EP3143357B1 - Wärmeübertragungsvorrichtung und deren verwendung - Google Patents

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EP3143357B1
EP3143357B1 EP15717147.1A EP15717147A EP3143357B1 EP 3143357 B1 EP3143357 B1 EP 3143357B1 EP 15717147 A EP15717147 A EP 15717147A EP 3143357 B1 EP3143357 B1 EP 3143357B1
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EP
European Patent Office
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heat transfer
transfer device
heat
textile structure
channel
Prior art date
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Active
Application number
EP15717147.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3143357A1 (de
Inventor
Lena Schnabel
Eric Laurenz
Hannes Fugmann
Steffen Kaina
Thomas Studnitzky
Friedrich A. ROELL
Kurt HATTLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • 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
    • F28F1/122—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 being formed of wires
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/003—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by using permeable mass, perforated or porous materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/022—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being wires or pins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00—Fins
    • F28F2215/04—Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities

Definitions

  • the invention relates to a heat transfer device with channels for heat-absorbing media and channels for heat-emitting media, at least one of the channels having a textile structure with compressed and non-compressed areas. While the compressed areas are arranged in the transition areas between the channels to improve heat transfer on or over the channel wall, the non-compressed areas are arranged in the flow areas of the channels.
  • This structure enables a large heat transfer to the heat transfer surface with good heat conduction from the heat transfer surface to the separating surface.
  • the invention also relates to heat exchangers with such heat transfer devices.
  • the surface enlargement is of central importance in the phenomenon of heat transfer.
  • the increase in power density corresponds to the reduction in construction volume and / or the use of materials
  • the reduction in driving temperature differences corresponds to the reduction in construction volume and / or the use of materials
  • the reduction in pressure loss corresponds to the reduction in pressure loss
  • the increase in yield through reduced cycle times or a combination of these variables are of interest.
  • plugged or soldered finned heat exchangers consisting of copper tubes and attached copper, aluminum or stainless steel fins as well as flat tube-based aluminum coolers, in which folded fins are soldered with extruded fluid channels, are of particular importance.
  • Table 1 volume-specific area [m 2 / m 3 ] Contact surface to the fluid structure [m 2 / m 3 ] Type of contact Slats (flat, punched) 1250 55 Pressed Folded / corrugated slats 1340 65 Cohesive (soldered) Metallic short fibers 8,000-10,000 100 Soldered / sintered
  • Metallic short fiber structures are another possibility for producing large specific surfaces and a materially contacting the separating surface. These are poured onto one another, pressed and then soldered or sintered. A variation in density and porosity can be achieved by varying the fiber length and diameter. They achieve volume-specific surfaces of 8,000-10,000 m 2 / m 3 and volume-specific separating surfaces between the two media in the range of 100 m 2 / m 3 . However, the undefined orientation and arrangement of the fibers is disadvantageous for use in flowing media.
  • WO 98/31976 A1 describes a heat exchanger element in which the heat transfer is achieved by means of rod fins standing perpendicularly in the flow and equally spaced from one another.
  • the suitable cross-section is 4 mm 2 and the ratio of the rod diameter / length to 0.3.
  • woven and knitted fabrics are mentioned as the preferred material and are described both for the wall and for the production of the rod structure.
  • the rods are also conceivable in the form of loops.
  • WO 2012/141793 A1 describes a general hierarchically structured surface enlargement for heat exchangers with flat plates.
  • the surface enlargement forms channels in the flow direction of the fluid and becomes thicker with increasing distance from the plate.
  • WO 2011/137522 A1 describes a method for producing heat exchangers from disks that have been cut from a block of layered fabric. The surfaces of these disks are sealed using coating processes so that media separation is achieved without additional separating elements (plates, foils).
  • a heat transfer device is for example from the GB 909 142 A known.
  • the technical problem underlying the present invention exists in the non-optimal adaptation of available surface enlargements to the respective question and installation situation.
  • the demand for high heat transfer performance with small driving temperature differences and small pressure losses with little use of material in a small installation space has so far not been adequately met with the solutions known from the prior art. This is accompanied by an increased consumption of material and energy to overcome the pressure losses.
  • a heat transfer device which has at least one channel for a heat-absorbing medium and at least one channel for a heat-emitting medium. At least one of these channels has a textile structure at least in some areas, the textile structure having compressed areas at regular intervals, the compressed areas of the textile structure in the transition area between at least one channel for a heat-absorbing medium and at least one channel for a heat-emitting medium Production of a thermal contact between these channels are arranged. Furthermore, non-compressed areas of the textile structure are arranged in the flow area of at least one channel.
  • channel is also to be understood to mean those areas which are channel-shaped but, owing to the filling with a solid, e.g. PCM, no longer represent a channel or, e.g. with surface heating structures that are open to the environment.
  • a solid e.g. PCM
  • the textile structures used according to the invention enable very large heat transfer areas. These are aligned in such a way that a large heat transfer to the heat transfer surface and a good one Heat conduction from the heat transfer surface to the separating surface is achieved. When heat transfer devices flow through, the flow is only disturbed if possible to the extent that it serves to improve the heat transfer.
  • the advantage of the heat transfer device according to the invention is that, with the simultaneous use of material and construction volume, less energy has to be used for the same heat transfer. With the same use of energy and construction volume, less material has to be used for the heat transfer device according to the invention, and with the same use of energy and material, the construction volume can be reduced.
  • a preferred embodiment provides that the channels for the heat-absorbing media are separated from the channels for the heat-dissipating media by a partition, in particular a sheet, a film, a membrane or the outer surface of a tube or hose.
  • the compressed areas in the transition area of the channels are at least partially connected to the dividing wall, in particular by gluing, soldering, welding, sintering or casting.
  • a further embodiment according to the invention provides that the textile structure has a coating impermeable to the media at the compressed areas.
