DE6901693U - HEAT EXCHANGER - Google Patents

HEAT EXCHANGER

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DE6901693U
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Description

Anmeldjrin: Stuttgart, den 7· Januar 1969 Registration date: Stuttgart, January 7, 1969

Haytheon Company P 1909 S/kgHaytheon Company P1909 S / kg

iöxington, Mass., V.St.A.iöxington, Mass., V.St.A.

WärmeaustauscherHeat exchanger

Die !Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher LThe invention relates to a heat exchanger L.

ι» für zwei strömende Medien mit einer zwischen den beiden {Γι »for two flowing media with one between the two {Γ

Medien angeordneten wärmeleitenden Trennschicht und I einem auf einer Seite der Trennschicht vorgesehenen - IgMedia arranged thermally conductive separating layer and I one provided on one side of the separation layer - Ig

Durchlaß für das eine Medium« m Passage for the one medium « m

Die wirksame Übertragung von Wärme sowie der wirksame |The effective transfer of heat as well as the effective |

und wirtschaftliche Austausch von Wärmeenergie zwischen \ and economic exchange of thermal energy between \

fließenden Medien, von denen das eine zu erwärmen oder iflowing media, one of which is to be heated or i

abzukühlen ist, ist für die heutige Technik sehr wichtig· *is to cool down is very important for today's technology *

t »
ir
t »
ir

Die Interessengebiete liegen beispielsweise im Haushalt beim Kochen und Heizen und in der Industrie bei zahlreichen industriellen Vorgängen wie Kondensation, Destillation und Erwärmung. Bei der Technik des Wärmeaustausches ist der vollständige Übergang der Wärmeenergie von einem erwärmten strömenden Medium zu einem anderen Medium der wichtigste Parameter. Beispielsweise zeigt bei normalen Brennern, die eine beschränkte Wärme— _ Übergangsfläche haben, die Abgastemperatur, die einigeThe areas of interest are, for example, in the household with cooking and heating and in industry with numerous industrial processes such as condensation, distillation and heating. With the technology of heat exchange is the complete transfer of thermal energy from a heated flowing medium to one other medium the most important parameter. For example, with normal burners that have limited heat- _ Transition surface have the exhaust gas temperature some

\£> hundert Grad betragen mag, an, daß eine beträchtliche \ £> a hundred degrees, suggesting that a considerable

Menge der in dem Brennstoff enthaltenen Wärmeenergie nicht benützt und mit den Rauchgasen abgeführt wird· Daher sind bei heutigen Vorrichtungen zum Wärmeaustausch Wirkungsgrade zwischen $0 und 60?S allgemein üblich·The amount of thermal energy contained in the fuel is not used and is discharged with the flue gases Therefore, with today's heat exchange devices, efficiencies between $ 0 and 60? S are common

Eine Vergrößerung der Übertragungsfläche zwischen dem heißen und dem zu erwärmenden Medium mit Hilfe von Leit— wänden, Platten und anderen HindernissenAn increase in the transfer area between the hot and the medium to be heated with the help of baffles, plates and other obstacles

, war bei den bekannten Anordnungen, was with the known arrangements

bezüglich einer Verbesserung des Wirkungsgrades beim Wärmeübergang nicht von Erfolg begleitet· Ein Ausdruck,not accompanied by success with regard to an improvement in the efficiency of heat transfer An expression,

Q der in der Technik häufig benützt wird, um die tjbnae—Q which is often used in technology to

Übertragungseigenschaften zu beschreiben, ist die "Leistungsdichte11, die die Wärmeenergie angibt, die pro Zeiteinheit durch eine Flächeneinheit eines zu erwärme*».— den Körpers fließt· Bei bekannten Vorrichtungen wird normalerweise eine Leistungsdichte in der Größenordnung von etwa 15 W/cm der Übertragungsfläche beobachtet· Dieser liiert zeigt, daß mit Hilfe der zahlreichen» zur Verfügung stehenden Quellen hoher Wärmeenergie, wie :- beispielsweise einer direkten j?lasae, die die Fähigkeit To describe transmission properties is the "power density 11 , which indicates the heat energy which flows per unit of time through a unit of area of a body to be heated observed · This dating shows that high with the help of numerous "sources available thermal energy, such as: - for example, a direct j lasae, the ability to?

♦/.♦ /.

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hat, eine Wärmeleistung von 7 kW abzugeben, honere Wirkungsgrade verwirklicht werden können, wenn die Leistungsdichte der tJbertragungsstruktur in geeigneter Weise verbessert werden kann.has to deliver a heat output of 7 kW, higher efficiencies can be achieved if the Power density of the transmission structure in a suitable Way can be improved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher zu schaffen, bei dem wesentlich höhere Leistungsdichten möglich sind,und der sich daher durch einen wesentlich besseren Wirkungsgrad auszeichnet. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem Durchlaß für das eine Meölua eine Tielzähl wärmeleitender Körper angeordnet ist, die in des Durchlaß eine optisch dichte Gittermatrix: bilden und deren durchschnittliche Größe im wesentlichen gleich des Maximum ist, das die optische Diciite in der la. wesentlichen kürzesten Dimension längs des Durchganges bewirkt und einen oder mehrere Wege für den ?lmß des entsprechenden Mediums durch die Gittermatrix bildet«The invention is based on the object of a heat exchanger to create, in which much higher power densities are possible, and which is therefore through is characterized by a significantly better degree of efficiency. This object is achieved according to the invention by that in the passage for one Meölua there is a tiel count thermally conductive body is arranged, which form an optically dense grid matrix in the passage and their average size is substantially equal to the maximum that the optical diameter in the la. essential causes the shortest dimension along the passage and one or more paths for the? lm of the corresponding Medium through the grid matrix "

Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher weist also eine kompakte Struktur für eine schnelle Übertragung der Wärmeenergie auf und es wird durch die Anordnung einer Vielzahl von thermisch leitenden Körpern in einer verbundenen» porösen Gittermatrix eine bedeutende Erhöhung der Leistungsdichte erzielt· In der Tat können durch die erfindungsgemäße Anordnung Leistungsdichten erzielt werden, die das 10- bis 100-fache der Leistungsdichte betragen, die in den bisher bekannten Wärmeaustauschern erreicht wird.The heat exchanger according to the invention thus has a compact structure for rapid transfer of thermal energy to it and it is made possible by the arrangement of a A large number of thermally conductive bodies in a connected »porous lattice matrix represents a significant increase the power density achieved · In fact, power densities can be achieved by the arrangement according to the invention that are 10 to 100 times the power density in the previously known heat exchangers is achieved.

Bei dem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher bilden die Zwischenräume zwischen den aneinander-grenzenden Oberflächen der Körper der Matrix eänen gewundenen Pfad für ein strömendes Heiz- oder Kühlmedium. Die an die Gittermatrix angrenzende wärmeleitende Trennschicht ^ermöglicht den Durchfluß eines zweiten Mediums, das eine höhere oder tiefere (Temperatur aufweist als das die Gittermatrix durchfließende Medium, Die Porosität und Dichte der Gittermatrix, die aus einzelnen wärmelei— tenden Körpern zusammengesetzt ist« ist ein nichtiger ZosstruktioBsparaiieterj der su des wirksamen Wärmeaustausch zwischen den Medien führt» Gemäß der Erfindung ist eine optimale förderung für die Tiefe und die Porosität der Gittermatrix diejenige* daß die durchschnittliche Größe der thermisch leitenden Körper in wesentlichen gleich derjenigen Größe ist4 die einen optisch dichten Pfad im wesentlichen in der kürzesten Distanz längs eines Durchlasses/für ein strömendes Medium ergibt· Zum Zwecke der Beschreibung der Erfindung wird der Ausdruck "optisch dicht1· in bezug auf die Packung der einzelnen wärmeleitenden Körper , in solcher Weise definiert, daß ein Lichtstrahl i derIn the heat exchanger according to the invention, the spaces between the adjacent surfaces of the bodies of the matrix form a winding path for a flowing heating or cooling medium. The heat-conducting separating layer adjoining the lattice matrix enables the flow of a second medium which has a higher or lower temperature than the medium flowing through the lattice matrix. The porosity and density of the lattice matrix, which is composed of individual heat-conducting bodies, is nothing ZosstruktioBparaiieterj der su the effective heat exchange between the media leads »According to the invention, an optimal promotion for the depth and the porosity of the grid matrix is that * that the average size of the thermally conductive body is essentially equal to the size 4 that an optically dense path is essentially in the shortest distance along a passage / for a flowing medium results · For the purpose of describing the invention, the expression "optically tight 1 · in relation to the packing of the individual heat-conducting bodies , is defined in such a way that a light beam i the

