WO2017016656A1 - Wärmeübertragungsrohr, wärmespeicher und verfahren zum herstellen eines wärmeübertragungsrohrs - Google Patents

Wärmeübertragungsrohr, wärmespeicher und verfahren zum herstellen eines wärmeübertragungsrohrs Download PDF

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heat
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fastener
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Heinz Posselt
Manfred Schönberger
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Linde GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a heat transfer tube, a heat accumulator with such a heat transfer tube and a method for producing such a heat transfer tube.
  • Heat storage especially so-called latent heat storage, have a
  • Storage medium in particular the phase transition from solid to liquid and vice versa.
  • the storage medium When charging the latent heat storage, the storage medium is melted. During the melting process, the storage medium of the fluid absorbs a large heat energy in the form of the heat of fusion. Due to the
  • the storage medium gives this heat energy during solidification back to the fluid.
  • the heat transfer tube may have in its longitudinal direction extending ribs. Since aluminum alloys have particularly good heat conduction properties and a filigree rib design, for example by means of extrusion, is possible with regard to a good
  • an aluminum material is a suitable material for such
  • WO 2011/0696693 A1 describes a heat transfer tube with a pressure tube made of a steel alloy and a heat transfer element, the an aluminum alloy is made. Since aluminum alloys have a significantly higher coefficient of thermal expansion than steel alloys, a heat transfer obstructing gap may form when a heat input into the heat transfer tube between the pressure tube and the heat transfer element. To prevent the formation of a gap, the heat transfer element is by means of resilient clamps, the two half shells of the
  • the object of the present invention is to provide an improved heat transfer tube for a heat storage available. Accordingly, a heat transfer tube, in particular a fin tube, for a heat storage, in particular for a molten salt latent heat storage, proposed.
  • the heat transfer tube comprises a pressure tube for conveying a fluid, an outside of the pressure tube provided
  • heat transfer element Prevents heat transfer element, is to be understood in the present case that a heat-related expansion of the heat transfer element is prevented or reduced so that no gap between the pressure tube and the first connecting tube.
  • the heat transfer element and in particular a part of the heat transfer element between the fastener and the pressure tube is constrained.
  • a thermal expansion of the Heat transfer element is mechanically prevented by the fastener.
  • the fastening element absorbs circumferential stresses resulting from thermal expansion of the heat transfer element.
  • Operating temperature of the heat accumulator can be over 300 ° C.
  • the material of the heat transfer element can flow.
  • At the operating temperature of the heat accumulator is a yield point of the material of the
  • Heat transfer element so small that it can not absorb force.
  • the power transmission takes place exclusively with the help of the pressure tube.
  • a plurality of heat transfer elements are provided on the pressure tube, which are arranged one behind the other in a longitudinal direction of the heat transfer tube.
  • Each heat transfer element is preferably at least one
  • the fastening element is annular and surrounds the heat transfer element.
  • the fastening element preferably surrounds the heat transfer element over an entire circumference thereof.
  • the fastener can
  • the fastening element has a predetermined contact width, with which it rests on the heat transfer element, wherein the fastening element is adapted to prevent a thermal expansion of the heat transfer element over the support width.
  • the fastener prevents the thermal expansion of the heat transfer member in the region where the fastener rests on the heat transfer member. In areas where the fastener rests on the heat transfer member. In areas where the fastener rests on the heat transfer member. In areas where the fastener rests on the heat transfer member.
  • Fastening element does not rest on the heat transfer element, this can expand due to heat, which can form a gap in these areas between the heat transfer element and the pressure tube. A reliable heat transfer from the pressure tube to the
  • heat transfer element is ensured by the fact that the Heat transfer element is pressed in the region of the fastener of this on the pressure tube.
  • a plurality of fastening elements are provided, which are arranged spaced apart in a longitudinal direction of the heat transfer tube.
  • the number of fasteners is arbitrary.
  • the fasteners may be spaced apart in the longitudinal direction of the heat transfer tube at a predetermined distance.
  • the predetermined distance can be chosen arbitrarily.
  • the heat transfer element has a tubular base portion and radially out of the base portion
  • the heat transfer element has any number of ribs which are evenly distributed over a circumference of the tubular base portion.
  • the ribs may have ramifications, causing the
  • Heat transfer from the heat transfer element to a storage medium of the heat storage or vice versa is preferably formed centrein Kirby, the heat transfer element is a low-cost extruded profile.
  • the fastening element surrounds the base section.
  • the ribs are interrupted several times in the longitudinal direction of the heat transfer tube. At or in the interruptions of the ribs are the
  • Fastening elements or the fastening element is arranged such that it surrounds only the base portion.
  • the fastening element is a press fitting. Under a press fitting is a prefabricated and especially standardized accessory to understand. As a result, the heat transfer tube can be made particularly inexpensive. According to a further embodiment, a material from which the
  • Heat transfer element is made, a higher
  • Heat transfer element can only expand as far as it allows the material of the fastener.
  • the heat transfer element is made of an aluminum alloy.
  • the aluminum alloy has a
  • Aluminum alloys have particularly good heat conduction properties. This is a good heat transfer from the heat pipe to the
  • Each fastener made of a steel alloy.
  • Fastener be made of the same or different steel alloys.
  • the pressure tube and / or the fastening element can be made of a stainless steel or a stainless steel alloy.
  • the pressure tube and the fastening element can be made of a stainless steel or a stainless steel alloy.
  • Fastening element made of different steel alloys.
  • the different steel alloys can be different
  • the material of the Fastener have a lower coefficient of thermal expansion than the material of the pressure tube.
  • the pressure tube is preferably made of a stainless steel (eg: 1.4571) and / or preferably a thermal expansion coefficient in a range of 5 * 10 -6 K -1 to 17 * 10 -6 K “1 , more preferably 16 * 10 " 6 K 1 , and that
  • Fastening element is preferably made of a carbon steel (eg: 16Mo3) and / or preferably has a coefficient of thermal expansion in the range of 11 ⁇ 0 '6 K “ to 13 * 10 " 6 K “1 , particularly preferably 12 * 10 " 6 K “1 . This combination ensures that when heating always enough bias is present to the best possible contact and thus a low
  • a heat storage in particular a molten salt latent heat storage with such a heat transfer tube and a
  • Storage medium in particular a molten salt, in which the
  • Heat transfer tube is at least partially arranged, proposed.
  • the storage medium may be salts or salt mixtures, in particular
  • the storage medium comprises anhydrous salts or salt hydrates.
