DE4009997C2 - Verdampfer - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Verdampfer gemäß dem Oberbegriff des Hauptan
spruchs.
Die Erfindung bezieht sich auf Verdampfer, wie sie beispielsweise in Fahrzeug-
Klimaanlagen verwendet werden. Ein solcher Verdampfer ist beispielsweise in
der EP 0 325 261 A1 offenbart. Dieser Verdampfer umfaßt ein gewundenes fla
ches Rohr, durch welches eine Kühlmittel fließt, sowie gewellte Metallbleche, die
zwischen geraden Abschnitten des gewundenen Rohrs angeordnet sind. In diese
gewellten Metallbleche ist eine Vielzahl von Klappen oder Flügeln eingeschnitten.
Ferner zeigt die DE 38 43 305 A1 einen Wärmetauscher, nämlich einen Verflüs
siger einer Fahrzeugklimaanlage, bei dem das Kältemittel durch in mehrere Ka
näle unterteilte Flachrohre geführt wird und im Kreuzstrom hierzu Umgebungs
luft längs zickzack- oder wellenförmig gefalteter Lamellen geführt wird. Die La
mellen sind zwischen zwei benachbarten Flachrohren angeordnet, die in Form
einer serpentinenförmig gebogenen Rohrschlange zusammenhängen, wobei zwei
Rohrschlangen parallel geschaltet sind und weisen jalousieförmige Schlitze auf, die
aufgestellt sind, eine Breite von weniger als 1 mm und einen Anstellwinkel
von mehr als 30° haben.
Wenn Luft mit Hilfe von Verdampfern gekühlt wird, kondensiert Wasserdampf
aus der Luft, und das Kondensat lagert sich an den Rippen in Form von Wasser
tropfen ab, die sich von den Rippen lösen und unter Schwerkrafteinfluß herab
fallen. Damit sich das Wasser besser ablöst, ist versucht worden, die Oberfläche
der Rippen einer chemisch-hydrophilen Behandlung zu unterwerfen.
Wenn die Rippen mit Klappen oder Flügeln versehen werden, bestimmt sich de
ren Form vor allem aus einer Verbesserung der Kühlleistung des Verdampfers
und einer Unterdrückung der Zunahme der Druckverluste, ohne daß die Lös
barkeit von Wassertropfen von den Klappen oder Flügeln eine Rolle spielt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verdampfer zu schaffen, bei dem die Lösbar
keit des Kondenswassers von den Rippen verbessert ist.
Ein erfindungsgemäßer Verdampfer umfaßt gewellte Rippen mit flachen Berei
chen, die in den flachen Bereichen mit Klappen oder Flügeln versehen sind, die
in paralleler Anordnung quer zu den flachen Bereichen verlaufen. Der Verdamp
fer ist dadurch gekennzeichnet, daß die gewellten Rippen ein Zwischenraumverhältnis H/P von 0,75 bis
0,90 aufweisen, wobei (P) die Teilung der flachen Bereiche der Rippen
und (H)
die Höhe der Flügel ist, daß die Teilung (P) der flachen Bereiche der Rippen 1,8 bis 2,2 mm
beträgt, und daß die Breite (W) der Flügel 2,3 bis 2,7 mm und
der Flügelwinkel 28 bis 38 Grad beträgt.
Der erfindungsgemäße Verdampfer erbringt eine bessere Kühlleistung. Die
Druckverluste nehmen weniger stark zu. Wassertropfen werden leicht abgesto
ßen.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Rippe eines erfindungsgemäßen
Verdampfers;
Fig. 2 zeigt ein Diagramm zu den Charakteristika des Verdampfers;
Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung des Verdampfers zu
Fig. 1;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Teildarstellung einer Rippe in Vorderan
sicht;
Fig. 5 ist eine Teildarstellung der Rippe in einem senkrechten
Schnitt;
Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungs
form eines Verdampfers in ihrer Gesamtheit.
Fig. 3 zeigt eine Verdampfer gemäß der Erfindung, der ein zickzackförmiges,
flaches Rohr 12, das aus einem Aluminium-Extrudat besteht und parallele
Kühlkanäle 11 aufweist, mit ausgestellten Flügeln versehene, gewellte Rippen
13, die aus Aluminium-Lötblech bestehen und zwischen den aneinander angren
zenden geraden Rohrabschnitten des flachen Rohres 12 angeordnet sind, und ei
nen Einlaß-Stutzen 14 sowie einen Auslaß-Stutzen 15 an den Enden des fla
chen Rohres 12 umfaßt. Das flache Rohr 12 und die Rippen 13 sind auf ihren
Oberflächen mit einem hydrophilen Film überzogen.
Wie im einzelnen in Fig. 4 gezeigt ist, umfaßt die gewellte Rippe 13 flache Be
reiche 21, die parallel zueinander angeordnet sind, und U-förmig gebogene Be
reiche 22, die die benachbarten Enden von jeweils zwei flachen Bereichen 21,
die auf einer Seite liegen, verbinden. Die flachen Bereiche 21 sind mit Klappen
oder Flügeln 23 versehen, die parallel zueinander angeordnet sind und sich quer
über die gesamte Breite erstrecken. Zwischen den aneinander angrenzenden
Klappen oder Flügeln 23 wird ein Schütz 24 durch Schneiden und Ausbiegen
hergestellt. Wie Fig. 5 zeigt, sind die Flügel 23 in den flachen Bereichen 21 in
vier Gruppen S1 bis S4 unterteilt. Die Flügel in jeder Gruppe sind in die selbe
Richtung gerichtet.
