DE4234006A1 - Profilrohr für Wärmetauscher - Google Patents

Profilrohr für Wärmetauscher

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Description

Die Erfindung betrifft ein Profilrohr für Wärmetauscher mit einem sich in Rohrlängsrichtung erstreckenden kreiszylinderförmigen Kanal, eine Wärmetauschermatrix mit derartigen Profilrohren sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Profilrohres.
Für Rohrwärmetauscher ist aufgrund des weiten Einsatzspektrums eine Vielzahl von Profilrohren bekannt. So werden Rohrwärmetauscher deren Matrix sich aus kreisrunden Profilrohren zusammensetzt, in zahlrei­ chen Anwendungen, wie beispielsweise in der Verfahrenstechnik oder im Heizungsbau eingesetzt. Kreisrunde Profilrohre zeichnen sich durch geringe Herstellungskosten und hohe Druckbeständigkeit bei Beauf­ schlagung mit Innendruck aus. Werden jedoch Matrizen mit kreisrunden Profilrohren mit hoher Geschwindigkeit umströmt, führt dies zu uner­ wünscht hohen Druckverlusten und Turbulenzen im umströmenden Fluid. Diese Turbulenzen können die Rohre der Matrix zu Schwingungen an­ regen, die die Dauerfestigkeit der Matrix und deren Wirksamkeit ge­ fährden. Diese Umstände führten zu strömungsmechanisch günstiger ausgebildeten lanzettförmigen oder ovalen Profilrohren wie sie in der DE 33 27 660 A1 oder EP 306 899 B1 bzw. in der DE 36 10 618 AI offen­ bart sind. Solche Profilrohre sind inzwischen mittels Biegeumformver­ fahren kostengünstig herstellbar, wodurch deren Verwendung in Kreuz-Gegenstrom-Wärmetauschern mit U-förmig gebogenen Pro­ filrohren, beispielsweise gemäß der DE 36 10 618 A1 erfolgsver­ sprechende Anwendungsmöglichkeiten auch in der Luft- und Raumfahrt ergeben. Hierbei sei an Kreisprozeß optimierende Verwendungen bei Gasturbinen und Dieselmotoren von Flug- und Fahrzeugantrieben sowie von stationären Anlagen gedacht. Stehen lanzett-, ellipsenförmige oder ovale Profilrohre unter hohem Innendruck, zeigen sich schnell deren Einsatzgrenzen, da der hohe Druck zum Aufblähen und im ungün­ stigsten Fall zur Leckage führt.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein gattungs­ gemäßes Profilrohr anzugeben, welches bei hohem Innendruck die notwendige Lecksicherheit und ein optimales Umströmungsverhalten mit günstigen thermo-mechanischen Eigenschaften aufweist. Hiezu ist eine kompakte Matrix hoher Durchlässigkeit für Profilrohrwärmetauscher anzugeben, die Schwingungsanregungen der Profilrohre weitgehend vermeidet. Zudem ist ein Verfahren zur einfachen Herstellung solcher Profilrohre zu benennen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bezüglich des Profilrohrs dadurch gelöst, daß das Profilrohr eine symmetrische, tropfenprofilförmige Außenkontur aufweist, deren vorderer Profilabschnitt stumpf und deren hinterer Profilabschnitt scharf zuläuft.
Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, aufgrund der strömungsmechanisch günstigen äußeren Tropfenform den Strömungs­ widerstand bei schnell umströmten Matrizen deutlich zu reduzieren und gleichzeitig ablösungsbedingte Turbulenzen, welche für die Schwingungsanregung ursächlich sind, weitgehend zu vermeiden. Zudem gewährleistet der kreisförmige Kanalquerschnitt die höchstmögliche Druckfestigkeit und Verformungssteifigkeit. Somit wird auch höchsten Anforderungen an die Leckagesicherheit insbesondere im Hinblick auf die mögliche Verwendung von Wasserstoff zur Durchströmung des Kanals Rechnung getragen. Zudem erlaubt die Tropfenprofilform ein für die Wärmeübertagung günstiges Oberflächen/Volumenverhältnis.
Für ein gleichmäßiges Temperatur- und Dehnungsverhalten wird die symmetrische Weiterbildung des Profilrohres gemäß Anspruch 2 bevor­ zugt. Das Profilrohr ist somit bezüglich seiner Sehnenebene symme­ trisch ausgebildet.