  • a method for producing a heat transfer tube in particular a fin tube, proposed for a heat storage, in particular for a molten salt latent heat storage.
  • the method comprises the following steps: providing a pressure tube, a heat transfer element and a fastener; Attaching the heat transfer element to the pressure tube; Attaching the fastener to the heat transfer element, and pressing the fastener onto the heat transfer element such that the fastener a heat-induced expansion of the
  • the heat transfer element prevented.
  • the heat transfer element can be pushed onto the pressure tube without a bias. As a result, the heat transfer element can be easily mounted on the pressure tube.
  • the heat transfer member has a tubular base portion and ribs extending radially outwardly from the base portion. In the areas where the fastener on the
  • Heat transfer element surrounds. Preferably, a plurality of
  • Heat transfer elements attached to the pressure tube are Heat transfer elements attached to the pressure tube.
  • the fastener is so on the
  • Pressed heat transfer element that this is subjected to a bias voltage.
  • the fastener is so on the
  • Heat transfer element and in particular the tubular base portion of the heat transfer member pressed that this completely abuts the pressure tube on the circumference.
  • Attachment members are attached to the heat transfer member so as to be spaced from each other in a longitudinal direction of the heat transfer pipe.
  • the number of fasteners is arbitrary. Good heat transfer from the pressure tube to the heat transfer element can by a small
  • Heat storage and / or the method also include not explicitly mentioned combinations of previously or in the following with respect to the embodiments described features or embodiments.
  • the skilled artisan will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic shape of the f heat transfer tube of the heat accumulator and / or the method.
  • Further advantageous embodiments and aspects of the heat transfer tube, the heat accumulator and / or the method are the subject of the dependent claims and the embodiments of the heat transfer tube, the heat accumulator and / or the method described below.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of an embodiment of a
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of an embodiment of a heat transfer tube for the heat accumulator according to FIG. 1;
  • FIG. and FIG. 3 shows a schematic block diagram of an embodiment of a
  • Fig. 1 shows a highly simplified schematic sectional view of a
  • Embodiment of a heat accumulator 1 may be a
  • the heat storage 1 is a so-called latent heat storage.
  • the heat storage 1 may be a molten salt latent heat storage.
  • Such latent heat storage use the enthalpy reversible thermodynamic state changes of a process medium or storage medium 2 as a phase transition from solid to liquid and vice versa. Under enthalpy are the energy expenditure of
  • Charging the heat accumulator 1 is melted in this provided storage medium 2, which may be a phase change material.
  • Storage medium 2 this heat energy when solidifying again.
  • Storage medium may be a salt or a salt mixture.
  • the storage medium 2 includes alkali metal hydrates, nitrites, nitrates, sulfates, carbonates, chlorides, hydroxides, bromides, thiocyanates, fluorides or combinations of these, in particular comprising anhydrous salts or salt hydrates.
  • the storage medium 2 may have a melting temperature of over 300 ° C.
  • Heat accumulator with an operating temperature of over 300 ° C are operated.
  • the heat accumulator 1 further comprises at least one heat transfer tube 3, which is designed as a so-called fin tube or can be referred to as a fin tube.
  • the heat accumulator 1 may have any number of heat transfer tubes 3.
  • the heat transfer tube 3 is at least partially in the
  • Storage medium 2 arranged and / or passed therethrough.
  • a fluid 4 such as water vapor, are passed.
  • the fluid 4 releases heat to the storage medium 2.
  • this heat is transferred to the fluid 4.
  • Fig. 2 shows a schematic perspective view of an embodiment of such a heat transfer tube 3.
  • the heat transfer tube 3 comprises a pressure tube 5 for conveying the fluid 4.
  • the pressure tube 5 is made of a steel alloy.
  • the pressure tube 5 may be made of a stainless steel.
  • On the outside of the pressure tube 5 is a heat transfer body or
  • Heat transfer element 6 is provided.
  • the heat transfer element 6 is cylindrical and has a tubular base portion 7.
  • the pressure tube 5 is disposed inside the tubular base portion 7.
  • the pressure tube 5 is received in the tubular base portion 7 without the base portion 7 is biased.
  • the heat transfer element 6 comprises a plurality of radially extending out of the tubular base portion 7 out ribs 8, of which in Fig. 2, only two are provided with a reference numeral.
  • the ribs 8 extend in a fin shape out of the tubular base section 7.
  • the heat transfer tube 3 is also referred to as a fin tube.
  • the number of ribs 8 is arbitrary. As shown in FIG. 2, that can
  • Heat transfer element 6 eight ribs 8 have.
  • the ribs 8 extend in a longitudinal direction L of the heat transfer tube 3.
  • the ribs 8 may have a Variety in FIG. 2, not shown branching or ramifications. Thereby, a surface of the heat transfer member 6 can be increased, which improves the heat transfer from the heat transfer tube 3 to the storage medium 2 and vice versa.
  • the ribs 8 are termein Nativeig formed with the tubular base portion 7.
  • the ribs 8 have openings or recesses 9, which interrupt the ribs 8 in the longitudinal direction L several times.
  • the heat transfer element 6 is made of an aluminum alloy. By using an aluminum alloy for the heat transfer element 6, this can be made particularly delicate and has due to the high specific thermal conductivity of aluminum compared to that for the pressure tube. 5
  • the heat transfer tube 3 has at least one attachment element 10 for attaching the heat transfer element 6 to the pressure tube 5.
  • Fastening element 10 is pressed onto the heat transfer element 6 in order to prevent a heat-related expansion of the heat transfer element 6. More specifically, the fastener 10 is pressed in the region of the recesses 9 on the tubular base portion 7 of the heat transfer element 6.
  • the fastening element 10 is preferably a so-called press fitting.
  • the fastener 10 is annular and may have a circular, semicircular, square or rectangular cross-section. The fastener 10 surrounds the tubular base portion 7 around its entire circumference.
  • Fasteners 10 are provided, which are arranged spaced from each other.
  • the number of fasteners 10 is arbitrary.
  • the fasteners 10 are spaced from each other by a distance b.
  • the distance b can For example, be a few inches to several decimeters.
  • the distance b is at the same time the distance between two recesses 9 of a rib 8.
  • Each fastener 10 has a predetermined bearing width b 0 . With the support width b 10 , the fastener 10 is located on the tubular
  • the fastening element 10 is adapted to a thermal expansion of the
  • Heat transfer element 6 over the support width b 10 to prevent. That is, between two fasteners 10, the heat transfer element 6 can expand due to heat, so that there where no fastener 10 rests on the tubular base portion 7 between this and the pressure tube 5 can form a gap. The heat transfer from the pressure tube 5 to the tubular base portion 7, however, is ensured by a heat-related
  • the fastening element 10 is made of a steel alloy.