Fig. 1 zeigt wesentliche Faktoren bei der Gestaltung der Rippen 13. Die in der
Zeichnung angegebenen Buchstaben haben folgende Bedeutung:
P: Teilung oder Abstand der flachen Bereiche der Rippen (mm)
θ: Anstellwinkel der Flügel (Grad)
W: Breite der Flügel (mm)
H: Höhe der Flügel in Austellrichtung (mm)
G: Zwischenraum (P-H) zwischen den Flügeln (mm).
P: Teilung oder Abstand der flachen Bereiche der Rippen (mm)
θ: Anstellwinkel der Flügel (Grad)
W: Breite der Flügel (mm)
H: Höhe der Flügel in Austellrichtung (mm)
G: Zwischenraum (P-H) zwischen den Flügeln (mm).
Bei der gewellten Rippe, die zuvor beschrieben worden ist, fließt kondensier
ter Dampf, also Wasser von einem flachen Bereich 21 abwärts durch die Schlit
ze 24 bis zum nächsten flachen Bereich 21. Das Wasser fließt umso leichter ab,
je geringer die Teilung P ist. Wenn die Höhe H der Flügel 23 konstant ist, so ist
die Teilung P umso geringer, je geringer der Zwischenraum G zwischen den Flü
geln ist. Eine möglichst geringe Teilung P ermöglicht einen leichten Abfluß des
kondensierten Wassers.
Die bevorzugten spezifischen numerischen Werte der angegebenen Faktoren
sind wie folgt: P = 1,8 bis 2,2; θ = 28 bis 38; W = 2,3 bis 2,7. Die Höhe der Flügel
läßt sich berechnen aus der Gleichung: H = W × tan θ.
Als ein weiterer Faktor, der als Maßstab für die Gestaltung der Rippen dienen
kann, wird das Zwischenraumverhältnis H/P definiert. Je größer dieses Ver
hältnis ist, umso größer ist der Effekt, der es ermöglicht, daß das kondensierte
Wasser nach unten fließt.
Die Tabelle 1 zeigt spezifische Werte der zuvor erläuterten Faktoren im Zu
sammenhang.
Obgleich das Zwischenraumverhältnis nur nach dem Einfluß auf das Abfließen
des Kondenswassers ausgewählt ist, sind Kühlleistung und Druckverlust eben
falls wichtige Charakteristika des Verdampfers. Fig. 2 ist ein Diagramm, das
die Beziehung zeigt zwischen dem Zwischenraumverhältnis und diesen beiden
Charakteristika und dem Einfluß auf die Freigabe von Wasser. Die angegebenen
Werte und Daten sind Meßergebnisse, die erzielt wurden unter Verwendung ei
nes Verdampfers mit einer Breite A von 320 mm, einer Höhe B von 230 mm und
eine Tiefe C von 90 mm (Fig. 3). Diese Abmessungen können verändert werden,
jedoch beträgt die Tiefe vorzugsweise 65 bis 110 mm.
Fig. 2 läßt erkennen, daß das Zwischenraumverhältnis H/P im Bereich von 0,75
bis 0,9 alle Anforderungen erfüllt.
Wenn die erwähnten Faktoren im Zusammenhang betrachtet werden, ist es
wünschenswert, den Flügelwinkel θ klein zu halten, wenn die Breite W der Flü
gel groß ist, und umgekehrt, so daß die Teilung P verringert wird, oder der Flü
gelwinkel θ sollte groß sein zur Vergrößerung der Teilung P.
Fig. 6 zeigt einen anderen Verdampfer gemäß der Erfindung. Dieser Verdampfer
umfaßt flache Rohre 31, die parallel zueinander angeordnet sind, und gewellte
Rippen 32, die zwischen benachbarten flachen Rohren 31 liegen. Jedes flache
Rohr 31 umfaßt zwei Lötbleche 33, die trogförmig gepreßt sind und gegenein
ander anliegend miteinander verbunden sind und miteinander einen Kältemit
telkanal bilden. Das flache Rohr 31 ist in seinem oberen Bereich mit Auswöl
bungen 34 versehen. Benachbarte Auswölbungen 34 sind miteinander verbunden
und bilden einen Einlaß- bzw. Verteilerbehälter. Ein Einlaßrohr 36 und ein Aus
laßrohr 37 sind mit dem Sammelbehälter 35 verbunden. Die gewellten Rippen
32 entsprechen den Rippen 13 des Verdampfers gemäß Fig. 3.
Claims (1)
- Verdampfer zur Verwendung in Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, mit gewell ten Rippen, die flache Bereiche aufweisen, die mit Flügeln versehen sind, die parallel zueinander in Querrichtung der flachen Bereiche verlaufen, dadurch ge kennzeichnet, daß die gewellten Rippen ein Zwischenraumverhältnis (H/P) von 0,75 bis 0,90 aufweisen, wobei (P) die Teilung der flachen Bereiche der Rippen und (H) die Höhe der Flügel ist, daß die Teilung (P) der flachen Bereiche der Rip pen 1,8 bis 2,2 mm beträgt, und daß die Breite (W) der Flügel 2,3 bis 2,7 mm und der Flügelwinkel 28 bis 38 Grad beträgt.
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