  • a further embodiment according to the invention relates to a heat transfer device for separating adjacent channels in at least one channel, an expandable hose or tube which is impermeable to the media and / or is arranged around at least one channel, a shrinkable hose or tube which is impermeable to the media, which is expanded and expanded / or allow shrinking to make contact with the textile structure.
  • the textile structure arranged in at least one channel can preferably be flowed through by a fluid, at least in regions, in a heat-transferring manner.
  • the textile structure can, at least in regions, be latently heat-storing, sorptive or catalytic fixed medium must be embedded.
  • a further preferred embodiment provides that the textile structures of adjacent channels have different wire lengths and / or distances between the wires in the parting plane.
  • the uncompressed areas can preferably be varied such that the flow resistance in the channel can be set via the wire lengths, wire diameters and / or distances between the wires.
  • This can be used, in particular, to generate structures with an inclined flow with secondary channels lying between them.
  • the flow velocity through the textile structure with which the oblique structures are flowed through is reduced.
  • the slower structures through which the flow flows more slowly lead to an advantageous reduced pressure loss with the same transmission density or to an advantageous higher transmission density with the same pressure loss.
  • the area flowed towards at an angle can generally include compressed and non-compressed textile structures and, if appropriate, separate heat-transfer media which flow in the plane of this area.
  • tissue structures are possible in particular if the structures are flat, i. H. be manufactured with a low flow depth.
  • These two-dimensional structures can be folded into the desired shape in a second manufacturing process.
  • the creation of a secondary, structure-free channel by appropriately folding the structure is not limited to textile structures. This can be replaced by other heat exchanger structures that can be flowed through, in particular lamellae, sponges, foams, sintered fiber structures or homogeneous textile structures. A comparable advantageous heat transfer behavior can thus be achieved.
  • the textile structure preferably consists of wires, technical fibers or yarns thereof with a preferred diameter of 10 ⁇ m to 2 ⁇ m, particularly preferably of 80 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the wires, technical fibers or yarns thereof preferably point in the direction of flow a distance of 20 ⁇ m to 20 mm, preferably from 40 ⁇ m to 10 mm and particularly preferably from 100 ⁇ m to 4 mm.
  • the textile structure preferably has an inherent stiffness which enables the heat exchanger to be self-supporting.
  • the textile structure preferably consists of a woven, knitted or knitted structure or combinations thereof.
  • the fabric structure used has been galvanically coated with a solder and that the inherent stability of the structure and the integral connection at the nodes of the wires to one another and to the separating surface are implemented by melting the solder.
  • a preferred embodiment provides that lighting elements, in particular elements comprising optical fibers or LEDs, are integrated in the heat transfer device, preferably in the form of incorporated wires, fibers or yarns.
  • At least one heating wire in particular made of copper, copper-nickel alloys, nickel-chromium alloys, constantan, manganine, nickel-iron alloys or Kanthal, is integrated in the heat transfer device.
  • a heat exchanger which has a heat transfer device according to the invention, as described above was included.
  • the heat exchanger is preferably a plate heat exchanger, a tube bundle heat exchanger, a tube bundle-finned heat exchanger, a flat tube-finned heat exchanger or a coaxial heat exchanger.
  • the heat transfer devices according to the invention are used in particular in heat transfer to / from air or other gaseous media (for example recoolers, exhaust gas heat exchangers, convectors, ventilation devices, oil coolers, etc.), in heat transfer to / from water or other liquid media, in applications with phase change ( Evaporation, condensation, solid / liquid) as well as in combination with sorption materials or catalytic coatings.
  • air or other gaseous media for example recoolers, exhaust gas heat exchangers, convectors, ventilation devices, oil coolers, etc.
  • phase change Evaporation, condensation, solid / liquid
  • sorption materials or catalytic coatings for example recoolers, exhaust gas heat exchangers, convectors, ventilation devices, oil coolers, etc.
  • Fig. 1 will be on the left ( Fig. 1a ) a flat fabric made of wires is shown, which has non-compacted areas (1) and more closely made wire areas (2). Folding this structure creates a spacing structure that forms a flow channel and two top surfaces. Two examples of such a spacing structure are in Fig. 1a shown in the middle part and lower part. While in the middle part of the figure the wires of the uncompressed area are arranged obliquely, in the lower part the Figure 1a the wires are arranged parallel to each other and perpendicular to the wall surface formed. In Fig. 1b A comparable embodiment is shown, but in which the more narrowly manufactured areas (2) are larger than the areas with long wire gaps (1). At the in Fig.
  • the 1c shown embodiment leads the folding to tapered secondary channels.
  • the non-compressed areas of the textile structure located between the secondary channels are flowed through at a lower normal speed than the inflow speed, so that a lower pressure loss is achieved.
  • the wall surfaces formed can be connected to a partition wall by one of the abovementioned joining methods or can be coated directly impermeable.
  • the folded structure outlined above was contacted on the wall surfaces with a separating surface (3), which was designed as a sheet or foil, via solder connections (4).
  • a separating surface (3) which was designed as a sheet or foil, via solder connections (4).
  • the compressed areas of the textile structure (2) form a tubular shape, which is applied from the outside to a partition wall formed by pipes.
  • the non-compressed areas (1) thus form the surface-enlarging structure in the area between the pipes.
  • This structure can be flowed through, for example, perpendicular to pipes and wires in a heat-transferring manner.
  • the dimensioning of the flow structures can be flexibly adapted to the corresponding media or flow conditions separated by dividing surfaces (7). It is conceivable, for example, that the dimensions of the wire spacing and heights are different for the different sides of the heat exchanger.
  • Fig. 3b An application of this is with the embodiment in Fig. 3b shown.
  • one side is completely encased by the separating surface (8), so that flow-through flat tubes are formed, to which the medium is distributed via a collector (9).