  • the material from which the fastener 10 is made has a smaller one
  • Heat transfer element 6 is made. This is a heat-related
  • Fastener 10 circumferentially completely abuts the pressure tube 5.
  • an operational heat input into the heat transfer tube 3 of the tubular base portion 7 is applied in the region of the fasteners 10 by means of the pressure tube and the fastener 10 with radially acting pressure forces.
  • the pressure tube 5 and the fastener 10 may be made of the same
  • Fastener 10 may be made of different steel alloys.
  • the pressure tube 5 and the fastener 10 may be made of steel alloys having different thermal expansion coefficients.
  • the material of the fastening element 10 may have a lower thermal expansion coefficient than that of the pressure tube 5.
  • step S1 shows, in a schematic block diagram, an embodiment of a method for producing such a heat transfer tube 3.
  • the pressure tube 5, the heat transfer element 6 and at least one attachment element 10 are provided.
  • the length of the heat transfer tube 5 is a step S1 .
  • Heat transfer tube 3 any number of fasteners 10 may be provided.
  • the heat transfer element 6 can be made for example as extruded profile.
  • the heat transfer element 6 is attached to the pressure tube 5.
  • the heat transfer element 6 can be applied to the pressure tube 5
  • the heat transfer element 6 can also be pushed onto the pressure tube 5 with a bias voltage.
  • a plurality of heat transfer elements 6 are attached to the pressure tube 5, which are arranged one behind the other in the longitudinal direction L.
  • a step S3 the fastening element 10 or the fastening elements 10 on the heat transfer element 6 or on the heat transfer elements 6 attached.
  • a heat transfer element 6 and a fastening element 10 can be threaded pearl-like onto the pressure tube 5.
  • Heat transfer elements 6 are threaded, the
  • Heat transfer elements 6 are then pushed onto the pressure tube 5 together with the fastening elements 10.
  • Fastening elements 10 are pressed onto the heat transfer element 6 such that the fastener 10 or the fasteners 10 a
  • the fastening elements 10 are arranged so that they are arranged in the recesses 9 of the ribs 8.
  • the fastening elements 10 can each have a closed annular cross-section.
  • the fasteners 10 are pressed onto the heat transfer element 6 in such a way that the
  • Heat transfer element 6 is subjected to a bias voltage. This ensures that the tubular base portion 7 is fully applied to the pressure tube 5 even with heat input into the heat transfer tube 3.
  • a bias voltage When pressing the fasteners 10, either only one end of a heat transfer element 6 can be pressed, resulting in a fixed-loose storage, or it can both ends of a heat transfer element 6 are pressed.

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Abstract

Ein Wärmeübertragungsrohr (3), insbesondere Flossenrohr, für einen Wärmespeicher (1), insbesondere für einen Salzschmelze-Latentwärmespeicher, mit einem Druckrohr (5) zum Fördern eines Fluids (4), einem außenseitig an dem Druckrohr (5) vorgesehenen Wärmeübertragungselement (6) und einem Befestigungselement (10) zum Befestigen des Wärmeübertragungselements (6) an dem Druckrohr (5), wobei das Befestigungselement (10) auf das Wärmeübertragungselement (6) aufgepresst ist, um eine wärmebedingte Ausdehnung des Wärmeübertragungselements (6) zu verhindern.

Description

Beschreibung
Wärmeübertraqungsrohr, Wärmespeicher und Verfahren zum Herstellen eines
Wärmeübertragungsrohrs
Die Erfindung betrifft ein Wärmeübertragungsrohr, einen Wärmespeicher mit einem derartigen Wärmeübertragungsrohr und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Wärmeübertragungsrohrs.
Wärmespeicher, insbesondere sogenannte Latentwärmespeicher, weisen ein
Speichermedium und ein in dem Speichermedium oder durch dieses hindurchgeführtes Wärmeübertragungsrohr auf. Durch das Wärmeübertragungsrohr wird ein Fluid, wie beispielsweise erhitzter Wasserdampf, geleitet. Derartige Latentwärmespeicher nutzen die Enthalpie reversibler thermodynamischer Zustandsänderungen des
Speichermediums, insbesondere den Phasenübergang von fest zu flüssig und umgekehrt. Beim Aufladen des Latentwärmespeichers wird das Speichermedium geschmolzen. Während des Schmelzvorgangs nimmt das Speichermedium von dem Fluid eine große Wärmeenergie in Form der Schmelzwärme auf. Aufgrund der
Reversibilität dieses Vorgangs gibt das Speichermedium diese Wärmeenergie beim Erstarren wieder an das Fluid ab. Um eine gute Wärmeübertragung von dem Wärmeübertragungsrohr auf das
Speichermedium zu gewährleisten, kann das Wärmeübertragungsrohr sich in seiner Längsrichtung erstreckende Rippen aufweisen. Da Aluminiumlegierungen besonders gute Wärmeleiteigenschaften aufweisen und eine filigrane Rippengestaltung, beispielsweise mittels Strangpressen, möglich ist, ist hinsichtlich einer guten
Wärmeübertragung von dem Wärmeübertragungsrohr auf das Speichermedium und umgekehrt ein Aluminiumwerkstoff ein geeignetes Material für derartige
Wärmeübertragungsrohre. Da Aluminiumlegierungen jedoch bei höheren
Temperaturen nur eine eingeschränkte Festigkeit aufweisen, ist es erforderlich, das Wärmeübertragungsrohr mit einem Druckrohr aus einer Stahllegierung zu versehen, um den Druck des Fluids aufzunehmen.
