EP4206599A1 - Wärmeübertrager, wasseraufbereitungsanlage, wärmepumpe - Google Patents

Wärmeübertrager, wasseraufbereitungsanlage, wärmepumpe Download PDF

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Publication number
EP4206599A1
EP4206599A1 EP22203882.0A EP22203882A EP4206599A1 EP 4206599 A1 EP4206599 A1 EP 4206599A1 EP 22203882 A EP22203882 A EP 22203882A EP 4206599 A1 EP4206599 A1 EP 4206599A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid space
fluid
inlet
outlet
evaporator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22203882.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Olaf Ohlhafer
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4206599A1 publication Critical patent/EP4206599A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—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
    • F28D7/16—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 arranged in parallel spaced relation
    • 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
    • F28F1/006—Tubular elements; Assemblies of tubular elements with variable shape, e.g. with modified tube ends, with different geometrical features

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, a water treatment system and a heat pump.
  • Heat exchangers are known in which first fluid chambers and second fluid chambers are each separated by a partition and a first fluid in the first fluid chamber absorbs heat through the partition from a second fluid in the second fluid chamber or gives it off to a second fluid in the second fluid chamber.
  • Such heat exchangers can be used, for example, in water treatment systems as evaporator-condenser units or in heat pumps for transferring heat between an ambient circuit and a heat pump circuit or from the heat pump circuit to a heating circuit.
  • Such heat exchangers can be designed, for example, as plate heat exchangers with parallel plates or as tube bundle heat exchangers with parallel tubes.
  • One object of the invention is to provide an improved heat exchanger.
  • a further object of the invention is to provide a water treatment system with such a heat exchanger and a heat pump with such a heat exchanger.
  • the invention relates to a heat exchanger having a housing, a first fluid space, a second fluid space, a first fluid space inlet and a first fluid space outlet of the first fluid space, a second fluid space inlet and a second fluid space outlet of the second fluid space.
  • the first fluid chamber inlet and the first fluid chamber outlet are located on opposite sides of the housing.
  • At least one partition separates the first fluid space from the second fluid space.
  • the partition wall is designed in such a way that a first flow cross section of the first fluid space at the first fluid space inlet is different from a second flow cross section of the first fluid space at the first fluid space outlet.
  • a first plane through the housing is arranged closer to the first fluid chamber inlet and a second plane parallel to the first plane through the housing is arranged closer to the first fluid chamber outlet and the first flow cross section is related to the first plane and the second flow cross section is related to the second plane is.
  • the heat exchanger can be used particularly advantageously when a phase transition from liquid to gas or vice versa is to take place in the first fluid space.
  • the gaseous fluid in the first fluid chamber has a larger flow cross section than the liquid fluid.
  • the second fluid space inlet and the second fluid space outlet are located on opposite sides of the housing.
  • the first fluid chamber inlet and the second fluid chamber outlet are arranged on a first side of the housing and the second fluid chamber inlet and the first fluid chamber outlet are arranged on a second side of the housing.
  • the heat exchanger can then be operated according to the countercurrent principle, so that a first fluid and a second fluid move in opposite directions through the heat exchanger.
  • the partition wall is designed in such a way that a third flow cross section of the second fluid space at the second fluid space inlet is different from a fourth flow cross section of the second fluid space at the second fluid space outlet.
  • This can be particularly advantageous if there is to be little thermal resistance, or if a gas-to-liquid transition is to take place in the first fluid space and a liquid-to-gas transition in the second fluid space, such as in an evaporator-condenser unit of a water treatment plant. If necessary, this can also be related to the first and the second level.
  • At least one partition is tubular, with an interior of a tube of the partition being associated with the first fluid space and an exterior of the tube of the partition being associated with the second fluid space.
  • Several tubes can also be provided. This embodiment can be referred to as a tube bundle heat exchanger.
  • the tube comprises a plurality of tube sections with different cross sections.
  • Such tubes are easy to manufacture and can then be used as in conventional tube bundle heat exchangers.
  • the tube is designed conically. This allows a simple production of a tube bundle heat exchanger with the required properties, ie the different flow cross section.
  • an insert is arranged in the interior of the tube to reduce the first flow cross section or the second flow cross section.
  • the insert has at least two different inner diameters.
  • Such a heat exchanger can be produced, for example, by inserting one or more such inserts into a conventional shell-and-tube heat exchanger.
  • At least two partitions are designed as essentially flat plates that face each other.
  • the first fluid space is placed between the plates.
  • the plates are at an angle to one another which is between 1 and 89 degrees, preferably between 2 and 45 degrees, and in particular between 5 and 25 degrees.
  • the invention further relates to a water treatment system with an inlet for water, a first outlet for treated water and a second outlet for waste water, a first water tank, an evaporator-condenser unit and a compressor.
  • the inlet is connected to the water tank.
  • the water tank is connected to an evaporator inlet of an evaporator of the evaporator-condenser unit.
  • An evaporator outlet of the evaporator of the evaporator-condenser unit is connected to a condenser inlet of a condenser of the evaporator-condenser unit.
  • a condenser outlet of the condenser of the evaporator-condenser unit is connected to the first outlet.
  • the compressor is located between the evaporator outlet and the condenser inlet.
  • the compressor is configured to create a negative pressure on the evaporator outlet side.
  • the evaporator-condenser unit is designed as a heat exchanger according to the invention.
  • the first fluid space forms the condenser.
  • the second fluid space forms the evaporator.
  • the first flow cross section is larger than the second flow cross section. A larger flow cross section is therefore available for the water vapor to be condensed in the condenser than for the condensed water, so that efficient operation of the heat exchanger is possible.
  • the partition wall is configured such that a third flow cross section of the second fluid space at the second fluid space inlet is different from a fourth flow cross section of the second fluid space at the second fluid space outlet. This enables even more advantageous operation, since the evaporated water in the evaporator also has a larger flow cross section.
  • the invention also relates to a heat pump for generating heating energy with a heat pump circuit with an evaporator, a compressor, a condenser and an expander.
  • the evaporator can be connected to an ambient circuit.
  • the condenser can be connected to a heating circuit.
  • the evaporator includes a heat exchanger according to the invention, wherein the first Fluid space inlet is connected to the expander and the first fluid space outlet is connected to the compressor.
  • the second fluid chamber inlet and the second fluid chamber outlet can be connected to the surrounding circuit.
  • the first flow cross section is smaller than the second flow cross section. This enables efficient operation of the evaporator.
  • the condenser includes a further heat exchanger according to the invention.
  • the further first fluid space inlet is connected to the compressor.
  • the further first fluid space outlet is connected to the expander.
  • the further second fluid chamber inlet and the further second fluid chamber outlet can be connected to the heating circuit.
  • the additional first flow cross section is larger than the additional second flow cross section. This allows the condenser to operate efficiently.