  • the other medium flows vertically through the other folded structure located between the flat tubes.
  • the stabilizing spacer structures allow the use of very thin partition walls. Due to the folding technique but also with the textile manufacturing technique, different densities of defined structural areas can also be created in one medium ( Fig. 4a ), for example to compensate for uneven velocity distributions in the incoming medium, to control temperature gradients of the second medium in a targeted manner or to deal with complex geometric requirements.
  • the cover surfaces do not necessarily have to be parallel.
  • FIG. 5 A coaxial heat exchanger with a circumferential outer shell 6 is shown, the individual segments of the tube cross section being filled with the textile structure according to the invention.
  • the non-compressed areas 1 and the partition 2 on which the compressed areas are located can be seen.
  • the segments are alternately flowed through with one or the other medium in such a way that one medium flows in and the other medium flows out of the image plane.
  • the non-compressed wires (1) can be arranged at an angle to each other.
  • the connection to the top surface (5) can be achieved, for example, by knitting processes.
  • the inclined position of the wires increases the inherent stability of the structure. The reduction in production steps is also attractive here, but the thermal masses must be taken into account.
  • FIG. 7 an arrangement of the textile structures is shown as a heat exchanger.
  • the area of the textile structure is exemplified by the in Fig. 2 b) given structure given.
  • One of the heat transfer media flows first through the inflow area of the heat exchanger (10), then through the structure-free secondary channel area (11) to the textile structure (12).
  • the medium flows through this at lower speeds than in the inflow area, since the area to be flowed through was greatly increased by the folding of the structures.
  • the medium then flows through the structure-free channels (13) flowing out into the outflow area (14).
  • FIG. 8 Various exemplary embodiments of the structural surfaces are shown.
  • a uniformly distributed, low speed through the structure can, for example, be made possible by these different configurations (tapering ( Fig. 8a ), tapering hyperbolic ( Fig. 8b ), tapered sinusoidally ( Fig. 8c ).
  • a uniformly distributed speed through the structure is advantageous in order to optimally use all areas of the structure for heat transfer.
  • fewer and more densely compressed areas in the structure along the fabric structure ( Fig. 7 , (12)) vary and further promote equal distribution.
  • FIG. 8d An embodiment is shown with several folded structures connected in series. This allows a further increase in the heat exchanger area in a small installation space and thus an increase in the power density with a small increase in the pressure loss.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungsvorrichtung mit Kanälen für wärmeaufnehmende Medien und Kanälen für wärmeabgebende Medien, wobei mindestens einer der Kanäle eine textile Struktur mit verdichteten und nicht-verdichteten Bereichen aufweist. Während die verdichteten Bereiche in den Übergangsbereichen zwischen den Kanälen zur Verbesserung des Wärmeübergangs an oder über die Kanalwand angeordnet sind, sind die nicht-verdichteten Bereich in den Strömungsbereichen der Kanäle angeordnet. Dieser Aufbau ermöglicht einen großen Wärmeübergang an die Wärmeübertragungsfläche bei gleichzeitig guter Wärmeleitung von der Wärmeübertragungsfläche zur Trennfläche. Die Erfindung betrifft ebenso Wärmeübertrager mit derartigen Wärmeübertragungsvorrichtungen.
  • Die Oberflächenvergrößerung ist bei dem Phänomen der Wärmeübertragung von zentraler Bedeutung.
  • Hierbei stehen beispielsweise folgende Zielsetzungen im Vordergrund:
    • Ausgleich stark unterschiedlicher Wärmeübergangskoeffizienten, indem in dem Medium auf der Seite mit dem geringeren Wärmeübergangskoeffizienten (z.B. Luft) eine vergrößerte Oberfläche zur Wärmeübertragung zur Verfügung gestellt wird,
    • Erhöhung der Leistungsdichte von Wärmeübertragern durch kompaktere Bauweise,
    • Erhöhung des Wärmeübergangs bei Siedeprozessen,
    • Optimierung der Wärme- und Stofftransportkinetik bei Sorptionsprozessen/chemischen Reaktionen oder katalytischen Prozessen,
    • Unterstützung kapillarer Transportvorgänge, und
    • Be- und Entfeuchtung von Luft und anderen Gasen.
  • Je nach Anwendung ist die Erhöhung der Leistungsdichte (entspricht der Reduzierung des Bauvolumens und/oder des Materialeinsatzes), die Reduzierung der treibenden Temperaturdifferenzen, die Reduzierung des Druckverlusts, die Erhöhung der Ausbeute durch reduzierte Zyklenzeiten oder eine Kombination dieser Größen von Interesse.
  • Für Wärmeübertrager mit großen spezifischen Oberflächen sind heute vor allem gesteckte oder verlötete Lamellenwärmeübertrager bestehend aus Kupferrohren und aufgesteckten Kupfer-, Aluminium- oder Edelstahllamellen sowie flachrohrbasierte Aluminiumkühler, in denen gefaltete Lamellen mit stranggepressten Fluidkanälen verlötet sind, von Bedeutung.