Die WO 2011/0696693 A1 beschreibt ein Wärmeübertragungsrohr mit einem aus einer Stahllegierung gefertigten Druckrohr und einem Wärmeübertragungselement, das aus einer Aluminiumlegierung gefertigt ist. Da Aluminiumlegierungen einen deutlich höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als Stahllegierungen aufweisen, kann sich bei einem Wärmeeintrag in das Wärmeübertragungsrohr zwischen dem Druckrohr und dem Wärmeübertragungselement ein die Wärmeübertragung behindernder Spalt bilden. Um eine Spaltbildung zu verhindern, ist das Wärmeübertragungselement mit Hilfe von federnden Klammern, die zwei Halbschalen des
Wärmeübertragungselements an das Druckrohr klemmen, an dem Druckrohr befestigt. Bei einem Wärmeeintrag in das Wärmeübertragungsrohr halten die Klammern das Wärmeübertragungselement in Kontakt mit dem Druckrohr.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Wärmeübertragungsrohr für einen Wärmespeicher zur Verfügung zu stellen. Demgemäß wird ein Wärmeübertragungsrohr, insbesondere ein Flossenrohr, für einen Wärmespeicher, insbesondere für einen Salzschmelze-Latentwärmespeicher, vorgeschlagen. Das Wärmeübertragungsrohr umfasst ein Druckrohr zum Fördern eines Fluids, ein außenseitig an dem Druckrohr vorgesehenes
Wärmeübertragungselement und ein Befestigungselement zum Befestigen des Wärmeübertragungselements an dem Druckrohr, wobei das Befestigungselement auf das Wärmeübertragungselement aufgepresst ist, um eine wärmebedingte Ausdehnung des Wärmeübertragungselements zu verhindern.
Dadurch, dass das Befestigungselement auf das Wärmeübertragungselement aufgepresst ist, wird gewährleistet, dass das Wärmeübertragungselement auch bei einem Wärmeeintrag in das Wärmeübertragungsrohr stets an dem Druckrohr anliegt, wodurch eine gute Wärmeübertragung von dem Druckrohr auf das
Wärmeübertragungselement sichergestellt ist. Darunter, dass das
Befestigungselement eine wärmebedingte Ausdehnung des
Wärmeübertragungselements verhindert, ist vorliegend zu verstehen, dass eine wärmebedingte Ausdehnung des Wärmeübertragungselements unterbunden oder derart reduziert wird, dass zwischen dem Druckrohr und dem ersten Verbindungsrohr kein Spalt entsteht. Hierbei ist das Wärmeübertragungselement und insbesondere ein Teil des Wärmeübertragungselements zwischen dem Befestigungselement und dem Druckrohr eingezwängt. Eine wärmebedingte Ausdehnung des Wärmeübertragungselements wird durch das Befestigungselement mechanisch verhindert. Dabei nimmt das Befestigungselement Umfangsspannungen auf, die aus einer Wärmeausdehnung des Wärmeübertragungselements resultieren. Eine
Betriebstemperatur des Wärmespeichers kann über 300° C betragen. Dabei kann das Material des Wärmeübertragungselements fließen. Bei der Betriebstemperatur des Wärmespeichers ist eine Streckgrenze des Materials des
Wärmeübertragungselements so gering, dass dieses keine Kraft aufnehmen kann. Die Kraftübertragung erfolgt ausschließlich mit Hilfe des Druckrohrs. Vorzugsweise ist an dem Druckrohr eine Vielzahl an Wärmeübertragungselementen vorgesehen, die in einer Längsrichtung des Wärmeübertragungsrohrs hintereinander angeordnet sind. Jedem Wärmeübertragungselement ist dabei vorzugsweise zumindest ein
Befestigungselement zugeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Befestigungselement ringförmig und umgreift das Wärmeübertragungselement.
Das Befestigungselement umgreift das Wärmeübertragungselement vorzugsweise über einen gesamten Umfang desselben. Das Befestigungselement kann
beispielsweise einen halbkreisförmigen, rechteckigen, kreisförmigen oder
quadratischen Querschnitt aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Befestigungselement eine vorbestimmte Auflagebreite auf, mit der es auf dem Wärmeübertragungselement aufliegt, wobei das Befestigungselement dazu eingerichtet ist, eine wärmebedingte Ausdehnung des Wärmeübertragungselements über die Auflagebreite zu verhindern.
Das heißt, das Befestigungselement verhindert die wärmebedingte Ausdehnung des Wärmeübertragungselements in dem Bereich, in dem das Befestigungselement auf dem Wärmeübertragungselement aufliegt. In Bereichen, in denen das
Befestigungselement nicht auf dem Wärmeübertragungselement aufliegt kann dieses sich wärmebedingt ausdehnen, wodurch sich in diesen Bereichen zwischen dem Wärmeübertragungselement und dem Druckrohr ein Spalt bilden kann. Eine zuverlässige Wärmeübertragung von dem Druckrohr auf das
Wärmeübertragungselement ist jedoch dadurch gewährleistet, dass das Wärmeübertragungselement im Bereich des Befestigungselements von diesem auf das Druckrohr aufgepresst wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Vielzahl an Befestigungselementen vorgesehen, die in einer Längsrichtung des Wärmeübertragungsrohrs voneinander beabstandet angeordnet sind.
Die Anzahl der Befestigungselemente ist beliebig. Die Befestigungselemente können in der Längsrichtung des Wärmeübertragungsrohrs in einem vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet angeordnet sein. Der vorbestimmte Abstand kann beliebig gewählt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Wärmeübertragungselement einen rohrförmigen Basisabschnitt und sich radial aus dem Basisabschnitt heraus
erstreckende Rippen auf.
Vorzugsweise weist das Wärmeübertragungselement eine beliebige Anzahl an Rippen auf, die über einen Umfang des rohrförmigen Basisabschnitts gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die Rippen können Verästelungen aufweisen, wodurch die
Oberfläche des Wärmeübertragungselements vergrößert wird. Dies verbessert die
Wärmeübertragung von dem Wärmeübertragungselement auf ein Speichermedium des Wärmespeichers oder umgekehrt. Die Rippen sind vorzugsweise materialeinstückig mit dem Basisabschnitt ausgebildet. Beispielsweise ist das Wärmeübertragungselement ein kostengünstiges Strangpressprofil.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umgreift das Befestigungselement den Basisabschnitt.
Vorzugsweise sind die Rippen in Längsrichtung des Wärmeübertragungsrohrs mehrfach unterbrochen. An oder in den Unterbrechungen der Rippen sind die
Befestigungselemente oder ist das Befestigungselement derart angeordnet, dass dieses lediglich den Basisabschnitt umgreift.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Befestigungselement ein Pressfitting. Unter einem Pressfitting ist ein vorgefertigtes und insbesondere genormtes Zubehörteil zu verstehen. Hierdurch kann das Wärmeübertragungsrohr besonders kostengünstig hergestellt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Werkstoff, aus dem das
Wärmeübertragungselement gefertigt ist, einen höheren
Wärmeausdehnungskoeffizienten auf als ein Werkstoff, aus dem das Druckrohr und/oder das Befestigungselement gefertigt sind. Hierdurch ist gewährleistet, dass sich der rohrförmige Basisabschnitt des
Wärmeübertragungselements sich nur soweit ausdehnen kann, wie es der Werkstoff des Befestigungselements zulässt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Wärmeübertragungselement aus einer Aluminiumlegierung gefertigt. Vorzugsweise weist die Aluminiumlegierung einen
Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem Bereich von 23*10"6 K"1 bis 25*10"6 K"1 auf.
