DE2818041C2

DE2818041C2 - Anlage mit Kreuzstromwärmetauschereinheiten

Info

Publication number: DE2818041C2
Application number: DE2818041A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim 7440 Nürtingen Kötz; Herbert Dr. 7000 Stuttgart Müllejans
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1978-04-25
Filing date: 1978-04-25
Publication date: 1982-07-29
Also published as: FR2424503B1; SE7903442L; US4327803A; FR2424503A1; DE2818041A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage mit Kreuzstromwärmetauschereinheiten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche Anlage mit Kreuzstromwärmetauschereinheiten wurde etwa durch die CH-PS 5 88 672 bekannt.

Bei dieser vorbekannten Anlage sind die Kreuzstromwärmetauschereinheiten entweder einzeln oder mehrfach hintereinander in einem Gehäuse angeordnet, wobei die hintereinander angeordneten Wärmetauscher beidseitig in Reihe, d.h. nacheinander durchströmt werden. Diese Hintereinanderschaltung von Wärmetauschereinheiten hat einerseits den Nachteil einer schlechten Wärmeausnutzung, weil sich die mittlere Temperaturdifferenz zwischen dem wärmeabgebenden und wärmeaufnehmenden Medium verringert. Zudem ergibt sich durch die Hintereinanderschaltung der Wärmetauschereinheiten ein zunehmender Druckverlust, so daß dieses System nicht zu größeren Baueinheiten ausbaufähig ist

Durch die DE-OS 26 15 579 ist eine weitere Anlage mit Kreuzstromwärmetauschereinheiten bekannt geworden, wobei sogenannte Kerneinheiten in Abständen zueinander angeordnet und in Reihe (hintereinander) oder auch teilweise parallel durchströmt werden. Diese Anordnung wurde so gewählt, damit die einzelnen Wärmetauschereinheiten besser zugänglich und damit ίο leichter zu reinigen sind. Eine solche Anordnung dient nicht der Leistungssteigerung — im Gegenteil:
Durch die Hintereinanderschaltung der einzelnen Wärmetauschereinheiten wird die Wärmeleistung der gesamten Anlage verschlechtert Auch treten wegen der gemischten Anordnung von sowohl hintereinander als auch parallel durchströmten Wärmetauschereinheiten unterschiedliche Druckverluste und stark verschiedene Temperaturdifferenzen zwischen Primär- und Sekundärstrom auf. Dies ist auch ein Grund dafür, daß dieses bekannte System nicht beliebig vergrößerbar ist

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anlage mit Kreuzstromwärmetauschereinheiten gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß durch eine geeignete Modulbauweise eine beliebig vergrößerbare Anlage in Anpassung an verschiedene Leistungen ohne Verschlechterung des Wirkungsgrades und unter Beibehaltung eines konstanten Druckverlustes geschaffen wird. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, daß diese Vergrößerung der Anlage auch bei unterschiedlichen baulichen Gegebenheiten möglich ist und dennoch bei minimalem Bauvolumen erfolgt

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Durch diese erfindungsgemäße Zusammenfassung von mehreren Moduln zu einer Modulreihe und durch die Parallelbeaufschlagung der Modulreihe ergibt sich vor allem der Vorteil, daß eine beliebig hohe Leistung von dieser Anlage übertragen werden kann, ohne daß der Druckverlust zu hoch wird, da jeweils nur ein Modul in seiner Tiefe vom Primär- und vom Sekundärstrom durchstremt wird. Maßgebend für den bei diesem Auslegungssystem auftretenden Druckverlust ist also der Druckverlust eines einzelnen Moduls. Dieses Auslegungskriterium kommt insbesondere den Gegebenheiten bei der Wärmerückgewinnung (relativ niedriges Druckgefälle und geringe Temperaturdifferenzen zwischen Primär- und Sekundärstrom) entgegen.
Weitere vorteilhafte Ausgesteltungen der Erfindung

so ergeben sich aus den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 4. Gemäß Anspruch 2 können die Modulreihen sowohl neben- als auch übereinander oder neben- und übereinander angeordnet sein. Dadurch kann die Leistungsfähigkeit der Anlage in der einen oder anderen oder in beiden räumlichen Ausdehnungsrichtungen vergrößert werden, ohne daß sich der Druckverlust der gesamten Anlage gegenüber dem Druckverlust des einzelnen Moduls ändert. Die Anlage kann somit in Richtung aller drei räumlichen Achsen (XYZ) vergrößert und somit an den Leistungsbedarf und die räumlichen Gegebenheiten angepaßt werden.

Gemäß Anspruch 3 bilden die Modulseiten- bzw. Modulzu- und -abströmflächen mit den Gehäuseseitenflächen die Zu- und Abströmkanäle für die gesamte Anlage. Durch diese Anordnung von Moduln im Gehäuse ergibt sich eine besonders raumsparende, kompakte Bauweise für die gesamte Anlage.
Gemäß Anspruch 4 sind die Seitenkanten der

Modulreihen miteinander durch Distanzstege verbunden. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, die Querschnitte der Zu- und Abströmkanäle in geeigneter Weise zu variieren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Kreuzstromwärmetauschereinheit, einen sogenannten Modul,

F i g. 2 mehrere Modulreihen, die wabenartig in einem Gehäuse angeordnet sind.

