[go: up one dir, main page]

DE1551457A1 - Heat exchanger - Google Patents

Heat exchanger

Info

Publication number
DE1551457A1
DE1551457A1 DE19671551457 DE1551457A DE1551457A1 DE 1551457 A1 DE1551457 A1 DE 1551457A1 DE 19671551457 DE19671551457 DE 19671551457 DE 1551457 A DE1551457 A DE 1551457A DE 1551457 A1 DE1551457 A1 DE 1551457A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
heat
exchanger according
air
framework
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19671551457
Other languages
German (de)
Inventor
De Fries Jan Richard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of DE1551457A1 publication Critical patent/DE1551457A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08Centrifugal pumps
    • F04D17/16Centrifugal pumps for displacing without appreciable compression
    • F04D17/167Operating by means of fibrous or porous elements, e.g. with sponge rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24CDOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C3/00Stoves or ranges for gaseous fuels
    • F24C3/08Arrangement or mounting of burners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28CHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00Other direct-contact heat-exchange apparatus
    • F28C3/06Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour
    • F28C3/08Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour with change of state, e.g. absorption, evaporation, condensation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D19/00Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium
    • F28D19/04Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier
    • F28D19/045Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier with radial flow through the intermediate heat-transfer medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/24Arrangements for promoting turbulent flow of heat-exchange media, e.g. by plates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

Jan Richard de Fries
Zürich / SCIIUEIZ "
Jan Richard de Fries
Zurich / SCIIUEIZ "

WärmeaustauscherHeat exchanger

Die Erfindung betrifft Wärmeaustauscher mit bewegtem Wärmeübertragungsorgan und Turbulenzgeneratoren.The invention relates to heat exchangers with a moving heat transfer member and turbulence generators.

Seit geraumer Zeit sind Wärmeaustauscher mit bewegten Wärmeübertragungsorganen bekannt, z. B. Bauart Ljungström für Kraftwerke, keramische Zellsysteme Bauart Dow Corning für Gasturbinen. Stets werden zwei Räume von einem bewegten, meist ge-For some time now, heat exchangers with moving heat transfer organs have been used known, e.g. B. Ljungström type for power plants, Dow Corning type ceramic cell systems for gas turbines. Two rooms are always surrounded by a moving, usually

009812/0520009812/0520

drehten, System berührt, dessen Elemente in einem Räume Wärme aufnehmen, in den anderen Raum gelangen und dort Wärme abgeben. Diese Wärmeaustauscher haben eine größere Leistung pro Volumeneinheit als stationäre Austauscher, sind aber zumeist teurer.turned, System touches the receive elements in a space heat, move to the other room and emit heat there. These heat exchangers have a higher output per unit volume than stationary exchangers, but are usually more expensive.

Mannigfache Anwendungsgebiete für Wärmeaustauscher wurden aus wirtschaftlichen Gründen bisher nicht ausgenutzt; etwa die Klimatisierung von Gebäuden und die Kraftfahrzeugeheizung. Eine Wärmeübertragung von der verbrauchten Abluft auf die frische Zuluft senkt den kalorischen Bedarf bei gegebener Frischluftmenge beträchtlich.Manifold areas of application for heat exchangers have been not yet used for economic reasons; such as air conditioning in buildings and vehicle heating. A heat transfer from the used exhaust air to the fresh supply air lowers the caloric requirement for a given amount of fresh air considerably.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einfache und leichte, wenn möglich mit weiteren Vorgängen kombinierbare und preiswert herstellbare Wärmeaustauscher zu schaffen, die schon bei geringen Temperaturdifferenzen gut arbeiten.The invention is therefore based on the object simple and to create lightweight heat exchangers that can be combined with other processes if possible and that are inexpensive to manufacture work well even with small temperature differences.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Wärmeaustauscher mit bewegtem Wärmeübertragungsorgan und Turbulenzgeneratoren die Turbulenzgeneratoren als Mikr ο-Turbulenzgeneratoren ausgebildet und im Gebiet abklingender Turbulenz umströmt sind, und daß die Generatoren als räumliches Stabwerk angeordnet sind und mindestens eine Anzahl von ihnen gegenseitig im turbulenten Einflußbereich vorher umströmter Turbulenzgeneratoren liegt.The invention consists in that in a heat exchanger with a moving heat transfer element and turbulence generators the turbulence generators are designed as micro-turbulence generators and flow around them in the area of subsiding turbulence, and that the generators are arranged as a spatial framework and at least a number of them are mutually in the turbulent Area of influence of previously flown around turbulence generators lies.

009812/0528009812/0528

Der Wärmeaustausch zwischen beweglichen Medien und Festkörperoberflächen erfolgt durch Übertragung des thermischen Anregungszustandes der Moleküle auf den Festkörper. Sollen hohe Wärmeübergangezahlen erreicht werden, so müssen möglichst viele Moleküle des Mediums zur Berührung mit dem Festkörper kommen. Dies gelingt nach den heutigen Standes der Technik in der nach der Definition von Reynolds überkritischen Strömung, also bei voller Turbulenz. Die im laminaren Gebiet zu erwartenden Grenzschichten haben nur sehr geringe Austauschfunktionen, da im wesentlichen nur die Grenzschichtmoleküle selbst an die Festkörperfläche gelangen. Es bestand somit kein Anlaß, mit den wärmeaustauschenden Elementen in den Bereich laminarer Strömungsanteile zu gehen,The heat exchange between moving media and solid surfaces takes place by transferring the thermal excited state of the molecules to the solid. Should If high heat transfer numbers are achieved, as many molecules of the medium as possible have to come into contact with the solid come. According to the current state of the art, this is achieved in the supercritical flow according to Reynolds' definition, so with full turbulence. The boundary layers to be expected in the laminar area have only very low exchange functions, since essentially only the boundary layer molecules themselves reach the solid surface. So there was no reason to go with the heat-exchanging elements in the area of laminar flow components,