Um einen möglichst hohen Temperaturgradienten im Bereich eines Temperaturextremwertes am zuvorderst angeströmten Profilabschnitt zu ermöglichen, ist der Kanal in einer alternativen Ausführung gemäß Anspruch 3 in der Nähe dieses Bereiches angeordnet.
Durch die alternative Anordnung des Kanals im Bereich der maximalen Profildicke kann dieser mit größtem Durchmesser ausgeführt werden. Somit kann die größtmögliche Wärmetauschleistung erzielt werden.
Vorteilhafte Fertigungsvarianten des Profilrohrs ergeben sich aus den Ansprüchen 5 bis 10.
Als ein Einsatzfeld mit hohem Optimierungspotential erweisen sich Gasturbinen in Fahrzeugen und stationären Anlagen sowie Luft­ strahlantriebe mit Gasturbinen. Das kühlere Medium durchströmt hierbei zumeist den inneren Kanal des Profilrohres 1, währenddessen das heiße Gas - z. B. das Turbinenabgas - die Oberfläche der Profil­ rohre umströmt. Für einen solchen oder ähnlichen Anwendungsfall eignet sich in besonderer Weise ein Profilrohr gemäß Anspruch 8.
Zur erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe hinsichtlich der Matrix, bilden mehrere nebeneinander angeordnete und gleichmäßig vonein­ ander beabstandete Profilrohre Profilrohrreihen, die sich senkrecht zu den parallel zueinander verlaufenden Sehnenebenen der Profil­ rohre erstrecken, wobei die scharfe Hinterkante der Profilrohre der gemeinsamen Profilrohrreihe in die gleiche Richtung weisen und die Profilrohrreihen in regelmäßigen Abständen voneinander beabstandet, räumlich gestaffelt angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Profilrohre ergibt eine kompakte Matrix bei niedrigem spezifischem Gewicht. Aufgrund der günstigen Tropfenkontur der Profilrohre und deren erfindungsgemäßen Anordnung innerhalb der Matrix ergeben sich nur geringe Druckverluste bei der Profilumströmung. Die angeströmte Frontfläche der Matrix kann daher klein gehalten werden. Dies kommt der Anwendung bei Fahrzeug-/ Flug­ antrieben mit beengten Platzverhältnissen zugute. Vorzugsweise sind die Profilrohrreihen gleichmäßig gestaffelt, d. h., Profilrohrreihen sind um eine halbe Zwischenraumhöhe gegenüber der angrenzenden Pro­ filrohrreihe in Reihenrichtung versetzt angeordnet. Die Zwischenraum­ höhe ergibt sich aus dem seitlichen Abstand von Profilrohren einer gemeinsamen Profilrohrreihe. Die Profilrohre der angrenzenden Pro­ filrohrreihen können in die Zwischenräume der angrenzenden Pro­ filrohrreihen hineinragen oder von diesen in Sehnenrichtung beab­ standet sein.
In alternativer Ausführung gemäß Anspruch 13 sind die Profilrohre aller Profilrohrreihen in die gleiche Richtung ausgerichtet. Hierzu weisen die stumpfen Vorderkanten der Profilrohre aerodynamisch gün­ stig der Anströmrichtung entgegen.
Eine besonders kompakte Profilrohranordnung bei guter Durchlässigkeit ergibt sich durch die reihenweise wechselnde Orientierung der Profil­ rohrreihen bezüglich der Anströmrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruches 14. Die stumpfen Vorderkanten der Profilrohre wechseln dabei reihenweise ihre Ausrichtung in bzw. entgegen der Anström­ richtung. Hierdurch kann eine solche Matrix bezüglich ihrer Anström­ richtung wechselseitig in einen Wärmetauscher eingesetzt werden, ohne dabei die strömungsmechanische Güte des Wärmetauschers zu ver­ schlechtern. Durch ein solches ein- oder mehrmaliges Wenden der Matrix kann deren Standzeit erheblich verlängert werden.
Für die optimale, ungestörte Durchströmung der Matrix gilt es, den durchströmten Kanalquerschnitt zwischen benachbarten Profilrohr­ oberflächen und Lotrecht zum Strömungsfaden entlang der Matrixtiefe im wesentlichen konstant zu halten. Hierzu sind die Profilrohre in Sehnenrichtung entsprechend voneinander beabstandet.
