WO2011047874A1 - Wärmeübertragerplatte und verdampfer mit einer solchen - Google Patents

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WO2011047874A1
WO2011047874A1 PCT/EP2010/006467 EP2010006467W WO2011047874A1 WO 2011047874 A1 WO2011047874 A1 WO 2011047874A1 EP 2010006467 W EP2010006467 W EP 2010006467W WO 2011047874 A1 WO2011047874 A1 WO 2011047874A1
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WO
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longitudinal axis
flow
heat exchanger
medium
extending
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/006467
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Berger
Peter Ambros
Axel Fezer
Jochen Orso
Harald Necker
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0062—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
    • F28D9/0068—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements with means for changing flow direction of one heat exchange medium, e.g. using deflecting zones
    • 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
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0062—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
    • F28D9/0075—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements the plates having openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another
    • 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
    • F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
    • F28F3/027—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements with openings, e.g. louvered corrugated fins; Assemblies of corrugated strips

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger plate for a
  • Evaporator and an evaporator with a plurality of stacked heat transfer plates in particular for a drive train, such as a motor vehicle, rail vehicle or a ship, with a
  • Combustion engine and a steam engine wherein the heat of a hot medium, such as a hot exhaust gas stream, hot charge air,
  • Coolant, refrigerant or an oil of the internal combustion engine Coolant, refrigerant or an oil of the internal combustion engine
  • the present invention is not limited to application in a mobile drivetrain, but also stationary powertrains, for example in industrial applications or combined heat and power plants, may be implemented accordingly.
  • Embodiment relates, have long been known.
  • the heat contained in an exhaust gas stream of the internal combustion engine is used to evaporate and / or overheat a working medium, and the vaporous working medium is then released to release mechanical power in an expansion machine, ie piston engine, turbine or
  • CONFIRMATION COPY Evaporative circuit process is used to generate usable power. At the same time or as an alternative, it is advantageous for the residual exhaust gas flow, which until now has flowed unused out of the rear silencer into the environment, for the
  • Another heat source at least for preheating, partial
  • Evaporation or even complete evaporation of the working fluid can be used in such a drive train, which is in the coolant of a cooling circuit of the motor vehicle or the
  • Motor vehicle powertrain existing heat sources can be used, such as engine oil, transmission oil or hydraulic oil and, for example, provided there by electronic components, electric motors, generators or batteries.
  • the mechanical power generated in the expansion machine from the waste heat can be used in the drive train, either for driving
  • Ancillaries or an electric generator It is also possible to use the drive power directly for driving the motor vehicle, that is to say for traction, in order thereby to be able to carry out the internal combustion engine either smaller, to reduce the fuel consumption or more
  • the heat exchanger plate according to the invention for an evaporator has a longitudinal axis and a transverse axis, wherein the transverse axis is perpendicular or substantially perpendicular to the longitudinal axis. Furthermore, at least one Flow channel for the medium to be evaporated (working medium) is provided, at least predominantly in the direction of the longitudinal axis of the
  • Heat exchanger plate runs and leads to the medium to be evaporated.
  • a plurality of such flow channels are particularly advantageously provided extending at least predominantly in the direction of the longitudinal axis of the heat exchanger plate, through which the medium to be evaporated simultaneously flows while absorbing heat.
  • At least predominantly running in the direction of the longitudinal axis means that not only straight-line flow channels that run exactly in the direction of the longitudinal axis can be provided, but also flow channels that in their course a certain proportion of
  • Main direction of flow in the direction of the longitudinal axis consists and the
  • At least one inlet and one outlet for the medium to be evaporated are provided, which are in flow-conducting connection with the at least one extending in the direction of the longitudinal axis of the heat transfer plate
  • Flow channel stand.
  • the medium to be evaporated will flow in a completely liquid state through the inlet and the
  • Leave heat exchanger plate in partially or completely vaporized state. According to the invention, in the direction of the longitudinal axis between the inlet and the at least one flow channel extending in the direction of the longitudinal axis and / or between the at least one in the direction of the longitudinal axis
  • Flow transverse distribution device may be provided either in that region between the inlet and the at least one in the direction of the longitudinal axis flow channel, in which the flow path length-related pressure losses, as the medium to be evaporated passes through this area in different ways.
  • uniform flow distribution on the at least one flow channel extending in the direction of the longitudinal axis or on all flow channels extending in the direction of the longitudinal axis can also be achieved via a corresponding pressure build-up from behind by a flow transverse distribution device, which in the flow direction or in the direction of the longitudinal axis behind the at least one in the direction of the longitudinal axis extending Flow channel and thus between this flow channel and the outlet is arranged. Further, it is possible, both before and behind the at least one extending in the direction of the longitudinal axis of the flow channel
  • Pressure build-up can interact from behind.
  • Flow cross-distribution device can also be used for flow path length-related pressure losses between the outlet of the medium to be evaporated or the at least partially evaporated medium from the at least one flow channel and the outlet
  • the flow transverse distribution device can be designed such that a complete compensation of the flow path length-related pressure losses takes place.
  • the flow transverse distribution device is designed such that each fluid particle enters the at least one in the direction of
  • an inflow channel which may be meandering, is located between the inlet and the at least one flow channel extending in the direction of the longitudinal axis intended.
  • the inflow can be divided into individual sub-channels by lamellae, which run in the embodiment as a meandering channel in the direction of the transverse axis.
  • the slats are provided with openings, so that a
  • Flow channels can be done. In the former case it is achieved that a forming vapor bubble can not expand into adjacent flow channels. According to the second embodiment, depending on the available flow cross-section of each individual
  • such an inflow channel ends with an outlet cross-section which covers only part of the width of the heat exchanger plate, as seen in the direction of the longitudinal axis.
  • the medium to be evaporated flows out of the inlet channel, it should be as evenly as possible on the entire flow cross section of the arranged in the direction of the longitudinal axis of the heat exchanger plate flow channel or all juxtaposed, extending in the longitudinal direction of the heat exchanger plate for optimal evaporation
  • Flow channels are distributed. This can be achieved according to the invention in that in the direction of the longitudinal axis between the meandering inflow channel and the at least one in the direction of the longitudinal axis
  • a flow transverse distribution device which strömungswegtren memorie pressure losses between the outlet of the inflow and the different positions of the entry into the at least one flow channel or the
  • the flow cross-distribution device increases the flow resistance on the relatively short distances between the exit of the vaporized Medium from the inflow and entry into the at least one longitudinally disposed flow channel in comparison to the
  • Flow transverse distribution device may be provided which the
  • the fins can be designed symmetrically to the longitudinal axis of the heat transfer plate.
  • asymmetries may also be provided, in particular to compensate for inequalities in the heat input into the medium to be evaporated, as explained above. From this it can be seen that the flow path length-dependent pressure loss compensation is not more complete, but that on certain flow paths a relatively lower or higher pressure loss compensation takes place.
  • the flow path length-dependent pressure loss compensation by in the direction of the longitudinal axis between the
  • Meander-shaped inflow and the at least one extending in the direction of the longitudinal axis of the flow channel lamellae are provided which extend in the direction of the transverse axis and which to
  • the lamellae have openings which are comparatively smaller
  • the number of lamellae arranged one behind the other in the direction of the longitudinal axis is varied over the width of the heat exchanger plate, that is to say in the direction of the transverse axis, wherein on that width section, in which the entry of the medium to be evaporated is provided in the successively arranged lamellae, the comparatively largest number of lamellae is arranged one behind the other, and the number increases with increasing
  • Flow path-related pressure losses provides in the direction of the longitudinal axis between the meandering inflow and the at least one extending in the direction of the longitudinal axis of the flow channel before a throttle point, which over the entire width of the at least one in the direction of
  • Longitudinal axis extending flow channel is provided and causes a damming of the medium to be evaporated over the entire width of the at least one extending in the direction of the longitudinal axis of the flow channel.
  • Damming is so strong that the pressure drop across the throttle point before the medium to be evaporated in the at least one in the direction of
  • the throttle point may be formed, for example, by one or a plurality of webs, which / which extends in the direction of the transverse axis or at an angle less than 90 degrees to the transverse axis and at least one
  • Throttle opening has or limited.
  • the web or the plurality of webs may, for example together with a base plate of the heat exchanger plate, which forms the bottom or the ceiling of the inflow and the at least one arranged in the direction of the longitudinal axis flow channel, limit the throttle opening.
  • a base plate of the heat exchanger plate which forms the bottom or the ceiling of the inflow and the at least one arranged in the direction of the longitudinal axis flow channel, limit the throttle opening.
  • individual flow channel contours may be provided with a smaller cross section and others with a larger cross section, or one flow channel is deflected more often than the other.
  • Heat exchanger plate extending flow channel, based on the
  • Flow cross-distribution device may be provided, which
  • This flow transverse distribution device can also be formed in particular by lamellae and / or a web, as described above.
  • a flow transverse distribution device is provided in the direction of the longitudinal axis between the inlet and the at least one flow channel extending in the direction of the longitudinal axis or the plurality of flow channels extending in the direction of the longitudinal axis, in order to ensure that the entire flow channel extending in the direction of the longitudinal axis or all flow in the direction of the longitudinal axis flow channels are applied as uniformly as possible to be evaporated medium.
  • the meandering inflow channel is particularly advantageously formed by a multiplicity of webs standing on the heat exchanger plate or the base plate described above, which run in the direction of the transverse axis and alternately start one after the other in the direction of the longitudinal axis
  • the first ridge viewed in the direction of the flow of the medium to be evaporated, begins by the at least one in
  • Heat exchanger plate is to emerge from the inflow, as the last bridge two laterally opposite partial webs are provided, the one
  • An evaporator according to the invention for the evaporation of a liquid medium with a plurality of stacked heat transfer plates of the type described herein comprises at least one liquid inlet in flow communication with the inlets on the heat transfer plates, a vapor outlet connected to the flow channels arranged in the direction of the longitudinal axis on the heat transfer plates via the previously described outlets of the heat exchanger plate in flow-conducting Connection is, as well as a heat carrier leading channel and / or another heat source, which / which the heat exchanger plates for
  • Flow channels are arranged, as well as arranged in the direction of the longitudinal axis flow channels is advantageously heat-exposed such that the medium to be evaporated in these flow transverse distribution devices and in particular in the inflow channels in liquid or almost exclusively liquid state and arranged in the direction of the longitudinal axis of the heat exchanger plates flow channels in at least partially vaporous state.
  • An inventively executed drive train of a motor vehicle with an internal combustion engine and a steam engine can also be used in a drive train outside of a motor vehicle, has an inventively designed evaporator, which is arranged in the exhaust stream of the engine.
  • the heat from the exhaust gas flow of the internal combustion engine is transferred by means of the heat exchanger plates to the steam of the steam cycle for the steam engine for evaporation, so that the evaporator must be arranged in the steam cycle.
  • FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the invention
  • Heat exchanger plate with a throttle point in front of the running in the direction of the longitudinal axis flow channels ; an advantageous construction of a heat exchanger plate according to the figure 1 by layered juxtaposition of different components; a plan view of a possible design of slats; an example of the structure of an inventive
  • Heat exchanger plate with the medium to be evaporated leading side and facing away, the exhaust gas flow leading side; a schematic representation of an inventively executed evaporator with a variety of corresponding
  • FIG. 11 shows examples of possible geometric configurations of FIG
  • FIG. 1 is a plan view of an inventive
  • Heat exchanger plate 1 shown for an evaporator wherein usually a plurality of such heat exchanger plates 1 are stacked in a corresponding evaporator are provided.
  • the individual flow channels 4 are separated by lamellae 8 from each other. Furthermore, as can be seen, the flow channels 4 extend over the entire width of the heat exchanger plate 1, relative to the viewing direction in the direction of the longitudinal axis 2 and in the flow direction of the medium to be evaporated in the flow channels 4. At the two lateral edges are only webs 18th provided, which - as is apparent especially from the figure 3 - the
  • an inlet 6 is provided for the medium to be evaporated.