  • Zur Realisierung einer energieeffizienten, bauteilkompakten und materialsparenden Wärmeübertragung in strömenden Medien ist es von zentraler Bedeutung, eine hohe volumenspezifische Oberfläche sowie eine möglichst große und möglichst stoffschlüssige Kontaktfläche zwischen der Trennfläche und der Oberflächenvergrößerung zu erreichen. Gleichzeitig gilt es die Wege der Wärmeleitung durch die Oberflächenvergrößerungsstruktur möglichst kurz und direkt zu gestalten. Durch entsprechende Schlitze, Beulen, Wellen etc. in der Oberflächenvergrößerungsstruktur wird versucht einen möglichst hohen flächenspezifischen Wärmeübergang zu erzielen ohne den zu überwindenden Druckverlust unverhältnismäßig zu erhöhen. Die Größen, die hier von den aktuell verfügbaren Wärmeübertragern erreicht werden, sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1:
    volumenspezifische Fläche [m2/m3] Kontaktfläche zur Fluidstruktur [m2/m3] Art der Kontaktierung
    Lamellen (flach, gestanzt) 1250 55 Gepresst
    Gefalzte/gewellte Lamellen 1340 65 Stoffschlüssig (gelötet)
    Metallische Kurzfasern 8.000-10.000 100 Gelötet/gesintern
  • Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung großer spezifischer Oberflächen und einer stoffschlüssigen Kontaktierung zur Trennfläche stellen metallische Kurzfaserstrukturen dar. Diese werden aufeinander geschüttet, verpresst und anschließend verlötet bzw. versintert. Durch Variation von Faserlänge und -durchmesser ist eine Variation von Dichte und Porosität erreichbar. Sie erreichen volumenspezifische Oberflächen von 8.000-10.000 m2/m3 und volumenspezifische Trennflächen zwischen den beiden Medien im Bereich von 100 m2/m3. Für den Einsatz in strömenden Medien ist allerdings die nicht definierte Orientierung und Anordnung der Fasern von Nachteil.
  • Die Kombination von Gewebematten und Rohren stellt ebenfalls eine Möglichkeit dar, Oberflächen zu vergrößern.
  • In der DE 27 02 337 A1 wird die Kombination von flexiblen Rohren und Gewebematten beschrieben, um z.B. Flächenheizungen zu realisieren. Der Fokus der Erfindung liegt aber auf der flexiblen Rohrverlegung, das Gewebe wird lediglich als Trägerstruktur und nicht als gezielt ausgelegte Wärmeübertragerstruktur definiert.
  • In der DE 31 24 379 A1 wird ein Drahtgewebe beschrieben, das entweder durch Verlöten mit Rohren oder durch Einweben von durchströmbaren Röhrchen zu einem Wärmeübertrager verarbeitet wird. Das Gewebe ist dabei gleichmäßig strukturiert, eine Geometriegestaltung erfolgt durch punktuelles Verarbeiten dickerer Drähte oder durch Auffalten der Gewebematte. Eine schmutzabweisende Beschichtung durch Teflon wird erwähnt. Drahtabstände und Durchmesser werden nicht näher spezifiziert.
  • Ähnlich dazu wird in der DE 34 27 251 A1 ein Gewebe mit eingewebten Kupferröhrchen beschrieben. Die Struktur wird zur Verwendung als Niedertemperaturheizkörper vorgeschlagen. Die Verbindungstechnik, Drahtabstände und Durchmesser werden nicht näher spezifiziert.
  • In der DE 10 2006 022 629 A1 wird eine Wärmetauschvorrichtung für einen Wärmeaustausch zwischen Medien vorgeschlagen, mit welchen die Wärmetauschvorrichtung beaufschlagt ist, wobei die Medien nicht in Kontakt miteinander kommen und wenigstens eine Röhre für ein Medium vorgesehen ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Röhre in einer Webstruktur integriert ist.
  • In der WO 98/31976 A1 wird ein Wärmeübertragerelement beschrieben, bei dem die Wärmeübertragung durch senkrecht in der Strömung stehenden, untereinander gleich beabstandeten Stabrippen erreicht wird. Als geeignete Abmessungen werden der Stabquerschnitt mit 4 mm2 und das Verhältnis von Stabdurchmesser/ -länge mit 0,3 angegeben. In der Beschreibung zur Umsetzung werden Gewebe und Gewirke als bevorzugtes Material erwähnt und sowohl für die Wand als auch für die Erzeugung der Stabstruktur beschrieben. So sind die Stäbe z.B. auch in Form von Schlaufen vorstellbar.
  • In der US 3,313,343 A wird eine Oberflächenvergrößerung durch ein aufgefaltetes unstrukturiertes schräg-gewebtes Metallsieb beschrieben. Das Metallgewebe ist zwischen zwei das Fluid führende ebene Platten platziert, sodass vom gefalteten Gewebe Fluidkanäle gebildet werden.
  • In der WO 2012/141793 A1 wird eine allgemeine hierarchisch strukturierte Oberflächenvergrößerung für Wärmeübertrager mit ebenen Platten beschrieben. Die Oberflächenvergrößerung formt Kanäle in Strömungsrichtung des Fluids und wird mit zunehmendem Abstand zur Platte dicker.
  • In der WO 2011/137522 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Wärmeübertragern aus Scheiben beschrieben, die aus einem Block geschichteter Gewebe geschnitten wurden. Die Oberflächen dieser Scheiben werden durch Beschichtungsverfahren versiegelt, so dass eine Medientrennung ohne zusätzliche Trennelemente (Platen, Folien) erreicht wird.
  • Eine Wärmeübertragungsvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist zum Beispiel aus der GB 909 142 A bekannt.
  • Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht in der nicht optimalen Anpassung verfügbarer Oberflächenvergrößerungen an die jeweilige Fragestellung und Einbausituation. Die Forderung nach hoher Wärmeübertragungsleistung bei kleinen treibenden Temperaturdifferenzen und kleinen Druckverlusten mit geringem Materialeinsatz auf kleinem Bauraum wird mit den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen bislang nicht ausreichend erfüllt. Damit geht ein erhöhter Verbrauch an Material und Energie zur Überwindung der Druckverluste einher.
  • Es war somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung Vorrichtungen zur Wärmeübertragung bereitzustellen, die eben diese Anforderungen nach reduziertem Material- und Energieverbrauch bei gleichzeitig hoher Wärmeübertragungsleistung erfüllen und gleichzeitig einfach und kostengünstig herstellbar sind.