  • FIG. 1 shows a cross section through a heat exchanger 100, having a housing 101, a first fluid chamber 110, a second fluid chamber 120, a first fluid chamber inlet 111 and a first fluid chamber outlet 112 of the first fluid chamber 110, a second fluid chamber inlet 121 and a second fluid chamber outlet 122 of the second fluid chamber 120
  • the first fluid space inlet 111 and the first fluid space outlet 112 are located on opposite sides 102 of the housing 101 .
  • a partition wall 130 separates the first fluid space from the second fluid space.
  • the partition wall 130 is designed such that a first flow cross section 114 of the first fluid chamber 110 at the first fluid chamber inlet 111 is different from a second flow cross section 115 of the first fluid chamber 110 at the first fluid chamber outlet 112.
  • first flow cross section 114 is larger than the second flow cross section 115 the first fluid chamber 110 can be used well for a phase transition from gaseous to liquid.
  • first fluid space 110 for example, a condensation of an initially gaseous fluid can therefore take place.
  • the second fluid chamber inlet 121 and the second fluid chamber outlet 122 are also arranged on opposite sides 102 of the housing 101 .
  • the first fluid chamber inlet 111 and the second fluid chamber inlet 121 are arranged on a first side 103 of the housing 101 .
  • the first fluid chamber outlet 112 and the second fluid chamber outlet 122 are arranged on a second side 104 of the housing 101 . This is particularly advantageous if a fluid is to be evaporated in the second fluid chamber 120 at the same time.
  • the partition wall 130 can, as in 1 shown, can optionally be configured in such a way that a third flow cross section 124 of the second fluid chamber 120 at the second fluid chamber inlet 121 is different from a fourth flow cross section 125 of the second fluid chamber 120 at the second fluid chamber outlet 122.
  • the housing 101 and the partitions 130 can be made of metal and can contain copper or stainless steel, for example.
  • the housing 101 and the partition walls 130 can also be made of plastic filled with graphite, for example PP or PPS with graphite particles contained therein.
  • the graphite particles can increase the thermal conductivity of the insert.
  • the first fluid chamber inlet 111 and the second fluid chamber outlet 122 are arranged on the first side 103 of the housing 101 and the second fluid chamber inlet 121 and the first fluid chamber outlet 112 are arranged on the second side 104 of the housing 101 . Furthermore, the first flow cross section 114 is smaller than the second flow cross section 115. This can be provided, for example, if evaporation, ie a phase transition from liquid to gaseous, is to take place in the first fluid space 110.
  • the partition 130 of the heat exchanger 100 of 2 also analogous to the partition 130 of 1 be constructed and, for example, allow condensation easier. This can be particularly advantageous if no evaporation is to take place in the second fluid space 120 , but only heat transfer to a fluid present in the second fluid space 120 . In this case, the heat transfer is more efficient because in the first fluid space 110 the temperature between the first fluid space inlet 111 and the first fluid space outlet 112 decreases and the temperature in the second fluid space 120 between the second fluid space inlet 121 and the second fluid space outlet 122 increases.
  • partition 130 is configured in such a way that the third flow cross section 124 of the second fluid chamber 120 at the second fluid chamber inlet 121 differs from a fourth flow cross section 125 of the second fluid chamber 120 at the second fluid chamber outlet 122.
  • the partition wall 130 is tubular, with an interior space 132 of a tube 131 of the partition wall 130 being associated with the first fluid space 110 and an exterior space 133 of the tube 131 of the partition wall 130 being associated with the second fluid space 120 .
  • the tube 131 can be designed conically.
  • FIG. 3 shows a cross section through a heat exchanger 100, the heat exchanger 100 of 1 provided that no differences are described below.
  • a plurality of tubes 131 are provided, the inner spaces 132 of which form the first fluid space 110 .
  • a first inlet area 116 connects the interiors 132 of the tubes 131 in the area of the first fluid chamber inlet 111.
  • a first outlet area 117 connects the interiors 132 of the tubes 131 in the area of the first fluid chamber outlet 112.
  • the heat exchanger can be referred to as a tube bundle heat exchanger.
  • FIG 4 shows a cross section through the heat exchanger 100 of FIG 3 at the level of the second fluid chamber outlet 122.
  • the second fluid chamber is arranged in the outer regions 133 of the tubes 131.
  • FIG 5 shows a cross section through the heat exchanger 100 of FIG 3 at the level of the second fluid chamber inlet 121.
  • the diameter of the tubes 131 are significantly smaller than in the plane of 4 .
  • the tubes 131 can therefore be designed conically.
  • FIG. 6 shows a cross section through a heat exchanger 100, the heat exchanger 100 of 1 provided that no differences are described below.
  • the partition wall 130 and the tube 131 are not conical but cylindrical.
  • an insert 135 is arranged to reduce the second flow cross section 115, which insert has at least two different inner diameters.
  • This is in use 136 of the 6 achieved in that the insert 136 is cylindrical on the outside and conical on the inside.
  • conventional shell and tube heat exchangers such be modified so that the first flow cross section 114 differs from the second flow cross section 115 .
  • the insert 136 can be made of metal, for example containing copper or stainless steel. However, the insert 136 can also be made of plastic filled with graphite, for example PP or PPS with graphite particles contained therein. The graphite particles can increase the thermal conductivity of the insert.
  • the tube 131 comprises a plurality of tube sections 134 with different cross sections. It can also be achieved in this way that the first flow cross section 114 differs from the second flow cross section 115 . This is also an easy option to implement.
  • FIG. 8 shows a cross section through a heat exchanger 100, the heat exchanger 100 of 1 provided that no differences are described below.
  • At least two partitions 130 are designed as essentially flat plates 136 .
  • Substantially flat plates 136 is intended to mean that the plates 136 can contain structures, for example, with which a fluid flow can be influenced.
  • the plates 136 face each other with the first fluid space 110 being located between the plates 136 .
  • three plate pairs of plates 136 are shown where this is the case. It can be provided that the plates 136 are at an angle of between 5 and 25 degrees to one another.
  • a first plane 105 in the area of the first fluid chamber inlet 111 and a second plane 106 in the area of the first fluid chamber outlet are shown.
  • This configuration of the heat exchanger 100 is also suitable if a phase transition is to take place in the first fluid chamber 110, analogously to the phase transitions already described.
  • FIG 9 shows a cross section through the heat exchanger 100 of FIG 8 parallel to the first plane 105.
  • the second fluid chambers 120 are connected here to a second outlet area 127, which is connected to the second fluid chamber outlet 122.
  • FIG 10 shows a cross section through the heat exchanger 100 of FIG 8 parallel to the second plane 106.
  • the second fluid chambers 120 are connected here to a second inlet area 126, which is connected to the second fluid chamber inlet 121.