Aluminiumlegierungen weisen besonders gute Wärmeleiteigenschaften auf. Hierdurch ist eine gute Wärmeübertragung von dem Wärmeübertragungsrohr auf das
Speichermedium des Wärmespeichers und umgekehrt gewährleistet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das Druckrohr und das
Befestigungselement jeweils aus einer Stahllegierung gefertigt. Beispielsweise können das Wärmeübertragungselement und/oder das
Befestigungselement aus demselben oder aus unterschiedlichen Stahllegierungen gefertigt sein. Insbesondere können das Druckrohr und/oder das Befestigungselement aus einem rostfreien Stahl oder einer Edelstahllegierung gefertigt sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das Druckrohr und das
Befestigungselement aus unterschiedlichen Stahllegierungen gefertigt.
Beispielsweise können die unterschiedlichen Stahllegierungen unterschiedliche
Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Genauer gesagt kann das Material des Befestigungselements einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen als das Material des Druckrohrs.
Um eine dauerhafte Verbindung erhalten, ist es zum Beispiel vorteilhaft, wenn das Druckrohr vorzugsweise aus einem Edelstahl (z.B.: 1.4571 ) gefertigt ist und/oder vorzugsweise einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem Bereich von 5*10"6 K"1 bis 17*10"6 K"1, besonders bevorzugt von 16*10"6 K 1 , aufweist, und das
Befestigungselement vorzugsweise aus einem Kohlenstoffstahl (z.B.: 16Mo3) gefertigt ist und/oder vorzugsweise einen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Bereich von 11Ί0'6 K" bis 13*10"6 K"1, besonders bevorzugt von 12*10"6 K"1, aufweist. Durch diese Kombination ist gewährleistet, dass bei Erwärmung stets genügend Vorspannung vorhanden ist, um einen bestmöglichen Kontakt und somit einen geringen
Wärmeübergangswiderstand zwischen dem Druckrohr und dem
Wärmeübertragungselement zu gewährleisten.
Weiterhin wird ein Wärmespeicher, insbesondere ein Salzschmelze- Latentwärmespeicher mit einem derartigen Wärmeübertragungsrohr und einem
Speichermedium, insbesondere einer Salzschmelze, in dem das
Wärmeübertragungsrohr zumindest teilweise angeordnet ist, vorgeschlagen.
Das Speichermedium kann Salze oder Salzmischungen, insbesondere
Alkalimetallhydrate, Nitrite, Nitrate, Sulfate, Carbonate, Chloride, Hydroxide, Bromide, Thiocyanate, Fluoride und/oder Kombinationen von diesen aufweisen. Insbesondere umfasst das Speichermedium wasserfreie Salze oder Salzhydrate.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragungsrohrs, insbesondere eines Flossenrohrs, für einen Wärmespeicher, insbesondere für einen Salzschmelze-Latentwärmespeicher vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Druckrohrs, eines Wärmeübertragungselements und eines Befestigungselements; Anbringen des Wärmeübertragungselements an dem Druckrohr; Anbringen des Befestigungselements an dem Wärmeübertragungselement, und Aufpressen des Befestigungselements auf das Wärmeübertragungselement derart, dass das Befestigungselement eine wärmebedingte Ausdehnung des
Wärmeübertragungselements verhindert. Das Wärmeübertragungselement kann auf das Druckrohr ohne eine Vorspannung aufgeschoben werden. Hierdurch ist das Wärmeübertragungselement leicht an dem Druckrohr montierbar. Das Wärmeübertragungselement weist einen rohrförmigen Basisabschnitt und sich radial aus dem Basisabschnitt herauserstreckende Rippen auf. In den Bereichen, in denen das Befestigungselement auf das
Wärmeübertragungselement aufgepresst wird, sind die Rippen derart unterbrochen, dass das Befestigungselement nur den rohrförmigen Basisabschnitt des
Wärmeübertragungselements umgreift. Vorzugsweise werden eine Vielzahl an
Wärmeübertragungselementen an dem Druckrohr angebracht.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Befestigungselement derart auf das
Wärmeübertragungselement aufgepresst, dass dieses mit einer Vorspannung beaufschlagt wird. Insbesondere wird das Befestigungselement derart auf das
Wärmeübertragungselement und insbesondere den rohrförmigen Basisabschnitt des Wärmeübertragungselements aufgepresst, dass dieses umfänglich vollständig an dem Druckrohr anliegt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden eine Vielzahl an
Befestigungselementen derart an dem Wärmeübertragungselement angebracht, dass diese in einer Längsrichtung des Wärmeübertragungsrohrs voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Anzahl der Befestigungselemente ist beliebig. Eine gute Wärmeübertragung von dem Druckrohr auf das Wärmeübertragungselement kann durch eine geringe
Beabstandung der Befestigungselemente voneinander erreicht werden.
Weitere mögliche Implementierungen des Wärmeübertragungsrohrs, des
Wärmespeichers und/oder des Verfahrens umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgendem bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zur jeweiligen Grundform des f Wärmeübertragungsrohrs, des Wärmespeichers und/oder des Verfahrens hinzufügen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte des Wärmeübertragungsrohrs, des Wärmespeichers und/oder des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele des Wärmeübertragungsrohrs, des Wärmespeichers und/oder des Verfahrens. Im Weiteren werden das
Wärmeübertragungsrohr, der Wärmespeicher und/oder das Verfahren anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines
Wärmespeichers;
Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Wärmeübertragungsrohrs für den Wärmespeicher gemäß Fig. 1 ; und Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines
Verfahrens zum Herstellen eines Wärmeübertragungsrohrs gemäß Fig. 2.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben
Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Die Fig. 1 zeigt in einer stark vereinfachten schematischen Schnittansicht eine
Ausführungsform eines Wärmespeichers 1. Der Wärmespeicher 1 kann einen
Durchmesser von etwa 50 Meter und eine Höhe von etwa 30 Meter aufweisen. Der Wärmespeicher 1 ist ein sogenannter Latentwärmespeicher. Der Wärmespeicher 1 kann ein Salzschmelze-Latentwärmespeicher sein. Derartige Latentwärmespeicher nutzen die Enthalpie reversibler thermodynamischer Zustandsänderungen eines Prozessmediums oder Speichermediums 2 wie einen Phasenübergang von fest zu flüssig und umgekehrt. Unter Enthalpie sind der Energieaufwand von
Phasenumwandlungen und der Energiegehalt von Stoffen zu verstehen. Beim
Aufladen des Wärmespeichers 1 wird das in diesem vorgesehene Speichermedium 2, das ein Phasenwechselmaterial sein kann, aufgeschmolzen. Während des
Schmelzvorgangs nimmt das Speichermedium 2 eine große Wärmeenergie in Form der Schmelzwärme auf. Aufgrund der Reversibilität dieses Vorgangs gibt das
Speichermedium 2 diese Wärmeenergie beim Erstarren wieder ab. Das
Speichermedium kann ein Salz oder eine Salzmischung sein. Das Speichermedium 2 umfasst Alkalimetallhydrate, Nitrite, Nitrate, Sulfate, Carbonate, Chloride, Hydroxide, Bromide, Thiocyanate, Fluoride oder Kombinationen von diesen, insbesondere umfasst es wasserfreie Salze oder Salzhydrate. Beispielsweise kann das Speichermedium 2 eine Schmelztemperatur von über 300° C aufweisen. Demzufolge kann der
Wärmespeicher mit einer Betriebstemperatur von über 300° C betrieben werden.