  • Diese Aufgabe wird durch die Wärmeübertragungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und dem Wärmeübertrager mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst. In Anspruch 21 werden erfindungsgemäße Verwendungen angegeben. Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.
  • Erfindungsgemäß wird eine Wärmeübertragungsvorrichtung bereitgestellt, die mindestens einen Kanal für ein wärmeaufnehmendes Medium und mindestens einen Kanal für ein wärmeabgebendes Medium aufweist. Mindestens einer dieser Kanäle weist dabei zumindest bereichsweise eine textile Struktur auf, wobei die textile Struktur in regelmäßigen Abständen verdichtete Bereiche aufweist, wobei die verdichteten Bereiche der textilen Struktur im Übergangsbereich zwischen mindestens einem Kanal für ein wärmeaufnehmendes Medium und mindestens einem Kanal für ein wärmeabgebendes Medium zur Herstellung eines thermischen Kontaktes zwischen diesen Kanälen angeordnet sind. Weiterhin sind im Strömungsbereich mindestens eines Kanals nicht-verdichtete Bereiche der textilen Struktur angeordnet.
  • Unter der Bezeichnung Kanal sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch solche Bereiche zu verstehen, die kanalförmig ausgebildet sind, aber aufgrund der Füllung mit einem Feststoff, z.B. PCM, keinen Kanal mehr darstellen oder, wie z.B. bei Flächenheizstrukturen, zur Umgebung hin offen sind.
  • Die erfindungsgemäß eingesetzten textilen Strukturen ermöglichen sehr große Wärmeübertragungsflächen. Diese sind so ausgerichtet, dass gleichzeitig ein großer Wärmeübergang an die Wärmeübertragungsfläche und eine gute Wärmeleitung von der Wärmeübertragungsfläche zur Trennfläche erreicht wird. Bei durchströmten Wärmeübertragungsvorrichtungen wird die Strömung dabei möglichst nur soweit gestört, wie es der Verbesserung der Wärmeübertragung dient.
  • Mit der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung ist der Vorteil verbunden, dass bei gleichzeitigem Einsatz von Material und Bauvolumen weniger Energie für den gleichen Wärmeübergang aufgewendet werden muss. Bei gleichem Einsatz von Energie und Bauvolumen muss für die erfindungsgemäße Wärmeübertragungsvorrichtung weniger Material eingesetzt und bei gleichem Einsatz von Energie und Material kann das Bauvolumen reduziert werden.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Kanäle für die wärmeaufnehmendes Medien von den Kanälen für die wärmeabgebende Medien durch eine Trennwand, insbesondere ein Blech, eine Folie, eine Membran oder die Mantelfläche eines Rohres oder Schlauchs, separiert sind.
  • Dabei ist es bevorzugt, dass die verdichteten Bereiche im Übergangsbereich der Kanäle mit der Trennwand zumindest bereichsweise stoffschlüssig verbunden sind, insbesondere durch Kleben, Löten, Schweißen, Sintern oder Gießen.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass die textile Struktur an den verdichteten Bereichen eine für die Medien undurchlässige Beschichtung aufweist.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform betrifft eine Wärmeübertragungsvorrichtung zur Trennung benachbarter Kanäle in mindestens einem Kanal ein für die Medien undurchlässiger, expandierbarer Schlauch oder Rohr integriert und/oder um mindestens einen Kanal ein für die Medien undurchlässiger, schrumpfbarer Schlauch oder Rohr angeordnet ist, die durch Aufweiten und/oder Schrumpfen eine Kontaktierung zur textilen Struktur ermöglichen.
  • Die in mindestens einem Kanal angeordnete textile Struktur kann vorzugsweise zumindest bereichsweise von einem Fluid wärmeübertragend durchströmt werden. In einer weiteren Variante kann die textile Struktur zumindest bereichsweise in ein latent wärmespeicherndes, sorptives oder katalytisches ortsfestes Medium eingebettet sein.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die textilen Strukturen von zueinander benachbarten Kanälen sich unterscheidende Drahtlängen und/oder Abstände der Drähte in Trennflächenebene aufweisen.
  • Die nicht verdichteten Bereiche können dabei vorzugsweise so variiert werden, dass der Strömungswiderstand im Kanal über die Drahtlängen, Drahtdurchmesser und/oder Abstände der Drähte einstellbar ist. Dies kann insbesondere dazu genutzt werden, schräg angeströmte Strukturen mit zwischenliegenden Sekundärkanälen zu erzeugen. Im Vergleich zur Anströmgeschwindigkeit ist die Strömungsgeschwindigkeit durch die textile Struktur, mit der die schrägen Strukturen durchströmt werden, verringert. Bei der Umströmung der erfindungsgemäßen textilen Strukturen mit geringen Faser-, Garn oder Drahtdurchmessern werden bereits bei kleinen Strömungsgeschwindigkeiten große Wärmeübergänge erzielt. So führen die langsamer durchströmten schrägen Strukturen zu einem vorteilhaften reduzierten Druckverlust bei gleicher Übertragungsdichte oder zu einer vorteilhaften höheren Übertragungsdichte bei gleichem Druckverlust. Der schräg angeströmte Bereich kann im Allgemeinen verdichtete und nicht-verdichtete textile Strukturen sowie ggf. getrennte wärmeübertragende Medien, die in der Ebene dieses Bereichs strömen, mit einschließen.
  • Eine solche Anordnung der Gewebestrukturen ist insbesondere möglich, wenn die Strukturen flächig, d. h. mit einer geringen Durchströmungstiefe hergestellt werden. Eine Faltung dieser flächigen Strukturen in die gewünschte Form kann in einem zweiten Herstellungsprozess erfolgen. Die Erzeugung eines sekundären, strukturfreien Kanals durch entsprechende Faltung der Struktur ist nicht beschränkt auf textile Strukturen. Diese kann durch andere durchströmbare Wärmeübertragerstrukturen, insbesondere Lamellen, Schwämme, Schäume, gesinterte Faserstrukturen oder homogene textile Strukturen ersetzt werden. Damit kann ein vergleichbares vorteilhaftes Wärmeübertragungsverhalten erzielt werden.