Studien am Insektenflug und an einem neuartigen Gebläse, sowie zahlreiche Versuche haben dazu geführt, einen Weg zu finden,Studies on insect flight and a new type of fan, as well as numerous attempts have led to a way to

4 έ4th έ

der es gestattet, auch im Strömungsbereich unterhalb der voll ausgebildeten Turbulenz Wärmeaustauscher hoher Leistungsdichte zu konstruieren. Dabei wird von der Beobachtung ausgegangen, daß auch weit unterhalb der kritischen Reynoldschen Zahl ein intensiver Wärmeaustausch möglich ist, wenn durch Mikroturbulenzgeneratoren eine lokale Verwirbelung erzielt wird. Solche Mikroturbulenzgeneratoren finden sich an Insekten in Form von Borsten, Hörnchen, Fasern in mannigfacher Form und haben dort die Auf-which allows heat exchangers of high power density in the flow area below the fully developed turbulence to construct. It is based on the observation that even well below the critical Reynolds number, an intense Heat exchange is possible if a local turbulence is achieved by microturbulence generators. Such microturbulence generators are found on insects in the form of bristles, croissants, fibers in a variety of forms and are there

009812/0528009812/0528

gäbe, den Flug im Laminargebiet zu ermöglichen und die Ablösung der Grenzschicht so weit hinauszuzögern, daß der Widerstand im Leistungsbereich des Insekts bleibt. Obwohl diese Auf- ' ' gabestellung eine ganz andere ist, hat sie Verwandtschaft mit vorliegender Erfindung, bei der die Verminderung der Umströmungsreibung nur eine vorteilhafte Nebenerscheinung ist.would enable the flight in the laminar area and the detachment to delay the boundary layer so far that the resistance remains in the performance range of the insect. Although this up- '' position is a completely different one, it is related to the present invention, in which the reduction of the friction around the flow is just a beneficial byproduct.

Als Mikroturbulenzgenerator wird dabei ein an sich laminar umströmter Körper verstanden, bei dem die laminare Strömung zur Ablösung kommt. Es entsteht in der Stromrichtung nach einem solchen Körper eine Wirbels^raße fKarman-Straße), die durch viskose Dämpfung umso rascher abklingt, je weiter man von der kritischen Reynoldschen Zahl entfernt ist.As a microturbulence generator, an intrinsically laminar flow is used Understood body in which the laminar flow comes to detachment. It arises in the direction of the current after one such a body has a vortex (Karman Strait) running through viscous damping decays faster the further one is away from the critical Reynolds number.

Bei feinen Fasern in einem Luftstrom von 10 m/s ist der Einflußbereich eines solchen Turbulenzgenerators in Stromrichtung nur kurz, die Wirbel entsprechen höchstens etwa dem doppelten Faserdurchmesser, die entstehende Verwirbelung ist auf ein ganz kleines Feld beschränkt, so daß die hier verwendete Bezeichnung "Mikroturbulenzgenerator" zweckmäßig erscheint.In the case of fine fibers in an air flow of 10 m / s, the area of influence is of such a turbulence generator only briefly in the direction of the current, the eddies correspond at most to twice the fiber diameter, the resulting turbulence is limited to a very small field, so that the term "microturbulence generator" used here seems appropriate.

Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher basiert nun physikalisch gesehen darauf, daß solche Mikroturbulenzgeneratoren in Strom-The heat exchanger according to the invention is now physically based on the fact that such microturbulence generators in electricity

richtung hintereinander geschaltet werden, sie werden als Stäbe eines räumlichen Stabwerkes beschrieben, mindestens teilweisedirection are connected in series, they are described as bars of a spatial framework, at least partially

0098 1 2 / 0 5 2Θ0098 1 2/0 5 2Θ

in dem Feld der Verwirbelung liegend, die durch den in Strö-• mungsrichtung vorhergehenden Mikroturbulenzgenerator verursacht wird. Der Wärmeübergang erreicht unter diesen Verhältnissen sehr hohe Werte, wenn die Stäbe selbst als Wärmeträger verwendet werden. Gegenüber der für laminare Verhältnisse durchgeführten Rechnung ergeben sich gemessene Werte, die um eine Zehnerpotenz höher liegen. Natürlich ist die Wärmekapazität eines solchen feinen Stabwerkes mit geringem Luftwiderstand sehr klein. Der Wärmeaustauscher muß rasch rotieren oder als Band laufen. Bei den Versuchen wurde eine Durchlaufzeit für die Hälfte eines zylindrischen, radial durchströmten Faserkranzes gewählt, die bei 12 Millisekunden liegt.lying in the field of turbulence caused by the flow direction of flow preceding microturbulence generator is caused. The heat transfer reaches very high values under these conditions when the rods themselves act as heat carriers be used. Compared to the calculation carried out for laminar conditions, the measured values are around be a power of ten higher. Of course, the heat capacity of such a fine framework is low in air resistance tiny. The heat exchanger must rotate rapidly or run as a belt. In the tests, a processing time for the Half of a cylindrical, radially flowed through fiber ring selected, which is 12 milliseconds.