' auf die resultierende Struktur gerichtet wird, nicht 'is aimed at the resulting structure, not

direkt sichtbar ist, daß jedoch in den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Körpern Lichtspuren bemerkt werden können, die auf innere Reflexionen und Lichtstreuung zurückzuführen sind. Die Wärmeübertragungs— matrix kann hergestellt wenden, indem die wärmeleitenden Körper durch übliches Hart- oder Weichlöten, Sintern oder Beschichten der einzelnen Körper mit Stoffen, die für solche metallogischen Verfahren geeignet sind, zusammengefügt werden.is directly visible, but that traces of light are noticed in the spaces between the individual bodies which can be traced back to internal reflections and light scattering. The heat transfer— matrix can be produced by turning the thermally conductive body by conventional hard or soft soldering, Sintering or coating of the individual bodies with substances that are suitable for such metallogical processes are to be put together.

"öder eines verengten Pfades"or a narrow path

κ c e ·κ ce ·

Sin anderer Ausdruck, der für das Verständnis der Erfindung "und die Beschreibung der Parameter der einzelnen TssrHeleitenden Korper und des Weges des !maximalen ISärmeflusses nützlich ist, ist die "charakteristische Dimension". Dieser Ausdruck soll den Abstand zwischen "benachbarten wärmeleitenden Srennschichten eines Durciilasses bezeichnen, der von der optisch dichten Gitteraatrix ausgefüllt wird und durch den eines der Medien fließt. Bei einer kreis—Sin another term necessary for the understanding of the invention "and the description of the parameters of the individual Tssr Governing Body and the way of the ! maximum heat flow is useful is that "characteristic dimension". This term is intended to mean the distance between "adjacent thermally conductive." Designate separation layers of a Durciilasse that of the optically dense grid matrix is filled and through which one of the media flows. In a circle-

w i&rmigen Anordnung, "bei der sich die Matrix im Inneren, w ith arrangement, "in which the matrix is inside,

"befindet, ist die charakteristische Dimension der Durchmesser des banales* der das strömende Medium enthält* Bei flachen oder ebenen Anordnungen* die Im Abstand voneinander parallele, wärmeleitende Trennschichten aufweisen, zwischen denen sich die Gitter·» matrix "befindet, "bezeichnet der Ausdruck den Abstand zwischea de^. parallelen fTrennschichten· Bei Anordnungen* die in eine- äußere Gitteraatrix eingebettete Leitungen für ein Medium, aufweisen, soll dieser Ausdruck den Abstand zwischen benachbarten 2rennschichten der Leitungen bezeichnen« Wenn kreisiTöradge Leitungen benutzt werden,"is located is the characteristic dimension of the Diameter of the banal * of the flowing medium contains * for flat or level arrangements * the Im Distance from one another, parallel, thermally conductive separating layers have, between which the grids matrix "is located," the term denotes the distance between de ^. parallel separating layers for arrangements * the lines embedded in an outer grid matrix for a medium, this expression is intended to mean the distance between adjacent 2 separating layers of the lines denote «If circular lines are used,

ji. dann kann die charakteristische Dimension durch HittoLungji. then can the characteristic dimension through HittoLung

der Abstände an bestiisaten !Punkten bestimmt werden·the distances can be determined at certain points

In folgenden werden anhand der Zeichnung mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, einschließlich einer in eine optisch dichte Gittermatrix eingebettete, schraubenförmige Schlange* Solch eine Anordnung ergibt eine wirksame Heißwasserquelle für den HaushaltSeveral exemplary embodiments are described below with reference to the drawing of the invention, including one embedded in an optically dense grating matrix, helical snake * Such an arrangement makes an effective source of hot water for the home

fAHQfAHQ

· e. e« e· E. e «e

· · es· β· · Es · β

• ·• ·

-und kann vorteilhaft an Jeder gewünschten Verbrauchs--and can be used advantageously at any desired consumption

stelle angebracht werden· Eine andere Ausführungsformplace to be attached · Another embodiment

§ der Erfindung macht von der Anordnung wärmeleitender§ the invention makes the arrangement more thermally conductive

"Körper sowohl innerhalb einer Mediumleitung als auch außerhalb dieser Leitung Gebrauch, um Wärmeleistungsdichten bis zu 1500 W/cm aufzunehmen , wie es beispielsweise - für die Kessel von Feuerungsanlagen von Interesse ist« Der mit der Erfindung erzielbare Wirkungsgrad hat eine bedeutende Reduktion im Platzbedarf und in den Kosten €1) für die Wärmeaustauscher 2ur ?olge·"Body both within a medium line as well outside of this line use to establish thermal power densities absorb up to 1500 W / cm, like it for example - for the boiler of combustion systems is of interest «The efficiency that can be achieved with the invention has a significant reduction in space requirements and costs € 1) for the heat exchanger 2ur? olge ·

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibimg zu entnehmen» In ά&ΐ: die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert wird· Sie der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden· Es zeigen:Further details and refinements of the invention can be found in the following description »In ά & ΐ: the invention is described and explained in more detail with the aid of the exemplary embodiments shown in the drawing can be applied to several in any combination It shows:

Pig· 1 einen vertikalen Querschnitt durch, eine Ausführungsform der Erfindung zum Erwärmen einer durchlaufenden Flüssigkeit mit Hilfe einer äußeren Matrixanordnung,Pig * 1 shows a vertical cross section through one embodiment of the invention for heating a flowing liquid with the help of a outer matrix arrangement,

Fig· 2 das Detail 2-2 der Anordnung nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,FIG. 2 shows the detail 2-2 of the arrangement according to FIG. 1 on an enlarged scale,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 durch die Anordnung nach Fig. 1,Fig. 3 is a section along the line 3-3 through the Arrangement according to Fig. 1,

V ä* i\V ä * i \

0 yυ10 y0 y υ10 y

C ( · m ·<κ mm mm C ( mmm mm

Fig. 4 eine scnematische DarsteÜtmg zur Veranschaulichung der Hauptparameter der erfin&ungsgemäßen Matrix,Fig. 4 is a schematic representation for illustration the main parameters of the invention Matrix,

Fig· 5 eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragers mit ebenen Flächent 5 shows a schematic representation of a heat exchanger with flat surfaces t

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Einbettung von Mediumleitungen in eine äußere Matrix»6 shows a schematic representation of the embedding of medium lines in an outer matrix »

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines vollständigen Systems, das die Anordnung nach den
Fig. 1 bis 5 enthält,
Fig. 7 is a schematic representation of a complete system that incorporates the arrangement of the
Fig. 1 to 5 contains,

Fig. 8 einen Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung,8 shows a vertical section through a further embodiment the invention,

Fig. 9 einen Horizontalschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 8 längs der Linie 9-95 Fig. 9 a horizontal section through the embodiment of Fig. 8 taken along line 9-9 5

Fig, 10 einen Vertikalschnitt durch eine weitere Aus— Γ > führungsform der Erfindung, die für eine sehrFig, 10 is a vertical section through a further training Γ> guide die of the invention for a very

hohe Leistungsdichte eingerichtet ist,high power density is set up,

Fig. 11 einen Vertikalschnitt längs der Linie 11-11
durch die Anordnung nach Fig. 10 und
11 is a vertical section along the line 11-11
by the arrangement according to FIG. 10 and

Fig. 12 einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.12 shows a partial section through a further embodiment the invention.