  • the inlet 6 initially comprises a distributor bore which passes through all the heat exchanger plates 1 stacked together (only one is shown in FIG. 1) and is connected in each heat exchanger plate 1 via a channel 6.1 to the actual inlet into an inflow channel 7 provided on each heat exchanger plate 1 is.
  • the inflow channel 7 extends from the first axial end or frontal end of the heat transfer plate 1 in the direction of the arranged in the direction of the longitudinal axis 2 flow channels 4.
  • the inflow 7 is meander-shaped, see the extending in the direction of the transverse axis 3 webs 14, which in the direction of the longitudinal axis 2 alternately starting one on each of the two opposite sides of the heat transfer plate 1 and extending up to a predetermined distance to the respective other side are arranged one behind the other, so that the medium to be vaporized is guided along each of each entire web 14 in the direction of the transverse axis 3 until it flows through the distance at the lateral end of the web 14 in the direction of the longitudinal axis 2 to the next web 14.
  • the webs 14 thus form a single meandering inflow channel 7, so that all must enter through the inlet 6 into the heat transfer plate 1 to be evaporated medium through this single inflow channel 7, before, as will be explained in detail below, to the different side by side, in the direction of the longitudinal axis 2 arranged flow channels 4 is distributed.
  • the flow channel of the inflow channel 7 is, as shown, divided by a plurality of fins 9, which extend in the direction of the transverse axis 3, in individual sub-channels.
  • the individual sub-channels can be sealed off from one another by the lamellae 9, although apertures or recesses are provided in the region of the deflections, which allow the desired meandering flow through the inflow channel 7.
  • the lamellae 9 it is possible for the lamellae 9 to have openings over their entire longitudinal extent, which openings connect the individual sub-channels to one another in a flow-conducting manner.
  • the transverse flow distribution device comprises a multiplicity of lamellae 10 running in the direction of the transverse axis 3, which in FIG
  • Heat exchanger plate 1 shown in Figure 1) in which the
  • Width section which is furthest away from the outlet of the inflow channel 7, the fewest lamellae 10 in the direction of the longitudinal axis. 2
  • Range of 0 degrees to 90 degrees preferably in the range of 0 degrees to 60 degrees.
  • the flow resistance for flowing along the lamellae 10 to be evaporated medium that is in the direction of the transverse axis 3 flowing medium, although less than for medium, the in Direction of the longitudinal axis 2 through the openings in the slats 10 flows.
  • the medium to be evaporated has to flow through more lamellae 10, the shorter the path, the flow resistance on this short path per unit of path is correspondingly higher.
  • the flow resistance on the comparatively shortest path substantially the flow resistance corresponds to the comparatively longest path and at the same time the flow resistance on all in terms of their length intermediate paths.
  • the flow resistance for medium to be evaporated which flows out of the inlet channel 7 and straight in the direction of the longitudinal axis 2 in the flow channels 4, is the same size as for that medium, the first from the inflow 7 in the direction of the transverse axis 3 to the other side the heat exchanger plate 1 flows and then in the direction of the longitudinal axis 2 straight into the flow channels 4.
  • a uniform distribution of flowing from the inlet channel 7 to be evaporated medium can be achieved in all running in the direction of the longitudinal axis 2 flow channels 4.
  • a corresponding second flow transverse distribution device is provided at the other axial end of the heat transfer plate 1 or the flow channels 4 extending in the direction of the longitudinal axis 2, in this case comprising the fins 13 extending in the direction of the transverse axis 3.
  • This second flow transverse distribution device connects the plurality of in the direction of Longitudinal axis 2 extending flow channels 4 with an outlet 12 for the partially or completely evaporated medium.
  • the outlet 12 is in turn as a through hole through the plurality of
  • stacked heat exchanger plates 1 carried out to combine the effluent from a heat exchanger plate 1 evaporated medium with that of the other plates and then removed from the evaporator, which includes the corresponding heat exchanger plates.
  • the principle according to which the second flow transverse distribution device operates corresponds exactly to that of the first flow transverse distribution device in the direction of the longitudinal axis 2 between the inflow channel 7 and the
  • the fins 13 form a flow path for the vaporized medium in the direction of the longitudinal axis 2 with a relatively larger flow resistance compared to the extending through the fins 13 in the direction of the transverse axis 3 flow path.
  • Width section in which the outlet 12 is provided or connected to the fins 13, a comparatively larger number of fins 13 is provided in the direction of the longitudinal axis 2; In the present case this is the uppermost width section shown in FIG.
  • the width section farthest from the outlet 12 has the least number of
  • the slats 10 and the slats 13 can first be produced as a common slat field and then separated from each other. In particular, this is done by an oblique cut, so that the angle - relative to the direction of the longitudinal axis 2 in the flow direction - at the rear end of the field with the lamellae 10 corresponds to the angle at the beginning of the field with the lamellae 13. Then, to the desired varying number of slats 10, 13 over the width of
  • Heat exchanger plate 1 with respect to the outlet of the inflow 7 and to reach the inflow into the outlet 12, the outlet 12 is arranged on the opposite side as the outlet from the inflow channel 7.
  • the slats 9 are executed in the inflow passage in the form of a plurality of one-piece slat fields, each with a plurality of slats 9, wherein the L-shape of the slat fields the
  • Heat exchanger plate 1 completely fills.
  • the heat transfer medium which can be present in particular in liquid or gaseous form, in particular the exhaust gas of an internal combustion engine, flows on the rear side of the heat exchanger plate 1 shown here or through a further heat transfer plate provided on the rear side of the heat transfer plate 1 shown here, which then has a design in terms of their design Type of heat carrier can be matched.
  • the heat carrier flows advantageously in countercurrent to the medium to be evaporated, that is, in the representation chosen in Figure 1 from the right to the left end of the
  • Heat exchanger plate 1 Heat exchanger plate 1.
  • other relative flows are conceivable, for example, in the DC or in the cross flow, the latter
  • Heat exchanger plate 1 to lead, which also leads to the medium to be evaporated.
  • FIG. 5 shows an example of such a bore 19, which also runs through the plane or plate which guides the medium to be evaporated, see the flow channels 4, which run predominantly in the direction of the longitudinal axis.
  • the heat exchanger plate 1 shown in Figure 5 is constructed in layers, comprising four plates which are stacked on each other to form a plane for flow guidance of the fluid to be evaporated and a plane for guiding the flow of the heat carrier.
  • the meandering flow guide shown here for the heat carrier, which enters through the bore 19 in the heat exchanger plate 1, is particularly suitable for an evaporator, as a heat source, for example, hot coolant or hot oils uses.
  • the meandering channel for the heat carrier is arranged here on one side of a base plate 20, which is remote from that side which arranged the medium to be evaporated in the direction of the longitudinal axis
  • Flow channels 4 leads. Due to the meander-shaped flow guidance of the heat carrier with the flow guidance in the direction of the longitudinal axis of the medium to be evaporated, a cross-flow heat exchanger is formed.
  • the selected layered structure with the medium to be evaporated leading plate, the base plate 20, the heat carrier leading plate and the cover plate 21, which are stacked in multiple numbers, allows a particularly easy and cost-effective production.
  • the heat supply region 5, in which heat is supplied to the medium to be evaporated from the heat carrier extends over the entire inflow channel 7 as well as the (at least one)
  • Heat exchanger plate 1 even a single
  • Heat exchanger plate 1 shown, wherein the same reference numerals are used for the same components. One difference is the execution of the same reference numerals.
  • Flow cross-distribution device upstream of the flow channels 4.
  • This comprises a throttle point 11, formed by a web extending in the direction of the transverse axis 3.
  • This throttle point 11 causes an accumulation of the vaporized
  • the accumulation causes a distribution of the medium to be evaporated over the entire width of the heat exchanger plate 1 in the direction of the transverse axis 3. Further, the
  • Modified flow channels 4 with respect to the figure 1. It when the running in the direction of the longitudinal axis 2 flow channels 4 forming lamellae 8 flush with the throttle point 11 and the intended here here web, so that no gap forms and no. It is particularly advantageous
  • the throttle point 11 could also extend at an angle of less than 90 degrees relative to the transverse axis 3 and thus be similarly inclined, as the axial end of the field with the slats 10 according to the figure 1.
  • FIGS. 1 and 2 different exemplary embodiments of flow cross-distribution devices are now shown in FIGS. 1 and 2, further examples are shown
  • the axial ends of the lamellae fields may be delimited by a plurality of lines, in particular by two, at an angle to one another or else by an arcuate shape.
  • other measures with the same effect are possible, for example the provision of sponges or other structures influencing the flow resistance.
  • FIG 3 is again a possible layered structure of a
  • heat exchanger plate 1 shown. It comprises a base plate 20 on which the webs 18 and the webs 14 are placed. As shown, the webs 18 and the webs 14 may also be made in one piece, in particular in the form of a one-piece structural plate.
  • the slats 9, 10, 8 and 13 can be inserted in the space enclosed by the webs 14, 18 space before another from above - the cover plate 21 - is placed to the space with the slats 9, 10, 8, 13 seal together with the webs 18.
  • the lamellae 9, 10, 8 and 13 in the inserted state form the configuration as shown in FIG.
  • the structural plate with the webs 14 and 18 and the base plate 20 and the cover plate 21 are soldered together or by other cohesive measures are interconnected.
  • solder sheets may be sandwiched between the pattern plate and the base plate 20 and the cover plate 21, respectively, or the required solder may be provided by other known methods in the appropriate places.
  • a non-cohesive mounting of said plates is possible.
  • the medium to be evaporated is performed.
  • the heat carrier whose heat to
  • FIG. 4 shows an example of a slat field in a plan view, as can be used for individual or all of the slats 9, 10, 8, 13 discussed here.
  • the lamellae can be cut or uncut, that is, have openings for a secondary flow transverse to the main flow direction or seal the individual flow channels of the main flow against each other.
  • FIG 6 is an embodiment of an inventively executed evaporator with a plurality of stacked
  • the inlet 22 for the heat carrier in particular for exhaust gas of an internal combustion engine, distributes the heat transfer medium to all heat carrier leading channels 17 of the heat exchanger plates 1.
  • the outlet 23 collects the heat carrier after it has flowed through the channels 17 and leads him back from the evaporator, with one accordingly
  • the medium to be evaporated introduced via the liquid inlet 15 into the evaporator is applied to the various components
  • Heat exchanger plates 1 distributed flows through the previously described channels, is collected again and the steam outlet 16 from the
  • Evaporator in vapor state discharged The various components are by suitable seals 25 in a housing 24 opposite to the
  • Heat transfer plates 1, see Figures 1 and 2 is in the liquid state, and first vapor bubbles occur only in the direction of the longitudinal axis 2 extending channels 4, so to speak in the phase transition region, in which the available for the medium to be evaporated Flow cross-section is considerably expanded over that of the inflow channels 7.
  • FIG. 8 shows a further exemplary embodiment corresponding to that in FIG. In the present case, however, the meander-shaped inflow channel 7 has five webs 14, which mutually on the two sides of the
  • Start heat exchanger plate 1 Also, the slats 9 are executed in the entire meandering inflow 7 in the form of a one-piece lamellar field.
  • FIG. 1 An example of a lamellar field, as may be used according to the present invention at the various locations of the heat exchanger plate 1, is shown in FIG. As you can see, the slats do not run straight, but have comparatively short lateral webs.
  • FIG. 10 again shows in an exploded view a particularly cost-effective design of an evaporator designed according to the invention.
  • a plurality of heat exchanger plates 1 aligned one above the other can be seen in the upper area corresponding to that in FIG. 8.