  • the heat exchanger 100 shown are each analogous to 1 constructed in such a way that condensation can take place in the first fluid chamber 110 since the first fluid chamber cross section 114 is larger than the second fluid chamber cross section 115 or the fluid chamber cross section decreases from the first fluid chamber inlet 111 to the first fluid chamber outlet 112.
  • the configuration can also be analogous to the 2 be oriented so that the first fluid chamber cross section 114 is smaller than the second fluid chamber cross section 115 or the fluid chamber cross section increases from the first fluid chamber inlet 111 to the first fluid chamber outlet 112 if evaporation is to take place in the first fluid chamber 110 .
  • FIG. 11 shows a water treatment plant 200 with an inlet 201 for water, a first outlet 202 for treated water and a second outlet 203 for waste water, a water tank 204, an evaporator-condenser unit 210 and a compressor 220.
  • the inlet 201 is connected to the water tank 204 tied together.
  • the water vessel 204 is connected to an evaporator inlet 212 of an evaporator 211 of the evaporator-condenser unit 210 .
  • a circulation pump 230 may be connected between the water vessel 204 and the evaporator inlet 212 .
  • An evaporator outlet 213 of the evaporator 211 of the evaporator-condenser unit 210 is connected to a condenser inlet 217 of a condenser 216 of the evaporator-condenser unit 210 .
  • a condenser outlet 218 of the condenser 216 of the evaporator-condenser unit 210 is connected to the first outlet 202 .
  • Compressor 220 is between evaporator outlet 213, as shown the 11 in particular arranged between an outlet of the water vessel and the condenser inlet 217 and configured to generate an overpressure on the side of the condenser inlet 217 .
  • the evaporator-condenser unit 210 is as a heat exchanger 100, in particular analogous to the heat exchanger 100 of 1 designed.
  • the first fluid space 110 forms the condenser 216.
  • the second fluid space 120 forms the evaporator 211.
  • the first flow cross section 114 is larger than the second flow cross section 115.
  • the first fluid chamber inlet 111 thus forms the condenser inlet 217.
  • the first fluid chamber outlet 112 thus forms the condenser outlet 218.
  • the second fluid chamber inlet 121 thus forms the evaporator inlet 212.
  • the second fluid chamber outlet 122 thus forms the evaporator outlet 213.
  • a droplet separator 205 is also shown in front of the compressor 220, which is arranged in the water tank 204 and has a network 207. If necessary, a nozzle 206 can optionally be provided.
  • Water from the water tank 204 is evaporated in the evaporator 211 and fed back to the water tank 204, where the steam generated in the evaporator 211 heats the water, so that the temperature in the water tank 204 is also increased to such an extent that water evaporates.
  • This vapor rises together with the vapor from the evaporator 211 and is directed through the mist eliminator 205 towards the compressor 220 .
  • any water droplets entrained are removed in the droplet separator 205 .
  • the water vapor is then conducted via the compressor 220 to the condenser 216 and condensed there, so that purified or distilled water can be discharged via the first outlet 202 .
  • Condensation heat generated during the condensation can be transferred to the water in the evaporator 211 and thus cause it to evaporate.
  • This heat recovery means that only a small amount of energy is required, for example in the evaporator 211 or in the water tank 204, in order to produce distilled water.
  • the heat exchanger 100 can also be analogous to one of Figures 3 to 10 be designed.
  • FIG. 12 shows a heat pump 300 for generating heating energy with a heat pump circuit 310 consisting of an evaporator 320, a compressor 330, a condenser 340 and an expander 350.
  • the evaporator 320 is connected to a heat source 360, which can include, for example, outside air, soil or groundwater.
  • the condenser 340 is connected to a heat sink such as a heating circuit 370 .
  • the expander 350 can be designed as a throttle or controllable expansion valve, and the compressor 330 as a compressor.
  • a fluid located in the heat pump circuit 310 can be evaporated in the evaporator 320 , heat from the heat source 360 being used in the process.
  • the gas is then compressed by the compressor 330 and condensed in the condenser 340, with heat being able to be released to the heat sink, ie to the heating circuit 370, for example.
  • the pressure in the area of the condenser 340 is higher than in the area of the evaporator, so that a Carnot cycle can be carried out.
  • the evaporator 320 as a heat exchanger 100 is analogous to 2 designed.
  • the first fluid space inlet 111 is connected to the expander 350 .
  • the first fluid chamber outlet 112 is connected to the compressor 330 .
  • the second fluid space inlet 121 and the second fluid space outlet 122 are connected to the heat source 360 .
  • the first flow cross section 114 is smaller than the second flow cross section 115.
  • the condenser 340 has another heat exchanger 100, this time analogous to 1 , includes.
  • the additional first fluid chamber inlet 111 is connected to the compressor 330 .
  • the further first fluid space outlet 112 is connected to the expander 350 .
  • the further second fluid space inlet 121 and the further second fluid space outlet 122 are connected to the heating circuit 370 .
  • the additional first flow cross section 114 is larger than the additional second flow cross section. It can be provided that only the condenser 340 as a heat exchanger 100 of Fig.1 is configured, and the evaporator 320 is configured differently. By providing one or both heat exchangers 100 in the heat pump 300, a more efficient heat pump can be provided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, aufweisend ein Gehäuse, einen ersten Fluidraum, einen zweiten Fluidraum, einen ersten Fluidraumeinlass und einen ersten Fluidraumauslass des ersten Fluidraums, einen zweiten Fluidraumeinlass und einen zweiten Fluidraumauslass des zweiten Fluidraums. Der erste Fluidraumeinlass und der erste Fluidraumauslass sind auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet. Zumindest eine Trennwand trennt den ersten Fluidraum vom zweiten Fluidraum ab. Die Trennwand ist derart ausgestaltet, dass ein erster Durchflussquerschnitt des ersten Fluidraums am ersten Fluidraumeinlass unterschiedlich ist zu einem zweiten Durchflussquerschnitt des ersten Fluidraums am ersten Fluidraumauslass.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, eine Wasseraufbereitungsanlage und eine Wärmepumpe.
    • Stand der Technik
  • Es sind Wärmeübertrager bekannt, bei denen erste Fluidräume und zweite Fluidräume jeweils von einer Trennwand getrennt sind und ein erstes Fluid im ersten Fluidraum Wärme durch die Trennwand von einem zweiten Fluid im zweiten Fluidraum aufnimmt oder an ein zweites Fluid im zweiten Fluidraum abgibt. Solche Wärmeübertrager können beispielsweise in Wasseraufbereitungsanlagen als Verdampfer-Kondensator-Einheiten eingesetzt werden oder in Wärmepumpen zum Übertragen von Wärme zwischen einem Umgebungskreislauf und einem Wärmepumpenkreislauf beziehungsweise vom Wärmepumpenkreislauf zu einem Heizkreislauf. Solche Wärmeübertrager können beispielsweise als Plattenwärmeübertrager mit parallelen Platten oder als Rohrbündelwärmeübertrager mit parallelen Rohren ausgestaltet sein.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Wärmeübertrager bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wasseraufbereitungsanlage mit einem solchen Wärmeübertrager und eine Wärmepumpe mit einem solchen Wärmeübertrager bereitzustellen.
  • Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, aufweisend ein Gehäuse, einen ersten Fluidraum, einen zweiten Fluidraum, einen ersten Fluidraumeinlass und einen ersten Fluidraumauslass des ersten Fluidraums, einen zweiten Fluidraumeinlass und einen zweiten Fluidraumauslass des zweiten Fluidraums. Der erste Fluidraumeinlass und der erste Fluidraumauslass sind auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet. Zumindest eine Trennwand trennt den ersten Fluidraum vom zweiten Fluidraum ab. Die Trennwand ist derart ausgestaltet, dass ein erster Durchflussquerschnitt des ersten Fluidraums am ersten Fluidraumeinlass unterschiedlich ist zu einem zweiten Durchflussquerschnitt des ersten Fluidraums am ersten Fluidraumauslass.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine erste Ebene durch das Gehäuse näher am ersten Fluidraumeinlass und eine zur ersten Ebene parallele zweite Ebene durch das Gehäuse näher am ersten Fluidraumauslass angeordnet ist und der erste Durchflussquerschnitt auf die erste Ebene und de zweite Durchflussquerschnitt auf die zweite Ebene bezogen ist.
  • Durch die unterschiedlichen Durchflussquerschnitte kann der Wärmetauscher insbesondere vorteilhaft eingesetzt werden, wenn ein Phasenübergang flüssig gasförmig oder umgekehrt im ersten Fluidraum stattfinden soll. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass dem gasförmigen Fluid im ersten Fluidraum ein größerer Durchflussquerschnitt zur Verfügung steht als dem flüssigen Fluid.
  • In einer Ausführungsform sind der zweite Fluidraumeinlass und der zweite Fluidraumauslass auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet. Der erste Fluidraumeinlass und der zweite Fluidraumauslass sind an einer ersten Seite des Gehäuses angeordnet und der zweite Fluidraumeinlass und der erste Fluidraumauslass sind an einer zweiten Seite des Gehäuses angeordnet. Der Wärmeübertrager kann dann im Gegenstromprinzip betrieben werden, so dass sich ein erstes Fluid und ein zweites Fluid gegenläufig durch den Wärmeübertrager bewegen.
  • In einer Ausführungsform ist die Trennwand derart ausgestaltet ist, dass ein dritter Durchflussquerschnitt des zweiten Fluidraums am zweiten Fluidraumeinlass unterschiedlich ist zu einem vierten Durchflussquerschnitt des zweiten Fluidraums am zweiten Fluidraumauslass. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn entweder wenig thermischer Widerstand vorliegen soll, oder wenn gleichzeitig im ersten Fluidraum ein Übergang gasförmig flüssig und im zweiten Fluidraum ein Übergang flüssig gasförmig stattfinden soll, wie beispielsweise in einer Verdampfer-Kondensator-Einheit einer Wasseraufbereitungsanlage. Dies kann gegebenenfalls ebenso auf die erste und die zweite Ebene bezogen sein.
  • In einer Ausführungsform ist zumindest eine Trennwand rohrförmig ausgestaltet, wobei ein Innenraum eines Rohres der Trennwand dem ersten Fluidraum und ein Außenraum des Rohres der Trennwand dem zweiten Fluidraum zugeordnet ist. Es können auch mehrere Rohre vorgesehen sein. Diese Ausführungsform kann als Rohrbündelwärmeübertrager bezeichnet werden.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Rohr mehrere Rohrabschnitte mit unterschiedlichem Querschnitt. Solche Rohre sind einfach herzustellen und können anschließend wie in konventionellen Rohrbündelwärmeübertragern eingesetzt werden.
  • In einer Ausführungsform ist das Rohr konisch ausgestaltet. Dies erlaubt eine einfache Herstellung eines Rohrbündelwärmeübertragers mit den geforderten Eigenschaften, also dem unterschiedlichen Durchflussquerschnitt.
  • In einer Ausführungsform ist im Innenraum des Rohres zur Verkleinerung des ersten Durchflussquerschnitts oder des zweiten Durchflussquerschnitts ein Einsatz angeordnet. Der Einsatz weist zumindest zwei unterschiedliche Innendurchmesser auf. Ein solcher Wärmeübertrager kann beispielsweise hergestellt werden, indem einer oder mehrere solche Einsätze in einen konventionellen Rohrbündelwärmeübertrager eingesetzt werden.
  • In einer Ausführungsform sind zumindest zwei Trennwände als im Wesentlichen ebene Platten ausgestaltet, die sich gegenüberliegen. Der erste Fluidraum ist zwischen den Platten angeordnet. Die Platten stehen in einem Winkel zueinander, der zwischen 1 und 89, bevorzugt zwischen 2 und 45 Grad, und insbesondere zwischen 5 und 25 Grad beträgt.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Wasseraufbereitungsanlage mit einem Einlass für Wasser, einem ersten Auslass für aufbereitetes Wasser und einem zweiten Auslass für Abwasser, einem ersten Wassergefäß, einer Verdampfer-Kondensator-Einheit und einem Kompressor. Der Einlass ist mit dem Wassergefäß verbunden. Das Wassergefäß ist mit einem Verdampfereinlass eines Verdampfers der Verdampfer-Kondensator-Einheit verbunden. Ein Verdampferauslass des Verdampfers der Verdampfer-Kondensator-Einheit ist mit einem Kondensatoreinlass eines Kondensators der Verdampfer-Kondensator-Einheit verbunden. Ein Kondensatorauslass des Kondensators der Verdampfer-Kondensator-Einheit ist mit dem ersten Auslass verbunden. Der Kompressor ist zwischen dem Verdampferauslass und dem Kondensatoreinlass angeordnet. Der Kompressor ist eingerichtet, auf der Seite des Verdampferauslasses einen Unterdruck zu erzeugen. Die Verdampfer-Kondensator-Einheit ist als erfindungsgemäßer Wärmeübertrager ausgestaltet. Der erste Fluidraum bildet den Kondensator. Der zweite Fluidraum bildet den Verdampfer. Der erste Durchflussquerschnitt ist größer als der zweite Durchflussquerschnitt. Somit steht dem im Kondensator zu kondensierenden Wasserdampf ein größerer Durchflussquerschnitt zur Verfügung als dem kondensierten Wasser, so dass ein effizienter Betrieb des Wärmeübertragers möglich ist. Es kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass die Trennwand derart ausgestaltet ist, dass ein dritter Durchflussquerschnitt des zweiten Fluidraums am zweiten Fluidraumeinlass unterschiedlich ist zu einem vierten Durchflussquerschnitt des zweiten Fluidraums am zweiten Fluidraumauslass. Dies ermöglicht einen noch vorteilhafteren Betrieb, da auch dem verdampften Wasser im Verdampfer ein größerer Durchflussquerschnitt zur Verfügung steht.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Wärmepumpe zur Heizenergieerzeugung mit einem Wärmepumpenkreislauf mit einem Verdampfer, einem Verdichter, einem Kondensator und einem Entspanner. Der Verdampfer ist mit einem Umgebungskreislauf verbindbar. Der Kondensator ist mit einem Heizkreislauf verbindbar. Der Verdampfer umfasst einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager, wobei der erste Fluidraumeinlass mit dem Entspanner verbunden ist und der erste Fluidraumauslass mit dem Verdichter verbunden ist. Der zweite Fluidraumeinlass und der zweite Fluidraumauslass sind mit dem Umgebungskreislauf verbindbar. Der erste Durchflussquerschnitt ist kleiner als der zweite Durchflussquerschnitt. Dies ermöglicht einen effizienten Betrieb des Verdampfers.