Der Wärmespeicher 1 umfasst weiterhin zumindest ein Wärmeübertragungsrohr 3, das als sogenanntes Flossenrohr ausgebildet ist oder als Flossenrohr bezeichnet werden kann. Der Wärmespeicher 1 kann eine beliebige Anzahl an Wärmeübertragungsrohren 3 aufweisen. Das Wärmeübertragungsrohr 3 ist zumindest teilweise in dem
Speichermedium 2 angeordnet und/oder durch dieses hindurchgeführt. Durch das Wärmeübertragungsrohr 3 kann ein Fluid 4, wie Wasserdampf, hindurchgeführt werden. Beim Aufschmelzen des Speichermediums 2 gibt das Fluid 4 Wärme an das Speichermedium 2 ab. Beim Erstarren oder Gefrieren des Speichermediums 2 gibt dieses Wärme an das Fluid 4 ab.
Die Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines derartigen Wärmeübertragungsrohrs 3. Das Wärmeübertragungsrohr 3 umfasst ein Druckrohr 5 zum Fördern des Fluids 4. Das Druckrohr 5 ist aus einer Stahllegierung gefertigt. Das Druckrohr 5 kann aus einem rostfreien Stahl gefertigt sein. Außenseitig an dem Druckrohr 5 ist ein Wärmeübertragungskörper oder
Wärmeübertragungselement 6 vorgesehen. Das Wärmeübertragungselement 6 ist zylinderförmig und weist einen rohrförmigen Basisabschnitt 7 auf. Das Druckrohr 5 ist innerhalb des rohrförmigen Basisabschnitts 7 angeordnet. Das Druckrohr 5 ist in dem rohrförmigen Basisabschnitt 7 aufgenommen ohne dass der Basisabschnitt 7 vorgespannt ist. Hierdurch ist eine leichte Montage des Wärmeübertragungselements 6 an dem Druckrohr 5 möglich. Das Wärmeübertragungselement 6 umfasst eine Vielzahl sich radial aus dem rohrförmigen Basisabschnitt 7 heraus erstreckende Rippen 8, von denen in der Fig. 2 lediglich zwei mit einem Bezugszeichen versehen sind. Die Rippen 8 erstrecken sich flossenförmig aus dem rohrförmigen Basisabschnitt 7 heraus.
Deshalb wird das Wärmeübertragungsrohr 3 auch als Flossenrohr bezeichnet.
Die Anzahl der Rippen 8 ist beliebig. Wie die Fig. 2 zeigt, kann das
Wärmeübertragungselement 6 acht Rippen 8 aufweisen. Die Rippen 8 erstrecken sich in einer Längsrichtung L des Wärmeübertragungsrohrs 3. Die Rippen 8 können eine Vielzahl in der Fig. 2 nicht gezeigter Verzweigungen oder Verästelungen aufweisen. Hierdurch kann eine Oberfläche des Wärmeübertragungselements 6 vergrößert werden, was die Wärmeübertragung von dem Wärmeübertragungsrohr 3 auf das Speichermedium 2 und umgekehrt verbessert. Die Rippen 8 sind materialeinstückig mit dem rohrförmigen Basisabschnitt 7 ausgebildet. Die Rippen 8 weisen Durchbrüche oder Ausnehmungen 9 auf, die die Rippen 8 in der Längsrichtung L mehrfach unterbrechen.
Das Wärmeübertragungselement 6 ist aus einer Aluminiumlegierung gefertigt. Durch die Verwendung einer Aluminiumlegierung für das Wärmeübertragungselement 6 kann dieses besonders filigran gestaltet werden und weist auf Grund der hohen spezifischen Wärmeleitfähigkeit von Aluminium im Vergleich zu der für das Druckrohr 5
verwendeten Stahllegierung gute Wärmeleiteigenschaften auf. Bei hohen
Temperaturen wie beispielsweise bei Temperaturen von über 300° C fällt die
Streckgrenze von Aluminiumlegierungen im Vergleich zu Stahllegierungen drastisch ab, so dass eine kraftübertragende Konstruktion mit Aluminiumlegierungen bei hohen Temperaturen nicht möglich ist. Daher wird nur das Druckrohr 5 mit dem Fluid 4 druckbeaufschlagt und das Wärmeübertragungselement 6 wird nicht mechanisch belastet.
Das Wärmeübertragungsrohr 3 weist zumindest ein Befestigungselement 10 zum Befestigen des Wärmeübertragungselements 6 an dem Druckrohr 5 auf. Das
Befestigungselement 10 ist auf das Wärmeübertragungselement 6 aufgepresst, um eine wärmebedingte Ausdehnung des Wärmeübertragungselements 6 zu verhindern. Genauer gesagt ist das Befestigungselement 10 im Bereich der Ausnehmungen 9 auf den rohrförmigen Basisabschnitt 7 des Wärmeübertragungselements 6 aufgepresst. Das Befestigungselement 10 ist vorzugsweise ein sogenanntes Pressfitting. Das Befestigungselement 10 ist ringförmig und kann einen kreisrunden, halbkreisförmigen, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Das Befestigungselement 10 umgreift den rohrförmigen Basisabschnitt 7 um seinen gesamten Umfang herum.