  • exhaust-side lamellae are formed to form the heat-carrying ducts 17.
  • the inflow and outflow of the exhaust gas takes place at the end, see arrows 27 and 28.
  • Heat exchanger plates 1 and the exhaust gas side plates with the channels 17 are now alternately inserted between the base plates 20 and cover plates 21 and inserted into the housing 24 to form a layered structure.
  • the medium to be evaporated flows via the liquid inlet 15 into the evaporator and via the steam outlet 16 from the evaporator, which is constructed according to the countercurrent principle from.
  • the figure 11 are exemplary further possible forms of a
  • Inlet 6 is arranged centrally for the medium to be evaporated.
  • An inflow passage according to the previously illustrated embodiments is not provided.
  • the inlet 6 could also be the outlet of an inflow channel.
  • width section in which the inlet 6 (or analogous to the outlet of an inflow channel) is arranged, is again the largest number of
  • a step shape is selected. The latter has the advantage that the rear end can be better adapted to the parallel to each other in the direction of the transverse axis 3 extending slats 10.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragerplatte (1) für einen Verdampfer; mit einer Längsachse (2) und einer Querachse (3), mit wenigstens einem Strömungskanal (4), der in Richtung der Längsachse der Wärmeübertragerplatte durch einen Wärmezufuhrbereich der Wärmeübertragerplatte verläuft und das zu verdampfende Medium führt; mit einem Einlass (6) und einem Auslass (12) für das zu verdampfende Medium, wobei - in Richtung der Längsachse zwischen dem Einlass oder dem Auslass und dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanal (4) eine Strömungsquerverteilungseinrichtung vorgesehen ist, vorgesehenen in Richtung der Längsachse. Wobei zur Ausbildung der Strömungsquerverteilungseinrichtung in Richtung der Längsachse (2) zwischen dem Einlass (6) und dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden Strömungskanal (4) eine Vielzahl von in Richtung der Längsachse (2) hintereinander angeordneten, in Richtung der Querachse (3) verlaufenden Lamellen (10), welche das zu verdampfende Medium zu dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanal (4) führen, angeordnet ist, wobei die Lamellen (10) Öffnungen aufweisen, die eine Strömung des zu verdampfenden Mediums in Richtung der Längsachse (2) mit vergleichsweise höherem Strömungswiderstand ermöglichen als in Richtung der Querachse (3), und die Anzahl der in Richtung der Längsachse hintereinander angeordneten Lamellen (10) über der Breite der Wärmeübertragerplatte (1) in Richtung der Querachse (3) variiert, wobei auf jenem Breitenabschnitt, in welchem der Eintritt des zu verdampfenden Mediums in die hintereinander angeordneten Lamellen (10) vorgesehen ist, die vergleichsweise grösste Anzahl von Lamellen (10) hintereinander vorgesehen ist, und diese Anzahl mit zunehmender Entfernung von dem Eintritt in Richtung der Querachse (3) abnimmt.

Description

Wärmeübertragerplatte und Verdampfer mit einer solchen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmeübertragerplatte für einen
Verdampfer und einen Verdampfer mit einer Vielzahl von aufeinandergestapelten Wärmeübertragerplatten, insbesondere für einen Antriebsstrang, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, Schienenfahrzeugs oder eines Schiffes, mit einem
Verbrennungsmotor und einem Dampfmotor, wobei die Wärme eines heißen Mediums, wie zum Beispiel eines heißen Abgasstromes, heißer Ladeluft,
Kühlmittels, Kältemittels oder eines Öles des Verbrennungsmotors
beziehungsweise eines weiteren im Antriebsstrang vorgesehnen Aggregates, wie beispielsweise einer Fahrzeugklimaanlage, im Verdampfer zur Dampferzeugung des Dampfes für den Dampfmotor verwendet wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Anwendung in einem mobilen Antriebsstrang begrenzt, sondern auch stationäre Antriebsstränge, beispielsweise in Industrieanwendungen oder Blockheizkraftwerken, können entsprechend ausgeführt werden.
Wärmeübertragerplatten beziehungsweise Verdampfer zur Abwärmenutzung in einem Antriebsstrang, insbesondere Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor, wie sie die vorliegende Erfindung gemäß einer
Ausführungsform betrifft, sind seit langem bekannt. Dabei wird zum Beispiel die in einem Abgasstrom des Verbrennungsmotors enthaltene Wärme zum Verdampfen und/oder Überhitzen eines Arbeitsmediums verwendet, und das dampfförmige Arbeitsmedium wird dann unter Freisetzung mechanischer Leistung in einer Expansionsmaschine, das heißt Kolbenmaschine, Turbine oder
Schraubenmaschine, entspannt. Nachfolgend zur Expansionsmaschine wird das Arbeitsmedium kondensiert und anschließend wieder dem Verdampfer zugeführt.
Besonders günstig ist die Nutzung der Abgaswärme des rückgeführten
Abgasstromes von modernen Dieselmotoren, aber auch von Ottomotoren, da hier das Wärmeangebot auf einem hohen Temperaturniveau verfügbar ist. Gleichzeitig wird die Fahrzeugkühlanlage entlastet, da der Wärmestrom des rückgeführten Abgases aus der Kühlanlage ausgekoppelt und in dem
BESTÄTIGUNGSKOPIE Verdampfungskreisprozess zur Erzeugung von nutzbarer Leistung verwendet wird. Gleichzeitig oder alternativ ist es vorteilhaft, den Restabgasstrom, der bisher ungenutzt aus dem Endschalldämpfer in die Umgebung ausströmt, für die
Vorwärmung, Verdampfung und/oder Überhitzung eines Arbeitsmediums zu nutzen.
Eine weitere Wärmequelle, die wenigstens zur Vorwärmung, teilweisen
Verdampfung oder auch zur vollständigen Verdampfung des Arbeitsmediums bei einem solchen Antriebsstrang herangezogen werden kann, ist die im Kühlmittel eines Kühlkreislaufs des Kraftfahrzeugs beziehungsweise des
Verbrennungsmotors enthaltene Wärme. Weitere Wärmequellen ergeben sich durch eine Abgasrückführung sowie die Ladeluftkühlung von Fahrzeugmotoren sowie die Zwischenkühlung bei mehrstufiger Aufladung des Verbrennungsmotors. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine separate Brennereinheit vorgesehen sein, oder die Wärme anderer im Antriebsstrang, insbesondere
Kraftfahrzeugantriebstrang vorhandener Wärmequellen genutzt werden, wie zum Beispiel Motoröl, Getriebeöl oder Hydrauliköl sowie beispielsweise von dort vorgesehenen Elektronikkomponenten, Elektromotoren, Generatoren oder Batterien.
Die in der Expansionsmaschine aus der Abwärme erzeugte mechanische Leistung kann im Antriebsstrang genutzt werden, entweder zum Antrieb von
Nebenaggregaten oder einem elektrischen Generator. Auch ist es möglich, die Antriebsleistung unmittelbar zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, das heißt zur Traktion, zu verwenden, um dadurch den Verbrennungsmotor entweder kleiner ausführen zu können, den Kraftstoffverbrauch zu senken oder mehr
Antriebsleistung zur Verfügung stellen zu können.
An die Wärmeübertragerplatten beziehungsweise die Verdampfer in den genannten Anwendungsbereichen werden verschiedene Anforderungen gestellt. Zum einen sollen sie einen hohen Wirkungsgrad aufweisen und zuverlässig arbeiten. Zum anderen sollen sie kostengünstig herstellbar sein und ein geringes Bauvolumen und ein geringes Gewicht aufweisen. Schließlich ergibt sich beim Einsatz im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors das Problem, dass der Volumenstrom des Abgases während des Betriebs des Verbrennungsmotors extrem variiert und ferner Temperaturschwankungen unterliegt. Die
Wärmeübertragerplatte beziehungsweise der Verdampfer muss diese
Volumenstromschwankungen und Temperaturschwankungen sicher beherrschen und in jedem möglichen Zustand die gewünschte Verdampfung des
Arbeitsmediums sicher bewirken. Das Dokument US 4 665 975 beschreibt einen Plattenwärmeübertrager, bei welchem zur Strömungsquerverteilung in Richtung der Querachse verlaufende vergleichsweise große Kanäle vorgesehen sind. In Strömungsrichtung vor den in Richtung der Querachse verlaufenden vergleichsweise großen Kanälen sind parallel geschaltete voneinander dicht abgetrennte mäanderförmige Kanäle vorgesehen.
Weitere Plattenwärmetauscher und Verfahren zu dessen Herstellung werden in den Druckschriften DE 10 2006 013 503 A1 , DE 30 28 304 A1 offenbart. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Wärmeübertragerplatte beziehungsweise einen Verdampfer mit einer Vielzahl solcher Wärmeübertragerplatten anzugeben, welche/welcher die genannten Anforderungen in optimaler Weise erfüllt. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Wärmeübertragerplatte gemäß Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte
Ausgestaltungen sowie einen Verdampfer mit einer Vielzahl solcher
Wärmeübertragerplatten. Die erfindungsgemäße Wärmeübertragerplatte für einen Verdampfer weist eine Längsachse und eine Querachse auf, wobei die Querachse senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht auf der Längsachse steht. Ferner ist wenigstens ein Strömungskanal für das zu verdampfende Medium (Arbeitsmedium) vorgesehen, der zumindest überwiegend in Richtung der Längsachse der
Wärmeübertragerplatte durch einen Wärmezufuhrbereich der
Wärmeübertragerplatte verläuft und das zu verdampfende Medium führt.
Besonders vorteilhaft sind jedoch mehrere solcher Strömungskanäle zumindest überwiegend in Richtung der Längsachse der Wärmeübertragerplatte verlaufend vorgesehen, durch die das zu verdampfende Medium unter Aufnahme von Wärme gleichzeitig strömt. Zumindest überwiegend in Richtung der Längsachse verlaufend bedeutet dabei, dass nicht nur geradlinige Strömungskanäle, die exakt in Richtung der Längsachse verlaufen, vorgesehen werden können, sondern auch Strömungskanäle, die in ihrem Verlauf einen gewissen Anteil von
Strömungsführung in Richtung der Querachse oder schräg hierzu aufweisen, beispielsweise durch kurze Stege oder dergleichen, wobei jedoch die
Hauptströmungsrichtung in Richtung der Längsachse besteht und der
Durchströmungsdruckverlust in Längsrichtung deutlich geringer ist als in
Querrichtung, sofern, wie später noch erläutert wird, Strömungskanäle
nebeneinander vorgesehen werden, die einen Austausch von zu verdampfendem Medium untereinander ermöglichen, wobei dieser Austausch dann in der Regel in Richtung der Querachse oder schräg hierzu erfolgt. Im Nachfolgenden wird der Einfachheit halber nur noch Bezug auf den in Richtung der Längsachse
verlaufenden Strömungskanal Bezug genommen, ohne dass jedes Mal
herausgestellt wird, dass gewisse Richtungsabweichungen zulässig sind.