Weitere günstige Gestaltungsformen von Matrizen für die Verwendung in Rohrbügel- oder Trommelwärmetauschern der Kreuz-Gegenstrom- Bauweise ergeben sich aus den Ansprüche 16 bzw. 17.
Die Aufgabe bezüglich des Verfahrens zur Herstellung vorgehend be­ schriebener Profilrohre, wird erfindungsgemäß durch folgende Ver­ fahrensschritte gelöst: Das Innenrohr wird in das Profilinnere einer profilgebenden, geschlossenen Schale eingesetzt und gegenüber dieser fixiert. Darauf hin wird der Hohlraum zwischen Schale und Innenrohr mit einem keramischen oder metallischen Pulver verfüllt, die Ver­ dichtung der Füllung erfolgt dann durch Pressen, anschließend wird der Preßling verfestigt.
Dieses Verfahren erlaubt eine kostengünstige Herstellung von Profil­ rohren auch geringer Stückzahlen bzw. Längen von Profilrohren.
Für die Verfestigung des Preßlings eignet sich besonders das Sintern oder das heißisostatische Pressen bzw. Heißpressen, wodurch auch Profilrohre mit kleinem Querschnitt herstellbar sind.
Eine weitere Fertigungsvereinfachung ergibt sich aus der schalen­ losen Ausführung des Profilrohres, wobei hier eine als Negativform ausgeführte Schale nach der Verfestigung des Preßlings von diesem abgenommen wird. Hierdurch kann eine leichtere Bauweise des Profil­ rohres verwirklicht werden.
Für die Herstellung von gebogenen Profilrohren werden diese vorzugs­ weise erst vor oder nach dem Verfestigen umgeformt. Hierdurch können unerwünschte Querschnittsverformungen weitgehend vermieden werden.
Eine alternative Lösung der Aufgabe bezüglich eines Herstellver­ fahrens für Profilrohre wird durch folgende erfindungsgemäße Ver­ fahrensschritte verwirklicht: Hierzu wird das Innenrohr in das Profilinnere einer profilgebenden, geschlossenen Schale eingesetzt und gegenüber dieser fixiert, anschließend wird der Hohlraum zwischen Schale und Innenrohr mit einem Metall oder einer Metallegierung hoher Wärmeleitfähigkeit ausgegossen.
Dieses Verfahren eignet sich besonders für Profilrohre, welche sich aus verschiedenen Werkstoffen unterschiedlichster Eigenschaften zusammensetzen.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Ansprüche 24 bis 26.
Bevorzugte Ausführungsformen werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Profilrohrstückes,
Fig. 2a einen Teilschnitt einer Matrix mit unidirektionaler Aus­ richtung der Profilrohre,
Fig. 2b einen Teilschnitt einer Matrix mit reihenweise wechselnder Ausrichtung der Profilrohre,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Wärmetauschers mit U-förmigen Profilrohrbögen und
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Trommel-Wärmetauschers mit kreisbogenförmigen Profilrohrbögen.
Die Erfindung betrifft ein Profilrohr 1 (gem. Fig. 1) für den Wärme­ tausch zwischen zwei strömenden Fluiden. Zur turbulenzfreien Umströ­ mung weist das Profilrohr 1 einen tragflügelprofilähnlichen Quer­ schnitt auf. Die Außenkontur des Profilrohrs 1 geht somit von einem vorderen Profilabschnitt 2a mit stumpfer Vorderkante 3a in einen hinteren Profilabschnitt 2b mit scharfer Hinterkante 3b über. Das Profil ist vollsymmetrisch, d. h., das Profilrohr 1 ist bezüglich seiner Sehnenebene S spiegelsymmetrisch. Idealerweise wird das Pro­ filrohr 1 parallel zur Sehnenebene S und senkrecht zur Rohrlängsachse L angeströmt, wobei der vordere Profilabschnitt 2a aerodynamisch günstig stromaufwärts liegt. Zur Führung des das Profilrohr 1 durch­ strömenden Fluides erstreckt sich im Inneren des Profilrohres 1 und parallel zur Profilrohrlängsachse L ein kreisrundes Innenrohr 4′. Zur Ausbildung einer symmetrischen Temperaturverteilung liegt die Längs­ achse I des Innenrohrs 4′ in der Sehnenebene S. Zudem ist das Innen­ rohr 4′ mit seiner Längsachse I auf der Profiltiefe mit der maximalen Profildicke Dmax plaziert, wodurch ein Innenrohr 4′ mit größtmögli­ chem Durchmesser realisierbar ist.