Es entstehen eine Reihe von Nebeneffekten, So tritt durch die Umströmungsreibung der Medien an den Fasern eine kräftige Luftförderung in tangentialer Richtung auf; der Wärmeaustauscher wirkt als Ventilator und macht in vielen Fällen besondere Luftförde rungs einrichtungen entbehrlich.It creates a number of side effects, so that occurs through Flow friction around the media on the fibers creates a powerful air flow in a tangential direction; the heat exchanger acts as a fan and in many cases creates a special air flow maintenance facilities dispensable.

Die feine Stabstruktur fängt Fremdkörper auf und wirkt als grobes Filter, was bei Klimageräten und Fahrzeuganlagen ein willkommener Nebeneffekt ist. Die starke viskose Dämpfung von Luftsehwingungen in einem solchen System hat weiter eine Schallabsorption . zur Folge, die für viele Anwendungen, wie etwa Belüftung von Räumen mit Frischluft, sehr vorteilhaft ist.The fine rod structure catches foreign bodies and acts as a coarse filter, which is a welcome one for air conditioning units and vehicle systems Side effect is. The strong viscous damping of aerial vibrations in such a system also has sound absorption. result, which is very advantageous for many applications, such as ventilation of rooms with fresh air.

00 98 1 2/052Θ00 98 1 2 / 052Θ

Ein weiterer Nebeneffekt tritt auf, wenn die durch den Wärmeaustauscher strömenden Medien Feuchtigkeit aufnehmen, die durch Besprühen oder Kondensation in den Wärmeaustauscher gelangt ist. Zufolge der großen Oberfläche tritt eine intensive Verdampfung auf, durch die Mikroturbulenz stark gefördert. Durch einen besonderen Kreislauf läßt sich diese intensive Verdampfung zu einer weitgehenden Verdampfungskühlung mit Hilfe des Wärmeaustauschers ergänzen.Another side effect occurs when passing through the heat exchanger flowing media absorb moisture by spraying or condensation in the heat exchanger has arrived. As a result of the large surface, intense evaporation occurs, which is strongly promoted by the microturbulence. This intensive evaporation can be converted into extensive evaporative cooling with the aid of a special circuit of the heat exchanger.

Nicht zuletzt soll darauf hingewiesen werden, daß das verwendete feine Stabwerk als Explosionsschutz wirkt, indem eine chemische Reaktion zweier durchströmender und im Läufer gemischter Medien bei normaler Fortsetzungsgeschwindigkeit, also nicht im Korbinneren stattfinden kann.Last but not least, it should be pointed out that the fine framework used acts as explosion protection by adding a chemical Reaction of two media flowing through and mixed in the rotor at normal continuation speed, i.e. not in Basket interior can take place.

Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. In diesen zeigen:The invention is intended to be based on exemplary embodiments with reference will be explained in more detail on the accompanying drawings. In these show:

Fig. 1! eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers;Fig. 1 ! a perspective view of a heat exchanger according to the invention;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform;Fig. 2 is a perspective view of a modified one Embodiment;

Fig. 3 eine stark vergrößerte Ansicht des Materials, das in dem Wärmeaustauscher Verwendung findet;Figure 3 is a greatly enlarged view of the material used in the heat exchanger;

009812/0528009812/0528

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer weiterenFig. 4 is a perspective view of another

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers;
" und
Embodiment of the heat exchanger according to the invention;
" and

Fig. 5 ein schematisches Fließdiagramm des Wärmeaustauschers. Figure 5 is a schematic flow diagram of the heat exchanger.

Fig. 1 zeigt in schematischer, perspektivischer Darstellung eine einfache Bauform des beschriebenen Wärmeaustauschers. Durch den Elektromotor 1 wird eine Welle 2 in Drehung im Gegen-Uhrzeigersinn versetzt. Die Flanschplatfe 3" und die Säulen 4 verbinden daß Motorgehäuse mit dem Austauschergehäuse 5. Die Welle 2 setzt den Rotor 8 in Drehung. Die Peripherie des Rotors 8 besteht aus einem feinen filzartigen Stabwerk, durch das Luft hin-Fig. 1 shows a schematic, perspective illustration simple design of the heat exchanger described. The electric motor 1 causes a shaft 2 to rotate counterclockwise offset. The flange plate 3 "and the columns 4 connect the motor housing to the exchanger housing 5. The shaft 2 sets the rotor 8 in rotation. The periphery of the rotor 8 consists of a fine felt-like framework through which air flows.

Jnnenrauw da
durchströmen kann. Deri Rotors 8 ist durch die ruhende Trennwand 9 in zwei Hälften geteilt.
Inside there
can flow through. The rotor 8 is divided into two halves by the stationary partition 9.

Strömt nun Luft bei 13 zu, so tritt sie durch den halbkreisförmigen Kanal 1.1, gebildet durch Rohr 18 und die obere Trennwand 10 (beides punktiert'dargestellt) in den Raum links der Rotortrennwand 9. Sie durchströmt den Rotor und wird durch den Diffusor kanal 15 in Richtung 16 ausgestoßen.If air now flows in at 13, it passes through the semicircular Channel 1.1, formed by tube 18 and the upper partition 10 (both shown in dotted lines) into the space to the left of the rotor partition 9. It flows through the rotor and is ejected through the diffuser channel 15 in the direction 16.

Strömt Luft bei 14 zu, so tritt sie analog durch den Kanal 12 und gelangt in den Raum rechts der Trennwand 9. Sie durchströmt ebenfalls den Rotor 8 und wird durch den Diffusor 7 in Richtung 17 ausgestoßen.If air flows in at 14, it passes analogously through the channel 12 and reaches the space to the right of the partition wall 9. It also flows through the rotor 8 and is through the diffuser 7 in the direction 17 launched.