89016938901693

-S--S-

das bevorzugte Äusrührungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 5 in einzelnen beschriebes wird, ist es zweckmäßig, anhand der Fig. 4 bis 6 das Prinzip der Erfindung zu erläutern. Fig. 4· veranschaulicht eine Anordnung zur Wänaeübertragung, die eine hohe Wärmeübergangsrate aufweist und von einer Struktur Gebrauch macht, die längs des Weges des Wärmeflusses eine optimale Leistungsdichte ermöglicht. In dieser Struktur sind_ thermisch leitende Körper an anednandergrenzenden Oberflächen metallurgisch miteinander verbunden und bilden längs des V/eges des Mediumflusses eine optisch dichte Gittenaatrix ii (barrier matrix). Die Zwischenräume zwischen den Körpern definieren einen gewundenen Wärmeübertragungsgrad· In der Zeichnung sind sphärische Körper wie Schrot oder Lagerkugeln dargestellt, obwohl gleichartige Resultate auch mit anderen, ähnlich angeordneten Körpern erzielbar sind, deren Gestalt und Dimensionen die von der Erfindung gestellten Forderungen erfüllen. Geeignete thermisch leitende Stoffe sind beispielsweise Kupfer, Messing, rostfreier Stahl, Kohlenstoffstahl und Aluminium sowie Kunststoffe, in die Metallteilchen eingebettet sind. Eisen oder kupferhaltige teilchen können mit einem eutektischen Kupfer-Silber-Lot überzogen und es kann die gesamte Matrixanordnung nach einem bekannten Verfahren zu einem Konglomerat verbunden sein, beispielsweise durch Löten, Sintern oder Schweißen. For aus Αΐτπτηττίητη bestehende leitende Körper mit eine iüauchlöttechnik angewendet werden.the preferred Äusrührungsbeispiel according to FIGS. 1 to 5 is described in detail, it is appropriate to explain the principle of the invention with reference to FIGS. 4 to 6. Figure 4 illustrates a heat transfer arrangement which has a high rate of heat transfer and which makes use of a structure that allows for optimum power density along the path of the heat flow. In this structure, thermally conductive bodies are metallurgically connected to one another on adjacent surfaces and form an optically dense barrier matrix along the length of the medium flow. The spaces between the bodies define a tortuous degree of heat transfer.In the drawing, spherical bodies such as shot or bearing balls are shown, although similar results can also be achieved with other, similarly arranged bodies, the shape and dimensions of which meet the requirements of the invention. Suitable thermally conductive materials are, for example, copper, brass, stainless steel, carbon steel and aluminum, as well as plastics in which metal particles are embedded. Iron or copper-containing particles can be coated with a eutectic copper-silver solder and the entire matrix arrangement can be connected to form a conglomerate by a known method, for example by soldering, sintering or welding. For conductive bodies consisting of Αΐτπτηττίητη with an iüauchlöttechnik are used.

Eines der Konstruktionsmerkmale » das bei der Anwendtmg der Erfindung "beachtet werden muß ,ist das Einhalten der mittleren liaximalgröße für die Körperteilchen, damit eine optisch dichte Matrix mit möglichst geringer Länge in Richtung des Mediumflusses erzielt wird. Ein längs des durch den Pfeil 13 angedeuteten Weges strömendes Medium trifft auf die optisch dichte Struktur, die mit einer Fläche einer leitenden Trennschicht 12 verbunden ist. Durch die Anbringung einer Anzahl von Körperteilchen 10, die so angeordnet sind, daß sie in der optisch dichten Gittermatrix einen gewundenen Wärmeübertragungspfad bilden, wird der Gesamtwirkungsgrad des Wärmeaustauschers verbessert. Der Weg des Flusses der Wärmeenergie von dea die Matrix 11 durchfließenden Medium und der Oberfläche der Trennschicht 12 ist durch einen Pfeil 14· angedeutet und hat einen Wärmeübergang zu dem Medium zur Folge, das die entgegengesetzte Oberfläche 15 der Trennschicht 12 berührt.One of the design features »that of the application of the invention "must be observed is compliance with the mean liaximal size for the body particles, so that one optically dense matrix with the shortest possible length in the direction the medium flow is achieved. A medium flowing along the path indicated by arrow 13 hits onto the optically dense structure which is connected to a surface of a conductive separating layer 12. By the attachment of a number of body particles 10 arranged to be optically dense in the Grid matrix forming a tortuous heat transfer path increases the overall efficiency of the heat exchanger improved. The path of the flow of thermal energy from the medium flowing through the matrix 11 and the surface the separating layer 12 is indicated by an arrow 14 and results in heat transfer to the medium, that contacts the opposite surface 15 of the release layer 12.

Eine andere Forderung für eine wirksame Anordnung zur Wärmeübertragung auf der kürzest möglichen Strecke längs des Y/eges des Wärme.flusses betrifft die Anzahl der Ver—Another requirement for an effective arrangement for heat transfer along the shortest possible lengthways of the amount of heat flow relates to the number of times

oder Abzweigungen
bindungsstellen/in jeder Richtung von der Stelle des Wärmekontaktes längs des Wärmeweges zu der nächstliegenden leitenden Trennschicht. In Fig. 5 ist eine Matrixanordnung 16 zwischen den Oberflächen von im Abstand voneinander angeordneten Trennschichten 17 und 18 vorgesehen. Solche Flächen können sich beispielsweise zwischen den Wandungen innerhalb einer Leitung oder zwischen den äußeren Wandungen im Abstand voneinander angeordneter Leitungen ergeben· Der Weg des Mediumflusses ist durch
or branches
bonding points / in each direction from the point of thermal contact along the thermal path to the closest conductive separating layer. In FIG. 5, a matrix arrangement 16 is provided between the surfaces of separating layers 17 and 18 which are arranged at a distance from one another. Such areas can arise, for example, between the walls within a pipe or between the outer walls of pipes arranged at a distance from one another. The path of the medium flow is through

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einen Pfeil 19 angedeutet. Es wurde festgestellt, daß mit optisch dichten Anordnungen optimale Ergebnisse erzielt werden, wenn die Verbindungen aneinandergrenzender Flächen in einer gewünschten Richtung des Y/ärmeweges in der Größenordnung von zwei solcher Verbindungen liegt· Die in 'J-'ig· 5 dargestellte Matrix-Struktur ist eine innere Anordnung und kann in kreisförmigen oder rechteckigen Leitungen sowie zwischen flachen, ebenen Platten verwendet werden.an arrow 19 indicated. It was found that optically dense arrangements achieve optimum results when the connections are adjacent to one another Areas in a desired direction of the thermal path on the order of two such connections lies · The matrix structure shown in 'J-'ig · 5 is an internal arrangement and can be in circular or rectangular conduits as well as between flat, level plates can be used.

Die oben definierte» verbleibende Forderung ist die charakteristische Dimension, die in Fig. 5 durch den Pfeil GD c^ls der Abstand zwischen den parallelen Grenzflächen 17 tind 18 angegeben ist. Für die höchste Wärme— Übergangsrate bei einer optisch dichten Gittermatrix kann der Wärmeweg zu den nächsten Grenzflächen für ein längs des Weges 19 gerichtetes fließendes Medium durch die senkrecht gerichteten Pfeile 20 und veranschaulicht werden. Die maximale Länge des Wärmeweges .durch die Matrix von dem Medium bis zur nächsten Grenzfläche beträgt dann die Hälfte der charakterif.tisehen Dimension der Anordnung. Für Gitteranordnungen, [ die von diskreten Körpern Gebrauch machen, soll dieThe “remaining requirement” defined above is the characteristic dimension represented in FIG. 5 by the Arrow GD c ^ ls the distance between the parallel interfaces 17 and 18 are indicated. For the highest warmth— The transition rate in the case of an optically dense grating matrix can be the heat path to the next interfaces for a flowing medium directed along the path 19 by the perpendicular arrows 20 and illustrated. The maximum length of the heat path through the matrix from one medium to the next The interface is then half of the characteristic Dimension of the arrangement. For lattice arrangements [which make use of discrete bodies, the

jj. :. mittlere Größe 3edes der. Körper vorzugsweise etwayy. :. 3 medium size of the. Body preferably about

ein Drittel der charakteristischen Dimension dera third of the characteristic dimension of the

- I1 Anordnung betragen. Körper mit wesentlich größeren [ Abmessungen, beispielsweise mit mehr als der Hälfte- I 1 order. Bodies with much larger [dimensions, for example with more than half

[ der charakteristischen Dimension, wurden zusammen nicht[the characteristic dimension, were not together

eine genügend optisch dichte Anordnung bilden· Tat— sächlich wäre eine solche Anordnung für die Obertra-form a sufficiently optically dense arrangement. such an arrangement for the upper trans-

f gung zusätzlicher Mengen von Wärmeenergie unwirksam,f supply of additional amounts of thermal energy ineffective,

f Am anderen Ende des Bereiches verletzen theraisc&f At the other end of the area hurt theraisc &

leitende Körper, deren Durchmesserconductive body, their diameter

€ I Ii I t€ I Ii I t

C* · ItI »ft·*C * · ItI »ft · *

kleiner ist als ein Sechstel der charakteristisclien Dimension» die Forderung "bezüglich, der A-ny-ani, der Verbindungsstellen und vermindert dadurch, die Wirksamkeit der thermischen Leitfähigkeit der Vorrichtung zur Wärmeübertragung·is smaller than one sixth of the characteristic dimension "the requirement" with regard to the A-ny-ani , the connection points and thereby reduces the effectiveness of the thermal conductivity of the device for heat transfer.