  • In einer Ausführungsform der Wärmepumpe umfasst der Kondensator einen weiteren erfindungsgemäßen Wärmeübertrager. Der weitere erste Fluidraumeinlass ist mit dem Verdichter verbunden. Der weitere erste Fluidraumauslass ist mit dem Entspanner verbunden. Der weitere zweite Fluidraumeinlass und der weitere zweite Fluidraumauslass sind mit dem Heizkreislauf verbindbar. Der weitere erste Durchflussquerschnitt ist größer als der weitere zweite Durchflussquerschnitt. Dies ermöglicht einen effizienten Betrieb des Kondensators.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnungen erläutert. In der schematischen Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1
    einen Querschnitt durch einen Wärmeübertrager;
    Fig. 2
    einen Querschnitt durch einen weiteren Wärmeübertrager;
    Fig. 3
    einen Querschnitt durch einen weiteren Wärmeübertrager;
    Fig. 4
    einen weiteren Querschnitt durch den Wärmeübertrager der Fig. 3;
    Fig. 5
    einen weiteren Querschnitt durch den Wärmeübertrager der Fig. 3;
    Fig. 6
    einen Querschnitt durch einen weiteren Wärmeübertrager;
    Fig. 7
    einen Querschnitt durch einen weiteren Wärmeübertrager;
    Fig. 8
    einen Querschnitt durch einen weiteren Wärmeübertrager;
    Fig. 9
    einen weiteren Querschnitt durch den Wärmeübertrager der Fig. 8;
    Fig. 10
    einen weiteren Querschnitt durch den Wärmeübertrager der Fig. 8;
    Fig. 11
    eine Wasseraufbereitungsanlage; und
    Fig. 12
    eine Wärmepumpe.
  • Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Wärmeübertrager 100, aufweisend ein Gehäuse 101, einen ersten Fluidraum 110, einen zweiten Fluidraum 120, einen ersten Fluidraumeinlass 111 und einen ersten Fluidraumauslass 112 des ersten Fluidraums 110, einen zweiten Fluidraumeinlass 121 und einen zweiten Fluidraumauslass 122 des zweiten Fluidraums 120. Der erste Fluidraumeinlass 111 und der erste Fluidraumauslass 112 sind auf gegenüberliegenden Seiten 102 des Gehäuses 101 angeordnet. Eine Trennwand 130 trennt den ersten Fluidraum vom zweiten Fluidraum ab. Die Trennwand 130 ist derart ausgestaltet, dass ein erster Durchflussquerschnitt 114 des ersten Fluidraums 110 am ersten Fluidraumeinlass 111 unterschiedlich ist zu einem zweiten Durchflussquerschnitt 115 des ersten Fluidraums 110 am ersten Fluidraumauslass 112. Insbesondere ist der erste Durchflussquerschnitt 114 größer als der zweite Durchflussquerschnitt 115. Damit kann der erste Fluidraum 110 gut für einen Phasenübergang von gasförmig nach flüssig genutzt werden. Im ersten Fluidraum 110 kann also beispielsweise eine Kondensation eines zunächst gasförmigen Fluids erfolgen.
  • Beim Wärmeübertrager der Fig. 1 sind der zweite Fluidraumeinlass 121 und der zweite Fluidraumauslass 122 ebenfalls auf gegenüberliegenden Seiten 102 des Gehäuses 101 angeordnet. Der erste Fluidraumeinlass 111 und der zweite Fluidraumeinlass 121 sind an einer ersten Seite 103 des Gehäuses 101 angeordnet. Der erste Fluidraumauslass 112 und der zweite Fluidraumauslass 122 sind auf einer zweite Seite 104 des Gehäuses 101 angeordnet. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn im zweiten Fluidraum 120 gleichzeitig eine Verdampfung eines Fluids erfolgen soll.
  • Die Trennwand 130 kann, wie in Fig. 1 gezeigt, optional derart ausgestaltet sein, dass ein dritter Durchflussquerschnitt 124 des zweiten Fluidraums 120 am zweiten Fluidraumeinlass 121 unterschiedlich ist zu einem vierten Durchflussquerschnitt 125 des zweiten Fluidraums 120 am zweiten Fluidraumauslass 122.
  • Das Gehäuse 101 und die Trennwände 130 können metallisch ausgestaltet sein und beispielsweise Kupfer oder Edelstahl beinhalten. Das Gehäuse 101 und die Trennwände 130 können aber auch aus mit Graphit gefüllter Kunststoff ausgestaltet sein, also beispielsweise PP oder PPS mit darin enthaltenen Graphitpartikeln. Die Graphitpartikel können dabei die Wärmeleitfähigkeit des Einsatzes erhöhen.
  • Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Wärmeübertrager 100, der dem Wärmeübertrager 100 der Fig. 1 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Der erste Fluidraumeinlass 111 und der zweite Fluidraumauslass 122 sind an der ersten Seite 103 des Gehäuses 101 und der zweite Fluidraumeinlass 121 und der erste Fluidraumauslass 112 an der zweiten Seite 104 des Gehäuses 101 angeordnet sind. Ferner ist der erste Durchflussquerschnitt 114 kleiner als der zweite Durchflussquerschnitt 115. Dies kann beispielsweise dann vorgesehen werden, wenn im ersten Fluidraum 110 eine Verdampfung, also ein Phasenübergang von flüssig nach gasförmig, erfolgen soll.