  • Die textile Struktur besteht dabei vorzugsweise aus Drähten, technischen Fasern oder Garnen hiervon mit einem bevorzugten Durchmesser von 10 µm bis 2 µm, besonders bevorzugt von 80 µm bis 300 µm. Die Drähte, technischen Fasern oder Garne hiervon weisen dabei in Strömungsrichtung vorzugsweise einen Abstand von 20 µm bis 20 mm, bevorzugt von 40 µm bis 10 mm und besonders bevorzugt von 100 µm bis 4 mm auf.
  • Die Drähte, technischen Fasern oder Garne hiervon sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
    • metallischen Materialien und deren Legierungen, insbesondere Kupfer, Aluminium oder Edelstahl,
    • kohlenstoffhaltigen Materialien, insbesondere Kohlefasern, Aktivkohlefasern,
    • Glas- und Keramikfasern,
    • Polymermaterialien, insbesondere Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyamid (PA), Polyetherketone (PEK), Polyester (PET) und
    • Verbundstoffe hiervon.
  • Die textile Struktur weist vorzugsweise eine Eigensteifigkeit auf, die eine selbsttragende Bauweise des Wärmeübertragers ermöglicht.
  • Bevorzugt besteht die textile Struktur aus einer Web-, Strick- oder Wirkstruktur oder Kombinationen hiervon.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, dass die verwendete Gewebestruktur galvanisch mit einem Lot beschichtet wurde und durch Aufschmelzen des Lots die Eigenstabilität der Struktur und die stoffschlüssige Verbindung an den Knotenpunkten der Drähte untereinander und zur Trennfläche umgesetzt wird.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass in die Wärmeübertragungsvorrichtung Beleuchtungselemente, insbesondere Lichtleitfasern oder LEDs aufweisende Elemente, integriert sind, bevorzugt in Form von eingearbeiteten Drähten, Fasern oder Garnen.
  • Ebenso ist es möglich, dass in der Wärmeübertragungsvorrichtung mindestens ein Heizdraht, insbesondere aus Kupfer, Kupfer-Nickel-Legierungen, Nickel-Chrom-Legierungen, Konstantan, Manganin, Nickel-Eisen-Legierungen oder Kanthal integriert ist.
  • Erfindungsgemäß wird ebenso ein Wärmeübertrager bereitgestellt, der eine erfindungsgemäße Wärmeübertragungsvorrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde, enthält. Beim Wärmeübertrager handelt es sich dabei vorzugsweise um einen Plattenwärmeübertrager, einen Rohrbündelwärmeübertrager, einen Rohrbündel-Lamellen-Wärmeübertrager, einen Flachrohr-Lamellen-Wärmeübertrager oder einen Koaxialwärmeübertrager.
  • Verwendung finden die erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtungen insbesondere in der Wärmeübertragung an/von Luft oder andere gasförmige Medien (z.B. Rückkühler, Abgaswärmetauscher, Konvektoren, Lüftungsgeräte, Ölkühler, etc.), in der Wärmeübertragung an/von Wasser oder andere flüssige Medien, in Anwendungen mit Phasenwechsel (Verdampfung, Kondensation, fest/flüssig) sowie in Kombination mit Sorptionsmaterialien oder katalytischen Beschichtungen.
  • Anhand der nachfolgenden Figuren soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier gezeigten spezifischen Ausführungsformen einschränken zu wollen.
    • Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße textile Struktur anhand zweier Ausführungsformen (Fig. 1a und 1b) im flachen wie im gefalzten Zustand.
    • Fig. 2 zeigt eine erste flache Ausführungsform (Fig. 2a) und eine zweite rohrförmige Ausführungsform (Fig. 2b) der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung.
    • Fig. 3 zeigt eine Variante einer erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung mit einer Kombination verschiedener textiler Strukturen (Fig. 3a) und in Kombination mit einem Sammler (Fig. 3b).
    • Fig. 4 zeigt eine Variante der textilen Struktur mit unterschiedlichen Drahtabständen (Fig. 4a) und Drahtlängen (Fig. 4b) im durchströmten Bereich.
    • Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Variante eines Koaxialwärmeübertragers unter Nutzung der zuvor (Fig 4b) gezeigten Elemente.
    • Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen textilen Struktur.
    • Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen textilen Struktur dargestellt.
    • Fig. 8 zeigt erfindungsgemäße Beispiele für Strukturflächen.
  • In Fig. 1 wird auf der linken Seite (Fig. 1a) ein flaches Gewebe aus Drähten dargestellt, das nicht-verdichtete Bereiche (1) und enger gefertigte Drahtbereiche (2) aufweist. Durch Falzen dieser Struktur entsteht eine Abstandsstruktur, die einen Strömungskanal und zwei Deckflächen ausbildet. Zwei Beispiele solcher Abstandsstruktur sind in Fig. 1a im mittleren Teil und unteren Teil dargestellt. Während im mittleren Teil der Figur sind die Drähte des nicht verdichteten Bereichs schräg angeordnet, sind im unteren Teil der Figur 1a die Drähte parallel zueinander und senkrecht zur gebildeten Wandfläche angeordnet. In Fig. 1b ist eine vergleichbare Ausführungsform dargestellt, in der aber die enger gefertigten Bereiche (2) gegenüber den Bereichen mit langen Drahtabständen (1) größer ausfallen. Bei der in Fig. 1c gezeigten Ausführungsform führt das Falzen zu zulaufenden Sekundärkanälen. Die zwischen den Sekundärkanälen befindlichen nicht-verdichteten Bereiche der textilen Struktur werden so mit einer im Vergleich zur Anströmgeschwindigkeit geringeren Normalgeschwindigkeit durchströmt, so dass ein geringerer Druckverlust erreicht wird. Die gebildeten Wandflächen können durch eines der oben genannten Fügeverfahren mit einer Trennwand verbunden werden oder direkt undurchlässig beschichtet werden.