Pig. 6 veranschaulicht eine Ausfüarungsfora der Erfindung, bei der im Abstand voneinander angeordnete Leitungen für ein fließendes Medium in eine Gittersatriz eingebettet sind xuid ein zweites fließendes Medlirci aizf den Bereich, a^rischsn dsn. Leitungen gexdoktet ist ^ wie es durch, den PCeil 22 angedeutet ist· Dieser Aufbau wird als externer Typ bezeichnet und es sind auch." hier wieder die Konstruktionskriterien bezuglich, der A-ngani der Verbindungsstellen und der optischen Dichte der Matrix anwendbar« Bine Leitung 23 mit kreisrundes Querschnitt j die aus einer A-ngafoi geradliniger paralleler Abschnitte oder einer spiralförmigen Schlange bestehen kann, ist in die G-ittermatrix 24- aus thermisch, leitenden Körpern eingebettet t die nach, der Erfindung aufgebaut ist. Die charakteristische Dimension dieses Aufbaues ist zwischen den Wandflächen der Leitung gerechnet und ist durch Bildung des Mittelwertes aus der Dimension A sowie der Dimension B abgeleitet, die den größten Abstand zwischen den Leitungen angibt. Längs des Weges 22 gerichtete Wärmeenergie durchläuft Wärmewege zu den benachbarten Leitungswänden, die durch Pfeile 25 und 26 angedeutet sind· Wie bei dem in Pig» 5 dargestellten Beispiel ist wieder das Maximum des Wärmepfades vorzugsweise gleich der halben charakteristischen DimensionPig. 6 illustrates an embodiment of the invention in which lines for a flowing medium, which are arranged at a distance from one another, are embedded in a grid matrix xuid a second flowing medium aizf the area, a ^ rischsn dsn. Lines is specified ^ as indicated by the part 22 · This structure is referred to as an external type and there are also. "Here again the design criteria referring to the A-ngani of the connection points and the optical density of the matrix can be used« Bine line 23 with circular cross-section j which may consist of an a-ngafoi rectilinear parallel portions, or a helical coil, conductive bodies is in the G-itter matrix 24 of thermally embedded t after, the invention is constructed. the characteristic dimension of this structure is between calculated from the wall surfaces of the line and is derived by taking the mean value from dimension A and dimension B, which indicates the greatest distance between the lines are · As in the example shown in Pig »5 is again the maximum of the W ärmepfades preferably equal to half the characteristic dimension

■ e-»e--> es e»■ e- »e -> it e »

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oder dem halben mittleren Abstand zwischen den in Abstand voneinander angeordneten Leitungswänden. Die der gelöteten Verbindungsstellen, von der Auftreffstelle aus gezählt, liegt in der Größenor von Zwei, und es liegt die mittlere Größe der Körper zwischen der Hälfte und einem Sechstel der charakteristischen Dimension bei der geforderten Dichte.or half the mean distance between the in Line walls arranged at a distance from one another. That of the soldered connection points, from the point of impact counted out is of the order of size or two, and it is the mean size of the bodies between half and one sixth of the characteristic dimension at the required density.

Die hohe Wärmeübergangsrate oder die erhöhte J-eistungs— dichte, die durch die Erfindung erzielt wird, Va-n-p wohl dex^ großen Anzahl von Oberflächen zugeschrieben werden, die von dem leitenden Bereich jedes der Körperteilchen der Matrix gebildet wird» Das strömende Medium kozamt daher mit einer größeren» Wärme aufnehmenden Oberfläche in Berührung, als es ohne den gewundenen "!Tärmeübertragungspfad durch die erfindungsgemäße Gittermatrix-Anordnung möglich wäre· Bei Ausführungsformen der Erfindung, wie sie noch beschrieben werden, sind relativ hohe Leistungsdichten erzielbar, die bis zu 15ΟΟ Watt pro Quadratzentimeter der Fläche des zu beheizenden Körpers und pro Zeiteinheit betragen können· Beim Vergleich mit bekannten Anordnungen, ■ bei denen nur Leistungsdichten von etwa 15 Watt pro Quadrätzentimeter und pro Zeiteinheit erreichbar sind, wird deutlich, daß durch die Erfindung eine Verbesserung um mehrere Größenordnungen möglich ist· Eine zur Bestimmung der Konstruktionskriterien für eine Anordnung nach der Erfindung nützliche Gleichung ist die folgende:The high heat transfer rate or the increased J-eistungs- density, which is achieved by the invention, Va-np well dex ^ large number of surfaces to be attributed to the matrix is formed from the conductive region of each of the corpuscles "The flowing medium, therefore kozamt with a larger "heat-absorbing surface in contact than would be possible without the winding"! heat transfer path through the grid matrix arrangement according to the invention Square centimeters of the area of the body to be heated and per unit of time can be · When compared with known arrangements, ■ in which only power densities of about 15 watts per square centimeter and per unit of time can be achieved, it becomes clear that an improvement of several orders of magnitude is possible with the invention · One to determine the design criteria for ei An equation useful according to the invention is the following:

(Temperaturabfall)(Wärmeleitfähigkeit (1) Wärmeweg L = des Materials; (Temperature drop) (thermal conductivity (1) thermal path L = of the material;

WärmeflußHeat flow

Der Ausdruck "Wärmefluß" bezieht sich auf die zugeführte Wärmeenergie und kann in Kilokalorien pro Stunde undThe term "heat flow" refers to the heat energy supplied and can be expressed in kilocalories per hour and

• · · · ■ *ci• · · · ■ * ci

C · ■ SC · ■ S

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Quadratzentimeter der Pläche der Trennschicht angegeben werden, durch die die "Wärme übertragen werden soll. Die "Wärmeleitfähigkeit des Materials ist eine Konstante, die leicht entsprechenden Tabellen entnommen werden kann· Biese Größe gibt die Wärmemenge an, die durch eine Flächeneinheit des erwärmten Körpers fließt, wenn der Temperaturgradient einen Einheitswert hat. Wie oben angegeben, gibt dann der Wärmeweg die Hälfte der charakteristischen Dimension der Anordnung an. Die Dimensionen <L&v Körperteilchen der Äatrix können dann O leicht nach diesem Wer* der charakteristischen Dirnen.= sion berechnet werden* Die Anwendung dieser Gleichung wird in folgenden in bezug auf eines der beschriebenen Ausführupgsbeispiele demonstriert-,Square centimeters of the surface of the separating layer through which the "heat is to be transferred. The" thermal conductivity of the material is a constant that can easily be taken from corresponding tables. when the temperature gradient has a unit value. As indicated above, the thermal path then gives half of the characteristic dimension of the arrangement. The dimensions <L & v body particles of the matrix can then easily be calculated according to this who * of the characteristic prostitutes. = Sion * The application of this equation is demonstrated in the following with reference to one of the exemplary embodiments described,

Zn den Pig. 1 bis 3 ist eine hochwirksame Tand praktische Äiisführungsfom der Erfindung veranschaulicht, die nun erläutert wird» Sise schraubenföraige Schlange 30 ist in eine e^ctern angeordnete, gesinterte Gittennatrix 31 eingebettet;, so daß die Matrix die Schlange umgibt. Die iäatrix 3Ί besteht aus einzelnen, therEJiscl- leitenden s Körpern^ die geaaß den Lehren der Srfindung, wie sieZn the Pig. 1-3, there is illustrated a highly effective form of practice of the invention which will now be discussed. The helical snake 30 is embedded in an internally disposed sintered mesh matrix 31 so that the matrix surrounds the snake. The iäatrix 3Ί consists of individual therEJiscl- conductive bodies ^ s the geaaß the teachings of the Srfindung as