  • Alternativ kann die Trennwand 130 des Wärmeübertragers 100 der Fig. 2 auch analog zur Trennwand 130 der Fig. 1 aufgebaut sein und beispielsweise dadurch eine Kondensation einfacher ermöglichen. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn im zweiten Fluidraum 120 keine Verdampfung, sondern nur ein Wärmeübertrag auf ein im zweiten Fluidraum 120 anwesendes Fluid erfolgen soll. In diesem Fall ist der Wärmeübertrag effizienter, da im ersten Fluidraum 110 die Temperatur zwischen dem ersten Fluidraumeinlass 111 und dem ersten Fluidraumauslass 112 abnimmt und die Temperatur im zweiten Fluidraum 120 zwischen dem zweiten Fluidraumeinlass 121 und dem zweiten Fluidraumauslass 122 zunimmt.
  • Auch im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist die Trennwand 130 derart ausgestaltet, dass der dritte Durchflussquerschnitt 124 des zweiten Fluidraums 120 am zweiten Fluidraumeinlass 121 unterschiedlich ist zu einem vierten Durchflussquerschnitt 125 des zweiten Fluidraums 120 am zweiten Fluidraumauslass 122.
  • Sowohl für den Wärmeübertrager 100 der Fig. 1 als auch für den Wärmeübertrager 100 der Fig. 2 kann vorgesehen sein, dass die Trennwand 130 rohrförmig ausgestaltet ist, wobei ein Innenraum 132 eines Rohres 131 der Trennwand 130 dem ersten Fluidraum 110 und ein Außenraum 133 des Rohres 131 der Trennwand 130 dem zweiten Fluidraum 120 zugeordnet ist. Das Rohr 131 kann konisch ausgestaltet sein.
  • Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Wärmeübertrager 100, der dem Wärmeübertrager 100 der Fig. 1 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Es sind mehrere Rohre 131 vorgesehen, deren Innenräume 132 den ersten Fluidraum 110 bilden. Ein erster Zulaufbereich 116 verbindet die Innenräume 132 der Rohre 131 im Bereich des ersten Fluidraumeinlasses 111. Ein erster Ablaufbereich 117 verbindet die Innenräume 132 der Rohre 131 im Bereich des ersten Fluidraumauslasses 112. Der Wärmeübertrager kann als Rohrbündelwärmeübertrager bezeichnet werden.
  • Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch den Wärmeübertrager 100 der Fig. 3 auf Höhe des zweiten Fluidraumauslasses 122. In dieser Darstellung wird deutlich, dass der zweite Fluidraum in den Außenbereichen 133 der Rohre 131 angeordnet ist.
  • Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch den Wärmeübertrager 100 der Fig. 3 auf Höhe des zweiten Fluidraumeinlasses 121. In dieser Ebene sind die Durchmesser der Rohre 131 deutlich kleiner als in der Ebene der Fig. 4. Die Rohre 131 können also konisch ausgestaltet sein.
  • Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch einen Wärmeübertrager 100, der dem Wärmeübertrager 100 der Fig. 1 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Die Trennwand 130 und das Rohr 131 sind in diesem Beispiel nicht konisch, sondern zylindrisch ausgestaltet. Im Innenraum 132 des Rohres 131 ist zur Verkleinerung des zweiten Durchflussquerschnitts 115 ein Einsatz 135 angeordnet, der zumindest zwei unterschiedliche Innendurchmesser aufweist. Dies ist im Einsatz 136 der Fig. 6 dadurch erreicht, dass der Einsatz 136 außen zylinderförmig und innen konisch ist. Mittels mehrerer solcher Einsätze 136 können beispielsweise konventionelle Rohrbündelwärmeübertrager derart modifiziert werden, dass sich der erste Durchflussquerschnitt 114 vom zweiten Durchflussquerschnitt 115 unterscheidet. Dadurch kann ein einfaches Herstellungsverfahren bereitgestellt werden, da einfach entsprechende Einsätze 136 in einen konventionellen Rohrbündelwärmeübertrager eingesetzt werden. Der Einsatz 136 kann dabei aus Metall, beispielsweise Kupfer oder Edelstahl enthaltend, gefertigt sein. Der Einsatz 136 kann aber auch aus mit Graphit gefüllter Kunststoff ausgestaltet sein, also beispielsweise PP oder PPS mit darin enthaltenen Graphitpartikeln. Die Graphitpartikel können dabei die Wärmeleitfähigkeit des Einsatzes erhöhen.
  • Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch einen Wärmeübertrager 100, der dem Wärmeübertrager 100 der Fig. 1 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Das Rohr 131 umfasst mehrere Rohrabschnitte 134 mit unterschiedlichem Querschnitt. Auch so lässt sich erreichen, dass sich der erste Durchflussquerschnitt 114 vom zweiten Durchflussquerschnitt 115 unterscheidet. Dies stellt ebenfalls eine einfach zu realisierende Option dar.
  • Die im Zusammenhang mit den Fig. 6 und 7 erläuterten Merkmale können auch bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 5 vorgesehen werden.
  • Fig. 8 zeigt einen Querschnitt durch einen Wärmeübertrager 100, der dem Wärmeübertrager 100 der Fig. 1 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Zumindest zwei Trennwände 130 sind als im Wesentlichen ebene Platten 136 ausgestaltet. Im Wesentlichen ebene Platten 136 soll dabei bedeuten, dass die Platten 136 beispielsweise Strukturen enthalten können, mit denen ein Fluidstrom beeinflusst werden kann. Die Platten 136 liegen sich gegenüber, wobei der erste Fluidraum 110 zwischen den Platten 136 angeordnet ist. In Fig. 8 sind jeweils drei Plattenpaare aus Platten 136 gezeigt, bei denen dies der Fall ist. Es kann vorgesehen sein, dass die Platten 136 in einem Winkel zwischen 5 und 25 Grad zueinander stehen. Ferner ist eine erste Ebene 105 im Bereich des ersten Fluidraumeinlasses 111 und eine zweite Ebene 106 im Bereich des ersten Fluidraumauslasses gezeigt. Auch diese Ausgestaltung des Wärmeübertragers 100 eignet sich, wenn im ersten Fluidraum 110 ein Phasenübergang stattfinden soll, analog zu den bereits beschriebene Phasenübergängen.
  • Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch den Wärmeübertrager 100 der Fig. 8 parallel zur ersten Ebene 105. Die zweiten Fluidräume 120 sind hier mit einem zweiten Ablaufbereich 127 verbunden, der mit dem zweiten Fluidraumablauf 122 verbunden ist.
  • Fig. 10 zeigt einen Querschnitt durch den Wärmeübertrager 100 der Fig. 8 parallel zur zweiten Ebene 106. Die zweiten Fluidräume 120 sind hier mit einem zweiten Zulaufbereich 126 verbunden, der mit dem zweiten Fluidraumzulauf 121 verbunden ist.
