EP0838649B1 - Lamellenrohr-Wärmeaustauscher in Blockbauweise zur Wärmeübertragung zwischen gas-, dampfförmigen oder flüssigen Medien mit horizontalen Trennflächen - Google Patents

Lamellenrohr-Wärmeaustauscher in Blockbauweise zur Wärmeübertragung zwischen gas-, dampfförmigen oder flüssigen Medien mit horizontalen Trennflächen Download PDF

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EP0838649B1
EP0838649B1 EP97118605A EP97118605A EP0838649B1 EP 0838649 B1 EP0838649 B1 EP 0838649B1 EP 97118605 A EP97118605 A EP 97118605A EP 97118605 A EP97118605 A EP 97118605A EP 0838649 B1 EP0838649 B1 EP 0838649B1
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heat exchanger
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    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
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    • F28D7/085—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration in the form of parallel conduits coupled by bent portions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/26—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger according to the preamble of the claim 1.
  • Finned tube heat exchanger in block construction or in modular layer construction for heat transfer between gaseous, vaporous or liquid media belong to the state of the art and are used as air coolers or heaters in the most ventilation units used.
  • Such a heat exchanger is e.g. known from EP 0 177 751 A2.
  • a heat exchanger is known from US 2 948 515, in which for subdivision of the airway projections are provided in the lamellae with a adjacent slat to contact to form an air barrier.
  • the overall length of block heat exchangers is usually to an overall length of limited by approx. 300 mm.
  • the block heat exchangers can be mechanically inexpensive getting produced.
  • Module-layer heat exchangers (EP 0177751) are used Stacking 50-100 mm high heat exchanger layers assembled on site at the construction site. Between Layers are inserted separating layers. The Heat exchanger layers have a maximum overall length from up to 1200 mm. After assembly, usually in one Ventilation unit, the individual modules are detachable to the Distributor and collector connected.
  • the Module-layer heat exchanger Through the separating layers, the Module-layer heat exchanger a very low Soiling tendency, or can be for cleaning purposes be broken down into individual parts.
  • Block heat exchangers on the one hand because of the Heat transfer necessary area due to narrow Slat spacing is provided, creating a deposit is favored by interfering particles, and on the other hand the Air at height, with split louvres, also in the Width can dodge. No back pressure is built up which can discharge the interfering particles.
  • Block heat exchanger Due to the short overall length, the Block heat exchanger only to a limited extent Counterflow behavior are generated, which, however, for Achieving a high degree of exchange is necessary. A the slat would extend directly Increase the tendency to contamination.
  • the leakage air rate increases Slide-in or mounting frame.
  • the module-layer heat exchanger is due to the Individual production in modular layer construction in production and assembly relatively expensive. In addition, the Assembly of distributors and collectors as well as foreclosure only done on site. Factory assembly in Ventilation units are only possible to a limited extent.
  • the object of the invention is for a heat exchanger the inexpensive manufacturing possibilities of a Block heat exchanger with the low Soil tendency of the module-layer heat exchanger to combine.
  • the heat exchanger is designed to the desired amounts of gas, steam or liquid, or be adapted to the desired heat transfer process can.
  • the invention is characterized in that by the Features described claim 1 solved.
  • the module structure for stabilization in a frame For factory installation in ventilation units or for Complete installation in ventilation units on site the module structure for stabilization in a frame captured or installed.
  • Fig. 1 shows a part of the possible Finned tube heat exchanger in block design with inserted dividing surfaces, the individual Manufacturing modules between the parting surfaces one to have several pipe layer heights. Any manufacturing module has one or more waterways, the Waterways are piped differently as an example.
  • Fig. 2 shows a part of the possible finned tube heat exchanger in block construction, in which the individual manufacturing modules from specially molded Slats exist or the piping of the Waterways over the dividing surfaces, also over inlaid ones Dividing surfaces.
  • FIG 3 shows a manufacturing module with a height of a pipe layer with an inserted separating surface and smooth slat.
  • Fig. 4 shows a manufacturing module with a height of two pipe layers, with the interface through Formation of the slat with a specially molded Bending occurs.
  • FIG. 5 shows two manufacturing modules with one height of 2 pipe layers each, with the separating surface through Formation of the slat with a specially molded Beading and piping is shown across divisions.
  • FIG. 6 shows a manufacturing module with a height of three pipe layers, with the interface through Formation of the slat with specially molded Bulges arise.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik:
Lamellenrohr-Wärmeaustauscher in Blockbauweise oder in Modul-Schichtbauweise zur Wärmeübertragung zwischen gas-, dampfförmigen oder flüssigen Medien gehören zum Stand der Technik und werden als Luftkühler oder -erhitzer in den meisten Lüftungsgeräten eingesetzt.