. oben erlätitert wordisa sind, die gewünschte optische j Dichte bewirken· Die thermische Leitfähigkeit, der. Wordisa is explained above, the desired optical appearance j cause density · the thermal conductivity, the

zulässige druckabfall mid die Leistungsdichte bestimmen die Steigung, den Durchmesser und die Gesamtlänge der Schlange» woraus sich der naxisial zulässige Vränaeweg ergibt. Hierdurch ist wiederua diö charakteristischepermissible pressure drop and determine the power density the pitch, diameter and total length of the Snake »from which the naxisially admissible Vräaeweg is derived results. This again is characteristic

Dimension bestimmt. Die Forderungen für die Ausbildung der Matrix werden dann von dea Wert der charakteristischenDimension determined. The demands for training the matrix will then be of the characteristic value

ß UfHß UfH

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I Dimension abgeleitet;· Sin ~sH-m:=?a 52 und ein AuslaßI dimension derived; · Sin ~ sH-m: =? A 52 and an outlet

j der Sehlange 31 sind sit der Wasserquelle bzw· einerj of the snake 31 are seat of the water source or one

I Vorrichtung zur Benutzung des flüssigen Mediums ver-I Device for using the liquid medium

1 bunden· Das Einbetten der Schlange in die Gittersatrix1 tied · Embedding the snake in the grid matrix

1 kann erfolgen, indem die schraubenförmige Schlange 301 can be done by pulling the helical snake 30

I in einen zylindrischen Raus eingesetzt wird, der vonI is inserted into a cylindrical outlet that is made of

j zwei konzentrisch angeordneten, rohrförmigen 3?ormteilenj two concentrically arranged, tubular 3-shaped parts

I aus einem Material begrenzt wird» das sicn nicht axtI is limited from a material »that you don't ax

S -^ den Korperteilcnen verbindet, deren Diiaensionen zu deaS - ^ connects the parts of the body, the dimensions of which become dea

I W Wert der cbarakteristisclxen Dimension in BeziehiazigI W value of the characteristic dimension in relation

I st@h£n· Die ^oxsrteile ^abea. vex-aeiixedeiieiSicciiAesserI st @ h £ n · The ^ oxsrteile ^ abea. vex-aeiixedeiieiSicciiAesser

I und es kann de? ringförmige Baus zwischen dieses. Pora-I and it can de? annular construction between this. Pora

I teilen mit den einzelnen Xoxperteilcnen ausgerolltI share with the individual Xoxper parts rolled out

I werden· Durch, schütteln und vibrieren der Gesamten-I will shake, shake and vibrate the whole

I Ordnung läßt sich, dis gewünschte Yerteilung der XörperI order can be, the desired distribution of the Xfields

f rund um die Windungen der Schlange erzielen* Sie Gesast—f around the coils of the snake achieve * you Gesast—

I anordnung wird dann bei der erforderlichen TemperaturI arrangement will then be at the required temperature

? metallogisch, behandelt und es werden dann die ?orateile? metallogically, treated and then the?

I entfernt· Die aus der äußeren G-itteraatrix und derI removed · those from the outer grid and the

I Schlange bestehende ^esantstruktur wird dann in derI serpentine ^ esant structure is then in the

I ' dargestellten Ausführungsform der Erfindung montiertI 'illustrated embodiment of the invention assembled

ί und es wird von der TCärm'sübertragungsisatrix eine zentrale ί and it becomes a central one of the heat transfer matrix

Verbrennungskaiamer 38 definiert·Combustion kaiamer 38 defined

I In typischer Weise kann eine Brennerplatte 3^- vorgesehenTypically, a burner plate 3 ^ - can be provided

I werden, die eine Vielzahl von Kanälen 35 zum Einlaß einesI will have a plurality of channels 35 to the inlet of a

I Luf^-Gas-Gemisches unter Druck in die VerbrennungskammerI air gas mixture under pressure in the combustion chamber

", 38 aufweist, das von einer mit der Leitung 36 und dem ", 38, which is connected by a line 36 and the

I Pitting 37 verbundenen Quelle geliefert wird· . In derI pitting 37 connected source is supplied ·. In the

ι ßrennerplatte 34- ist seitlich und im Winkel eiae J&ünd—ι ßrennerplatte 34- is laterally and at an angle eiae J & ünd—

ι vorrichtung 4-0 bekannter Konstruktion angeordnet, bei—ι device 4-0 of known construction arranged, with-

\f ν \f I Kf if\ f ν \ f I Kf if

spielsweise eine funkenstrecke, die die erforderliche Entzündung der gasförmigen Brennstoffmischtmg bewirkt. Eine äußere Wandung 41 umgibt die der Wärmeübertragung dienende Anordnung und es führt ein Rauchrohr 42 für die Abgase zu einem nicht näher dargestellten, üblichen Schornstein. Eine Deckplatte 43 ist mit der Anordnung zur Wärmeübertragung und der Leitung beispielsweise mit Hilfe von Muttern und Schraubbolzen befestigt, die teilweise in die Matrix eingebettet sind.For example, a spark gap that provides the required Causes ignition of the gaseous fuel mixture. An outer wall 41 surrounds the arrangement serving for heat transfer and a smoke pipe 42 for it leads the exhaust gases to a normal chimney, not shown in detail. A cover plate 43 is with the assembly for heat transfer and conduction, for example with the help of nuts and bolts, which are partially embedded in the matrix.

Eine praktische Ausführungsform einer Y/ärmeübertragungseinheit, wie sie anhand der Fig. 1 bis 3 beschrieben worden ist, hatte als Abmessungen etwa 12,5 cm im Durchmesser und etwa 12,5 cm LLnge und wurde dazu benutzt, einen kontinuierlichen Heißwasser strom von etwa 11 l/m zu erzeugen. Der Brenner für die Wärmeübertragungseinheit sowie alle elektrischen Steuereinrichtungen, einschließlich eines Thermostates, eines Luftfilters und Sicherheitsvorrichtungen waren zu einem Gerät zusammengefaßt, das eine Höhe von etwa 15 cm, eine Breite von etwa 27S5 cm und eine Gesamtlänge .von etwa 45 cm auf— wies. Solch ein Wärmeübertragungsmodul kann übliche Heißwasserbereiter vom Speichertyp ersetzen, wie sie heute üblich sind und Durchmesser von etwa 60 cm und Höhen von etwa 180 cm aufweisen. Das neue verbesserte Gerät kann bequem nahe der Verbrauchsstelle montiert werden. Im Hinblick auf die extrem geringen Kosten können auch viele solcher Geräte eingebaut werden, wodurch erhebliche Kostenersparnisse hinsichtlich der Installationen möglich sind, wie sie bei heutigen zentralisierten Haushalts-Heißwasserbereitungssystemen anfallen«A practical embodiment of a Y / arm transfer unit, as it has been described with reference to FIGS to generate l / m. The burner for heat transfer unit as well as all electrical control devices, including a thermostat, an air filter and safety devices have been combined to form a device that .of a height of about 15 cm, a width of about 27 S 5 cm and a total length of about 45 cm up pointed. Such a heat transfer module can replace conventional hot water heaters of the storage type as are common today and have diameters of about 60 cm and heights of about 180 cm. The new improved device can be conveniently mounted near the point of consumption. In view of the extremely low cost, many such devices can also be built in, resulting in significant cost savings in terms of installation, such as are incurred in today's centralized domestic hot water systems «