009812/0528009812/0528

Der Kranz des Rotors 8 läuft somit dauernd von einem Luftraum zum zweiten Luftraum, wobei nur eine geringe Luftmenge (ca. 5%) überströmt. Besteht eine Temperaturdifferenz zwischen den Strömen, so stellt sich die Rotortemperatur zufolge geringer Masse und hohen Wärmeübergangs stets nahezu auf die Stromtemperatur ein, transportiert also Wärme von einem Strom zum anderen, The ring of the rotor 8 thus runs continuously from one air space to the second air space, with only a small amount of air (approx. 5%) overflows. If there is a temperature difference between the currents, the rotor temperature is lower as a result Mass and high heat transfer always almost to the current temperature, i.e. transports heat from one current to the other,

Messungen an ausgeführten Maschinen dieser Anordnung ergaben bei einer Drehzahl des Rotors von 2* 500 U/min., einem Rotordurchmesser von 150 mm, Rotorhöhe 45 mm und einer Temperaturdifferenz von 20 C zwischen den beiden Strömen eine Differenz der Aus strömtemperaturen bei 17 und 16 von 8 % oder 0, 8 C, was einem sehr guten Wärmeaustausch entspricht. Die Luftförderwirkung erreicht bei freiem Austritt der Strömung 84 l/s.Measurements on executed machines of this arrangement with a rotor speed of 2 * 500 rpm, a rotor diameter of 150 mm, rotor height 45 mm and a temperature difference of 20 C between the two streams resulted in a difference in the outflow temperatures at 17 and 16 of 8% or 0.8 C, which corresponds to a very good heat exchange. The air pumping effect reaches 84 l / s when the flow exits freely.

Figur 2 zeigt eine ähnliche Maschine, besonders auf die Zwecke der Raumbelüftung zugeschnitten. Die Darstellung ist schematisch und in Perspektive.Figure 2 shows a similar machine, especially tailored for the purposes of room ventilation. The representation is schematic and in perspective.

Der Motor 20 treibt über die beidseits vorstehenden Wellen 23 die Körbe 21 und 22 an, sie rotieren in Gegenuhrzeigerrichtung. Die Körbe 21 und 22 enthalten an ihrer Peripherie ein feines durchlässiges Stabwerk 24, das wie beschrieben wärmeaustauschend und luftfördernd wirkt.The motor 20 drives the baskets 21 and 22 via the shafts 23 protruding on both sides, they rotate in a counterclockwise direction. The baskets 21 and 22 contain on their periphery a fine, permeable framework 24 which, as described, exchanges heat and has an air-conveying effect.

ORIGINAL INSPECTED 009812/0528ORIGINAL INSPECTED 009812/0528

Strömt Luft 25 durch den punktierten Schlitz 26 ein, so gelangt sie in die durch die Trennwand 26-a abgegrenzte Korbhälfte und durch die Rotoren 21 und 22 in die Austrittskanäle 27 und 28 und in Richtung der Pfeile 29 und 30 in den zu belüftenden Raum«If air 25 flows in through the dotted slot 26, it arrives into the basket half delimited by the partition wall 26-a and through the rotors 21 and 22 into the outlet channels 27 and 28 and in the direction of the arrows 29 and 30 in the room to be ventilated "

Strömt Luft auf der (nicht sichtbaren) Rückseite des Geräts in den Bereich unter der Trennwand 26-a und gelangt in die unteren halbkreisförmigen Räume der Körbe 21 und 22, so strömt sie durch die Rotoren in die Austrittskanäle 31 und 32 und in Richtung der Pfeile 33 und 34 in den Raum, aus dem Frischluft entnommen wird, im allgemeinen ins Freie.Air flows on the (not visible) rear of the device into the area under the partition wall 26-a and enters the lower one semicircular spaces of the baskets 21 and 22, so it flows through the rotors in the outlet channels 31 and 32 and in the direction the arrows 33 and 34 in the room from which fresh air is taken, generally in the open.

Die Körbe 21 und 22 nehmen einen Teil der Wärme des Abluftstromes auf und übertragen diese Wärme zufolge ihrer Rotation auf die zumeist kältere Zuluft. Bei gekühlten Räumen, etwa im Sommerbetrieb, ergibt sich zwanglos die inverse Wirkung, die kühle Abluft kühlt durch die rotierenden Körbe 21 und 22 die warme Zuluft, Erreicht werden kann bei dieser einfachen Anordnung die Mischtemperatur bis zur Grenze der Wärmeaustauschleistung. The baskets 21 and 22 take part of the heat of the exhaust air flow and transfer this heat to the mostly colder supply air due to their rotation. In cooled rooms, for example in Summer operation, there is an unconstrained inverse effect, the cool exhaust air cools through the rotating baskets 21 and 22 warm supply air, with this simple arrangement the mixed temperature can be achieved up to the limit of the heat exchange capacity.

Die besprochenen zusätzlichen Effekte, wie die Geräuschdämmung durch die verwendeten Körbe, die Filterwirkungen, die Luftförderung gestatten es, das in den Funktionen so vielfältige Zuluft/Ab-The additional effects discussed, such as the noise insulation through the baskets used, the filter effects, the air flow allow the various functions of supply air / exhaust

00981 2/052800981 2/0528

1551/£71551 / £ 7

luftgerät sehr einfach zu gestalten und stellen einen wesentlichen Schritt über den Stand der Technik dar, der eine ganze Reihe von Einzelgeräten für den gleichen Zweck benötigt..Air device very easy to design and make an essential Step above the state of the art, which requires a whole range of individual devices for the same purpose.