In Längsrichtung L des Wärmeübertragungsrohrs 3 ist eine Vielzahl an
Befestigungselementen 10 vorgesehen, die voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Anzahl der Befestigungselemente 10 ist beliebig. Die Befestigungselemente 10 sind um einen Abstand b zueinander beabstandet angeordnet. Der Abstand b kann beispielsweise wenige Zentimeter bis mehrere Dezimeter betragen. Der Abstand b ist gleichzeitig der Abstand zwischen zwei Ausnehmungen 9 einer Rippe 8.
Jedes Befestigungselement 10 weist eine vorbestimmte Auflagebreite b 0 auf. Mit der Auflagebreite b10 liegt das Befestigungselement 10 auf dem rohrförmigen
Basisabschnitt 7 des Wärmeübertragungselements auf. Das Befestigungselement 10 ist dazu eingerichtet eine wärmebedingte Ausdehnung des
Wärmeübertragungselements 6 über die Auflagebreite b10zu verhindern. Das heißt, zwischen zwei Befestigungselementen 10 kann sich das Wärmeübertragungselement 6 wärmebedingt ausdehnen, so dass sich dort wo kein Befestigungselement 10 auf dem rohrförmigen Basisabschnitt 7 aufliegt zwischen diesem und dem Druckrohr 5 ein Spalt bilden kann. Die Wärmeübertragung von dem Druckrohr 5 auf den rohrförmigen Basisabschnitt 7 ist jedoch dadurch gewährleistet, dass eine wärmebedingte
Ausdehnung des Basisabschnitts 7 im Bereich der Befestigungselemente 10 durch das Aufpressen derselben auf den rohrförmigen Basisabschnitt 7 verhindert wird.
Das Befestigungselement 10 ist aus einer Stahllegierung gefertigt. Das Material, aus dem das Befestigungselement 10 gefertigt ist, weist einen geringeren
Wärmeausdehnungskoeffizienten auf als das Material, aus dem das
Wärmeübertragungselement 6 gefertigt ist. Hierdurch wird eine wärmebedingte
Ausdehnung des rohrförmigen Basisabschnitts 7 des Wärmeübertragungselements 6 verhindert, so dass der rohrförmige Basisabschnitt 7 im Bereich des
Befestigungselements 10 umfänglich vollständig an dem Druckrohr 5 anliegt. Bei einem betriebsbedingten Wärmeeintrag in das Wärmeübertragungsrohr 3 wird der rohrförmige Basisabschnitt 7 im Bereich der Befestigungselemente 10 mit Hilfe des Druckrohrs und des Befestigungselements 10 mit radial wirkenden Druckkräften beaufschlagt.
Das Druckrohr 5 und das Befestigungselement 10 können aus derselben
Stahllegierung gefertigt sein. Alternativ können das Druckrohr 5 und das
Befestigungselement 10 aus unterschiedlichen Stahllegierungen gefertigt sein.
Genauer gesagt können das Druckrohr 5 und das Befestigungselement 10 aus Stahllegierungen gefertigt sein, die unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Beispielsweise kann das Material des Befestigungselements 10 einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen als das des Druckrohrs 5. Hierdurch wird stets gewährleistet, dass bei einem Wärmeeintrag in das Wärmeübertragungsrohr 3 ein umfänglich ringförmiger Kontakt des rohrförmigen Basisabschnitts 7 mit dem Druckrohr 5 gewährleistet ist. Bei einem Wärmeeintrag in das Wärmeübertragungsrohr 3 kann sich der rohrförmige Basisabschnitt 7 aufgrund seiner Anordnung zwischen dem Druckrohr 5 und dem Befestigungselement 10 im Bereich des Befestigungselements 10 nicht soweit ausdehnen, dass sich zwischen dem Druckrohr 5 und dem Befestigungselement 10 ein Spalt bildet. Das Befestigungselement 0 nimmt bei einem Wärmeeintrag in das Wärmeübertragungsrohr 3 Umfangsspannungen auf, die aus einer Wärmeausdehnung des rohrförmigen Basisabschnitts 7 resultieren.
Die Fig. 3 zeigt in einem schematischen Blockdiagramm eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines derartigen Wärmeübertragungsrohrs 3. In einem Schritt S1 werden das Druckrohr 5, das Wärmeübertragungselement 6 und zumindest ein Befestigungselement 10 bereitgestellt. Je nach Länge des
Wärmeübertragungsrohrs 3 kann eine beliebige Anzahl an Befestigungselementen 10 bereitgestellt werden. Das Wärmeübertragungselement 6 kann beispielsweise als Strang pressprofil gefertigt werden.
In einem Schritt S2 wird das Wärmeübertragungselement 6 an dem Druckrohr 5 angebracht. Das Wärmeübertragungselement 6 kann auf das Druckrohr 5
aufgeschoben werden. Hierbei kann das Aufschieben des
Wärmeübertragungselements 6 auf das Druckrohr 5 ohne eine Vorspannung des Wärmeübertragungselements 6 erfolgen. Hierdurch ist eine sehr einfache Montage des Wärmeübertragungselements 6 an dem Druckrohr 5 möglich. Alternativ kann im Schritt S2 das Wärmeübertragungselement 6 auch mit einer Vorspannung auf das Druckrohr 5 aufgeschoben werden. Hierdurch wird ein Spalt zwischen dem Druckrohr 5 und dem Wärmeübertragungselement 6 im Vergleich zum Aufschieben ohne Vorspannung etwas kleiner. Vorzugsweise werden eine Vielzahl an Wärmeübertragungselementen 6 an dem Druckrohr 5 angebracht, die in der Längsrichtung L hintereinander angeordnet sind.
In einem Schritt S3 wird das Befestigungselement 10 oder die Befestigungselemente 10 an dem Wärmeübertragungselement 6 oder an den Wärmeübertragungselementen 6 angebracht. Hierbei können abwechselnd ein Wärmeübertragungselement 6 und ein Befestigungselement 10 perlenartig auf das Druckrohr 5 aufgefädelt werden. Alternativ können die Befestigungselemente 10 vor dem Anbringen der
Wärmeübertragungselemente 6 an dem Druckrohr 5 auf Enden der
Wärmeübertragungselemente 6 aufgefädelt werden, wobei die
Wärmeübertragungselemente 6 zusammen mit den Befestigungselementen 10 anschließend auf das Druckrohr 5 aufgeschoben werden.