Es sind wenigstens ein Einlass und ein Auslass für das zu verdampfende Medium vorgesehen, die in strömungsleitender Verbindung mit dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse der Wärmeübertragerplatte verlaufenden
Strömungskanal stehen. In der Regel wird das zu verdampfende Medium in vollständig flüssigem Zustand durch den Einlass strömen und die
Wärmeübertragerplatte in teilweise oder vollständig verdampftem Zustand verlassen. Erfindungsgemäß ist in Richtung der Längsachse zwischen dem Einlass und dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanal und/oder zwischen dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse
verlaufenden Strömungskanal und dem Auslass eine
Strömungsquerverteilungseinrichtung vorgesehen, welche
strömungsweglängenbedingte Druckverluste in der Strömung des zu
verdampfenden Mediums zwischen dem Einlass und verschiedenen Positionen des Eintritts in den wenigstens einen Strömungskanal oder - bei mehreren nebeneinander vorgesehenen in Richtung der Längsachse verlaufenden
Strömungskanälen - zwischen dem Einlass und den Eintritten der verschiedenen Strömungskanäle ausgleicht. Dabei kann, wie dargelegt, die
Strömungsquerverteilungseinrichtung entweder in jenem Bereich zwischen dem Einlass und dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanal vorgesehen sein, in welchem die strömungsweglängenbedingten Druckverluste, wenn das zu verdampfende Medium diesen Bereich auf verschiedenen Wegen durchtritt, vorgesehen sein. Durch den Ausgleich der verschiedenen strömungsweglängenbedingten Druckverluste wird erreicht, dass sich das zu verdampfende Medium gleichmäßig auf alle in Richtung der
Längsachse verlaufenden Strömungskanäle beziehungsweise auf den gesamten Querschnitt eines in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanals verteilt, ungeachtet der jeweiligen tatsächlichen Position der Einströmung in den Strömungskanal relativ zu der Position des Einlasses beziehungsweise, wenn zwischen dem Einlass und der Strömungsquerverteilungseinrichtung ein gesonderter Einströmkanal vorgesehen ist, ungeachtet der Position des Austritts aus dem Einströmkanal relativ zu dem Eintritt in den wenigstens einen in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanal. Alternativ kann diese
gleichmäßige Strömungsverteilung auf den wenigstens einen in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanal beziehungsweise auf alle in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanäle auch über einen entsprechenden Druckaufbau von hinten durch eine Strömungsquerverteilungseinrichtung erreicht werden, die in Strömungsrichtung beziehungsweise in Richtung der Längsachse hinter dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanal und somit zwischen diesem Strömungskanal und dem Auslass angeordnet ist. Ferner ist es möglich, sowohl vor als auch hinter dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanal eine
Strömungsquerverteilungseinrichtung vorzusehen, welche hinsichtlich des
Druckaufbaus von hinten zusammenwirken können.
Eine in Richtung der Längsachse zwischen dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanal und dem Auslass vorgesehene
Strömungsquerverteilungseinrichtung kann auch dafür verwendet werden, strömungsweglängenbedingte Druckverluste zwischen dem Austritt des zu verdampfenden Mediums beziehungsweise des wenigstens teilweise verdampften Mediums aus dem wenigstens einen Strömungskanal und dem Auslass
auszugleichen. Die Strömungsquerverteilungseinrichtung kann derart ausgeführt sein, dass ein vollständiger Ausgleich der strömungsweglängenbedingten Druckverluste erfolgt. Insbesondere ist die Strömungsquerverteilungseinrichtung derart ausgeführt, dass jedes Fluidteilchen beim Eintritt in den wenigstens einen in Richtung der
Längsachse verlaufenden Strömungskanal dieselbe Temperatur und/oder dieselbe Geschwindigkeit aufweist. Wenn hingegen der Wärmeeintrag in das zu verdampfende Medium über der Fläche der Wärmeübertragerplatte nicht gleichmäßig ist, können auch gezielte Ungleichheiten im Druckverlustausgleich mittels der Strömungsquerverteilungseinrichtung eingestellt werden. Hieraus können auch Unsymmetrien in der Strömungsquerverteilungseinrichtung vorgesehene sein, insbesondere wenn diese, wie nachfolgend noch beschrieben wird, mit einer Vielzahl von strömungsführenden Lamellen ausgeführt ist.
Besonders vorteilhaft sind die einzelnen Strömungskanäle, die in Richtung der Längsachse angeordnet sind, durch in Richtung der Längsachse verlaufende Lamellen voneinander abgegrenzt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Einströmkanal, der mäanderförmig sein kann, zwischen dem Einlass und dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanal vorgesehen. Auch der Einströmkanal kann durch Lamellen, die bei Ausführungsform als mäanderförmiger Kanal in Richtung der Querachse verlaufen, in einzelne Teilkanäle unterteilt sein. Gemäß einer zweiten
Ausführungsform sind die Lamellen mit Öffnungen versehen, sodass eine
Querströmung von zu verdampfendem Medium zwischen den einzelnen
Strömungskanälen erfolgen kann. Im erstgenannten Fall wird erreicht, dass sich eine bildende Dampfblase nicht in benachbarte Strömungskanäle ausdehnen kann. Gemäß der zweiten Ausführungsform kann, in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitts eines jeden einzelnen
Strömungskanals und dem maximal durchzuleitenden Volumenstrom von zu verdampfendem Medium günstigenfalls erreicht werden, dass keine vollständige Blockade eines einzelnen Strömungskanals durch eine Dampfblase erfolgt.
Ein solcher Einströmkanal endet in der Regel mit einem Austrittsquerschnitt, der nur einen Teil der Breite der Wärmeübertragerplatte, gesehen in Richtung der Längsachse, abdeckt.
Wenn nun das zu verdampfende Medium aus dem Einströmkanal ausströmt, so sollte es für eine optimale Verdampfung möglichst gleichmäßig auf den gesamten Strömungsquerschnitt des in Richtung der Längsachse der Wärmeübertragerplatte angeordneten Strömungskanals beziehungsweise auf alle nebeneinander angeordnete, in Längsrichtung der Wärmeübertragerplatte verlaufenden
Strömungskanäle verteilt werden. Dies kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, dass in Richtung der Längsachse zwischen dem mäanderförmigen Einströmkanal und dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse
verlaufenden Strömungskanal eine Strömungsquerverteilungseinrichtung vorgesehen ist, welche strömungsweglängenbedingte Druckverluste zwischen dem Austritt aus dem Einströmkanal und den verschiedenen Positionen des Eintritts in den wenigstens einen Strömungskanal beziehungsweise den
verschiedenen Eintritten der verschiedenen Strömungskanäle ausgleicht. Die Strömungsquerverteilungseinrichtung erhöht den Strömungswiderstand auf den vergleichsweise kurzen Strecken zwischen dem Austritt des zu verdampfenden Mediums aus dem Einströmkanal und dem Eintritt in den wenigstens einen in Längsrichtung angeordneten Strömungskanal im Vergleich zu den
vergleichsweise längeren Strecken zwischen diesem Austritt und weiter entfernt gelegenen Eintrittspunkten. Auch kann eine solche
Strömungsquerverteilungseinrichtung vorgesehen sein, welche den
Strömungswiderstand auf den einzelnen vom zu verdampfenden Medium zurückgelegten Strecken zwischen dem Austritt und den einzelnen
Eintrittspunkten derart einstellt, dass eine ungleichförmige Wärmezufuhr über der Wärmeübertragerplatte ausgeglichen wird.
Die Lamellen können symmetrisch zur Längsachse der Wärmeüberträgerplatte ausgeführt sein. Es können jedoch auch Unsymmetrien vorgesehen sein, insbesondere, um wie eingangs dargelegt, Ungleichheiten im Wärmeeintrag in das zu verdampfende Medium auszugleichen. Hieraus kann sich ergeben, dass der strömungsweglängenbedingte Druckverlustausgleich kein vollständiger ist, sondern dass auf bestimmten Strömungswegen gezielt ein relativ geringerer oder höherer Druckverlustausgleich erfolgt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform kann der strömungsweglängenbedingte Druckverlustausgleich durch in Richtung der Längsachse zwischen dem
mäanderförmigen Einströmkanal und dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanal vorgesehene Lamellen erreicht werden, die in Richtung der Querachse verlaufen und welche das zu
verdampfende Medium aus dem Einströmkanal in Richtung zu dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanal führen. Die Lamellen weisen Öffnungen auf, die einen vergleichsweise kleineren
Gesamtströmungsquerschnitt für das zu verdampfende Medium in Richtung der Längsachse zur Verfügung stellen und somit einen vergleichsweise höheren Strömungswiderstand in Richtung der Längsachse als in Richtung der Querachse herstellen. Dabei ist die Anzahl der in Richtung der Längsachse hintereinander angeordneten Lamellen über der Breite der Wärmeübertragerplatte, das heißt in Richtung der Querachse, variierend ausgeführt, wobei auf jenem Breitenabschnitt, in welchem der Eintritt des zu verdampfenden Mediums in die hintereinander angeordneten Lamellen vorgesehen ist, die vergleichsweise größte Anzahl von Lamellen hintereinander angeordnet ist, und die Anzahl mit zunehmender
Entfernung vom Eintritt in Richtung der Querachse abnimmt.
Eine alternative oder zusätzliche Maßnahme zum Ausgleich von
strömungsweglängenbedingten Druckverlusten sieht in Richtung der Längsachse zwischen dem mäanderförmigen Einströmkanal und dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanal eine Drosselstelle vor, welche über der gesamten Breite des wenigstens einen in Richtung der
Längsachse verlaufenden Strömungskanals vorgesehen ist und eine Aufstauung des zu verdampfenden Mediums über der gesamten Breite des wenigstens einen in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanals bewirkt. Diese
Anstauung ist dabei so stark, dass der Druckabfall über der Drosselstelle, bevor das zu verdampfende Medium in den wenigstens einen in Richtung der
Längsachse verlaufenden Strömungskanal eintritt, die verschiedenen
strömungsweglängenbedingte Druckverluste vor der Drosselstelle bei weitem überwiegt. Die Drosselstelle kann beispielsweise durch einen oder eine Vielzahl von Stegen ausgebildet sein, welcher/welche in Richtung der Querachse oder mit einem Winkel kleiner als 90 Grad zur Querachse verläuft und wenigstens eine
Drosselöffnung aufweist oder begrenzt. Der Steg oder die Vielzahl von Stegen kann beispielsweise gemeinsam mit einer Grundplatte der Wärmeübertragerplatte, welche den Boden oder die Decke des Einströmkanals sowie des wenigstens einen in Richtung der Längsachse angeordneten Strömungskanals ausbildet, die Drosselöffnung begrenzen. Selbstverständlich kann die
Strömungsquerverteilungseinrichtung auch anders ausgestaltet sein,
beispielsweise durch eine Anpassung der einzelnen Strömungskanäle, die insbesondere in den Lamellen ausgebildet werden, zwischen dem Austritt des zu verdampfenden Mediums aus dem Einströmkanal und dem Eintritt
beziehungsweise den verschiedenen Positionen des Eintritts in den wenigstens einen in Richtung der Längsachse angeordneten Strömungskanal. So können einzelne Strömungskanalkonturen mit einem kleineren und andere mit einem größeren Querschnitt versehen sein, oder ein Strömungskanal wird öfters umgelenkt als der andere.
Auch austrittsseitig des wenigstens einen in Längsrichtung der
Wärmeübertragerplatte verlaufenden Strömungskanals, bezogen auf die
Strömung des zu verdampfenden Mediums, kann eine entsprechende
Strömungsquerverteilungseinrichtung vorgesehen sein, welche
strömungsweglängenbedingte Druckverluste zwischen dem Austritt aus dem wenigstens einen Strömungskanal und einem Auslass der Wärmeübertragerplatte für das teilweise oder vollständig verdampfte Medium ausgleicht. Auch diese Strömungsquerverteilungseinrichtung kann insbesondere durch Lamellen und/oder einen Steg gebildet werden, wie sie zuvor beschrieben wurden.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Ausführungsformen mit einem eine bestimmte Erstreckung aufweisenden, insbesondere mäanderförmigen
Einströmkanal beschränkt. Vielmehr kann die zuvor beschriebene Gestaltung der Strömungsquerverteilungseinrichtung mit in Richtung der Querachse verlaufenden Lamellen beziehungsweise der Drosselstelle, insbesondere mit einem Steg, auch bei Wärmeübertragerplatten ohne einen solchen Einströmkanal vorgesehen sein. Entscheidend ist nur, dass eine Strömungsquerverteilungseinrichtung in Richtung der Längsachse zwischen dem Einlass und dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanal beziehungsweise der Vielzahl von in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanälen vorgesehen ist, um sicherzustellen, dass der gesamte in Richtung der Längsachse verlaufende Strömungskanal beziehungsweise alle in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanäle möglichst gleichmäßig mit zu verdampfendem Medium beaufschlagt werden. Ferner sind anders gestaltete Ausführungsformen der Strömungsquerverteilungseinrichtung vor oder hinter dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanal möglich, solange die strömungsweglängenbedingten Druckverluste in der Strömung des zu verdampfenden Mediums ausgeglichen werden.