Hierzu ist das Innenrohr 4′, bestehend aus einer Metallrohrleit­ fähigkeit, in einem Metallkern 5 eingebettet, welcher wieder­ um von einer dünnen Blechschale 6 umhüllt wird. Um ein Aufblähen des Profilrohrs 1 unter Innendruck weitgehend zu vermeiden, ist die Stärke des Innenrohrs 4 entsprechend dimensioniert. Der Werk­ stoff des Kerns 5 ist ein niedrig schmelzendes Metall oder eine Metallegierung, dessen Schmelztemperatur unterhalb der Betriebs­ temperatur liegt, so daß sich der Kern 5 bei Heißgasumströmung des Profilrohrs 1 verflüssigt. Hierdurch wird ein optimaler Wärmeüber­ gang zwischen den Fluiden erzielt. Alternativ zum niedrig schmelzen­ den Metall kann für den Kernwerkstoff eine Keramik oder eine faser­ verstärkte Keramik eingesetzt werden.
Die Fig. 2a und 2b zeigen zwei verschiedene Anordnungsvarianten von Profilrohren in Matrizen 7 für Wärmetauscher. Zur Erläuterung dieser Variante ist jeweils ein Teilquerschnitt einer Matrix 7 mit drei bzw. fünf Profilrohrreihen 8 in den Fig. 2a bzw. 2b gezeigt. Ausgeführte Matrizen können eine beliebige Anzahl von Profilrohr­ reihen 8 aufweisen.
Die Matrix 7 besteht in beiden Fällen aus einer Vielzahl von Profil­ rohrreihen 8 mit jeweils einer Vielzahl von übereinander im Verti­ kalabstand h gleichmäßig angeordneten Profilrohren 1. Die Sehnen­ ebene S aller Profilrohre verlaufen parallel zueinander. Die Vorder­ kanten 3a bzw. Hinterkanten 3b der doppeldeckerähnlich übereinander angeordneten Profilrohre 1 einer gemeinsamen Profilrohrreihe 8 liegen somit in einer gemeinsamen, gedachten Ebene, welche sich senkrecht zu den Sehnenebenen S erstreckt. Die Profilrohre 1 der benachbarten Profilrohrreihe 8′ sind in Sehnenrichtung und senkrecht dazu versetzt gegenüber den Profilrohren 1 der vorhergehenden Profil­ rohrreihe 8 angeordnet.
Bei der Anordnungsvariante gemäß Fig. 2a ergibt sich hierbei ein kostanter horizontal Abstand a in Sehnenrichtung und ein konstanter, halber Vertikalabstand h/2 senkrecht zur Sehnenrichtung zwischen an­ grenzenden Profilrohren 1 verschiedener Profilrohrreihen 8. Die Vorderkanten 3a der Profilrohre 1 weisen bei dieser Variante stets in die gleiche Richtung, hier der Richtung der Heißgasströmung H entgegen, welche die Matrix umströmt. Die Abstände a und h sind dabei derart auf den Querschnitt der Profilrohre 1 abgestimmt, daß die vorderen Profilabschnitte 2a einer Profilrohrreihe 8′ in die Zwischenräume zwischen zwei hinteren Profilabschnitten 2b der an­ grenzenden Profilrohrreihe 8 ragt. Bei entsprechender Abstimmung wird erreicht, daß die durchströmten Querschnitte entlang eines Strömungsfadens der Heißgasströmung H möglichst geringe Unter­ schiede haben, so daß Druckschwankungen gering bleiben.
Diese Anordnung der Profilrohre in der Matrix 7 ähnelt somit den schwarzen oder weißen Feldern auf einem Schachbrett, wobei allerdings der halbe Vertikalabstand h/2 im allgemeinen nicht gleich dem Horizontalabstand a ist.