Bei der Asorunimg mica Fig. y ist die Ausführungsform der Erfindung nach, den Fig. 1 Ms 3, einschließlich der zugehörigen Bauteile, in ihrer Gesamtheit als V/äraeübertragungsnodul 50 bezeichnet. Ein Gebläse 51 ist mit Hilfe des Fittings 37 angeschlossen und fördert die Luft- und Gasmischung in die Brennkammer 38» Von einer Quelle 53» die jedes handelsübliche Stadt-, Erdoder Flaschengas liefern kann, wird das Gas über ein Magnets teuerven-sii *&■ und einen Regler 55 zum Einlaß Ks des Gebläses 51 geführt. Für die meisten Zwecke genügtIn the Asorunimg mica Fig y., The embodiment of the invention is according to the Fig. 1 Ms 3, including the associated components, in their entirety as V / äraeübertragungsnodul 50 denotes. A blower 51 is connected by means of the fitting 37 and conveys the air and gas mixture in the combustion chamber 38 "from a source 53 'of each commercial urban, Erdoder can provide bottled gas, the gas is a magnet teuerven-sii * & ■ and a regulator 55 led to the inlet Ks of the fan 51. Sufficient for most purposes

ein Gebläse kleiner Abmessungen und billiger Ausführung. Der seitlich von den Uarneubertragusgssodul 5Q abstehende Abzug 42 ermöglicht den Austritt der Verbrennungsgase zu einem üblichen Auslaß« üegen der Wirksamkeit der Wärmeübertragung und der Tatsache, daß die Abgastemperatur außerordentlich niedrig ist, genügt eine kleine Abzugsöffnung in einer Wand, wie sie beispielsweise für Haushaltswäschetrockner benützt wird. Es wird kein Schornstein mit natürliches Zug benötigt, was ebenfalls eine Ersparnis von Baukosten zur Folge hat. Die Wasserversorgung ist durch die Bezugszahl 5*> angedeutet und es wird das erwärmte Wasser durch die Leitung 57 einem Zapfhahn 58 für den sofortigen Gebrauch zugeführt. lit der Leitung 57 kann ein auf temperatur und Druck ansprechendes Sicherheitsventil 59 angeordnet sein. Es ergibt sich demnach, daß große Speichertanks oder Boiler, · ,wie sie heute als Warisa asser quellen benutzt werden, vollständig vermieden werden können. Statt dessen wurde eine kompakte und einheitliche Quelle offenbart, die leicht unmittelbar an der Stelle installiert werden kann, wo sie benötigt wird, beispielsweise in Badezimmer oder in der Küche.a fan of small dimensions and cheaper design. The flue 42 protruding laterally from the new transfer module 5Q enables the combustion gases to escape to a conventional outlet. In contrast to the effectiveness of the heat transfer and the fact that the flue gas temperature is extremely low, a small outlet opening in a wall, such as is used for household tumble dryers, is sufficient . There is no need for a chimney with a natural draft, which also results in savings in construction costs. The water supply is indicated by the reference number 5 *> and the heated water is fed through line 57 to a tap 58 for immediate use. A safety valve 59 responsive to temperature and pressure can be arranged in line 57. It follows that large storage tanks or boilers, as they are used today as Warisa water sources, can be completely avoided. Instead, a compact and unitary source has been disclosed which can easily be installed immediately where it is needed, for example in the bathroom or in the kitchen.

.A.A

Die zugehörige Schaltung zur Steuerung des Gebläses sowie der Thermostat und die Zündüberwachung zusammen mit dem Magnetventil für die Gasquelle wurden nicht besonders beschrieben, denn es handelt sich um handelsübliche Bauteile und es erfolgt der Einbau dieser Kittel nach der bekannten Technik.The associated circuit for controlling the fan as well as the thermostat and ignition monitoring together with the solenoid valve for the gas source were not specifically described because they are commercially available Components and the installation of these gowns takes place according to the known technology.

Bei der Ausführungsform nach den Pig. 8 und 9 ist ejjae Gruppe geradliniger Bohre 61 in sine Gittersatrix 62In the embodiment according to the Pig. 8 and 9 is ejjae Group of straight bores 61 in its grid matrix 62

($ · eingebettet, die aus thermisch leitenden Körpern besteht, ($ Embedded, which consists of thermally conductive bodies,

wie es oben beschrieben wurde. Eine obere Endplatte 63 ist mit einem Mediumeinlaß 64- versehen und mittels Muttern 65 an Schrauben 66 befestigt, die in einen Ring 67 eingelassen sind. Die optisch dichte Matrix 62 umgibt die geraden Rohre 61, die darin eingebettet sind· Die Enden dieser Rohre und des Einlasses 64· stehen mit einem Kanal 68 auf der Innenseite des Ringes 6? in Verbindung. Eine gleichartige Anordnung ist am entgegen— . gesetzten Ende der Matrix vorgesehen und umfaßt eine untere Endplatte 71 und einen angrenzenden Ring 70? der mit einem inneren Kanal 68a versehen ist, in den die Enden der Rohre 61 münden. An dem unteren Ring 70 ist ein Mediumauslaß 72 angebracht. Die untere Endplatte 71 weist weiter eine Anzahl von Kanälen 73 für ein Gas-Luft-GOTaisch auf, das in die Anordnung durch. .ν-'*"ν,: eine Leitung 74- eingeführt wird. Die Zündung des Brenn-.-' -' stoffes innerhalb der Kammer 75 wird durch eine Zündkerze 76 bewirkt, die von der oberen Endplatte 63 getragen wird·as described above. An upper end plate 63 is provided with a medium inlet 64 and is fastened by means of nuts 65 to screws 66 which are let into a ring 67. The optically dense matrix 62 surrounds the straight tubes 61 which are embedded therein · The ends of these tubes and the inlet 64 · stand with a channel 68 on the inside of the ring 6? in connection. A similar arrangement is on the opposite. set end of the matrix and includes a lower end plate 71 and an adjacent ring 70? which is provided with an inner channel 68a into which the ends of the tubes 61 open. A medium outlet 72 is attached to the lower ring 70. The lower end plate 71 further has a number of channels 73 for a gas-air G OT aisch, which in the assembly through. .ν - '* "ν,: a conduit 74- is inserted. The ignition of the fuel -.-' - 'material within the chamber 75 is effected by a spark plug 76 which is carried by the upper end plate 63.

Die Ausführungsform nach den Fig. 10 und 11 ist für Anwendungen mit sehr hohen Leistungsdichten bestimmt.The embodiment according to FIGS. 10 and 11 is intended for applications with very high power densities.

69016986901698

Bei dieser Ausführungsform sind die Leitungen 77 und 78 konzentrisch, zu einer genieinsamen Achse angeordnet. Die äußere Leitung 77 ist an beiden Enden durch leitende Platten 79 und 80 verschlossen» Ein Einlaß 81 ermöglicht den Zutritt eines flüssigen Mediums, wogegen ein Auslaß 82 den Austritt des . Mediums in erwärmtem oder dampfförmigem Zustand zuläßt. Die innere Leitung 78 ist an ihren EndenIn this embodiment the lines are 77 and 78 concentric, arranged about a common axis. The outer line 77 is closed at both ends by conductive plates 79 and 80 "Ein Inlet 81 allows a liquid medium to enter, while an outlet 82 allows the . Medium in heated or vaporous state allows. The inner conduit 78 is at its ends

" OffSE, SO cLcuj SjLZL 5Χϊτ£ϋ2ΐοβ5 MedJLtZiü, wie Beispiels—"OffSE, SO cLcuj SjLZL 5Χϊτ £ ϋ2ΐοβ5 MedJLtZiü, like example—

weise die Gase einer direkten. Sauerstoffgasflamme, durch das Innere 85 dieses Roüres strömen können»wise the gases of a direct. Oxygen gas flame, can flow through the interior of this tube »

Die S«römungsrichtung ist durch den Pfeil 84 angedeutet· Eine optisch dichte Jlatrixanordnung 85 besteht aus einer Vielzahl thermisch leitender» sphärischer Körper, c\ie miteinander verbunden sind» um gemäß den I lehren der Erfindung den Wärmeübertragungspfad zuThe direction of romanization is indicated by arrow 84. An optically dense matrix arrangement 85 consists of a large number of thermally conductive spherical ones Bodies that are connected to one another according to the I teach the invention the heat transfer path

I bilden. Die Hatrixanordnung 85 nimmt den KauptteilI make up. The matrix assembly 85 takes the main part

I des Querschnittes der Leitung 78 an und es ist dieI of the cross section of the line 78 and it is the

% charakteristische Dimension dieses Gliedes gleich % characteristic dimension of this link equal

