module receiving part 20 has an annular cylindrical shape with an inner cylinder wall 24 and an outer cylinder wall 25 . The connecting pieces 5 and 7 of the heat exchanger basic modules 1 pass through the inner cylinder wall 24 and the outer cylinder wall 25 . The heat transport medium flowing in the inner flow channels 8 is supplied in the region of the inner cylinder wall 24 and flows into the inner flow channels 8 via the connection pieces 5 . The heat transfer medium flows out of the heat exchanger level again via the connecting pieces 7 . The heat transport medium flowing through the outer packing 4 of sintered metal is supplied or discharged in the regions 26 and 27 . The embodiments of the heat exchange layers as shown in FIG. 3A and 3B are especially advantageous to use when it is desired, a particularly good pressure balance between the individual modules, since the Anströmstrecken of the individual heat exchanger base modules are completely identical. As indicated in FIG. 3A, the heat exchanger level can be inserted into a tubular or cylindrical pressure jacket 28 .

Fig. 4 zeigt eine eine dritte Ausführungsform einer Wärmetauscherebene mit einem Modulaufnahmeteil 30 bestehend aus zwei Hälften 30a und 30b. Bei dieser Wärmetauscherebene sind in das Modulaufnahmeteil 30 vier Wärmetauscher- Grundmodule 1 in Modulhalterungen 32 eingesetzt. Die Achsen der inneren Strömungskanäle 8 der einzelnen Wärmetauscher- Grundmodule 1 liegen in dem Modulaufnahmeteil 30 mit kreisförmigem Querschnitt parallel zu den Seiten eines einbeschriebenen Quadrats. Die Anschlußstücke 5 der Wärmetauscher-Grundmodule 1 münden in einen Bereich 33a eines ersten Einlaßkanales und in einen Bereich 35a eines zweiten Einlaßkanales für das im inneren Strömungskanal 8 strömenden Wärmetransportmedium. Die Anschlußstücke 7 der Wärmetauscher-Grundmodule 1 münden in einen Bereich 33b eines ersten Auslaßkanales und in einen Bereich 35b eines zweiten Auslaßkanales. Das in dem äußeren Strömungskanal 9 strömende Wärmetransportmedium wird in den Bereichen 36 und 37 zugeführt und aus einem Sammelbereich 38 wieder dem Wärmetauscher bzw. der Wärmetauscherebene entzogen. Das Wärmetransportmedium wird dabei in den Wärmetauscher- Grundmodulen 1 im Gegenstrom geführt. Fig. 4 shows a third embodiment of a heat exchanger level with a module receiving part 30 consisting of two halves 30 a and 30 b. At this heat exchanger level, four heat exchanger basic modules 1 are inserted into module holders 32 in the module receiving part 30 . The axes of the inner flow channels 8 of the individual heat exchanger basic modules 1 lie in the module receiving part 30 with a circular cross section parallel to the sides of an inscribed square. The connectors 5 of the heat exchanger basic modules 1 open into an area 33 a of a first inlet channel and into an area 35 a of a second inlet channel for the heat transport medium flowing in the inner flow channel 8 . The connectors 7 of the heat exchanger basic modules 1 open into an area 33 b of a first outlet channel and into an area 35 b of a second outlet channel. The heat transport medium flowing in the outer flow channel 9 is supplied in the regions 36 and 37 and withdrawn from the collecting region 38 again from the heat exchanger or the heat exchanger level. The heat transport medium is guided in counter-current in the heat exchanger basic modules 1 .