Besonders vorteilhaft wird der gemäß einer Ausführungsform mäanderförmig verlaufende Einströmkanal durch eine Vielzahl von auf der Wärmeübertragerplatte beziehungsweise der zuvor beschriebenen Grundplatte stehenden Stegen gebildet, die in Richtung der Querachse verlaufen und hintereinander in Richtung der Längsachse abwechselnd beginnend auf je einer der beiden
entgegengesetzten Seiten der Wärmeübertragerplatte und sich erstreckend bis zu einem vorgegebenen Abstand zu der jeweils anderen Seite hintereinander angeordnet sind. Beispielsweise beginnt der erste Steg, betrachtet in Richtung der Strömung des zu verdampfenden Mediums durch den wenigstens einen in
Richtung der Längsachse angeordneten Strömungskanal, auf der linken Seite und erstreckt sich in Richtung der Querachse bis fast zu der rechten Seite der
Wärmeübertragerplatte. Der zweite Steg beginnt dann in Richtung der
Längsachse mit Abstand hinter dem ersten Steg auf der rechten Seite und verläuft in Richtung der Querachse bis fast zu der linken Seite. Der dritte Steg würde dann wieder auf der linken Seite beginnen und so weiter. Hierdurch wird die vorteilhafte Mäanderform erreicht. Der in Richtung der Längsachse hinterste Steg kann dann entweder im Bereich einer der beiden Seiten der Wärmeübertragerplatte enden. Wenn abweichend das zu verdampfende Medium nicht an einer Seite der
Wärmeübertragerplatte aus dem Einströmkanal austreten soll, so sind als letzter Steg zwei sich seitlich gegenüberstehende Teilstege vorgesehen, die eine
Öffnung im mittleren Bereich oder auch außerhalb der Mitte freigeben.
Ein erfindungsgemäßer Verdampfer zur Verdampfung eines flüssigen Mediums mit einer Vielzahl von aufeinandergestapelten Wärmeübertragerplatten der hier beschriebenen Art umfasst wenigstens einen Flüssigkeitseinlass, der mit den Einlässen auf den Wärmeübertragerplatten in strömungsleitender Verbindung steht, einen Dampfauslass, der mit den in Richtung der Längsachse angeordneten Strömungskanälen auf den Wärmeübertragerplatten und zwar über die zuvor beschriebenen Auslässe der Wärmeübertragerplatte in strömungsleitender Verbindung steht, sowie einen einen Wärmeträger führenden Kanal und/oder eine andere Wärmequelle, welcher/welche die Wärmeübertragerplatten zur
Verdampfung des von diesen durch die Einströmkanäle und die in Richtung der Längsachse angeordneten Strömungskanäle geführten Mediums mit Wärme beaufschlagt.
Die Führung des zu verdampfenden Mediums insbesondere mittels der
Einströmkanäle und mittels der Strömungsquerverteilungseinrichtungen, die in Strömungsrichtung vor den in Richtung der Längsachse verlaufenden
Strömungskanälen angeordnet sind, sowie der in Richtung der Längsachse angeordneten Strömungskanäle erfolgt vorteilhaft wärmebeaufschlagt derart, dass das zu verdampfende Medium in diesen Strömungsquerverteilungseinrichtungen und insbesondere in den Einströmkanälen in ausschließlich flüssigem oder nahezu ausschließlich flüssigem Zustand und in den in Richtung der Längsachse der Wärmeübertragerplatten angeordneten Strömungskanälen im wenigstens teilweise dampfförmigen Zustand vorliegt.
Ein erfindungsgemäß ausgeführter Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einem Dampfmotor, wobei die Erfindung auch bei einem Antriebsstrang außerhalb eines Kraftfahrzeugs Verwendung finden kann, weist einen erfindungsgemäß ausgeführten Verdampfer auf, der im Abgasstrom des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Die Wärme aus dem Abgasstrom des Verbrennungsmotors wird mittels der Wärmeübertragerplatten auf den Dampf des Dampfkreislaufes für den Dampfmotor zur Verdampfung übertragen, sodass der Verdampfer auch im Dampfkreislauf angeordnet sein muss.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch beschrieben werden. Hierbei zeigen: Figur 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäß ausgeführte
Wärmeübertragerplatte mit Strömungsquerverteilungseinrichtungen vor und hinter den in Richtung der Längsachse verlaufenden
Strömungskanälen; eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäß ausgeführte
Wärmeübertragerplatte mit einer Drosselstelle vor den in Richtung der Längsachse verlaufenden Strömungskanälen; einen vorteilhaften Aufbau einer Wärmeübertragerplatte gemäß der Figur 1 durch schichtweises Aufeinanderverfügen verschiedener Bauteile; eine Draufsicht einer möglichen Gestaltung von Lamellen; exemplarisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen
Wärmeübertragerplatte mit der das zu verdampfende Medium führenden Seite und der hierzu abgewandten, den Abgasstrom führenden Seite; eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgeführten Verdampfers mit einer Vielzahl von entsprechenden
Wärmeübertragerplatten; eine Darstellung analog der Figur 3 für eine Wärmeübertragerplatte gemäß der Figur 2; gegenüber der Figur 1 abgewandelte Ausführungsform einer Wärmeübertragerplatte 1 ; eine beispielhafte Ausführungsform für eine Lamelle; eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels für einen schichtweise aufgebauten Verdampfer; Figur 11 Beispiele für mögliche geometrische Ausgestaltungen von
Strömungsquerverteilungseinrichtungen mit Lamellen. In der Figur 1 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße
Wärmeübertragerplatte 1 für einen Verdampfer dargestellt, wobei in der Regel eine Vielzahl solcher Wärmeübertragerplatten 1 aufeinandergeschichtet in einem entsprechenden Verdampfer vorgesehen sind. Zur leichter verständlichen räumlichen Zuordnung sind eine Längsachse 2 und eine Querachse 3
eingezeichnet.
Über den axial größten Bereich der Wärmeübertragerplatte 1 in Richtung der Längsachse 2 verlaufen eine Vielzahl von Strömungskanälen 4, welche das zu verdampfende Medium führen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Strömungskanäle 4 durch Lamellen 8 voneinander abgetrennt. Ferner erstrecken sich, wie man sieht, die Strömungskanäle 4 über der gesamten Breite der Wärmeübertragerplatte 1 , bezogen auf die Blickrichtung in Richtung der Längsachse 2 und in Strömungsrichtung des zu verdampfenden Mediums in den Strömungskanälen 4. An den beiden seitlichen Rändern sind lediglich noch Stege 18 vorgesehen, welche - wie sich besonders aus der Figur 3 ergibt - die
Seitenwände des strömungsführenden Bereiches der Wärmeübertragerplatte 1 ausbilden und verhindern, dass das zu verdampfende Medium seitlich aus der Wärmeübertragerplatte 1 austritt. An dem ersten axialen Ende ist ein Einlass 6 für das zu verdampfende Medium vorgesehen. Vorliegend umfasst der Einlass 6 zunächst eine Verteilerbohrung, die durch alle aufeinandergestapelten Wärmeübertragerplatten 1 (in der Figur 1 ist nur eine dargestellt) verläuft und in jeder Wärmeübertragerplatte 1 über einen Kanal 6.1 mit dem eigentlichen Eintritt in einen auf jeder Wärmeübertragerplatte 1 vorgesehenen Einströmkanal 7 strömungsleitend verbunden ist. Der Einströmkanal 7 erstreckt sich vom ersten axialen Ende beziehungsweise stirnseitigen Ende der Wärmeübertragerplatte 1 in Richtung der in Richtung der Längsachse 2 angeordneten Strömungskanäle 4. Der Einströmkanal 7 ist mäanderförmig ausgebildet, siehe die in Richtung der Querachse 3 verlaufenden Stege 14, welche in Richtung der Längsachse 2 abwechselnd beginnend auf je einer der beiden entgegengesetzten Seiten der Wärmeübertragerplatte 1 und sich erstreckend bis zu einem vorgegebenen Abstand zu der jeweils anderen Seite hintereinander angeordnet sind, sodass das zu verdampfende Medium jeweils entlang eines jeden gesamten Steges 14 in Richtung der Querachse 3 geführt wird, bis es durch den Abstand am seitlichen Ende des Steges 14 in Richtung der Längsachse 2 zu dem nächsten Steg 14 strömt. Die Stege 14 bilden demnach einen einzigen mäanderförmigen Einströmkanal 7, sodass sämtliches durch den Einlass 6 in die Wärmeübertragerplatte 1 eintretende zu verdampfende Medium durch diesen einzigen Einströmkanal 7 strömen muss, bevor es, wie nachfolgend noch im Detail erläutert wird, auf die verschiedenen nebeneinander verlaufenden, in Richtung der Längsachse 2 angeordneten Strömungskanäle 4 verteilt wird.
Der Strömungskanal des Einströmkanals 7 ist, wie dargestellt, durch eine Vielzahl von Lamellen 9, die in Richtung der Querachse 3 verlaufen, in einzelne Teilkanäle unterteilt. Die einzelnen Teilkanäle können durch die Lamellen 9 gegeneinander abgedichtet sein, wobei allerdings im Bereich der Umlenkungen, Durchbrüche oder Aussparungen vorgesehen sind, welche die gewünschte mäanderförmige Durchströmung des Einströmkanals 7 ermöglichen. Alternativ ist es möglich, dass die Lamellen 9 über ihre gesamten Längserstreckungen Öffnungen aufweisen, welche die einzelnen Teilkanäle strömungsleitend miteinander verbinden.
Entsprechendes gilt auch für die Lamellen 8, welche die in Richtung der
Längsachse 2 verlaufenden Strömungskanäle 4 voneinander abtrennen.
Das durch den Abstand zwischen der letzten Lamelle 14 und der äußeren Seite der Wärmeübertragerplatte 1 aus dem Einströmkanal 7 austretende zu
verdampfende Medium strömt in einen axialen Bereich zwischen dem
Einströmkanal 7 und den in Richtung der Längsachse 2 verlaufenden Kanäle 4 der Wärmeübertragerplatte 1 ein, welcher zur Ausbildung einer optimalen Strömungsquerverteilung mittels einer Strömungsquerverteilungseinrichtung versehen ist. In der Figur 1 umfasst die Strömungsquerverteilungseinrichtung eine Vielzahl von in Richtung der Querachse 3 verlaufenden Lamellen 10, die in
Richtung der Längsachse 2 hintereinander, mit Abstand zueinander angeordnet sind. In jenem äußeren Breitenabschnitt (am unteren Ende der
Wärmeübertragerplatte 1 in der Figur 1 dargestellt), in welchem das zu
verdampfende Medium aus dem Einströmkanal 7 ausströmt, sind in Richtung der Längsachse 2 die meisten Lamellen 10 hintereinander angeordnet, wohingegen auf der anderen Seite der Wärmeübertragerplatte 1 und somit in jenem
Breitenabschnitt, der von dem Auslass des Einströmkanals 7 am weitesten entfernt ist, die wenigsten Lamellen 10 in Richtung der Längsachse 2
hintereinander angeordnet sind. Dies führt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zu einer dreieckförmigen Außenkontur des Lamellenbereiches, wobei die Winkel der Außenkontur von den Lauflängen und den korrelierenden Druckverlusten bei der Durchströmung mit zu verdampfendem Medium in Längs- und Querrichtung gewählt werden können und zum Beispiel durch Simulationsrechnungen oder Messungen bestimmt werden können. Typische gewählte Winkel liegen im
Bereich von 0 Grad bis 90 Grad, bevorzugt im Bereich von 0 Grad bis 60 Grad.