In Figur 3 ist die Struktur des Wärmeaustauschers dargestellt. Die Stäbchen 35, in Knotenpunkten 36 verbunden und von links oben beleuchtet dargestellt, bilden ein ungeordnetes räumliches Stabwerk, zert im Vergleich zu den luftdurchströmten Räumen 37.In Figure 3, the structure of the heat exchanger is shown. The rods 35, connected in nodes 36 and from the top left Shown illuminated, they form a disordered spatial framework, less than the spaces 37 through which air flows.

Die Stäbe 35 wirken als Mikroturbulenzgeneratoren. Sie erzeugen eine Verwirbelung der durchströmenden Luft, die bis zu den nächsten Stäben gelangt und einen, wie die erwähnten Versuche zeigten, hervorragenden Wärmeübergang erzielt, obwohl die Stäbä 35, im Sinne der Reynoldschen Zahl betrachtet, für die üblichen Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich unterhalb der kritischen Abmessungen für voll ausgebildete Turbulenz liegen. Durch die hohe ■Drehzahl läßt sich eine Verminderung der Übertragungsleistung durch die geringe Masse, der Versuch wurde mit Korbgewichten von 24 g durchgeführt, völlig vermeiden.The rods 35 act as microturbulence generators. They create a turbulence in the air flowing through, which leads to the next Rods arrives and, as the experiments mentioned showed, achieved excellent heat transfer, although the rods 35, im Considered in terms of Reynolds number, for the usual flow velocities lie in the area below the critical dimensions for fully developed turbulence. By the high ■ speed can be a reduction of the transmission power through the low mass, the experiment was with basket weights carried out by 24 g, avoid completely.

Figur 4 zeigt eine besondere Bauart des beschriebenen Wärmeaustauschers. Der Übersichtlichkeit halber wurde der Antriebsmotor und der obere Abschlußdeckel nicht gezeichnet. Der Korb rotiert im Gegenuhrzeigersinn, er wird durch bekannte Mittel angetrieben. Im Inneren des Korbes befinden sich, durch bekannteFigure 4 shows a special type of heat exchanger described. For the sake of clarity, the drive motor and the upper end cover have not been drawn. The basket rotates counterclockwise, it is driven by known means. Inside the basket are, by known

009812/0528009812/0528

Mittel ruhend gehalten, die Trennwände 39-40, 41-42 und 43-44. ' Sie bilden sechs segmentförmige Zustromkanäle die mit sechs am Umfang des Korbes angeordneten Diffusoren korrespondieren, Zustrom 45 mit Diffusor 46, Zustrom 47 mit Diffusor 48, Zustrom 49 mit Diffusor 50, Zustrom 51 mit Diffusor 52, Zustrom 53 mit Diffusor 54 und Zustrom 55 mit Diffusor 56. Die Diffusoren sind durch die Bleche 57 - 62 gebildet.The partitions 39-40, 41-42 and 43-44 are kept stationary in the middle. '' They form six segment-shaped inflow channels that correspond to six diffusers arranged on the circumference of the basket, Inflow 45 with diffuser 46, inflow 47 with diffuser 48, inflow 49 with diffuser 50, inflow 51 with diffuser 52, inflow 53 with diffuser 54 and inflow 55 with diffuser 56. The diffusers are formed by the metal sheets 57-62.

Zwischen all diesen sechs Teilströmen findet nun ein Wärmeaustausch statt, der eine Reihe von besonderen Schaltungen ermöglicht. There is now an exchange of heat between all of these six partial flows instead, which enables a number of special circuits.

So kann .das aufwärmende Medium zum Beispiel dem Zustrom 45 zugeführt'werden, es wird vom Abstrom 46 durch einen geeigneten gekrümmten Kanal in den Zustrom 49 eingespeist und vom Abstrom 50 aus dem Zustrom 53 wieder zugeführt, um schließlich bei 54 das System zu verlassen. Das aufzuwärmende Medium wird bei 55 eingespeist, sein Abstrom 56 wird in den Zustrom 51 geleitet, dessen Abstrom 52 :nem Zustrom 47 zugeführt wird, um schließlich bei 48 aus dem System zu gelangen« Die beiden Ströme befinden sich in einer Gegenstromschaltung; das schon abgekühlte Medium in 53 wird über den Korb 38 das kühle Medium bei 55 nur um eine Stufe aufheizen, doch trifft das bereits angewärmte Medium aus 56 dann in 51 einen wärmeren Korb an, um in der letzten Stufe bei 47 noch mehr Erwärmung zu erfahren.For example, the warming medium can be fed to the inflow 45, it is fed from the outflow 46 through a suitable curved channel into the inflow 49 and fed back from the outflow 50 from the inflow 53, in order to finally leave the system at 54. The reheated medium is fed at 55, its effluent 56 is fed into the inflow 51, the effluent 52: NEM influx is supplied 47 to get out of the system to finally at 48 "The two currents are in a counter-current arrangement; the already cooled medium in 53 will only heat the cool medium at 55 by one step via the basket 38, but the already warmed medium from 56 then meets a warmer basket in 51 to experience even more heating in the last step at 47 .

009812/0520009812/0520

Diese Schaltung soll darlegen, daß sich mit dem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher alle bekannten, auch sehr ausgearbei-. tete Aufbauformen des stationären Wärmeaustauschers erzielen lassen.This circuit is intended to demonstrate that with the heat exchanger according to the invention all known, also very worked out. can achieve the design of the stationary heat exchanger.

Eine besondere Anwendung des Wärmeaustauschers ist, wie bereits erwähnt, die mehrstufige Verdampfungskühlung.As already mentioned, a special application of the heat exchanger is multi-stage evaporative cooling.