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Hälfte 40a eines Modulaufnahmeteils 40 einer Wärmetauscherebene, die wie die Wärmetauscherebene von Fig. 3B Platz für acht Wärmetauscher-Grundmodule 1 bietet. Der Außendurchmesser des Modulaufnahmeteils 20 ist jedoch dabei kleiner als der Außendurchmesser des Modulaufnahmeteils 20. Die Anschlußstücke 5 der Wärmetauscher-Grundmodule 1 münden in einen Bereich 42, über den das im inneren Strömungskanal 8 fließende Wärmetransportmedium zugeführt wird. Die Anschlußstücke 7 der Wärmetauscher-Grundmodule 1 münden in Bereiche 44 und 45 aus denen das im inneren Strömungskanal 8 strömende Wärmetransportmedium abgezogen wird. Das im äußeren Strömungskanal 9 strömende Wärmetransportmedium wird in einem Bereich 46 zugeführt und aus Bereichen 48 und 49 abgezogen. Fig. 5 shows a further embodiment of a half 40 a of a module receiving part 40 of a heat exchanger level, which, like the heat exchanger level of Fig. 3B, offers space for eight basic heat exchanger modules 1 . However, the outer diameter of the module receiving part 20 is smaller than the outer diameter of the module receiving part 20 . The connecting pieces 5 of the heat exchanger basic modules 1 open into an area 42 via which the heat transport medium flowing in the inner flow channel 8 is fed. The connectors 7 of the heat exchanger basic modules 1 open into areas 44 and 45 from which the heat transport medium flowing in the inner flow channel 8 is drawn off. The heat transport medium flowing in the outer flow channel 9 is supplied in a region 46 and withdrawn from regions 48 and 49 .

Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch ein Wärmetauscher- Grundmodul 50 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das Wärmetauscher-Grundmodul 50 weist eine rohrförmige Begrenzungswand 52 auf. Die rohrförmige Begrenzungswand 52 ist von einer schlauchförmigen äußeren Packung 54 aus porösem, durchströmbaren Sintermetall umgeben, die leicht konisch geformt ist. Die Packung 54 umschließt dabei nicht die gesamte Länge der rohrförmigen Begrenzungswand 52. Das Innere der Begrenzungswand 52 ist mit einer inneren Packung 56 aus porösem, durchströmbaren Sintermetall ausgefüllt. Die von den Packungen 54 und 56 nicht umhüllten oder ausgefüllten Teile der Begrenzungswand 52 bilden Anschlußstücke 55 und 57. Das Innere der Begrenzungswand 52 bildet einen inneren Strömungskanal 58 für die Wärme abgebende oder Wärme aufnehmende Seite. Die Lage der äußeren Packung 54 definiert einen äußeren Strömungskanal 59. Abgesehen von der konisch geformten äußeren Sinterpackung 54 stimmt das Wärmetauscher-Grundmodul 50 mit dem Grundmodul 1 überein. Fig. 6 shows a section through a heat exchanger base module 50 according to a second embodiment. The basic heat exchanger module 50 has a tubular boundary wall 52 . The tubular boundary wall 52 is surrounded by a tubular outer packing 54 made of porous, flowable sintered metal, which is slightly conical in shape. The pack 54 does not enclose the entire length of the tubular boundary wall 52 . The inside of the boundary wall 52 is filled with an inner packing 56 made of porous, flowable sintered metal. The parts of the boundary wall 52 which are not enveloped or filled by the packs 54 and 56 form connecting pieces 55 and 57 . The interior of the boundary wall 52 forms an inner flow channel 58 for the heat-emitting or heat-absorbing side. The location of the outer packing 54 defines an outer flow channel 59 . Apart from the conically shaped outer sintered packing 54 , the basic heat exchanger module 50 corresponds to the basic module 1 .

Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Wärmetauscherebene bestehend aus einem einteiligen Modulaufnahmeteil 60 in das ein konisch geformtes Wärmetauscher-Grundmodul 50 eingesetzt werden kann. Die Wärmetransportmedien werden im Gegenstrom oder im Gleichstrom durch die Strömungskanäle 58 bzw. 59 geführt. Werden mehrere unterschiedliche Wärmetauscherebenen mit unterschiedlichen Funktionen miteinander verbunden, kann es unter Umständen notwendig sein, ein oder mehrere Ebenen blind zu schalten. Zu diesem Zweck sind Strömungskanäle 62 vorgesehen. FIG. 7 shows a section through a further embodiment of a heat exchanger level consisting of a one-piece module receiving part 60 into which a conically shaped basic heat exchanger module 50 can be inserted. The heat transport media are conducted in countercurrent or in cocurrent through the flow channels 58 and 59 , respectively. If several different heat exchanger levels with different functions are connected to each other, it may be necessary to blind one or more levels. Flow channels 62 are provided for this purpose.