Da die Lamellen 10 mit Öffnungen versehen sind, wobei solche Lamellen auch als geschnittene Lamellen bezeichnet werden, ist der Strömungswiderstand für entlang der Lamellen 10 strömendes zu verdampfendes Medium, das heißt in Richtung der Querachse 3 strömendes Medium, zwar geringer als für Medium, das in Richtung der Längsachse 2 durch die Öffnungen in den Lamellen 10 strömt. Allerdings ist eine solche Strömung für das zu verdampfende Medium durch die Öffnungen in den Lamellen 10 und somit entlang einem vergleichsweise kürzeren Weg in Richtung der Längsachse 2 möglich. Da das zu verdampfende Medium jedoch umso mehr Lamellen 10 durchströmen muss, je kürzer der Weg ist, ist der Strömungswiderstand auf diesem kurzen Weg je Wegeinheit entsprechend höher. Im Ergebnis kann hierdurch erreicht werden, dass der Strömungswiderstand auf dem vergleichsweise kürzesten Weg im Wesentlichen dem Strömungswiderstand auf den vergleichsweise längsten Weg und zugleich dem Strömungswiderstand auf allen hinsichtlich ihrer Länge dazwischenliegenden Wegen entspricht.
Beispielsweise ist der Strömungswiderstand für zu verdampfendes Medium, das aus dem Einströmkanal 7 heraus und geradeaus in Richtung der Längsachse 2 in die Strömungskanäle 4 strömt, genauso groß wie für jenes Medium, das aus dem Einströmkanal 7 zunächst in Richtung der Querachse 3 auf die andere Seite der Wärmeübertragerplatte 1 strömt und anschließend in Richtung der Längsachse 2 geradeaus in die Strömungskanäle 4. Durch diese besondere Anordnung der Lamelle 10 kann eine gleichmäßige Verteilung des aus dem Einströmkanal 7 strömenden zu verdampfenden Mediums auf alle in Richtung der Längsachse 2 verlaufende Strömungskanäle 4 erreicht werden.
Am anderen axialen Ende der Wärmeübertragerplatte 1 beziehungsweise der in Richtung der Längsachse 2 verlaufenden Strömungskanäle 4 ist gemäß der Figur 1 eine entsprechende zweite Strömungsquerverteilungseinrichtung vorgesehen, vorliegend umfassend die in Richtung der Querachse 3 verlaufenden Lamellen 13. Diese zweite Strömungsquerverteilungseinrichtung verbindet die Vielzahl von in Richtung der Längsachse 2 verlaufenden Strömungskanälen 4 mit einem Auslass 12 für das teilweise oder vollständig verdampfte Medium. Vorliegend ist der Auslass 12 wiederum als Durchgangsbohrung durch die Vielzahl von
aufeinandergestapelten Wärmeübertragerplatten 1 ausgeführt, um das aus einer Wärmeübertragerplatte 1 ausströmende verdampfte Medium mit jenem der anderen Platten zu vereinigen und dann aus dem Verdampfer, welcher die entsprechenden Wärmeübertragerplatten umfasst, abzuführen.
Das Prinzip, nach welchem die zweite Strömungsquerverteilungseinrichtung arbeitet, entspricht exakt jenem der ersten Strömungsquerverteilungseinrichtung in Richtung der Längsachse 2 zwischen dem Einströmkanal 7 und den
Strömungskanälen 4. Auch hier bilden die Lamellen 13 einen Strömungsweg für das verdampfte Medium in Richtung der Längsachse 2 mit einem verhältnismäßig größeren Strömungswiderstand im Vergleich zu dem durch die Lamellen 13 in Richtung der Querachse 3 verlaufenden Strömungsweg. In jenem Breitenabschnitt, in welchem der Auslass 12 vorgesehen beziehungsweise an den Lamellen 13 angeschlossen ist, ist eine vergleichsweise größere Anzahl von Lamellen 13 in Richtung der Längsachse 2 vorgesehen; vorliegend ist dies der in der Figur 1 dargestellte oberste Breitenabschnitt. Der am weitesten von dem Auslass 12 entfernte Breitenabschnitt hingegen weist die geringste Anzahl von
Lamellen in Richtung der Längsachse 2 auf, siehe den untersten Breitenabschnitt in der Figur 1. Somit ist der Strömungswiderstand für sämtliches verdampftes Medium, das aus der Vielzahl von Strömungskanälen 4 ausströmt und in den Auslass 12 strömt, ungeachtet der Länge des durch dieses verdampfte Medium zurückgelegten Weges im Wesentlichen derselbe.
Im Sinne einer ausschussarmen Fertigung können die Lamellen 10 und die Lamellen 13 zunächst als gemeinsames Lamellenfeld hergestellt werden und anschließend voneinander getrennt werden. Insbesondere erfolgt dies durch einen schrägen Schnitt, sodass der Winkel - bezogen auf die Richtung der Längsachse 2 in Strömungsrichtung - am hinteren Ende des Feldes mit den Lamellen 10 dem Winkel zu Beginn des Feldes mit den Lamellen 13 entspricht. Um dann die gewünschte variierende Anzahl von Lamellen 10, 13 über der Breite der
Wärmeübertragerplatte 1 mit Bezug auf den Auslass des Einströmkanals 7 beziehungsweise die Einströmung in den Auslass 12 zu erreichen, ist der Auslass 12 auf der entgegengesetzten Seite wie der Auslass aus dem Einströmkanal 7 angeordnet.
In der Figur 1 erkennt man ferner, dass die Lamellen 9 im Einströmkanal in Form einer Vielzahl von einstückigen Lamellenfeldern mit jeweils einer Vielzahl von Lamellen 9 ausgeführt sind, wobei die L-Form der Lamellenfelder den
Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Stegen 14 des Einströmkanals 7 und den seitlichen Abstand zwischen jeweils einem Steg 14 und dem seitlichen Ende beziehungsweise hier dem die seitliche Wand ausbildenden Steg 18 der
Wärmeübertragerplatte 1 vollständig ausfüllt. Der Wärmeträger, der insbesondere in flüssiger oder gasförmiger Form vorliegen kann, insbesondere das Abgas eines Verbrennungsmotors, strömt auf der Rückseite der hier gezeigten Wärmeübertragerplatte 1 beziehungsweise durch eine auf der Rückseite der hier gezeigten Wärmeübertragerplatte 1 vorgesehene weitere Wärmeübertragerplatte, welche dann hinsichtlich ihrer Gestaltung auf die Art des Wärmeträgers abgestimmt sein kann. Der Wärmeträger strömt vorteilhaft im Gegenstrom zu dem zu verdampfenden Medium, das heißt bei der in Figur 1 gewählten Darstellung von der rechten auf die linke Stirnseite der
Wärmeübertragerplatte 1. Selbstverständlich sind auch andere Relativströmungen denkbar, beispielsweise im Gleichstrom oder im Kreuzstrom, letzteres
insbesondere durch eine mäanderförmige Strömungsführung des Wärmeträgers.
Bei der gezeigte Ausführung ist somit kein Durchtritt beziehungsweise Durchlass für den Wärmeträger in der in der Figur 1 dargestellten Wärmeübertragerplatte 1 notwendig. Vielmehr dienen die gezeigten Bohrungen 26 dem exakten Ausrichten der einzelnen Wärmeübertragerplatten 1 , beispielsweise über durch die
Bohrungen 26 geführte Stifte. Alternativ wäre es jedoch auch möglich, in den Wärmeübertragerplatten 1 Öffnungen oder Kanäle für den Wärmeträger vorzusehen, entweder um den Wärmeträger auf die verschiedenen Ebenen des Verdampfers zu verteilen oder um den Wärmeträger mittels derselben
Wärmeübertragerplatte 1 zu führen, die auch das zu verdampfende Medium führt.
In der Figur 5 ist ein Beispiel für eine solche Bohrung 19 dargestellt, welche auch durch jene Ebene beziehungsweise Platte verläuft, welche das zu verdampfende Medium führt, siehe die Strömungskanäle 4, welche vorwiegend in Richtung der Längsachse verlaufen. Die in der Figur 5 dargestellte Wärmeübertragerplatte 1 ist schichtweise aufgebaut, umfassend vier Platten, die aufeinander geschichtet sind, um eine Ebene zur Strömungsführung des zu verdampfenden Fluids und eine Ebene zur Strömungsführung des Wärmeträgers auszubilden. Die hier gezeigte mäanderförmige Strömungsführung für den Wärmeträger, der durch die Bohrung 19 in die Wärmeübertragerplatte 1 eintritt, ist besonders für einen Verdampfer geeignet, der als Wärmequelle zum Beispiel heißes Kühlmittel oder heiße Öle nutzt. Der mäanderförmige Kanal für den Wärmeträger ist hier auf einer Seite einer Grundplatte 20 angeordnet, welche jener Seite abgewandt ist, die das zu verdampfende Medium in den in Richtung der Längsachse angeordneten
Strömungskanälen 4 führt. Durch die mäanderförmige Strömungsführung des Wärmeträgers mit der Strömungsführung in Richtung der Längsachse des zu verdampfenden Mediums wird ein Kreuzstromwärmeübertrager ausgebildet. Der gewählte schichtweise Aufbau mit der das zu verdampfende Medium führenden Platte, der Grundplatte 20, der den Wärmeträger führenden Platte und der Abdeckplatte 21 , welche in vielfacher Anzahl aufeinandergestapelt werden, ermöglicht eine besonders leichte und kostengünstige Herstellung.
Abweichend von der gezeigten Darstellung ist es natürlich auch möglich, die Führung der in wärmeübertragender Verbindung stehenden Fluide derart zu wählen, dass ein Gleichstromwärmeübertrager oder ein
Gegenstromwärmeübertrager oder beliebige Mischformen ausgebildet werden.
Vorteilhaft erstreckt sich der Wärmezufuhrbereich 5, in welchem dem zu verdampfenden Medium Wärme aus dem Wärmeträger zugeführt wird, sowohl über den gesamten Einströmkanal 7 als auch den (wenigstens einen)
Strömungskanal 4, insbesondere ferner auch den Austrittsbereich mit den
Lamellen13, vorteilhaft über die gesamte Erstreckung der Wärmeübertragerplatte 1 in Richtung der Längsachse 2 und/oder der Querachse 3.