  • Die in den Fig. 3 bis 10 dargestellten Wärmeübertrager 100 sind jeweils analog zu Fig. 1 aufgebaut dahingehend, dass im ersten Fluidraum 110 eine Kondensation stattfinden kann, da der erste Fluidraumquerschnitt 114 größer ist als der zweite Fluidraumquerschnitt 115 beziehungsweise der Fluidraumquerschnitt vom ersten Fluidraumeinlass 111 hin zum ersten Fluidraumauslass 112 abnimmt. Analog kann die Ausgestaltung jedoch auch jeweils an der Fig. 2 orientiert werden, so dass der erste Fluidraumquerschnitt 114 kleiner ist als der zweite Fluidraumquerschnitt 115 beziehungsweise der Fluidraumquerschnitt vom ersten Fluidraumeinlass 111 hin zum ersten Fluidraumauslass 112 zunimmt, wenn im ersten Fluidraum 110 eine Verdampfung stattfinden soll.
  • Fig. 11 zeigt eine Wasseraufbereitungsanlage 200 mit einem Einlass 201 für Wasser, einem ersten Auslass 202 für aufbereitetes Wasser und einem zweiten Auslass 203 für Abwasser, einem Wassergefäß 204, einer Verdampfer-Kondensator-Einheit 210 und einem Kompressor 220. Der Einlass 201 ist mit dem Wassergefäß 204 verbunden. Das Wassergefäß 204 ist mit einem Verdampfereinlass 212 eines Verdampfers 211 der Verdampfer-Kondensator-Einheit 210 verbunden. Zwischen dem Wassergefäß 204 und dem Verdampfereinlass 212 kann eine Umwälzpumpe 230 geschaltet sein. Ein Verdampferauslass 213 des Verdampfers 211 der Verdampfer-Kondensator-Einheit 210 ist mit einem Kondensatoreinlass 217 eines Kondensators 216 der Verdampfer-Kondensator-Einheit 210 verbunden. Ein Kondensatorauslass 218 des Kondensators 216 der Verdampfer-Kondensator-Einheit 210 ist mit dem ersten Auslass 202 verbunden. Der Kompressor 220 ist zwischen dem Verdampferauslass 213, in der Darstellung der Fig. 11 insbesondere zwischen einem Auslass des Wassergefäßes, und dem Kondensatoreinlass 217 angeordnet und eingerichtet, auf der Seite des des Kondensatoreinlasses 217 einen Überdruck zu erzeugen. Die Verdampfer-Kondensator-Einheit 210 ist als Wärmeübertrager 100, insbesondere analog zum Wärmeübertrager 100 der Fig. 1 ausgestaltet. Der erste Fluidraum 110 bildet den Kondensator 216. Der zweite Fluidraum 120 bildet den Verdampfer 211. Der erste Durchflussquerschnitt 114 ist größer als der zweite Durchflussquerschnitt 115.
  • Der erste Fluidraumeinlass 111 bildet also den Kondensatoreinlass 217. Der erste Fluidraumauslass 112 bildet also den Kondensatorauslass 218. Der zweite Fluidraumeinlass 121 bildet also den Verdampfereinlass 212. Der zweite Fluidraumauslass 122 bildet also den Verdampferauslass 213.
  • Optional in Fig. 11 gezeigt ist noch ein Tropfenabscheider 205 vor dem Kompressor 220, der im Wassergefäß 204 angeordnet ist und einem Netz 207 besteht. Gegebenenfalls kann optional eine Düse 206 vorgesehen sein.
  • Wasser aus dem Wassergefäß 204 wird im Verdampfer 211 verdampft und wieder zum Wassergefäß 204 geleitet, dort erwärmt der im Verdampfer 211 erzeugte Dampf das Wasser, sodass auch im Wassergefäß 204 die Temperatur soweit erhöht wird, dass Wasser verdampft. Dieser Dampf steigt zusammen mit dem Dampf aus dem Verdampfer 211 auf und wird durch den Tropfenabscheider 205 in Richtung Kompressor 220 geleitet. Dabei werden gegebenenfalls mitgerissene Wassertropfen im Tropfenabscheider 205 entfernt. Anschließend wird der Wasserdampf über den Kompressor 220 zum Kondensator 216 geführt und dort kondensiert, so dass über den ersten Auslass 202 gereinigtes beziehungsweise destilliertes Wasser abgegeben werden kann. Bei der Kondensation entstehende Kondensationswärme kann auf Wasser im Verdampfer 211 übertragen werden und so dieses zum Verdampfen bringen. Durch diese Wärmerückgewinnung ist nur eine geringe Energiezufuhr, beispielsweise im Verdampfer 211 oder im Wassergefäß 204 notwendig, um destilliertes Wasser zu erzeugen.
  • Anstelle der Ausgestaltung der Fig. 1 kann der Wärmeübertrager 100 auch analog zu einer der Fig. 3 bis 10 ausgestaltet sein.
  • Fig. 12 zeigt eine Wärmepumpe 300 zur Heizenergieerzeugung mit Wärmepumpenkreislauf 310 bestehend aus einem Verdampfer 320, einem Verdichter 330, einem Kondensator 340 und einem Entspanner 350. Der Verdampfer 320 ist mit einer Wärmequelle 360 verbunden, die beispielsweise Außenluft, Erdreich oder Grundwasser umfassen kann. Der Kondensator 340 ist mit einer Wärmesenke wie beispielsweise einem Heizkreislauf 370 verbunden. Der Entspanner 350 kann dabei als Drossel oder regelbares Expansionsventil ausgestaltet sein, der Verdichter 330 als Kompressor. Ein im Wärmepumpenkreislauf 310 befindliches Fluid kann im Verdampfer 320 verdampft werden, wobei dabei Wärme aus der Wärmequelle 360 genutzt wird. Anschließend wird das Gas vom Kompressor 330 verdichtet und im Kondensator 340 kondensiert, wobei Wärme an die Wärmesenke, also beispielsweise an den Heizkreislauf 370, abgegeben werden kann. Im Bereich des Kondensators 340 liegt ein höherer Druck vor als im Bereich des Verdampfers, so dass ein Carnot-Prozess durchgeführt werden kann. Der Verdampfer 320 ist als Wärmeübertrager 100 analog zu Fig. 2 ausgestaltet. Der erste Fluidraumeinlass 111 ist mit dem Entspanner 350 verbunden. Der erste Fluidraumauslass 112 ist mit dem Verdichter 330 verbunden. Der zweite Fluidraumeinlass 121 und der zweite Fluidraumauslass 122 sind mit der Wärmequelle 360 verbunden. Der erste Durchflussquerschnitt 114 ist kleiner als der zweite Durchflussquerschnitt 115.