Fig. 8 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer Wärmetauscherebene mit einem Modulaufnahmeteil 70, bei der sieben Wärmetauscher-Grundmodule 50 senkrecht in Modulhalterungen 72 angeordnet sind. Das Wärmetransportmedium durchströmt den äußeren Strömungskanal der Wärmetauscher- Grundmodule 50 und wird im Bereich 73 gesammelt und kann einem nicht dargestellten Abscheidemechanismus zugeführt werden. Das im inneren Strömungskanal strömende Wärmetransportmedium kann auch durch Kanäle 74 und 75 geführt werden. Im Randbereich des Modulaufnahmeteils 70 sind umlaufende Strömungskanäle 76 vorgesehen, die in ihrer Funktion den Kanälen 62 entsprechen. Ein senkrechter Schnitt durch die Modulhalterungen 72 entspricht der Schnittdarstellung gemäß Fig. 7. FIG. 8 schematically shows a further embodiment of a heat exchanger level with a module receiving part 70 , in which seven basic heat exchanger modules 50 are arranged vertically in module holders 72 . The heat transport medium flows through the outer flow channel of the heat exchanger basic modules 50 and is collected in the area 73 and can be fed to a separation mechanism, not shown. The heat transport medium flowing in the inner flow channel can also be passed through channels 74 and 75 . Circumferential flow channels 76 are provided in the edge area of the module receiving part 70 , which function correspond to the channels 62 . A vertical section through the module holders 72 corresponds to the sectional illustration according to FIG. 7.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 8 ist besonders für Kaltverdampfer geeignet. Es konnte empirisch ermittelt werden, daß ein ansonsten unverändertes Wärmetauscher- Grundmodul 50 zur Kaltverdampfung von R12 für die Kühlung von Druckluft etwa 20% höhere Wärmeübergangs-Werte erbrachte, wenn es gemäß der Ausführungsform von Fig. 7A, 7B und 8 senkrecht mit einer Dampfführung von unten nach oben angeordnet wurde und nicht waagrecht. Gleichzeitig konnte der Dampf hierbei bis zu 5°C überhitzt werden, ohne daß hieraus eine meßbare Verschlechterung der Luftaustrittstemperatur resultierte.The embodiment according to FIG. 8 is particularly suitable for cold evaporators. It could be empirically determined that an otherwise unchanged basic heat exchanger module 50 for the cold evaporation of R12 for the cooling of compressed air produced approximately 20% higher heat transfer values if, according to the embodiment of FIGS. 7A, 7B and 8, it was vertical with a steam guide of was arranged at the bottom and not horizontally. At the same time, the steam could be overheated up to 5 ° C without resulting in a measurable deterioration in the air outlet temperature.

Mit den vorstehend beschriebenen Wärmetauschern gelang es beispielsweise, Module zur Drucklufttrocknung zu konzipieren, die im Rekuperationsteil bei einer Durchströmlänge von 65 mm eine Temperaturabsenkung von 18,5°C bei einer Eintrittstemperatur von 35°C bewältigen und im Kaltverdampfer eine Verdampfungstemperatur von 0°C bei einer Durchströmstrecke von lediglich 45 mm zeigten. Bei gleichen Randparametern beträgt die abgewickelte Länge eines Koaxialwärmetauschers (Rekuperator + Kaltverdampfer) ca. 6 m. Beide Wärmetauscher erfüllen das Kriterium, ein gesamt Druckabfall von ca. 160 mbar nicht zu überschreiten.With the heat exchangers described above it succeeded For example, modules for compressed air drying too design that in the recuperation section at a Flow length of 65 mm a temperature reduction of Cope with 18.5 ° C at an inlet temperature of 35 ° C and in the cold evaporator at an evaporation temperature of 0 ° C showed a flow path of only 45 mm. At The developed length is the same as the boundary parameters Coaxial heat exchanger (recuperator + cold evaporator) approx. 6 m. Both heat exchangers meet the criterion of an overall pressure drop not to exceed about 160 mbar.