Wird bei 45 Luft zugeführt und Wasser eingesprüht, so tritt im Korb 38 eine intensive Verdampfung auf und die Verdampfungswärme wird dem Luftstrom und dem Korb entzogen. Die Abluft bei 46 ist jetzt nahezu gesättigt. Tritt nun ohne Wasserzusatz trockene Luft bei 47 ein, so wird diese vom Korb abgekühlt und tritt gekühlt, jedoch ungesätttigt bei 48 aus. Diese Luft wird nun bei 49 wieder eingespeist, aber mit Wassersprühung. Abermals wird die Verdampfungswärme entzogen, aber ausgehend vom bereits tieferen Temperaturniveau der Zuluft durch die erste Stufe. Die Abluft bei 50 ist wiederum nahezu gesättigt und wird wie die Luft bei 46 weggeblasen. Bei 51 eintretende trockene Luft wird nun sehr stark abgekühlt, bei 52 entnommen und unter Wasserzusatz 53 wieder zugeführt. Die gesättigte Kaltluft verläßt bei 54 das System. In einer letzten Stufe kann nun bei 55 wiederum trockene oder leicht befeuchtete Zuluft eingeführt werden, die von dem inzwischen sehr kalten Korb 38 auf einen tiefen Temperatur-If air is supplied at 45 and water is sprayed in, intensive evaporation occurs in the basket 38 and the heat of evaporation is withdrawn from the air flow and the basket. The exhaust air at 46 is now almost saturated. If dry air now enters at 47 without the addition of water, it is cooled by the basket and exits chilled but unsaturated at 48. This air is now fed back in at 49 but with water spray. Again the heat of evaporation is withdrawn, but starting from already lower temperature level of the supply air through the first stage. The exhaust air at 50 is again nearly saturated and becomes like that Air blown away at 46. Dry air entering at 51 is now cooled very strongly, removed at 52 and with the addition of water 53 supplied again. The saturated cold air leaves the system at 54. In a final stage, you can now turn to 55 dry or slightly humidified supply air can be introduced, which from the meanwhile very cold basket 38 to a low temperature

00981 2/052Θ00981 2 / 052Θ

pegel gebracht wird und bei 56 zur Verfügung steht. Die verbleibende Kälte des Rotors begünstigt wieder die Kühlung der bei 45 eintretenden Luft und so weiter. Es handelt sich um einen Regenerativkreis mit Verdampfungskühlung, bei der Luftverflüssigung in schaltungstechnisch ähnlicher Form bekannt, daß sich hier durch Verwendung des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers besonders einfach und mit bescheidenen Mitteln ausführen läßt.level is brought and is available at 56. The remaining The cold of the rotor again favors the cooling of the air entering at 45 and so on. It is a regenerative cycle with evaporative cooling, in the case of air liquefaction in a circuit-wise similar form known that here through Use of the heat exchanger according to the invention can be carried out particularly easily and with modest means.

Weiter sei noch darauf hingewiesen, daß in Aerosolen, die in einer Kobrstruktur entsprechend Bild 3 zurückgehalten werden und mit der Zeit bei konischer Ausbildung des Korbes weggeschleudert werden, häufig erhebliche Wärmeenergien enthalten sind, die durch das umlaufende, eine Rückhaltwirkung aufweisende System ebenfalls dem Wärmeaustausch nützlich gemacht werden können.It should also be pointed out that in aerosols, which in a cobr structure as shown in Figure 3 and thrown away over time if the basket is conical are, often considerable heat energies are contained, which by the circulating, having a restraining effect System can also be made useful for heat exchange.

In Fig« 5 ist schematisch das Fließdiagramm eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers dargestellt, der in der Wand eines Raumes vorgesehen ist. Die in dem Raum herrschende Temperatur ist mit T1 gekennzeichnet und die Temperatur der Außenluft mit T., Die von außen angesaugte Luft T. passiert den Schaumstoffkorb und wird mit einer Temperatur T0 in den Raum abgegeben. Die Abluft gelangt ebenso durch den Schaums to ff korb undIn Fig. 5 the flow diagram of a heat exchanger according to the invention is shown schematically, which is provided in the wall of a room. The temperature prevailing in the room is marked with T 1 and the temperature of the outside air with T. The air drawn in from the outside T. passes through the foam basket and is released into the room at a temperature T 0. The exhaust air also passes through the foam basket and

00981 2/052800981 2/0528

tritt in die Atmosphäre mit einer Temperatur aus TQ. Ein Testversuch wurde mit einer Innentemperatur T1 von 19,4 C und einer Außentemperatur T . von 5,5 C, also bei einer Temperaturdifferenz von 13, 9 C zwischen der Innen- und Außenluft durchgeführt. enters the atmosphere with a temperature from T Q. A test was carried out with an internal temperature T 1 of 19.4 C and an external temperature T. of 5.5 C, i.e. with a temperature difference of 13.9 C between the indoor and outdoor air.

Eine Messung ergab, daß die Außenluft auf die Temperatur T0 A measurement showed that the outside air has reached the temperature T 0

von 13, 6 C aufgeheizt wurde und die Abluft auf die Temperatur Τ,, von 14, 1 C gekühlt wurde. Die Temperaturdifferenz der zwei Luftströme nach dem Passieren der Einheit betrug nur etwa 0, 5 C.of 13.6 C was heated and the exhaust air was cooled to the temperature Τ ,, of 14.1 C. The temperature difference of the two Air flows after passing the unit was only about 0.5 C.