Ein solcher Wärmeaustauscher ist z.B. aus der EP 0 177 751 A2 bekannt. Weiterhin ist aus der US 2 948 515 ein Wärmeaustauscher bekannt, bei dem zur Unterteilung des Luftweges in den Lamellen Vorsprünge vorgesehen sind, die mit einer benachbarten Lamelle in Kontakt stehen, um eine Luftbarriere zu bilden. Die Baulänge von Blockwärmeaustauschern ist in der Regel auf eine Baulänge von ca. 300 mm begrenzt. Die Blockwärmeaustauscher können maschinell preisgünstig hergestellt werden.
Modul-Schicht-Wärmeaustauscher (EP 0177751) werden durch Stapeln von 50-100 mm hohen Wärmeaustauscher-Schichten vorort auf der Baustelle montiert. Zwischen den Schichten werden Trennschichten eingefügt. Die Wärmeaustauscher-Schichten weisen eine maximale Baulänge von bis zum 1200 mm auf. Nach Montage, meistens in einem Lüftungsgerät, werden die einzelnen Module lösbar an die Verteiler und Sammler angeschlossen.
Durch die Trennschichten weist der Modul-Schicht-Wärmeaustauscher eine sehr geringe Verschmutzungsneigung auf, bzw. kann zu Reinigungszwecken in Einzelteile zerlegt werden.
Kritik am Stand der Technik:
Trotz der kurzen Baulänge von ca. 300 mm verschmutzten Block-Wärmeaustauscher, da einerseits die zur Wärmeübertragung notwendige Fläche durch enge Lamellenabstände erbracht wird, wodurch eine Ablagerung von Störpartikel begünstigt wird, und andererseits die Luft in der Höhe, bei geteilten Lamellen, auch in der Breite ausweichen kann. Es wird kein Staudruck aufgebaut, der die Störpartikel austragen kann.
Durch die kurze Baulänge kann bei den Block-Wärmeaustauscher nur bedingt ein Gegenstromverhalten erzeugt werden, welches jedoch zur Erzielung eines hohen Austauschgrades notwendig ist. Eine direkte Verlängerung der Lamelle würde die Verschmutzungsneigung noch vergrößern.
Der Versuch die Baulänge durch Hintereinanderschalten von Block-Wärmeaustauscher mit und ohne Revisionraum zu vergrößern birgt neben der oben erwähnten Verschmutzungsneigung zudem weitere Störstellen durch neue Lamellenstirnseiten, der bauliche Aufwand wird vergrößert, ebenfalls vergrößert sich der Gesamtdruckverlust durch erneutes An- und Abströmen der Blöcke.
Desweiteren erhöht sich die Leckluftrate an den Einschiebe- bzw. den Montagerahmen.
Der Modul-Schicht-Wärmeaustauscher ist aufgrund der Einzelherstellung in Modulschichtbauweise in Herstellung und Montage relativ kostenintensiv. Außerdem kann die Montage der Verteiler und Sammler sowie die Abschottung erst vorort erfolgen. Eine werksseitige Montage in Lüftungsgeräte ist nur bedingt möglich.
Aufgabe der Erfindung:
Aufgabe der Erfindung ist es, für einen Wärmetauscher die preiswerten Fertigungsmöglichkeiten eines Blockwärmeaustauschers mit der geringen Verschmutzungsneigung des Modul-Schicht-Wärmeaustauschers zu kombinieren.
Desweiteren soll der Wärmeaustauscher konstruktiv an die gewünschten Gas-, Dampf- oder Flüssigkeitsmengen, bzw. dem gewünschten Wärmeübertragungsprozeß angepaßt werden können.
Lösung der Aufgabe:
Die Erfindung wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschriebenen Merkmale gelöst.
Durch die Ausführung der Lamellen mit Sicken, Abkantungen oder Ausbuchtungen wird durch Stapeln der einzelnen Fertigungsmodule aber auch durch die Sicken, Abkantungen oder Ausbuchtungen selbst eine horizontale Trennfläche erzeugt. Diese Trennflächen bilden mit den Lamellen reinigungsaktive Strömungskanäle aus, die die Luft durchströmen muß; ein Ausweichen in der Höhe oder zur Seite ist damit ausgeschlossen. Störpartikel erzeugen nun einen Staudruck, der die Partikel austrägt. Sollten sich dennoch Störpartikel ansetzen, z.B. in Verbindung mit Fett oder Nässe, kann nun mit einem Dampfstrahl- oder Druckluftgerät vorzugsweise entgegen der üblichen Luftrichtung der Wärmeaustauscher gereinigt werden. Dabei muß der Dampf und die Druckluft durch diese Strömungskanäle, weil in der Höhe oder Breite keine Ausweichmöglichkeit besteht. Die volle Reingiugngskraft verpufft nicht und dient voll dem Reinigungszweck.
Weiterhin sind zwischen den Fertigungsmodulen Trennplatten einzusetzen und danach, nach den gewünschten Erfordernissen, die entsprechende Verrohrung vorzunehmen.
Je länger die Lamellenlänge in Luftrichtung ist, desto flacher sollten die Strömungskanäle bzw. die Höhen zwischen den Trennflächen ausgebildet sein.
Zum werksseitigen Einbau in Lüftungsgeräte oder zum Kompletteinbau in Lüftungsgeräte auf der Baustelle wird der Modulaufbau zur Stabilisierung in einen Rahmen gefaßt bzw. eingebaut.
Diese Fertigungsmöglichkeiten lassen eine Teilautomatisierung zu, wodurch der Wärmeaustauscher preiswerter herzustellen und zu montieren ist.
Beschreibung der Figuren:
Fig. 1 zeigt einen Teil der möglichen Lamellenrohr-Wärmeaustauscher in Blockbauweise mit eingelegten Trennflächen, wobei die einzelnen Fertigungsmodule zwischen den Trennflächen ein bis mehrere Rohrlagenhöhen aufweisen. Jedes Fertigungsmodul weist einen oder mehrere Wasserwege auf, wobei die Wasserwege als Beispiel verschieden verrohrt sind.
Dieses Ausführungsbeispiel fällt jedoch nicht unter den Schutzbereich der Ansprüche.
Fig. 2 zeigt einen Teil der möglichen Lamellenrohr-Wärmeaustauscher in Blockbauweise, bei denen die einzelnen Fertigungsmodule aus speziell angeformten Lamellen bestehen bzw. sich die Verrohrung der Wasserwege über die Trennflächen, auch über eingelegte Trennflächen, erstreckt.
Fig. 3 zeigt ein Fertigungsmodul mit einer Höhe von einer Rohrlage mit eingelegter Trennfläche und glatter Lamelle.
Dieses Ausführungsbeispiel fällt jedoch nicht unter den Schutzbereich der Ansprüche.
Fig. 4 zeigt ein Fertigungsmodul mit einer Höhe von zwei Rohrlagen, wobei die Trennfläche durch Ausbildung der Lamelle mit einer speziell angeformten Abkantung entsteht.
Fig. 5 zeigt zwei Fertigungsmodule mit einer Höhe von jeweils 2 Rohrlagen, wobei die Trennfläche durch Ausbildung der Lamelle mit einer speziell angeformten Sicke entsteht und die Verrohrung trennflächenüberschreitend dargestellt ist.
Fig. 6 zeigt ein Fertigungsmodul mit einer Höhe von drei Rohrlagen, wobei die Trennfläche durch Ausbildung der Lamelle mit speziell angeformten Ausbuchtungen entsteht.