Anstelle der in der Figur 1 gezeigten Ausführungsform könnte die
Wärmeübertragerplatte 1 auch nur eine einzige
Strömungsquerverteilungseinrichtung mit der über der Breite variierenden Anzahl von Lamellen 10, 13 aufweisen. Diese könnte entsprechend den beiden
dargestellten Strömungsquerverteilungseinrichtungen mit den Lamellen 10 oder 13 ausgeführt sein, wobei nur eine der beiden, insbesondere jene in
Strömungsrichtung hinter den Strömungskanälen 4 eingespart wird. Alternativ wäre es jedoch auch möglich, mit einer einzigen
Strömungsquerverteilungseinrichtung strömungsweglängenbedingte Druckverluste sowohl auf der Eintrittsseite als auch auf der Austrittsseite der in Richtung der Längsachse 2 verlaufenden Strömungskanäle 4 auszugleichen. Eine solche Strömungsquerverteilungseinrichtung würde einen entsprechend schrägeren Auslass aus dem Lamellenfeld mit den Lamellen 10 oder alternativ einen entsprechend schrägeren Einlass in das Lamellenfeld mit den Lamellen 13 aufweisen, oder ein Lamellenfeld mit schrägem Auslass und schrägem Einlass, oder andere Maßnahmen innerhalb des jeweiligen Lamellenfeldes, insbesondere durch Verkleinern der Öffnungen für die Strömung in Richtung der Längsachse 2. In der Figur 2 ist eine der Ausführungsform gemäß der Figur 1 ähnliche
Wärmeübertragerplatte 1 dargestellt, wobei für dieselben Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Ein Unterschied ist die Ausführung der
Strömungsquerverteilungseinrichtung vor den Strömungskanälen 4. Diese umfasst eine Drosselstelle 11 , gebildet durch einen Steg, der in Richtung der Querachse 3 verläuft. Diese Drosselstelle 11 bewirkt eine Anstauung des zu verdampfenden
Mediums, bevor dieses in die Strömungskanäle 4 eintritt. Die Anstauung wiederum bewirkt eine Verteilung des zu verdampfenden Mediums über der gesamten Breite der Wärmeübertragerplatte 1 in Richtung der Querachse 3. Ferner ist die
Strömungsquerverteilungseinrichtung in Strömungsrichtung hinter den
Strömungskanälen 4 gegenüber der Figur 1 abgewandelt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die in Richtung der Längsachse 2 verlaufenden Strömungskanäle 4 ausbildenden Lamellen 8 bündig an der Drosselstelle 11 beziehungsweise dem für hier vorgesehnen Steg anliegen, sodass sich kein Spalt ausbildet und kein
Queraustausch der Strömung zwischen der Drosselstelle 11 und den
Strömungskanälen 4 einstellen kann.
Selbstverständlich könnte die Drosselstelle 11 auch mit einem Winkel kleiner als 90 Grad gegenüber der Querachse 3 verlaufen und somit ähnlich schräggestellt sein, wie das axiale Ende des Feldes mit den Lamellen 10 gemäß der Figur 1.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind vor der Drosselstelle 11 ebenfalls in
Richtung der Querachse verlaufende Lamellen 10 vorgesehen, jedoch hier mit derselben Anzahl von Lamellen 10 in Richtung der Längsachse 2 über der gesamten Breite der Wärmeübertragerplatte 1. Jedoch könnten auch hier
Lamellen ähnlich wie in der Figur 1 vorgesehen sein. In Strömungsrichtung hinter den Strömungskanälen 4 sind ebenfalls Lamellen 13 vorgesehen, die in Richtung der Querachse 3 verlaufen. Auch hier ist die Anzahl von hintereinander angeordneten Lamellen 13 über der gesamten Breite der Wärmeübertragerplatte 1 konstant. Alternativ wäre beispielsweise eine
Ausführungsform wie in der Figur 1 dargestellt denkbar.
Obwohl in den Figuren 1 und 2 nun verschiedene Ausführungsbeispiele für Strömungsquerverteilungseinrichtungen dargestellt sind, sind weitere
Ausführungsformen möglich. Beispielsweise können die axialen Enden der Lamellenfelder durch mehrere, insbesondere durch zwei, winklig zueinander verlaufende Linien oder auch durch eine Bogenform begrenzt sein. Ferner sind andere Maßnahmen mit derselben Wirkung möglich, beispielsweise das Vorsehen von Schwämmen oder anderen den Strömungswiderstand beeinflussenden Strukturen. In der Figur 3 ist nochmals ein möglicher schichtweiser Aufbau einer
erfindungsgemäß ausgeführten Wärmeübertragerplatte 1 gezeigt. Sie umfasst eine Grundplatte 20, auf welcher die Stege 18 sowie die Stege 14 aufgelegt werden. Wie dargestellt, können die Stege 18 und die Stege 14 auch einteilig ausgeführt sein, insbesondere in Form einer einstückigen Strukturplatte.
Anschließend können die Lamellen 9, 10, 8 und 13 in den von den Stegen 14, 18 umschlossenen Raum eingelegt werden, bevor von oben eine weitere Platte - die Abdeckplatte 21 - aufgelegt wird, um den Raum mit den Lamellen 9, 10, 8, 13 zusammen mit den Stegen 18 abzudichten. Die Lamellen 9, 10, 8 und 13 bilden im eingelegten Zustand die Konfiguration aus, wie sie in der Figur 1 gezeigt ist.
Besonders vorteilhaft können die Strukturplatte mit den Stegen 14 und 18 sowie die Grundplatte 20 und die Abdeckplatte 21 miteinander verlötet oder durch andere stoffschlüssige Maßnahmen miteinander verbunden werden.
Beispielsweise können Lotfolien zwischen die Strukturplatte und die Grundplatte 20 beziehungsweise die Abdeckplatte 21 eingelegt werden, oder das erforderliche Lot wird durch andere bekannte Verfahren an den entsprechenden Stellen zur Verfügung gestellt. Selbstverständlich ist auch eine nicht-stoffschlüssige Montage der genannten Platten möglich.
In der Figur 7 sind die entsprechenden Bauteile analog dargestellt, jedoch um eine Konfiguration gemäß der Figur 2 mit der Drosselstelle 11 zwischen den Lamellen 10 und den Lamellen 8 auszubilden, siehe den zusätzlich eingelegten Steg, der gemeinsam mit der Grundplatte und/oder der Abdeckplatte 21 die Drosselstelle 11 ausbildet.
Zwischen der Grundplatte 20 und der Abdeckplatte 21 wird somit das zu verdampfende Medium geführt. Zumindest auf einer der abgewandten Seiten oder auf beiden abgewandten Seiten, hier unterhalb der Grundplatte 20 und oberhalb der Abdeckplatte 21 , kann dann der Wärmeträger, dessen Wärme zur
Verdampfung des zu verdampfenden Mediums genutzt wird, geführt werden, insbesondere in einem Kanal 17, wie er in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist. Alternativ wäre es auch möglich, eine oder beide Platten - Grundplatte 20 und Abdeckplatte 21 - durch eine andere Maßnahme, insbesondere elektrisch oder durch Induktion aufzuheizen oder andere Maßnahmen zum Zuführen von Wärme in das zu verdampfende Medium vorzusehen. In der Figur 4 ist ein Beispiel für ein Lamellenfeld in einer Draufsicht dargestellt, wie es bei einzelnen oder allen hier abgehandelten Lamellen 9, 10, 8, 13 zum Einsatz gelangen kann. So weisen die Lamellen in Richtung der Hauptströmung, das heißt bei den Lamellen 9, 10 und 13 in Richtung der Querachse 3 und bei den Lamellen 8 in Richtung der Längsachse 2 gesehen, eine winklige Mäanderform auf, deren Umlenkungswirkung bezüglich der Durchströmung auch mit gradlinigen Lamellen mit Stegen erreicht werden könnte. Alternativ können auch
entsprechende Bogenformen oder auch rein gradlinige Lamellen verwendet werden. Die Lamellen können geschnitten oder ungeschnitten sein, das heißt Öffnungen für eine Nebenströmung quer zur Hauptströmungsrichtung aufweisen oder die einzelnen Strömungskanäle der Hauptströmung gegeneinander abdichten.
In der Figur 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgeführten Verdampfers mit einer Vielzahl von aufeinandergestapelten
Wärmeübertragerplatten 1 gezeigt. Dieser weist einen Flüssigkeitseinlass 15 und einen Dampfauslass 16 auf. Ferner ist ein Einlass 22 für einen Wärmeträger sowie ein Auslass 23 für diesen vorgesehen. Der Einlass 22 für den Wärmeträger, insbesondere für Abgas eines Verbrennungsmotors, verteilt den Wärmeträger auf alle wärmeträgerführenden Kanäle 17 der Wärmeübertragerplatten 1. Der Auslass 23 sammelt den Wärmeträger, nachdem dieser durch die Kanäle 17 geströmt ist und führt ihn wieder aus dem Verdampfer ab, mit einer entsprechend
verminderten Temperatur. Das über den Flüssigkeitseinlass 15 in den Verdampfer eingeleitete zu verdampfende Medium wird auf die verschiedenen
Wärmeübertragerplatten 1 verteilt, durchströmt dort die zuvor beschriebenen Kanäle, wird wieder gesammelt und über den Dampfauslass 16 aus dem
Verdampfer in dampfförmigem Zustand ausgeleitet. Die verschiedenen Bauteile sind durch geeignete Dichtungen 25 in einem Gehäuse 24 gegenüber der
Umgebung abgedichtet. So ist es beispielsweise möglich, das Gehäuse 24 zu evakuieren, um eine möglichst gute Isolation gegenüber der Umgebung zu erreichen. Auch können weitere Isolationsschichten eingefügt werden. Die Führung des zu verdampfenden Mediums durch den Verdampfer erfolgt nun derart, wobei die Wärmezufuhr entsprechend ausgebildet ist, dass das zu verdampfende Medium in den Einströmkanälen der verschiedenen
Wärmeübertragerplatten 1 , siehe die Figuren 1 und 2, im flüssigen Zustand vorliegt, und erste Dampfblasen erst in den in Richtung der Längsachse 2 verlaufenden Kanälen 4, sozusagen im Phasenübergangsbereich auftreten, in welchem der für das zu verdampfende Medium zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt erheblich gegenüber jenem der Einströmkanäle 7 erweitert ist.
In der Figur 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel entsprechend jenem in der Figur 1 dargestellt. Vorliegend weist der mäanderförmige Einströmkanal 7 jedoch fünf Stege 14 auf, welche wechselseitig auf den beiden Seiten der
Wärmeübertragerplatte 1 beginnen. Auch sind die Lamellen 9 im gesamten mäanderförmigen Einströmkanal 7 in Form eines einteiligen Lamellenfeldes ausgeführt.
Ein Beispiel für ein Lamellenfeld, wie es gemäß der vorliegenden Erfindung an den verschiedenen Stellen der Wärmeübertragerplatte 1 zum Einsatz kommen kann, ist in der Figur 9 dargestellt. Wie man sieht, verlaufen die Lamellen nicht geradlinig, sondern weisen vergleichsweise kurze seitliche Stege auf.
In der Figur 10 ist nochmals in einer Explosionsdarstellung ein besonders kostengünstiger Aufbau eines erfindungsgemäß ausgeführten Verdampfers gezeigt. Man erkennt im oberen Bereich eine Vielzahl von übereinander ausgerichteten Wärmeübertragerplatten 1 entsprechend jener in der Figur 8. Im unteren Bereich erkennt man abgasseitige Lamellen zur Ausbildung der wärmeträgerführenden Kanäle 17. Die Einströmung und die Abströmung des Abgases erfolgt stirnseitig, siehe die Pfeile 27 und 28. Die
Wärmeübertragerplatten 1 und die abgasseitigen Platten mit den Kanälen 17 werden nun wechselseitig zwischen die Grundplatten 20 und Abdeckplatten 21 eingefügt und in das Gehäuse 24 eingebracht, um einen schichtweisen Aufbau zu bilden. Das zu verdampfende Medium strömt über den Flüssigkeitseinlass 15 in den Verdampfer ein und über den Dampfauslass 16 aus dem Verdampfer, der nach dem Gegenstromprinzip aufgebaut ist, aus. In der Figur 11 sind beispielhaft weitere mögliche Formen einer
Strömungsquerverteilungseinrichtung mit Lamellen 10 schematisch dargestellt. Wie man sieht, ist bei der Wärmeübertragerplatte 1 gemäß der Figur 11 der Einlass 6 für das zu verdampfende Medium mittig angeordnet. Ein Einströmkanal entsprechend der zuvor dargestellten Ausführungsformen ist nicht vorgesehen. Abweichung von der Darstellung der Figur 11 könnte der Einlass 6 jedoch auch der Auslass eines Einströmkanals sein.