I des inneres Durchmesser· der kreisförsdgen. Leitung,I of the inner diameter of the circular conveyor. Management,

|l ' wie es durch, den Pfeil 86 und die Bezeichnung CD an-I gedeutet ist·| l 'as it is by, the arrow 86 and the designation CD an-I is interpreted

I Eine gleichartige Gitteraatrix 87 füllt den QuerschnittA lattice matrix 87 of the same type fills the cross-section

I der äußeren Leitung 77 aus. Da die innere GittenaatrixI of the external line 77. Since the inner Gittenaatrix

ρ 85 säur einen Seil der Gesamtlänge des Innenraumesρ 85 acid a rope the total length of the interior

I . zur Konzentration des heißen Mediums einnimmt, befin—I. occupies for the concentration of the hot medium,

[" det sich, der Wärmeübertragungsbereich zwischen denThe heat transfer area between the

S Medien in den. entsprechenden Leitungen im wesentlichenS media in the. corresponding lines essentially

! j in dem durch, die KLammer 88 angegebenen Baus. Dieser! j in the construction indicated by bracket 88. This

I Aufbau, ermöglicht die Anwendung bei sehr hohen Leistungs-I structure, enables use at very high power

I dichten.I poetry.

f -Λf -Λ

Sin Beispiel für die Anwendung der oben angegebenen Gleicliuxig (1) "bei der Übertragung -von ^ärnie von eines? intensiven Wärmequelle sei für die AusiSüirungsforaii nach den Fig. 10 und 11 gegeben. Unter Verwendung einer direkten Flamme sei angenommen, daß in der Flainaen— Xlacke eine Leistuzxgsdielite von etwa I5OO W/ce erzielt wird ι»^. trotsdes. sit Silber ?^τ _ Kupferteilchen verwendet werden können. Weiterhin sei angenommen, daß der Temperaturabfall- 55°C betragen soll, Kupfer hat eine thermische Leitfähigkeit von etwa 3 kcal/h, cm. 0C* In der endgültigen Struktur wird jedoch wegen der gelöteten Verbindungsstellen und der optischen Dichte der Wärmewege eine nur geringere Leitfähigkeit erreicht* Sin Leitfähigkeitsfaktor von 50 5» ergibt einen realisierbaren Konstruktionsfaktor. Unter Verwendung der anderen bekannten Werte wird die Länge des Wärmeweges L wie folgt berechnet:An example of the application of the above equation (1) "in the transfer of heat from an intense heat source is given for the design of FIGS. 10 and 11. Using a direct flame, it is assumed that in the flaina - Xlacke a Leistuzxgsdielite of about I5OO W / ce is achieved ι »^ trotsdes sit silver ^ τ _ copper particles can be used It is also assumed that the Temperaturabfall- should be 55 ° C, copper has a thermal conductivity of about..?. 3 kcal / h, cm. 0 C * In the final structure, however, only a lower conductivity is achieved due to the soldered joints and the optical density of the heat paths the length of the heat path L is calculated as follows:

55° C χ 1,5 kcal/h.cm.° C '55 ° C χ 1.5 kcal / h.cm. ° C '

L = * = 0,635 cmL = * = 0.635 cm

130 kcal/h.cm130 kcal / h.cm

Die charakteristische Dimension ist gleich dem Zweifachen der Länge des Wärmepfades und beträgt demnach 1,27 cm. Ein thermisch leitender Körper mit einer mittleren Größe von etwa 2 - 6 mm wird demnach benötigt, um die optimal optische Dichte zu erzielen. Für die meisten Anwendungen wird für die Größe des thermisch leitenden Körpers 1/3 der charakteristischen Dimension, d.h. hier eine Größe von 4= mn, bevorzugt.The characteristic dimension is twice the length of the heat path and is therefore 1.27 cm. A thermally conductive body with a mean size of around 2 - 6 mm is therefore required to optimally to achieve optical density. For most applications, the thermally conductive body size becomes 1/3 the characteristic dimension, i.e. here a size of 4 = mn, is preferred.

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Bei der in Pig* 12 dargestellten weiteren Ausführungs— fom der Erfindung ist eine schraubenförmige Schlange mit einer Vielzahl von Windungen 90 in eine äußere Matrix 9"i eingebettet. Wenn für die Matrixkörper, die die Schlange umgeben, die richtigen Konstruktionswerte gewählt worden sind, kann das Innere der Schlange mit anderen leitenden 5?eilcxien gefüllt werden, die nicht die gleichen kritischen Forderungen zu erfüllen brauchen. 3)aher können bei Dampferzeugern oder in Kondensatoren Teilchen -sie Geflechte * Drähte, Schnitzel, Späne und flggglftl chfm zrRTme>n&&itz w&Da&TLf ~&ί.& sie bei 92 angedeutet sind» Bine solche Struktur zum Ausfüllen der Leitung ist für die industrielle Anwendung der Erfindung von. besonderer Bedeutung*In the further embodiment of the invention shown in Pig * 12, a helical snake with a plurality of turns 90 is embedded in an outer matrix 9 "i. If the correct design values have been chosen for the matrix bodies surrounding the snake ? be filled eilcxien the inside of the snake with other conductive 5, which do not need to meet the same critical requirements. 3) in greater detail can in steam generators or capacitors particles -they braids * wires, chips, chips and flggglftl CHFM zrRTm e> n && itz w & Da & TLf ~ & ί. & they are indicated at 92 »Bine such a structure for filling out the pipe is of particular importance for the industrial application of the invention *

Die vorstellenden Ausführungen haben die Vorteile der Zoapaktheit und Uirksaakeit der offenbarte WärmeübertragungsanoiidEung gezeigt, die darin liegen, daß die optisch dichte liatrixstruktur bedeutend erhöhte Leistungsdichten ermöglicht» Sie Sonstruktionskriterien bezüglich der Arigafoi der Verbindtsngsstellen längs des Wärmeweges und der durchschnittlichen Größe der thermisch leitenden Körper in bszug auf die charakteristische Dimension zua Erzielen der gewünschten optischen Dichte wurden im einzelnen behandelt;· Die obige Diskussion und beispielhafte Anwendung öer Gleichung erleichtert die Anwendung der Erfindung in der Praxis-. AtaBer den Ausfiihrxaigsbeispielen lassen sich für andere Anwendungszwecke zahlreiche andere Gestaltungen denken. Beispielsweise können die theraisch leitenden Körper, die sich bei denThe representational models have the advantages of Zoapaktheit and Uirksaakeit shown that disclosed WärmeübertragungsanoiidEung that lie in the fact that the optically liatrixstruktur density significantly increased power densities allows "You Sonstruktionskriterien regarding the Arigafoi the Verbindtsngsstellen along the heat path, and the average size of the thermally conductive body in bszug on the characteristic dimension for achieving the desired optical density has been dealt with in detail; The above discussion and exemplary application of the equation facilitates the application of the invention in practice. In addition to the exemplary embodiments, numerous other designs can be thought of for other purposes. For example, the theraisch conductive bodies that are in the

: ι - sein.: ι - to be.

Aus:fii^-rungsceispielen nach, den Figo 1 und 8 mit; den äuBersrfcen WandungSilächen der Sohre in Berührung befinden, weggelassen «?e2?dens so daß dieser Abschnürt der die Treimsch±oh-t bildenden Iieiirangswände freile£rc. Der ITärseubertragürigsweg innerhalb der Ma^ferix zwischen den ia Abstand ironeinander angeordne1;en Lei"&ungsab— sckaiirfcen »rärde urot;zdeni noch inaaer durch die -fcherieiseh leitenden Körper is Wege des IdeditcHstromes besiiiiam-fcFrom: fii ^ -rungscebeispielen according to Figo 1 and 8 with; the outer wall surfaces of the ear are in contact, omitted "? e2? the s so that this constriction of the longitudinal walls forming the Treimsch ± oh-t free £ rc. The secondary transfer path within the matrix between the lines, which are generally arranged at a distance, is pathways of the current of ideas

s2i alle dems2i all dem

beschriebenen AüsfüiLrungsbeispiele ζσοσ zur Erläu— -fcerung der STiindung dienen j ohne die Sr£indung ia irgend einer Weise zu beschränken, xmß. daß Abweichungen von diesen AusiührxEngsbeispielen sögüc'ii sind, ohne den Sahmen der Erfindung zu verlassen* AüsfüiLrungsbeispiele described ζσοσ to Erläu- -fcerung the STiindung serve j without the Sr £ indung ia any limiting a manner xmß. that deviations from these exemplary embodiments are possible without departing from the scope of the invention *