Claims (7)

  1. Lamellenrohr-Wärmeaustauscher in Blockbauweise zur Wärmeübertragung zwischen gas-, dampfförmigen oder flüssigen Medien, wobei der Wärmeaustauscher-Block (31) aus mehreren Lamellenrohr-Fertigungsmodulen (20-30) zusammengesetzt ist, zwischen denen durchgehend verlaufende horizontale Trennflächen (13) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auch innerhalb der Fertigungsmodule ein oder mehrere durchgehend verlaufende horizontale Trennflächen (13) angeordnet sind, so dass sich reinigungsaktive ununterbrochene Strömungskanäle ausbilden, die vom Eintritt bis zum Austritt verlaufen, wobei wenigstens die Trennflächen innerhalb der Fertigungsmodule beim Zusammenbau der Lamellen entstehen, die hierzu angeformte Abkantungen (13a), Sicken (13b), Ausbuchtungen (13c) oder Kombinationen dieser Anformungen aufweisen.
  2. Lamellenrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennflächen zwischen den Fertigungsmodulen (13) eingelegt sind.
  3. Lamellenrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennflächen zwischen den Fertigungsmodulen beim Zusammenbau der Lamellen enstehen, die hierzu angeformte Abkantungen (13a), Sicken, Ausbuchtungen (13c) oder Kombinationen dieser Anformungen aufweisen.
  4. Lamellenrohr-Wärmeaustauscher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserwege (18) zwischen den Trennflächen und/oder trennflächenüberschreitend angeordnet sind und jeder Wasserweg über eine oder mehrere Rohrlagen verfügt.
  5. Lamellenrohr-Wärmeaustauscher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe zwischen den Trennflächen im Raster 1 bis 8 Rohrlagen-Höhen entspricht.
  6. Lamellenrohr-Wärmeaustauscher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Strömungskanäle bzw. die Höhe zwischen den Trennflächen in Abhängigkeit der Lamellenlänge in Luftrichtung, dem lichten Lamellenabstand und der Luftgeschwindigkeit derart variiert, dass bei einer Lamellenlänge von 100 mm die Höhe zwischen den Trennflächen zwischen 1 und 8 Rohrlagenhöhen beträgt.
  7. Lamellenrohr-Wärmeaustauscher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Strömungskanäle bzw. die Höhe zwischen den Trennflächen in Abhängigkeit der Lamellenlänge in Luftrichtung, dem lichten Lamellenabstand und der Luftgeschwindigkeit derart variiert, dass bei einer Lamellenlänge von 1200 mm die Höhe zwischen den Trennflächen zwischen 1 und 4 Rohrlagenhöhen beträgt.
EP97118605A 1996-10-28 1997-10-27 Lamellenrohr-Wärmeaustauscher in Blockbauweise zur Wärmeübertragung zwischen gas-, dampfförmigen oder flüssigen Medien mit horizontalen Trennflächen Expired - Lifetime EP0838649B1 (de)

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