  • Optional ist in Fig. 12 gezeigt, dass der Kondensator 340 einen weiteren Wärmeübertrager 100, diesmal analog zu Fig. 1, umfasst. Der weitere erste Fluidraumeinlass 111 ist mit dem Verdichter 330 verbunden. Der weitere erste Fluidraumauslass 112 ist mit dem Entspanner 350 verbunden. Der weitere zweite Fluidraumeinlass 121 und der weitere zweite Fluidraumauslass 122 sind mit dem Heizkreislauf 370 verbunden. Der weitere erste Durchflussquerschnitt 114 ist größer ist als der weitere zweite Durchflussquerschnitt. Es kann vorgesehen sein, dass nur der Kondensator 340 als Wärmeübertrager 100 der Fig.1 ausgestaltet ist, und der Verdampfer 320 anders ausgestaltet ist. Durch das Vorsehen eines oder beider Wärmeübertrager 100 in der Wärmepumpe 300 kann eine effizientere Wärmepumpe bereitgestellt werden.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen hieraus können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (10)

  1. Wärmeübertrager (100), aufweisend ein Gehäuse (101), einen ersten Fluidraum (110), einen zweiten Fluidraum (120), einen ersten Fluidraumeinlass (111) und einen ersten Fluidraumauslass (112) des ersten Fluidraums (110), einen zweiten Fluidraumeinlass (121) und einen zweiten Fluidraumauslass (122) des zweiten Fluidraums (120), wobei der erste Fluidraumeinlass (111) und der erste Fluidraumauslass (112) auf gegenüberliegenden Seiten (102) des Gehäuses (101) angeordnet sind, wobei zumindest eine Trennwand (130) den ersten Fluidraum vom zweiten Fluidraum abtrennt, wobei die Trennwand (130) derart ausgestaltet ist, dass ein erster Durchflussquerschnitt (114) des ersten Fluidraums (110) am ersten Fluidraumeinlass (111) unterschiedlich ist zu einem zweiten Durchflussquerschnitt (115) des ersten Fluidraums (110) am ersten Fluidraumauslass (112).
  2. Wärmeübertrager (100) nach Anspruch 1, wobei der zweite Fluidraumeinlass (121) und der zweite Fluidraumauslass (122) auf gegenüberliegenden Seiten (102) des Gehäuses (101) angeordnet sind, wobei der erste Fluidraumeinlass (111) und der zweite Fluidraumauslass (122) an einer ersten Seite (103) des Gehäuses (101) und der zweite Fluidraumeinlass (121) und der erste Fluidraumauslass (112) an einer zweiten Seite (104) des Gehäuses (101) angeordnet sind.
  3. Wärmeübertrager (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Trennwand (130) derart ausgestaltet ist, dass ein dritter Durchflussquerschnitt (124) des zweiten Fluidraums (120) am zweiten Fluidraumeinlass (121) unterschiedlich ist zu einem vierten Durchflussquerschnitt (125) des zweiten Fluidraums (120) am zweiten Fluidraumauslass (122).
  4. Wärmeübertrager (100) nach einem der Anspruche 1 bis 3, wobei zumindest eine Trennwand (130) rohrförmig ausgestaltet ist, wobei ein Innenraum (132) eines Rohres (131) der Trennwand (130) dem ersten Fluidraum (110) und ein Außenraum (133) des Rohres (131) der Trennwand (130) dem zweiten Fluidraum (120) zugeordnet ist.
  5. Wärmeübertrager (100) nach Anspruch 4, wobei das Rohr (131) mehrere Rohrabschnitte (134) mit unterschiedlichem Querschnitt umfasst.
  6. Wärmeübertrager (100) nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Rohr (131) konisch ausgestaltet ist.
  7. Wärmeübertrager (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei im Innenraum (132) des Rohres (131) zur Verkleinerung des ersten Durchflussquerschnitts (114) oder des zweiten Durchflussquerschnitts (115) ein Einsatz (135) angeordnet ist, wobei der Einsatz (135) zumindest zwei unterschiedliche Innendurchmesser aufweist.
  8. Wärmeübertrager (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zumindest zwei Trennwände (130) als im Wesentlichen ebene Platten (136) ausgestaltet sind, die sich gegenüberliegen, wobei der erste Fluidraum (110) zwischen den Platten (136) angeordnet ist, wobei die Platten (136) in einem Winkel zwischen 5 und 25 Grad zueinander stehen.
  9. Wasseraufbereitungsanlage (200) mit einem Einlass (201) für Wasser, einem ersten Auslass (202) für aufbereitetes Wasser und einem zweiten Auslass (203) für Abwasser, einem Wassergefäß (204), einer Verdampfer-Kondensator-Einheit (210) und einem Kompressor (220), wobei der Einlass (201) mit dem Wassergefäß (204) verbunden ist, wobei das Wassergefäß (204) mit einem Verdampfereinlass (212) eines Verdampfers (211) der Verdampfer-Kondensator-Einheit (210) verbunden ist, wobei ein Verdampferauslass (213) des Verdampfers (211) der Verdampfer-Kondensator-Einheit (210) mit einem Kondensatoreinlass (217) eines Kondensators (216) der Verdampfer-Kondensator-Einheit (210) verbunden ist, wobei ein Kondensatorauslass (218) des Kondensators (216) der Verdampfer-Kondensator-Einheit (210) mit dem ersten Auslass (202) verbunden ist, wobei der Kompressor (220) zwischen dem Verdampferauslass (213) und dem Kondensatoreinlass (217) angeordnet ist, wobei der Kompressor (220) eingerichtet ist, auf der Seite des Kondensatoreinlasses (217) einen Überdruck zu erzeugen, wobei die Verdampfer-Kondensator-Einheit (210) als Wärmeübertrager (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgestaltet ist, wobei der erste Fluidraum (110) den Kondensator (216) bildet, wobei der zweite Fluidraum (120) den Verdampfer (211) bildet, wobei der erste Durchflussquerschnitt (114) größer ist als der zweite Durchflussquerschnitt (115).
  10. Wärmepumpe (300) zur Heizenergieerzeugung mit Wärmepumpenkreislauf (310) bestehend aus einem Verdampfer (320), einem Verdichter (330), einem Kondensator (340) und einem Entspanner (350), wobei der Verdampfer (320) mit einer Wärmequelle (360) verbindbar ist, wobei der Kondensator (340) mit einem Heizkreislauf (370) verbindbar ist, wobei der Verdampfer (320) einen Wärmeübertrager (100) nach einem der Anspruche 1 bis 8 umfasst, wobei der erste Fluidraumeinlass (111) mit dem Entspanner (350) verbunden ist und der erste Fluidraumauslass (112) mit dem Verdichter (330) verbunden ist, wobei der zweite Fluidraumeinlass (121) und der zweite Fluidraumauslass (122) mit dem Umgebungskreislauf (360) verbindbar sind, wobei der erste Durchflussquerschnitt (114) kleiner ist als der zweite Durchflussquerschnitt (115).
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