F i g. 1 zeigt eine an sich bekannte Wärmetauschereinheit 10, die im Kreuzstrom von einem Primär- und einem Sekundärstrom in mehreren Ebenen durchströmt wird. Dieser sogenannte Modul 10 besteht aus in X- und V-Richtung verlaufenden Strömungskanälen 12 und 13, die jeweils durch Trennwände 11, die identisch mit der X- Y-Ebene oder parallel zu dieser verlaufen, abgeteilt sind. Schließlich wird dieser Modul durch die Seitenflächen 16 begrenzt, die ihrerseits die Seitenkanten 14 und Stirnkanten 15 aufweisen. Die Z-Achse ist £.'.s Senkrechte auf den parallel zueinander verlaufenden Trennwandebenen 11 definiert und durchstößt diese im Schnittpunkt ihrer Diagonalen, in Fig.2 sind mehrere Modulreihen 10 zu einer wabenartigen Anordnung unter Zwischenschaltung von einzelnen Distanzstegen 37 derart in einem Gehäuse 30 zusammengefaßt, daß sich Kanäle für die Zu- und Abströmung des Primär- und Sekundärstromes ergeben. Bei dieser Anordnung werden die einzelnen Moduln 10 von innen her in Z-Richtimg durch einen inneren Kanal angeströmt, wonach die Strömung in die Trennwandebenen bzw. Dunhströmebenen der einzelnen Moduln umgelenkt wird und nach Austritt aus den Moduln 10 zur Abströmung erneut umgelenkt wird. Hierzu sind die Ein- und Auslaßöffnung 31,32 für den Primärstrom und die Ein- und Auslaßöffnungen 33, 34 für den Sekundärstrom sämtlich auf den beiden Gehäusestirnflächen 36 angeordnet Die Modulreihen 10 sind an ihren Seitenkanten 14 mittels der Distanzstsge 37 zur Bildung des inneren Strömungskanales verbunden.

Die in Fig.2 gezeigte wabenförmige Anordnung, bestehend aus 4 Modulreihen, kann beliebig in Richtung der Trennwandebenen, also entweder nach oben oder zur Seite oder nach oben und zur Seite ergänzt bzw. vervielfacht werden, so daß sich größere Baueinheiten ergeben. Allen ist wiederum gemeinsam, daß der auftretende Diuckverlust dem einer einzigen Modultiefe (Moduldurchslrömstrecke) entspricht

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 28 18G41

1. Anlage mit Kreuzstromwärmetauschereinheiten (Moduln) mit zur Bildung von Strömungskanälen berippten Oberflächen, wobei die Strömungskanäle in zueinander parallelen Ebenen kreuzweise angeordnet und von beiden Wärmetauschmedien beaufschlagt sind, in einem Gehäuse mit Ein- und Auslaßöffnungen für beide Wärmetauschmedien, wobei die jeweilige gesamte Strömungsstrecke des Primär- und des Sekundärstromes von der Einlaßbis zur Auslaßöffnung in eine für den Wärmetausch wirksame erste Teilstrecke und in zwei der Zu- und Abströmung dienende zweite Teilstrecken aufgeteilt ist und die erste Teilstrecke der Moduldurchströmstrecke entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Moduln (10) in Richtung senkrecht zu ihren Durchströmebenen (X- Y) hintereinander angeordnet und vom Primärstrom und SeLundärstrom jeweils parallel beaufschlagt werden, daß die zweiten Teilstrecken sich senkrecht zu den beiden Richtungen der Kreuzströme in den Moduln (10) erstrecken, ihre Längen der Gesamtlänge der Moduln (10) entsprechen und daß die Einlaß- und/oder Auslaßöffnungen (31, 32, 33, 34) für den Primär- bzw. Sekundärstrom auf den Gehäusestirnflächen (36) angeordnet sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Moduln (10) in ihren Durchströmebenen (X-Y) neben- und/oder übereinander (in Richtung der Winkelhalbierenden zwischen X-V-Richtung) angeordnet sind.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Moduln (10) in ihren Durchströmebenen (X-Y) quadratischen Querschnitt aufweisen und in einem Gehäuse (30) mit vorzugsweise rechteckigem, aber größerem Querschnitt in denselben Ebenen derart eingebaut sind, daß die Modulan- und abströmflächen (16) mit den Gehäuseseitenflächen (35) oder die Modulan- und abströmflächen (16) sowohl miteinander als auch mit den Gehäuseseitenflächen (35) Zu- bzw. Abströmkanäle bilden.

4. Anlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Seitenkanten (14) der einzelnen Moduln (10) bzw. Modulreihen miteinander durch Distanzstege (37) verbunden sind.