In jenem Breitenabschnitt, in welchem der Einlass 6 (oder analog der Auslass eines Einströmkanals) angeordnet ist, ist wiederum die größte Anzahl von
Lamellen 10 in Richtung der Längsachse 2 hintereinander angeordnet. Hieraus ergibt sich gemäß der Figur 8a eine Pfeilform für das hintere Ende der
Strömungsquerverteilungseinrichtung mit den Lamellen 10, welche wiederum vorteilhaft als einstückiges Lamellenfeld ausgeführt sind. Gemäß der Figur 11 b ist eine Stufenform gewählt. Letztere hat den Vorteil, dass das hintere Ende besser auf die parallel zueinander in Richtung der Querachse 3 verlaufenden Lamellen 10 angepasst werden kann.
Selbstverständlich wären auch andere Formen, beispielsweise eine Bogenform oder Parabelform möglich. Auch ist es nicht zwingend notwendig, dass die symmetrischen Ausführungsformen über der Längsachse 2, wie sie in der Figur 11 dargestellt sind, gewählt werden.

Claims

Patentansprüche 1. Wärmeübertragerplatte (1 ) für einen Verdampfer;
1.1 mit einer Längsachse (2) und einer Querachse (3), wobei die Querachse (3) senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht auf der Längsachse (2) steht;
1.2 mit wenigstens einem Strömungskanal (4), der in Richtung der Längsachse (2) der Wärmeübertragerplatte (1 ) durch einen Wärmezufuhrbereich (5) der Wärmeübertragerplatte (1 ) verläuft und das zu verdampfende Medium führt;
1.3 mit einem Einlass (6) und einem Auslass (12) für das zu verdampfende
Medium, die in strömungsleitender Verbindung mit dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse (2) der Wärmeübertragerplatte (1 ) verlaufenden Strömungskanal (4) stehen; wobei
1.4 in Richtung der Längsachse (2) zwischen dem Einlass (6) oder dem
Auslass (12) und dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden Strömungskanal (4) eine
Strömungsquerverteilungseinrichtung vorgesehen ist, welche
strömungsweglängenbedingte Druckverluste in der Strömung des zu verdampfenden Mediums zwischen dem Einlass (6) und verschiedenen Positionen des Eintritts in den wenigstens einen Strömungskanal (4) oder bei mehreren nebeneinander vorgesehenen in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden Strömungskanälen (4) zwischen dem Einlass (6) und den Eintritten der verschiedenen Strömungskanäle (4) ausgleicht;
dadurch gekennzeichnet, dass
1.5 zur Ausbildung der Strömungsquerverteilungseinrichtung in Richtung der Längsachse (2) zwischen dem Einlass (6) und dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden Strömungskanal (4) eine
Vielzahl von in Richtung der Längsachse (2) hintereinander angeordneten, in Richtung der Querachse (3) verlaufenden Lamellen (10), welche das zu verdampfende Medium zu dem wenigstens einen in Richtung der
Längsachse verlaufenden Strömungskanal (4) führen, angeordnet ist, wobei die Lamellen (10) Öffnungen aufweisen, die eine Strömung des zu
verdampfenden Mediums in Richtung der Längsachse (2) mit vergleichsweise höherem Strömungswiderstand ermöglichen als in
Richtung der Querachse (3), und die Anzahl der in Richtung der
Längsachse (2) hintereinander angeordneten Lamellen (10) über der Breite der Wärmeübertragerplatte (1 ) in Richtung der Querachse (3) variiert, wobei auf jenem Breitenabschnitt, in welchem der Eintritt des zu verdampfenden Mediums in die hintereinander angeordneten Lamellen (10) vorgesehen ist, die vergleichsweise größte Anzahl von Lamellen (10) hintereinander vorgesehen ist, und diese Anzahl mit zunehmender Entfernung von dem Eintritt in Richtung der Querachse (3) abnimmt.
2. Wärmeübertragerplatte (1 ) für einen Verdampfer;
2.1 mit einer Längsachse (2) und einer Querachse (3), wobei die Querachse (3) senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht auf der Längsachse (2) steht;
2.2 mit wenigstens einem Strömungskanal (4), der in Richtung der Längsachse (2) der Wärmeübertragerplatte (1 ) durch einen Wärmezufuhrbereich (5) der
Wärmeübertragerplatte (1 ) verläuft und das zu verdampfende Medium führt;
2.3 mit einem Einlass (6) und einem Auslass (12) für das zu verdampfende
Medium, die in strömungsleitender Verbindung mit dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse (2) der Wärmeübertragerplatte (1 ) verlaufenden Strömungskanal (4) stehen; wobei
2.4 in Richtung der Längsachse (2) zwischen dem Einlass (6) oder dem
Auslass (12) und dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden Strömungskanal (4) eine
Strömungsquerverteilungseinrichtung vorgesehen ist, welche
strömungsweglängenbedingte Druckverluste in der Strömung des zu verdampfenden Mediums zwischen dem Einlass (6) und verschiedenen Positionen des Eintritts in den wenigstens einen Strömungskanal (4) oder bei mehreren nebeneinander vorgesehenen in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden Strömungskanälen (4) zwischen dem Einlass (6) und den Eintritten der verschiedenen Strömungskanäle (4) ausgleicht;
dadurch gekennzeichnet, dass
2.5 zur Ausbildung der Strömungsquerverteilungseinrichtung in Richtung der Längsachse (2) zwischen dem Einlass (6) und dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden Strömungskanal (4) eine Drosselstelle (11 ) vorgesehen ist, welche über der gesamten Breite des wenigstens einen in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden
Strömungskanals (4) oder aller Strömungskanäle (4) vorgesehen ist, und eine Anstauung des zu verdampfenden Mediums über dieser gesamten Breite bewirkt.
3. Wärmeübertragerplatte (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Eintritt des zu verdampfenden Mediums an einem seitlichen Ende der Wärmeüberträgerplatte (1 ) angeordnet ist.
4. Wärmeübertragerplatte (1 ) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (11 ) durch einen oder eine Vielzahl von Stegen ausgebildet wird, welcher/welche in Richtung der Querachse (3) oder schräg zur Querachse (3) mit einem Winkel kleiner als 90 Grad zur Querachse (3) verläuft und eine oder mehrere Drosselöffnungen aufweist oder begrenzt.
5. Wärmeübertragerplatte (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der
Strömungsquerverteilungseinrichtung in Richtung der Längsachse (2) zwischen dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden Strömungskanal (4) und dem Auslass (12) eine Vielzahl von in Richtung der Längsachse (2) hintereinander angeordneten, in Richtung der Querachse (3) verlaufenden Lamellen (13) vorgesehen ist, welche das zu verdampfende oder teilweise oder vollständig verdampfte Medium in Richtung des Auslasses (12) führen, wobei die Lamellen (13) Öffnungen aufweisen, die eine Strömung von zu verdampfendem oder teilweise oder vollständig verdampftem Medium in Richtung der Längsachse (2) mit vergleichsweise höherem Strömungswiderstand ermöglichen als in Richtung der Querachse (3), und die Anzahl der in Richtung der
Längsachse (2) hintereinander angeordneten Lamellen (13) über der Breite der Wärmeübertragerplatte (1 ) in Richtung der Querachse (3) variiert, und auf jenem Breitenabschnitt, in welchem der Auslass (12) vorgesehen ist, die vergleichsweise größte Anzahl von Lamellen ( 3) hintereinander
vorgesehen ist, und diese Anzahl mit zunehmender Entfernung vom
Auslass (12) in Richtung der Querachse (3) abnimmt.
6. Wärmeübertragerplatte (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Längsachse (2) zwischen dem Einlass (6) und dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden Strömungskanal (4) eine erste
Strömungsquerverteilungseinrichtung und zwischen dem wenigstens einen in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden Strömungskanal (4) und dem Auslass (12) eine zweite Strömungsquerverteilungseinrichtung,
insbesondere gemäß Anspruch 5 vorgesehen ist.
7. Wärmeübertragerplatte (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden, nebeneinander angeordneten Strömungskanälen (4) vorgesehen ist, welche durch eine Vielzahl von in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden Lamellen (8) voneinander abgegrenzt werden.
8. Wärmeübertragerplatte (1 ) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden Lamellen (8) die in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden Strömungskanäle (4)
gegeneinander abdichten, sodass kein Austausch von zu verdampfendem Medium zwischen den einzelnen Strömungskanälen (4) erfolgt.
9. Wärmeübertragerplatte (1 ) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden Lamellen (8)
Öffnungen aufweisen, die einen Austausch von zu verdampfendem Medium zwischen den einzelnen in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden Strömungskanälen (4) ermöglichen.
10. Wärmeübertragerplatte (1 ) gemäß Anspruch 1 und insbesondere einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (8) zur Abgrenzung der in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden
Strömungskanäle (4) und/oder die Lamellen (10, 13) zur Ausbildung der wenigstens einen Strömungsquerverteilungseinrichtung in Form jeweils eines Lamellenfeldes vorgesehen sind, in welchem mehrere oder alle Lamellen (8, 10, 13) einteilig miteinander verbunden sind, und die
Lamellenfelder insbesondere auf eine Grundplatte (20) der
Wärmeübertragerplatte (1 ) zwischen die Wärmeübertragerplatte (1 ) begrenzenden Stegen (18, 14), die einteilig mit der Grundplatte (1 ) oder auf diese aufgelegt sind, aufgelegt sind.
11. Wärmeübertragerplatte (1 ) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenfelder sandwichartig, insbesondere zusammen mit den Stegen (18, 14), zwischen der Grundplatte (20) und einer insbesondere parallel zur Grundplatte (20) verlaufenden Abdeckplatte (21 )
eingeschlossen sind.
12. Verdampfer zur Verdampfung eines flüssigen Mediums mit einer Vielzahl von aufeinandergestapelten Wärmeübertragerplatten (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 , umfassend
12.1 einen Flüssigkeitseinlass (15), der mit den Einlässen (6) auf den
Wärmeübertragerplatten (1 ) in strömungsleitender Verbindung steht;
12.2 mit einem Dampfauslass (16), der mit den Auslässen (12) auf den
Wärmeübertragerplatten (1 ) in strömungsleitender Verbindung steht;
12.3 mit einem einen Wärmeträger führenden Kanal (17) und/oder mit einer
anderen Wärmequelle, um die Wärmeübertragerplatten (1 ) zur
Verdampfung des von diesen durch die in Richtung der Längsachse (2) angeordneten Strömungskanäle (4) geführten Mediums mit Wärme aus dem Wärmeüberträger oder der anderen Wärmequelle zu beaufschlagen.
13. Verdampfer gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Führung des zu verdampfenden Mediums mittels der
Strömungsquerverteilungseinrichtungen, die in Strömungsrichtung vor den in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden Strömungskanälen (4) angeordnet sind, und den in Richtung der Längsachse (2) verlaufenden Strömungskanälen (4) derart wärmebeaufschlagt erfolgt, dass das zu verdampfende Medium in diesen Strömungsquerverteilungseinrichtungen vollständig oder im Wesentlichen im flüssigen Zustand und in den
Strömungskanälen (4) in wenigstens teilweise dampfförmigen Zustand vorliegt.
14. Antriebsstrang, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem
Verbrennungsmotor und einem Dampfmotor, wobei der Verbrennungsmotor einen Abgasstrom erzeugt, und der Dampfmotor in einem Dampfkreislauf angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verdampfer gemäß Anspruch 12 oder 13 vorgesehen ist, dessen einen Wärmeträger führender Kanal (17) mit dem Abgasstrom als Wärmeträger durchströmt wird, und der mit Dampf des Dampfkreislaufes zur Verdampfung desselben mittels Wärme aus dem Abgasstrom beaufschlagt ist.
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