Aus diesem Beispiel kann abgeleitet werden, daß die Durchströmstrecken von Wärmetauschern in Modulbauweise gemäß der vorliegenden Erfindung mit Sintermetall größenordnungsgemäß bei 2% konventioneller Systeme liegen. Der Wärmeübergang kann unabhängig von Stoff und Phase bei gleicher Größe um den Faktor 10 verbessert werden, so daß größenordnungsmäßig etwa 10% der Rohrwandfläche eines konventionellen Wärmetauschers benötigt werden.From this example it can be deduced that the Flow through heat exchangers in modular design according to the present invention with sintered metal are on the order of 2% of conventional systems. The heat transfer can be the same size regardless of substance and phase Factor 10 can be improved, so that on the order of magnitude 10% of the pipe wall area of a conventional heat exchanger are needed.

Claims

1. Heat exchanger in modular design with at least one heat exchanger level, each having a module receiving part ( 10 ; 20 ; 30 ; 40 ; 60 ) with at least one basic heat exchanger module ( 1 ; 50 ) installed therein, the at least one basic heat exchanger module ( 1 ; 50 ) has a boundary wall ( 2 ; 52 ) through which the heat transfer from the heat-emitting side of the heat exchanger to the heat-absorbing side of the heat exchanger takes place, at least one side of the boundary wall ( 2 ; 52 ) forming a first flow channel ( 9 ) Packing ( 4, 6; 54, 56 ) made of porous, flowable sintered metal is provided, and the module receiving part ( 10; 20; 30; 40; 60 ) together with the at least one basic heat exchanger module ( 1; 50 ) has a second flow channel ( 8 ) for the heat emitting or the heat absorbing side of the heat exchanger, characterized in that the module receiving part ( 10; 20; 30; 40; 60 ) is in two parts and which includes at least one basic heat exchanger module in the manner of two half-shells which are sealed off from one another and inflow and outflow regions ( 14, 15 and 16, 17 ) for the one guided in the first and second flow channels ( 8 and 9 ) Have medium into which connection pieces ( 5, 7 ) of the at least one heat exchanger basic module ( 1; 50 ) flow out.

2. Heat exchanger in modular design according to claim 1, characterized in that the boundary wall ( 2; 52 ) of the heat exchanger basic module ( 1; 50 ) is designed as a tubular flow channel with a particular circular cross section.

3. heat exchanger in modular design according to claim 2, characterized, that the porous, flowable sintered metal is a part of Length extension of the tubular flow channel hose-like encloses and / or inside the tubular flow channel part of its length is the cross section completely filled out.

4. Heat exchanger in modular design according to one of claims 2 and 3, characterized in that the individual heat exchanger basic modules ( 1 ) in the manner of a tube bundle heat exchanger are arranged vertically next to each other in the module receiving part ( 40 ).

5. Heat exchanger in modular design according to claim 4, characterized in that the heat exchanger basic modules ( 50 ) are conically shaped.

6. Modular heat exchanger according to one of claims 2 and 3, characterized in that the individual heat exchanger basic modules are arranged in a plane next to each other in the module receiving part ( 20; 30; 40 ;).

7. Heat exchanger in modular design according to claim 6, characterized in that the heat exchanger basic modules ( 1 ) are arranged in the manner of the spokes of a wheel in the module receiving part ( 20 ).

8. Modular heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the boundary wall ( 2; 52 ) made of aluminum and the sintered metal made of porous sintered aluminum powder or granules.

9. Heat exchanger in modular design according to one of the preceding claims, characterized in that the module receiving part ( 10; 20; 30; 40; 60 ) has a circular cross section.

10. Modular heat exchanger according to one of the previous claims, characterized in that the sintered metal packs with a Catalyst substance are coated.

11. Modular heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the individual heat exchanger levels with regard to structure and performance characteristics are different.

12. Heat exchanger in modular design according to claim 11, characterized characterized in that the individual heat exchanger levels arranged within a common pressure jacket are.