  • Bei der in Fig. 2a gezeigten flachen Ausführungsform wurde die oben skizzierte gefalzte Struktur an den Wandflächen mit einer Trennfläche (3), die als Blech oder Folie ausgeführt wurde, über Lötverbindungen (4) kontaktiert. Auf der anderen Seite der Trennwand befindet sich die gleiche textile Struktur um 90° gedreht, so dass dieses Element beispielsweise in einem Kreuzstrom-Plattenwärmeübertrager zum Einsatz kommen kann.
  • Bei der in Fig. 2b gezeigten rohrförmigen Ausführungsform bilden die verdichteten Bereiche der textilen Struktur (2) eine schlauchartige Form aus, die von außen auf eine von Rohren ausgebildete Trennwand aufgebracht wird. Die nicht verdichteten Bereiche (1) bilden so im Bereich zwischen den Rohren die oberflächenvergrößernde Struktur. Diese Struktur kann beispielsweise senkrecht zu Rohren und Drähten wärmeübertragend durchströmt werden.
  • Wie in Fig. 3a angedeutet, kann die Dimensionierung der Strömungsstrukturen an die entsprechenden über Trennflächen (7) getrennten Medien oder Strömungsbedingungen flexibel angepasst werden. So ist z.B. vorstellbar, dass die Abmessungen der Drahtabstände und -höhen für auf den verschiedenen Seiten des Wärmeübertragers unterschiedlich sind.
  • Eine Anwendungsmöglichkeit hiervon ist mit der Ausführungsform in Fig. 3b gezeigt. Hier wird die eine Seite von der Trennfläche (8) vollständig umhüllt, so dass durchströmbare Flachrohre ausgebildete werden, auf die über einen Sammler (9) das eine Medium verteilt wird. Das andere Medium strömt senkrecht durch die zwischen den Flachrohren befindliche andere gefalzte Struktur. Als Vorteil gegenüber konventionellen Flachrohren, erlauben die stabilisierenden Abstandsstrukturen den Einsatz von sehr dünnen Trennwänden. Aufgrund der Falztechnik aber auch mit der textilen Fertigungstechnik können auch in einem Medium unterschiedlich dichte definierte Strukturbereiche erzeugt werden (Fig. 4a), z.B. um ungleiche Geschwindigkeitsverteilungen im anströmenden Medium auszugleichen, Temperaturgradienten des zweiten Mediums gezielt zu steuern oder auf komplexe geometrische Anforderungen einzugehen. Wie in Fig. 4b gezeigt, müssen die Deckflächen dabei nicht zwangsläufig parallel sein.
  • In Fig. 5 ist ein Koaxialwärmeüberträger mit umlaufender Außenhülle 6 dargestellt, wobei die einzelnen Segmente des Rohrquerschnitts mit der erfindungsgemäßen textilen Struktur ausgefüllt sind. Hier sind die nicht-verdichteten Bereiche 1 und die Trennwand 2, an der sich die verdichteten Bereiche befinden, zu erkennen. Dabei werden die Segmente abwechselt mit dem einen oder dem anderen Medium so durchströmt, dass das eine Medium in und das andere Medium aus der Bildebene strömt.
  • Fertigungstechnisch möglich ist auch die Erzeugung von Strömungsstrukturen, die in einem Fertigungsschritt erzeugt werden (siehe Fig. 6), dabei können die nicht-verdichteten Drähte (1) schräg zu einander angeordnet. Die Verbindung zur Deckfläche (5) kann beispielsweise durch Wirkverfahren erreicht werden. Durch die schräge Stellung der Drähte wird eine erhöhte Eigenstabilität der Struktur erreicht. Attraktiv ist hieran auch die Reduzierung der Fertigungsschritte, zu beachten sind aber die thermischen Massen.
  • In Fig. 7 ist eine Anordnung der textilen Strukturen als Wärmeübertrager dargestellt. Der Bereich der textilen Struktur ist beispielhaft durch die in Fig. 2 b) dargestellte Struktur gegeben. Eines der wärmeübertragenden Medien strömt zunächst durch den Einströmbereich des Wärmeübertragers (10), dann durch den strukturfreien sekundären Kanalbereich (11) zur textilen Struktur (12). Diese wird durch das Medium mit geringeren Geschwindigkeiten als im Einströmbereich durchströmt, da die zu durchströmende Fläche durch die Faltung der Strukturen stark erhöht wurde. Das Medium strömt anschließend durch die ausströmenden strukturfreien Kanäle (13) in den Ausströmbereich (14).
  • In Fig. 8 sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Strukturflächen dargestellt. Eine gleichverteilte, niedrige Geschwindigkeit durch die Struktur kann beispielsweise durch diese verschiedenen Konfigurationen ermöglicht werden (spitz zulaufend (Fig. 8a), hyperbolisch zulaufend (Fig. 8b), sinusförmig zulaufend (Fig. 8c). Eine gleichverteilte Geschwindigkeit durch die Struktur ist vorteilhaft, um alle Bereiche der Struktur optimal für den Wärmeübergang zu nutzen. Je nach Anordnung können weniger und stärker verdichtete Bereiche in der Struktur entlang der Gewebestruktur (Fig. 7, (12)) variieren und eine Gleichverteilung weiter fördern.
  • In Fig. 8d ist ein Ausführungsbeispiel mit mehreren hintereinander geschalteten gefalteten Strukturen dargestellt. Dadurch ist eine weitere Erhöhung der Wärmeübertragerfläche auf kleinem Bauraum realisierbar und somit eine Steigerung der Leistungsdichte, bei einem geringen Anstieg des Druckverlusts.