Im Gegensatz zur vorbeschriebenen Anordnungsvariante weisen die Vorderkanten 3a der Profilrohre 1 nach der Variante gemäß Fig. 2b nicht stets in die gleiche Richtung sondern wechseln reihenweise ihre Ausrichtung. D.h., in die Zwischenräume zwischen den hinteren Profilabschnitten 2b einer Profilrohrreihe 8 ragt jeweils ein hinterer Profilabschnitt 2b′ der benachbarten Profilrohrreihe 8′. Entsprechend ragt in die Zwischenräume zwischen den vorderen Profilabschnitten 2a′ der Profilrohrreihen 8′ jeweils ein vorderer Profilabschnitt 2a′′ der nachfolgenden Profilrohrreihe 8′′. Auch hier hier sind die Profilrohre 1′ um den halben Vertikalabstand h/2 versetzt zu den Profilrohren 1 der benachbarten Profilrohrreihe 8 angeordnet. Der Horizontalabstand a₁ bzw. a₂ variiert wie die Aus­ richtung der Profilrohre 1 reihenweise, da der Horizontalabstand a₁ zwischen Profilrohren 1 benachbarter Profilrohrreihen 8, die mit ihren vorderen Profilabschnitten 2a zueinander angeordnet sind, kürzer ist als der Horizontalabstand a₂ zwischen Profilrohren 1 mit hinterer Profilabschnitts- Zuordnung gewählt werden kann, wie dies Fig. 2b verdeutlicht. Auch hier gewährleistet eine optimale Abstimmung der Abstände möglichst gleich große Strömungsquerschnitte, so daß die Summe der durchströmten Querschnittsfläche Q mit der Ma­ trixtiefe weitgehend konstant bleibt.
Fig. 3 zeigt die Verwendung der zuvor beschriebenen Matrix 7 in einem Kreuz-Gegenstrom-Wärmetauscher 9, welcher von einer Heißgasströmung H umströmt wird. Der Wärmetauscher 9 besteht im wesentlichen aus zwei parallel nebeneinander angeordneten Kühlmittel- oder Druckluft­ führungen 10a und 10b, welche als separate Verteiler - bzw. Sammel­ rohre ausgebildet sind und aus einer Matrix 7 mit zueinander versetzt angeordneten Profilrohren 1. Die Führungen 10a, b sind jeweils an ihrem hinteren Ende verschlossen. Die beidseitig von beiden Führungen 10a, b quer gegen die Heißgasströmung H U-förmig auskragende Matrix 7 besteht aus U-förmig gebogenen Profilrohren 1. Im Betrieb wird auf­ zuheizendes Kühlmittel oder Druckluft in die obere Führung 10a ein­ gespeist, durchströmt dann die Profilrohre 1 quer zur Heißgasströmung A, aus denen sie über die untere Führung 10b im aufgeheizten Zustand einem Verbraucher, z. B. der Brennkammer eines Gasturbinentriebwerks zugeführt wird.
Ein Querschnitt II-II durch die Matrix 7 entspricht der Darstellung bzw. der Profilrohr-Anordnung gemäß der Fig. 2a oder 2b, wobei die Sehnenebenen S der Profilrohre 1 parallel zur Richtung der Heißgas­ strömung H ausgerichtet sind. Dabei liegt die Sehnenebene S in der Ebene der U-förmig gebogenen Profilrohre 1, wodurch die Hinter- bzw. die Vorderkante 3b bzw. 3a stets in das Bogeninnere weist. Dadurch werden die Profilrohre 1 in ihrem bezüglich der Heißgasströmung H stromaufwärtigen Matrixschenkel 11a hinter- oder vorderkantenseitig angeströmt und im stromabwärtigen Schenkel 11b vorderkanten- bzw. hinterkantenseitig von der Heißgasströmung H angeströmt. Für eine gleichmäßige Durchströmung der Schenkel 11a und 11b erweist sich die wechselseitige Ausrichtung der Profilrohrreihen gemäß Fig. 2b als besonders günstig.
In Fig. 4 ist ein Trommel-Wärmetauscher 9 gezeigt. Dazu sind zwei kreisringförmige Matrizen 7a, b über zwei parallel zueinander angeordnete Kühlmittel- oder Druckluftführungen 10a und 10b zu einem Kreuz-Gegenstrom-Wärmetauscher 9 in Serie zusammengeschaltet. Die Profilrohre 1 der Matrix 7a, b sind kreisbogenförmig gebogen und mün­ den an ihren Enden jeweils in einer der diametral gegenüberliegenden Führungen 10a bzw. 10b. Die Matrizen 7a, b bestehen aus versetzt zueinander in Profilrohrreihen 8 angeordneten Profilrohren wie ein Teilschnitt der Fig. 2a oder 2b zeigt. Der axialen Durchströmung H der kreisringförmigen Matrizen 7a, b entsprechend, sind die Profile der Profilrohre 1 in axialer Richtung ausgerichtet, so daß die Seh­ nenflächen S als konzentrische Zylinderflächen darstellbar sind.