Bei dieser Einheit wurden 48 l/sec gefördert und von der Außentemperatur von 5, 5 C auf 13, 6 C aufgeheizt. Die Differenz von 8,1 C entspricht etwa 400 Watt/sec., die der Luft zugeführt wurden. Die gleiche Menge von Luft wurde in der gleichen Zeit abgesaugt. Der Motor verbrauchte etwa 40 Watt/sec., so daß der Netto-Energiegewinn bei 360 Watt/sec. lag.With this unit 48 l / sec were pumped and from the outside temperature heated from 5.5 C to 13.6 C. The difference of 8.1 C corresponds to about 400 watts / sec., Which were supplied to the air. The same amount of air was evacuated in the same time. The motor consumed about 40 watts / sec., So that the Net energy gain at 360 watts / sec. lay.

Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher kann auch mit Vorteil z. B. in Kühlkellern, in denen Früchte, wie Bananen, gelagert werden, Einsatz finden. In diesem Fall ist es möglich, die zur Lüftung dienende Luft wesentlich abzukühlen, womit die erforderliche Kühlleistung in dem Lagerraum um etwa 60 % verringert wird.The heat exchanger according to the invention can also be used with advantage, for. B. in cold rooms in which fruits such as bananas are stored will find use. In this case, it is possible to cool the air used for ventilation considerably, thus providing the necessary cooling Cooling capacity in the storage room is reduced by about 60%.

Die Wärme, die in Aerosolen gebunden ist, die in der Luft eingeschlossen sind, kann benutzt werden, um den Wärmeübergang zuThe heat that is bound in aerosols that are trapped in the air can be used to increase heat transfer

009812/0528009812/0528

verbessern, und zwar durch einen Vorgang, der die Aerosole durch die Filterwirkung des Korbes einfängt. Die Aerosole können entfernt werden, indem die Körbe und der Schaum eine kegelstumpfförmige Gestalt erhalten, -· die Aerosole zurück zur Lufteinlaßleitung transportiert werden.through a process that traps the aerosols through the filtering effect of the basket. The aerosols can removed by making the baskets and the foam a frustoconical Get shape, - · The aerosols are transported back to the air inlet duct.

QQ9812/0528QQ9812 / 0528

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS 1. ) Wärmeaustauscher mit bewegtem Wärmeübertragungsorgan und Turbulenzgeneratoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenzgeneratoren als Mikro - Turbulenzgeneratoren ausgebildet und im Gebiet abklingender Turbulenz umströmt sind, und daß die Turbulenzgeneratoren als räumliches Stabwerk angeordnet sind und mindestens eine Anzahl von ihnen gegenseitig im turbulenten Einflußbereich vorher umslrömter Turbulenzgeneratoren liegt.1.) Heat exchangers with moving heat transfer member and turbulence generators, characterized in that that the turbulence generators are designed as micro-turbulence generators and in the area of subsiding turbulence are flowed around, and that the turbulence generators are arranged as a spatial framework and at least one Number of them is mutually in the turbulent area of influence previously flown around turbulence generators. 2.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1.), dadurch gekennzeichnet, daß ein organischer Schaum, dessen Membranflächen durch eine geeignete Nachbehandlung entfernt wurden, als räumliches Stabwerk verwendet wird.2.) Heat exchanger according to claim 1.), characterized in that an organic foam whose membrane surfaces have been removed by a suitable post-treatment, is used as a three-dimensional framework. 3.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1.), dadurch gekennzeichnet, daß ein lockeres, aus einzelnen Fasern bestehendes und an einzelnen Berührungsstellen dieser Fasern verklebtes , Material als räumliches Stabwerk verwendet wird.3.) Heat exchanger according to claim 1.), characterized in that a loose, consisting of individual fibers and Material glued to individual points of contact of these fibers is used as a three-dimensional framework. 4.) Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1.) - 3.), dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungswirkung des4.) Heat exchanger according to one of claims 1.) - 3.), characterized in that the frictional effect of the 009812/0528009812/0528 BAD ORlGtNAtBAD ORlGtNAt räumlichen Stabwerkes gleichzeitig zur Bewegung der Wärmeaustauschenden Medien im Sinne einer Dralleinbringung in die Wärmeaustauschenden Medien angewandt wird.spatial framework at the same time to the movement of the heat-exchanging media in the sense of a swirl is applied in the heat exchanging media. 5.) Wärmeaustauscher nach einem" der Ansprüche 1.) - 4.), dadurch gekennzeichnet, daß die Filterwirkung des räumlichen Stabwerkes zur Zurückhaltung von Aerosolen in den Medien verwendet wird.5.) Heat exchanger according to one of "Claims 1.) - 4.), characterized in that the filter effect of the spatial framework to hold back aerosols in the Media is used. 6.) Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1.) - 5.)-, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einbringen verdampfbarer Flüssigkeiten in das räumliche Stabvverk Verdampfungsvorgänge dem Wärmeaustausch supperponiert werden.6.) Heat exchanger according to one of claims 1.) - 5.) -, characterized in that evaporation processes are carried out by introducing vaporizable liquids into the spatial structure are subject to heat exchange. 7.) Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1.) - 6.), dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur des räumlichen Stabwerkes zusätzlich als Schutz gegen die Fortsetzung exothermer Gasreaktionen in der den Wärmeaustauscher durchsetzenden Strömung dient.7.) Heat exchanger according to one of claims 1.) - 6.), characterized in that the structure of the spatial framework also acts as a protection against the continuation serves exothermic gas reactions in the flow passing through the heat exchanger. 8.) Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1.) - 7,), dadurch gekennzeichnet, daß das Stabwerk als Ring (8)8.) Heat exchanger according to one of claims 1.) - 7,), characterized in that the framework as a ring (8) 009812/05 28009812/05 28 ausgebildet wird, getrennt durch eine Mittelwand (9) in einem mehrflutigen Spiralgehäuse (5) rotiert. (Pig. I)is formed, separated by a central wall (9) in a multi-flow volute casing (5) rotates. (Pig. I) 9.) Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1.) - 7.), dadurch gekennzeichnet, daß Abschnitte eines mehrflufcigen Spiralgehäuses und einer mehrzelligen Trennwand (2, 4, 6, 3, ;3, 7) zum Aufbau eines Gegenstromsystems für den Wärmeaustausch benützt werden. (Fig. 4)9.) Heat exchanger according to one of claims 1) - 7), characterized in that sections of a multi-fluff Spiral housing and a multi-cell partition (2, 4, 6, 3, 3, 7) to build a countercurrent system for the Heat exchange can be used. (Fig. 4) 10.) Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1.) - 9.), dadurch gekennzeichnet, daß die simultanen Wirkungen der Luftförderung, Grobfüterung und Schalldämmung im räumlichen Stabvverk zur Belüftung von Innenräumen unter Ausnutzung der Abluftwärme benützt wird.10.) Heat exchanger according to one of claims 1) - 9), characterized in that the simultaneous effects of Air conveyance, coarse feeding and sound insulation in space Stabvverk is used for the ventilation of interiors by utilizing the exhaust air heat. BAD OWGINAl 0098 1 2/052ΘBATHROOM OWGINAL 0098 1 2 / 052Θ
DE19671551457 1966-06-30 1967-06-22 Heat exchanger Pending DE1551457A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH952566 1966-06-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1551457A1 true DE1551457A1 (en) 1970-03-19