Claims (15)

  1. Wärmeübertragungsvorrichtung enthaltend mindestens einen Kanal für ein Wärme aufnehmendes Medium und mindestens einen Kanal für ein Wärme abgebendes Medium, wobei mindestens einer der Kanäle zumindest bereichsweise eine textile Struktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Struktur in regelmäßigen Abständen verdichtete Bereiche aufweist, wobei die verdichteten Bereiche der textilen Struktur im Übergangsbereich zwischen mindestens einem Kanal für ein Wärme aufnehmendes Medium und mindestens einem Kanal für ein Wärme abgebendes Medium zur Herstellung eines thermischen Kontaktes angeordnet sind und die nicht-verdichteten Bereiche der textilen Struktur im Strömungsbereich mindestens eines Kanals angeordnet sind.
  2. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle für die Wärme aufnehmendes Medien von den Kanälen für die Wärme abgebende Medien durch eine Trennwand, insbesondere ein Blech, eine Folie, eine Membran oder eine Mantelfläche eines Rohrs oder Schlauchs, separiert sind.
  3. Wärmeübertragungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch,
    dadurch gekennzeichnet, dass die verdichteten Bereiche im Übergangsbereich der Kanäle mit der Trennwand zumindest bereichsweise stoffschlüssig verbunden sind, insbesondere durch Kleben, Löten, Schweißen, Sintern oder Gießen.
  4. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Trennung benachbarter Kanäle in mindestens einem Kanal ein für die Medien undurchlässiger, expandierbarer Schlauch oder Rohr integriert und/oder um mindestens einen Kanal ein für die Medien undurchlässiger, schrumpfbarer Schlauch oder Rohr angeordnet ist, die durch Aufweiten und/oder Schrumpfen eine Kontaktierung zur textilen Struktur ermöglichen.
  5. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die textile Struktur
    zumindest bereichsweise von einem Fluid wärmeübertragend durchströmt wird und/oder
    zumindest bereichsweise in ein latent wärmespeicherndes, sorptives oder katalytisches ortsfestes Medium eingebettet oder an der Oberfläche damit beschichtet ist, wobei die textilen Strukturen von zueinander benachbarten Strömungskanälen vorzugsweise sich unterscheidende Drahtlängen und/oder Abstände der Drähte in Strömungsrichtung aufweisen.
  6. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände der verdichteten Bereiche so variiert werden, dass der Strömungswiderstand im Strömungskanal über die Drahtlängen, Drahtdurchmesser und/oder Abstände der Drähte einstellbar ist.
  7. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die textile Struktur flächig ausgeführt ist und eine Faltung aufweist und vorzugsweise in der Ebene der Fläche Kanäle für mindestens ein Medium enthält, wobei die von mindestens einem Medium zu durchströmende Fläche der textilen Struktur relativ zur Anströmfläche vergrößert ist, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit durch die textile Struktur des mindestens einen Mediums reduziert ist.
  8. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte, technischen Fasern oder Garne hiervon einen Durchmesser von 10 µm bis 2 mm, bevorzugt von 80 µm bis 300 µm und /oder in Strömungsrichtung einen Abstand von 20 µm bis 20 mm, bevorzugt von 40 µm bis 10 mm und besonders bevorzugt von 100 µm bis 4 mm aufweisen.
  9. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte, technischen Fasern oder Garne hiervon ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
    • metallischen Materialien und deren Legierungen, insbesondere Kupfer, Aluminium oder Edelstahl,
    • kohlenstoffhaltigen Materialien, insbesondere Kohlefasern, Aktivkohlefasern,
    • Glas- oder Keramikfasern,
    • Polymermaterialien, insbesondere Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyamid (PA), Polyetherketone (PEK), Polyester (PET) und
    • Verbundstoffen hiervon.
  10. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die textile Struktur eine Eigensteifigkeit aufweist, die eine selbsttragende Bauweise des Wärmeübertragers ermöglicht.
  11. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das die textile Struktur eine Web-, Strick- oder Wirkstruktur oder eine Kombination hiervon ist.
  12. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Gewebestruktur galvanisch beschichtet wurde und durch Aufschmelzen des Lots die Eigenstabilität der Struktur und die stoffschlüssige Verbindung an den Knotenpunkten der Drähte untereinander und zur Trennfolie umgesetzt wird.
  13. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass in die Wärmeübertragungsvorrichtung Beleuchtungselemente, insbesondere Lichtleitfasern oder LEDs aufweisende Elemente, bevorzugt in Form von eingearbeiteten Drähten, Fasern oder Garnen, und/oder mindestens ein Heizdraht, insbesondere aus Kupfer, Kupfer-Nickel-Legierungen, Nickel-Chrom-Legierungen, Konstanten, Manganin, Nickel-Eisen-Legierungen, Kanthal, integriert ist.
  14. Wärmeübertrager insbesondere ein Plattenwärmeübertrager, ein Rohrbündelwärmeübertrager, ein Rohrbündel-Lamellen-Wärmeübertrager, ein Flachrohr-Lamellen-Wärmeübertrager oder ein Koaxialwärmeübertrager enthaltend eine Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  15. Verwendung der Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 in der Wärmeübertragung an Luft oder andere gasförmige Medien, insbesondere in Rückkühlern, Abgaswärmetauschern, Konvektoren, Lüftungsgeräten oder Ölkühlern, in der Wärmeübertragung an Wasser oder andere flüssige Medien, in Anwendungen mit Phasenwechsel (Verdampfung, Kondensation, fest/flüssig) und chemischen Reaktionen sowie in Kombination mit Sorptionsmaterialien oder katalytischen Beschichtungen.
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