In einem Schritt S4 werden das Befestigungselement 10 oder die
Befestigungselemente 10 auf das Wärmeübertragungselement 6 derart aufgepresst, dass das Befestigungselement 10 oder die Befestigungselemente 10 eine
wärmebedingte Ausdehnung des Wärmeübertragungselements 6 verhindern. Die Befestigungselemente 10 werden so angeordnet, dass diese in den Ausnehmungen 9 der Rippen 8 angeordnet sind. Die Befestigungselemente 10 können jeweils einen geschlossenen ringförmigen Querschnitt aufweisen. Die Befestigungselemente 10 werden derart auf das Wärmeübertragungselement 6 aufgepresst, dass das
Wärmeübertragungselement 6 bzw. der Basisabschnitt 7 des
Wärmeübertragungselements 6 mit einer Vorspannung beaufschlagt wird. Hierdurch ist gewährleistet, dass der rohrförmige Basisabschnitt 7 auch bei einem Wärmeeintrag in das Wärmeübertragungsrohr 3 umfänglich vollständig an dem Druckrohr 5 anliegt. Beim Verpressen der Befestigungselemente 10 kann entweder nur ein Ende eines Wärmeübertragungselements 6 verpresst werden, wodurch sich eine Fest-LosLagerung ergibt, oder es können beide Enden eines Wärmeübertragungselements 6 verpresst werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar. Verwendete Bezugszeichen
1 Wärmespeicher
2 Speichermedium
3 Wärmeübertragungsrohr
4 Fluid
5 Druckrohr
6 Wärmeübertragungselement
7 Basisabschnitt
8 Rippe
9 Ausnehmung
10 Befestigungselement b Abstand
bio Auflagebreite
L Längsrichtung
51 Schritt
52 Schritt
53 Schritt
S4 Schritt

Claims

Patentansprüche
1. Wärmeübertragungsrohr (3), insbesondere Flossenrohr, für einen Wärmespeicher (1 ), insbesondere für einen Salzschmelze-Latentwärmespeicher, mit einem Druckrohr (5) zum Fördern eines Fluids (4), einem außenseitig an dem Druckrohr (5) vorgesehenen Wärmeübertragungselement (6) und einem
Befestigungselement (10) zum Befestigen des Wärmeübertragungselements (6) an dem Druckrohr (5), wobei das Befestigungselement (10) auf das
Wärmeübertragungselement (6) aufgepresst ist, um eine wärmebedingte
Ausdehnung des Wärmeübertragungselements (6) zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckrohr (5) Und das Befestigungselement (10) aus unterschiedlichen Stahllegierungen gefertigt sind.
Wärmeübertragungsrohr nach Anspruch 1 , wobei das Befestigungselement ( 0) ringförmig ist und das Wärmeübertragungselement (6) umgreift.
Wärmeübertragungsrohr nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Befestigungselement (10) eine vorbestimmte Auflagebreite (b10) aufweist, mit der es auf dem
Wärmeübertragungselement (6) aufliegt, und wobei das Befestigungselement (10) dazu eingerichtet ist, eine wärmebedingte Ausdehnung des
Wärmeübertragungselements (6) über die Auflagebreite (b10) zu verhindern.
Wärmeübertragungsrohr nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei eine Vielzahl an Befestigungselementen (10) vorgesehen ist, die in einer Längsrichtung (L) des Wärmeübertragungsrohrs (3) voneinander beabstandet angeordnet sind.
Wärmeübertragungsrohr nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei das
Wärmeübertragungselement (6) einen rohrförmigen Basisabschnitt (7) und sich radial aus dem Basisabschnitt (7) herauserstreckende Rippen (8) aufweist.
Wärmeübertragungsrohr nach Anspruch 5, wobei das Befestigungselement (10) den Basisabschnitt (7) umgreift.
7. Wärmeübertragungsrohr nach einem der Ansprüche 1 - 6, wobei das
Befestigungselement (10) ein Pressfitting ist.
8. Wärmeübertragungsrohr nach einem der Ansprüche 1 - 7, wobei ein Werkstoff, aus dem das Wärmeübertragungselement (6) gefertigt ist, einen höheren
Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als ein Werkstoff, aus dem das
Druckrohr (5) und/oder das Befestigungselement (10) gefertigt sind.
9. Wärmeübertragungsrohr nach einem der Ansprüche 1 - 8, wobei das
Wärmeübertragungselement (6) aus einer Aluminiumlegierung gefertigt ist.
10. Wärmeübertragungsrohr nach einem der Ansprüche 1 - 9, wobei das Druckrohr (5) und das Befestigungselement (10) jeweils aus einer Stahllegierung gefertigt sind.
11. Wärmespeicher (1), insbesondere Salzschmelze-Latentwärmespeicher, mit einem Wärmeübertragungsrohr (3) nach einem der Ansprüche 1 - 11 und einem
Speichermedium (2), insbesondere einer Salzschmelze, in dem das
Wärmeübertragungsrohr (3) zumindest teilweise angeordnet ist.
12. Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragungsrohrs (3), insbesondere eines Flossenrohrs, für einen Wärmespeicher (1), insbesondere für einen Salzschmelze- Latentwärmespeicher, mit folgenden Schritten:
Bereitstellen (S1) eines Druckrohrs (5), eines Wärmeübertragungselements (6) und eines Befestigungselements (10);
Anbringen (S2) des Wärmeübertragungselements (6) an dem Druckrohr (5);
Anbringen (S3) des Befestigungselements (10) an dem
Wärmeübertragungselement (6), und
Aufpressen (S4) des Befestigungselements (10) auf das
Wärmeübertragungselement (6) derart, dass das Befestigungselement (10) eine wärmebedingte Ausdehnung des Wärmeübertragungselements (6) verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass das bereitgestellte Druckrohr (5) und das bereitgestellte Befestigungselement (10) aus unterschiedlichen Stahllegierungen gefertigt wurden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Befestigungselement (10) derart auf das Wärmeübertragungselement (6) aufgepresst wird, dass dieses mit einer
Vorspannung beaufschlagt wird. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei eine Vielzahl an
Befestigungselementen (10) derart an dem Wärmeübertragungselement (6) angebracht werden, dass diese in einer Längsrichtung (L) des
Wärmeübertragungsrohrs (3) voneinander beabstandet angeordnet sind.
PCT/EP2016/001273 2015-07-30 2016-07-21 Wärmeübertragungsrohr, wärmespeicher und verfahren zum herstellen eines wärmeübertragungsrohrs Ceased WO2017016656A1 (de)

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DE102017114141A1 (de) 2017-06-26 2018-12-27 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Wärmeübertragungsrohranordnung sowie Wärmespeicher mit einer solchen Wärmeübertragungsrohranordnung

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