Im Betrieb wird der Wärmetauscher 9 vom Kühlmittel oder von der Druckluft wie folgt durchströmt: Das Kühlmittel bzw. die Druck­ luft tritt am bezüglich der Heißgasströmung H stromabwärtigen Ende 12a der ersten Führung 10a in den Wärmetauscher 9 ein, durch­ strömt die Profilrohre der stromabwärtigen Matrix 7b in Umfangs­ richtung, bis zur zweiten Führung 10b. Von dort aus wird das Fluid in die Profilrohre 1 der stromaufwärtigen Matrix 7a ver­ teilt, durchströmt diese in Umfangsrichtung, bis es den Wärme­ tauscher 9 über das stromaufwärtige Ende 12b der ersten Führung 10a im erhitzten Zustand verläßt. Zur Trennung des Fluidstromes in der ersten Führung 10a ist diese an ihrer Stoßstelle zwischen den beiden Matrizen 7a, b mit einem schraffiert dargestellten Deckel 13a abgeteilt. Die zweite Führung 10b ist an ihren beiden Enden jeweils mit einem schraffiert dargestellten Deckel 13b verschlossen.
Die Herstellung von Profilrohren 1 kann erfolgen, indem die äußere Blechschale 6 in Profilform gebogen, und an der scharfen Hinter­ kante 3b verschweißt wird. Daraufhin wird das Innenrohr 4′ in das Innere der Schale 6 eingeschoben und mit dieser verschweißt oder verlötet, so daß anschließend der Hohlraum zwischen Innenrohr 4′ und Schale 6 mit einem Keramikpulver wie Al2O3, SiC oder TiC ver­ füllt, durch Pressen vorverdichtet und dann der so entstandene Preßling durch Sintern verfestigt wird. Abschließend wird das Profilrohr 1 in die gewünschte Form gebogen.
In einem alternativen Herstellungsverfahren wird das Innere zwischen Blechschale 6 und Innenrohr 4′, welche miteinander gefügt sind, mit einem niedrigschmelzenden Metall ausgegossen. Danach wird das Profilrohr 1 in Form gebogen.

Claims (26)

1. Profilrohr für Wärmetauscher mit einem sich in Rohrlängsrichtung erstreckenden zylinderförmigen Kanal, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilrohr (1) eine symmetrische, tropfenprofilförmige Außen­ kontur aufweist, deren vorderer Profilabschnitt (2a) stumpf und deren hinterer Profilabschnitt (2b) scharf zuläuft.
2. Profilrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs­ achse (I) des Kanals (4) in der Sehnenebene S des Profilrohrs (1) liegt.
3. Profilrohr Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ka­ nal (4) im bezüglich der Strömungsrichtung H vorderen Profilab­ schnitt (2a) angeordnet ist.
4. Profilrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (4) im Bereich der maximalen Profildicke Dmax angeordnet ist.
5. Profilrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Profilrohr (1) einstückig ausgeführt ist.
6. Profilrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kanal (4) von einem Innenrohr (4′) gebildet wird, welches von einem außenkonturgebenden Mantel umschlossen ist.
7. Profilrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel von einer äußeren Schale (6) und einem inneren, das Innenrohr (4′) aufnehmenden Kern (5) gebildet wird.
8. Profilrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Werk­ stoff des Innenrohrs (4′). ein Metall hoher Wärmeleitfähigkeit und die Schale (6) eine Blechschale und der Werkstoff des Kerns (5) eine Keramik ist.
9. Profilrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Werk­ stoff des Innenrohrs (4′) ein Metall hoher Wärmeleitfähigkeit, und die Schale (6) eine Blechschale ist und die Schmelztemperatur des Kernwerkstoffes innerhalb der Betriebstemperatur liegt.
10. Profilrohr nach Anspruch 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Mantels eine Keramik oder eine faserverstärkte Kera­ mik ist.