691)1693691) 1693

Claims (1)

• ttil ·• ttil - 22 -- 22 - SchtttjtansprüchePayment claims 1. Wärmeaustauscher für zwei strömende Medien mit einer sraischen den beiden Medien angeordneten «Tärmeleitenden iErennschicht und einem auf einer Seite der iDrennschieht vorgesehenen Durchlaß für das eine Medium, daöurch gekennzeichnet, daß in diesem Durchlaß eine Vielzahl wärmeleitender Körper (10) angeordnet ist, die in dem Durchlaß eine1. Heat exchanger for two flowing media with a thermal barrier layer arranged on the two media and one on top of one Side of the iDrennschicht provided passage for the one medium, characterized in that in this passage a plurality of heat-conducting body (10) is arranged in the passage a £1 f optisch dichte Gitternatrix (11) bilden und derenForm £ 1 f optically dense grid matrix (11) and their <iu?eii3eii2i/&süelie GröSs? ^a wesentlichen gleich dem Maxiisus ist» das die optische Dichte in der is wesentlichen kürzesten Dimension längs des Durchganges bewirkt und einen oder stshrere ^7ege für den i?!uß des entsprechenden Hediuas durch die Gittermatrix (11) bildet*<iu? eii3eii2i / & süelie GröSs? ^ a substantially equal to the maxiisus is "which effects the optical density in the substantially shortest dimension along the passage and forms one or more space for the flow of the corresponding hedium through the lattice matrix (11) * 2* War.asaustauscher nach Anspruch 1, dadujpch gekennzeichnet, daß die Körper (10) "Eärseleitend miteinander und vorzugsweise auch axt der Srenaschicht (12) verbunden sind.2 * War.asaustauscher according to claim 1, dadujpch characterized, that the body (10) "conducts each other and preferably also ax of the srena class (12) are connected. 5· Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (10) miteinander und gegebenenfalls mit der QJrennschicht (12) metallogisch verbunden sind«5 · Heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the bodies (10) with each other and optionally with the separation layer (12) are metallogically connected " 4. Wärmeaustauscher nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Anzahl der Verbindungsstellen zwischen aneinandergrenzenden Flächen längs des Übergangspfades in der Richtung (14), in der die an nächsten 4. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the average number of junctions between adjoining surfaces along the transition path in the direction (14) in which the next 16931693 - 23 -- 23 - liegende Fläche der Trennschicht (12) erreicht wird, in der Größenordnung von Zwei liegt·reached surface of the separating layer (12) is on the order of two 5· Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch geicennzeiehnet, daß die Trennschicht eine den Durchlaß für das Medium "begrenzende Wandstruktur (17* 18) bildet und die durchschnittliche Größe der wärmeleitenden Körper (16) etwa die Hälfte bis ein Sechstel und vorzugsweise etwa ein Drittel der charakteristisch,^ Dimension (CD) der Wandstruktur beträgt· 5. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the separating layer forms a wall structure (17 * 18) delimiting the passage for the medium and the average size of the heat-conducting bodies (16) is about half to one sixth and preferably about one Third of the characteristic, ^ dimension (CD) of the wall structure is 6* Wärmeaustauscher nach üineia der vorhergehenden* Ansprüche, dadurch gelfpfmzeichnet, daß die Trenn wand .von der Wand einer Leitung (23) ftzr eines der Medien gebildet wird und die wärmeleitenden Körper (24) an der Außenseite der Leitung (23) angeordnet sind und einen gewundenen Weg bilden, auf dem das zweite Medium die optisch dichte Gittermatrix (24) durchströmen kann· 6 * Heat exchanger according to one of the preceding * claims, characterized in that the partition wall is formed by the wall of a line (23) for one of the media and the heat-conducting bodies (24) are arranged on the outside of the line (23) and form a winding path on which the second medium can flow through the optically dense grating matrix (24) 7· Wärmeaustauscher nacn Anspruch 6, dadurch^gekenn— zeichnet, daß die Leitung (30; 61) mehrere Windungen oder mehrere parallele Abschnitte aufweist und die mit der Außenseite der Leitung ($0; 61) verbundene Gittermatrix (31 bzw· 62) einen oder mehrere Wege für den Fluß des zweiten Mediums zwischen den im Abstand angeordneten Windungen bzw· Leitungsabschnitten hindurch Dildet.7 · Heat exchanger according to claim 6, characterized in that shows that the line (30; 61) has several turns or several parallel sections and the with the outside of the line ($ 0; 61) connected grid matrix (31 or · 62) one or more paths for the flow of the second medium between the spaced turns or line sections through it. •Λ• Λ so ιso ι 8. Wärme aus fans eher nach, den Ansprüchen 6 und 7.8. Warmth from fans rather according to claims 6 and 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Gittermatrix (31; 62) einen zylindrischen Hohlkörper mit einem zentralen Durchlaß (38 bzw, 75) bildet.characterized in that the grid matrix (31; 62) forms a cylindrical hollow body with a central passage (38 or 75). 9* Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand von der Wand einer Leitung (78) für eines der Medien gebildet; wird und die optisch dichte Matrix (85) den inneren Querschnitt der Leitung (78) im wesentlichen ausfüllt.9 * Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the partition formed by the wall of a conduit (78) for one of the media; becomes and the optically dense matrix (85) substantially fills the inner cross section of the line (78). 10. Wärmeaustauscher nach Anspruch % dadurch/gekennzeichnet, daß konzentrisch zur Leitung (78) eine zweite Leitung (77) angeordnet ist, mit der das andere Medium auf einem Weg in unmittelbarer Nähe der äußeren Wandflache der ersten Leitung (78) geführt wird.10. Heat exchanger according to claim% characterized / characterized, that concentric to the line (78) one second line (77) is arranged, with which the other medium on a path in the immediate vicinity the outer wall surface of the first line (78) to be led. 11. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 9 ^nä- 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Leitung (77) eine Gittermatrix (87) angeordnet ist, die im wesentlichen den gleichen Aufbau aufweist wie die Matrix (85) in der ersten Leitung (78)·11. Heat exchanger according to claims 9 ^ n- 10, characterized characterized in that a grid matrix (87) is arranged in the second line (77) which is im has essentially the same structure as the matrix (85) in the first line (78) 12. Durchlauferhitzer mit einem Wärmeaustauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Einrichtung zum Erwärmen des zweiten Mediums in dem Durchlaß (38) aufweist.12. water heater with a heat exchanger according to claim 8, characterized in that it has a Means for heating the second medium in the passage (38). durchlauferhitzer nach Anspruch Ί2, dadurch gekennzeichnet j daß die Einrichtung aus Srv/ärnen des zweiten Mediums einen Brenner (57, 35) umfaßt, mit dem Brennstoff in den Durchlaß (3β) indiziert wird.Instantaneous heater according to claim Ί2, characterized in that the device j from Srv / ärnen of the second medium to a burner (57, 35) which is indexed with the fuel in the passage (3β). Durchlauferhitzer nach den Ansprüchen 12 und dadtirch g^ennzeichnet, daß die Einrichtung zum. Erwärmen des zweiten Mediums ein Gebläse (5Ό aufweist. Instantaneous water heater according to claims 12 and dadtirch g ^ indicates that the device for. Heating the second medium has a fan (5Ό. 15· Durchlauferhitzer nach einesi der .saspruche i2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, äaß die Einrichtung zun Erwärmen des zweiten Mediums eine Zündeinrichtung (40) umfaßt.15 · Instantaneous water heater according to one of the claims i2 to 14, characterized in that the device aaass Heating the second medium comprises an ignition device (40). 16. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 12 bis dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Durchlasses (38) verschlossen ist·16. Water heater according to one of claims 12 to, characterized in that one end of the passage (38) is locked I?. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 12 bis dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (90) eine Vielzahl wärmeleitender Körper (92) enthalten ist.I ?. Flow heater according to one of claims 12 to characterized in that in the line (90) one Variety of thermally conductive body (92) is included. 690169a690169a
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