Family

ID=4352896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19671551457 Pending DE1551457A1 (en) 1966-06-30 1967-06-22 Heat exchanger

Country Status (8)

Country Link
AT (1) AT297764B (en)
BE (1) BE700772A (en)
DE (1) DE1551457A1 (en)
DK (1) DK139693B (en)
GB (1) GB1197293A (en)
NL (1) NL153664B (en)
NO (1) NO117031B (en)
SE (1) SE351921B (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2910423A1 (en) * 1979-03-16 1980-09-25 Maico Elektroapparate Rotary air storage heat exchanger - has both end faces open to inner chambers for fresh and stale air
CN105157448A (en) * 2015-07-30 2015-12-16 中国海洋石油总公司 Steam-water mixing heater

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2930240A1 (en) 1979-07-26 1981-02-12 Gebhardt Gmbh Wilhelm DEVICE FOR CONVEYING A LIQUID OR GASEOUS FLOW MEDIUM

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2910423A1 (en) * 1979-03-16 1980-09-25 Maico Elektroapparate Rotary air storage heat exchanger - has both end faces open to inner chambers for fresh and stale air
CN105157448A (en) * 2015-07-30 2015-12-16 中国海洋石油总公司 Steam-water mixing heater
CN105157448B (en) * 2015-07-30 2017-11-03 中国海洋石油总公司 A kind of steam-water injection

Also Published As

Publication number Publication date
SE351921B (en) 1972-12-11
DE1776198A1 (en) 1972-03-30
DE1776198B2 (en) 1972-09-07
NO117031B (en) 1969-06-23
DK139693C (en) 1979-09-10
NL6709155A (en) 1968-01-02
AT297764B (en) 1972-04-10
NL153664B (en) 1977-06-15
DK139693B (en) 1979-03-26
GB1197293A (en) 1970-07-01
BE700772A (en) 1967-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69426579T2 (en) Evaporative heat exchanger with a closed direct and indirect circuit in combination
DE69626400T2 (en) AIR-AIR CROSS-FLOW PLATE HEAT EXCHANGER WITH TWO COOLING CHANNELS
DE69631111T2 (en) Method and device for cooling a fluid stream and drying gas cooling
EP1455156B1 (en) Room temperature conditioner
DE102009011006C5 (en) Arrangement for conditioning a data processing system
DE2161649A1 (en) dryer
EP0029573A2 (en) Heat exchangers, their formation and arrangement in an installation for heat recovery by exchange of air, in particular for dwelling houses and comparable lay-outs
WO2007012213A1 (en) Method for cooling an airflow
DE202005000560U1 (en) Device for cooling mobile housing and work spaces has equipment axle screen end arrangement in ring form essentially arranged with evaporator heat exchanger equipment axle which is separated from blowers by partition wall
DE1551457A1 (en) Heat exchanger
CH632061A5 (en) Heat recovery appliance
DE1936137A1 (en) Steam power plant with air cooling
EP3356741B1 (en) Air-conditioning unit having an air/air plate-type heat exchanger
EP1382916B1 (en) Heat exchanger with spirally wound mats of plastic capillary tubes and method for using it
EP3258184A1 (en) Device for a building, in particular an indoor swimming pool, for exchanging moisture and heat
US3841391A (en) Heating and cooling method
DE2150952A1 (en) Air conditioning systems and air conditioning methods
DE3731800A1 (en) Device for cooling rooms
DE1776198C (en) Radial rotary storage heat exchanger. Elimination from: 1551457
DE4111896A1 (en) Heat dissipation arrangement for room with suspended ceiling
DE2431851A1 (en) DRY CROSS-FLOW COOLING TOWER
DE3013150A1 (en) Electric rotary machine with cooling ducts in stator - has outer pipeline for coolant supply, extending over stator and forming upstream and downstream branches
EP1251326B1 (en) Element for thermoregulation of a room
DE102006037977A1 (en) Cooling device for a vehicle
DE102022127189A1 (en) Heat storage body and ventilation device with such a heat storage body