11. Matrix für Wärmetauscher mit Profilrohren nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere nebeneinan­ der angeordnete und gleichmäßig voneinander beabstandete Pro­ filrohre (1) Profilrohrreihen (8) bilden, die sich senkrecht zu den parallel zueinander verlaufenden Sehnenebenen S der Pro­ filrohre (1) erstrecken, wobei die scharfe Hinterkante (3b) der Profilrohre (1) der gemeinsamen Profilrohrreihe (8) in die gleiche Richtung weisen und die Profilrohrreihen (8) in regelmäßigen Ab­ ständen a voneinander beabstandet, gestaffelt angeordnet sind.
12. Matrix nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Pro­ filrohrreihen (8) gleichmäßig gestaffelt angeordnet sind, wobei die Profilrohre (1) einer Profilrohrreihe (8) auf halber Strecke des parallelen Abstandes h der Sehnenebenen S der benachbarten Profilrohrreihe (8′) angeordnet sind.
13. Matrix nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die stumpfen Vorderkanten (3a) der Profilrohre (1) in die gleiche Richtung weisen.
14. Matrix nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Profilrohre (1) reihenweise wechselnd mit ihrer stumpfen Vorderkante (3a) bzw. scharfen Hinterkante (3b) zueinander angeordnet sind, wobei die hinteren Profilabschnitte (2b) der Profilrohrreihen (8) in die von der benachbarten Pro­ filrohrreihe (8′) gebildeten Zwischenräume der hinteren Pro­ filabschnitte (2b′) ragen und entsprechend die vorderen Pro­ filabschnitte (2a′) in die Zwischenräume der von der benachbarten Profilrohrreihe (8′′) gebildeten Zwischenräume der vorderen Pro­ filabschnitte (2a′′) ragen.
15. Matrix nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Pro­ filrohrreihen (8) derart in Sehnenrichtung R voneinander beab­ standet sind, daß die Summe der durchströmten Querschnittsflächen Q zwischen benachbarten Profilrohrwänden über die Tiefe der Matrix (7) im wesentlichen konstant bleibt.
16. Matrix nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilrohrreihen (8) U-förmig gebogene Profilrohre (1) aufweisen, wobei die Ebenen der Profilrohre (1) jeweils in der Sehnenebene S des entsprechenden Profilrohrs (1) liegen.
17. Matrix nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilrohrreihen (8) halbkreisförmig, gebogene, kon­ zentrische Profilrohre aufweisen, wobei die Sehnenflächen S der Profilrohre (1) in einer entsprechenden, konzentrischen Kreis­ zylinderfläche liegen.
18. Verfahren zur Herstellung von Profilrohren nach einem der An­ sprüche 1-10, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
  • - das Innenrohr (4′) wird in das Profil innere einer profilge­ benden, geschlossenen Schale (6) eingesetzt und gegenüber die­ ser fixiert,
  • - der Hohlraum zwischen Schale (6) und Innenrohr (4′) wird mit einem keramischen oder metallischen Pulver verfüllt,
  • - die Verdichtung der Füllung erfolgt durch Pressen,
  • - anschließend wird der Preßling verfestigt.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ festigung des Preßlings durch Sintern erfolgt.
20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ festigung des Preßlings durch heißisostatisches Pressen oder Heißpressen erfolgt.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schale (6) eine Negativform ist, welche nach erfolgter Verfestigung des Preßlings von diesem entfernt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Profilrohr vor oder nach dem Verfestigen zu einem U- oder kreisbogenförmigen Profilrohr (1) gebogen wird.
23. Verfahren zur Herstellung von Profilrohren nach einem der An­ sprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Verfahrens­ schritte:
  • - das Innenrohr (4′) wird in das Profil innere einer profilge­ benden, geschlossenen Schale (6) eingesetzt und gegenüber die­ ser fixiert,
  • - anschließend wird der Hohlraum zwischen Schale (6) und In­ nenrohr (4′) mit einem Metall oder mit einer Metallegierung hoher Wärmeleitfähigkeit ausgegossen.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Innen­ rohr (4′) mit der Schale (6) nach dem Fixieren zu einem U- oder kreisbogenförmigen Profilrohr (1) gebogen wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Fixieren des Innenrohrs (4′) mit der Schale (6) durch Verbinden mit einem Sammelrohr für einen Rohrbündelwär­ metauscher erfolgt.
26. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale eine Gießform ist, welche nach dem Erstarren des Gußstücks von diesem entfernt wird.
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