DE2833787A1

DE2833787A1 - Waermetauscher und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2833787A1
Application number: DE19782833787
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Rer Nat Rohner; Klaus-Dieter Dipl Ing Schippl
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1978-08-02
Filing date: 1978-08-02
Publication date: 1980-02-21
Also published as: DE2846428A1

Description

Wärmetauscher und Verfahten zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Wärmetaus zwischen strömenden Wedien unterschiedlicher Temperatur, bestehend aus einem durch mindestens elne Trennwand unterte lten Gehäuse, um mindestens zwei voneinander getrennte von dem zu erwärmenden bzw. abzukühlenden Medium durschströmte @anäle zu erzeugen, in welchem sich der Wärmetausch nach dem Wärmerohrprinzip vollzieht.
Es sind bereits Wärmerohrwärmetauscher kommerziell erfolg-@eich zur Wärmerückgewinnung in Klima- und Heizungsanlagen 2m Einsatz, welche in parallel liegenden Zu- und Abluftschächte eingebaut @ sind. Eine Trennwand verhindert den Queraustausch und damit eine Kontaminierung der Zuluft durch die Abluft. Der Wärmetausch geschieht über Wärmerohre, deren Enden sowohl -in die Zu- als auch in die Abiiiftschächte hineiuragen. Durch die warme Abluft wird das in dem Wärmerohr @efindliche Arbeitsmedium verdampft und strömt zu den durch die Zuluft gekühlten Enden des Wärmerohres, wo es kondensiert.
Das Kondensat wird unter Zuhilfenahme kapilarer Kräfte zum warmen Ende des Wärmerohres zurücktransportiert. Der Vorteil bei der Anwendung solcher Wärmerohrwärmetauscher ist darin zu sehen, daß der Energiebedarf für die Klima- oder Heizanlage gesenkt wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, daß derartige Wärmetauscher ohne äußere @eistungszufuhr und ohne mechanische bewegliche Teile arbeiten.
Lm die notwendigen Leistungen derartiger Wärmetauscher @u erreichen, ist es erforderlich, ein Register aus einer Vielzahl von parallel verlaufenden Wärme rohren anzuordnen. Dabei niuß jedes einzelne Wärmerohr evakuiert und in genau bemessener Weise mit dem Arbeitsmedium, beispielsweise Wasser, Frigen oder andere Stoffe gefüllt werden. Darjiber hinaus sind die eizelnen Wärmerohre im Bereich der Kähl- bzw. Heizzone berippt. Alls den genannten Grjinden sind die bislang verwendeten Wärmetauscher sehr aufwendig.
Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeauscher der eingangs erwähnten Art anzugeben, der wesentlich einfacher aufgebaut und daher preiswerter ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung ein Wärmerohr über seine Länge so geformt ist, daß es mehrmals durch die Trennwand hindurchgeführt ist und in die @anäle hineinragt. Im Gegensatz au den bekannten Wärmetaiiscliern, bei denen eine Vielzahl von einzelnen Wärmerohren fiir den Wärmetransport sorgt, wird ein einziges Wärmerohr hergestellt und zum Register geformt. Dabei hat sich völlig überraschend gezeigt, daß sich bei Iubetriebsnahme des Wärmerohres dea Arbeitsmedium gleichmäßig auf die @iuzelnen Windungen wer@eilt. Dadurch. daß man worteilbafterweise Zu- und Ab@uf@kanäle übereinander anerdnet, wobe@ d@ Abluftkanal unten gelegen ist, kann man im einfachen Fall@ sogal auf eine aufwendige Kapillarstrukur in Innern de Wärmerohres verzichten, da das Kondensat aufgrund der Schwerkarft zur Heizzone dea Wärmerohres zurückfließt.
Der Wärmetanscher gemäß der Lehre der Erfindung ist nicht u@@ anwendbar zum Wärmetausch zwischen zwei @asen, sondern eignet sich ebense zum Wärmetausch zwischen Flüssigkeiten oder auch zwischen @asch und Flüssigkeiten.
in liesonders vorteilhafter Weise ist das Wärmerohr aiis einem längsnahtgeschweißten und gewellten. Metallrohr hergestellt.
Der wesentliche Vorteil dieser Auführungsform ist darin zu seben, daß sich derartige Rohre in nahezu unbegrenzten @ängen borstellen lassen und aufgrund ihrer Wellung in jede gewünschte Form gebogen werden können. Die Wellung des Rohres wirkt sich dabei noch in der Weise vorteilhaft aus, daß die Tauscherfläche vergrößert wird und auf einen Berippung verzichtet werden kann.
Das Wärmerohr kann beispielsweise als Wendel oder Wäander geformt sein. Dabei können, wie es nache einem weiteren Gedanken der Erfindung vorgeschen ist, mehrere Wendel- oder Wäanderlagen in Strömungsrichtung der @edien hintereinander angeordnet sein.
Durch enges Zusammenlegen der gestreckten Bereiche des @etallrohres kann auf @ relativ kleinem Volumen eine große Wärmetauschfläche untergebracht werden. Dabei können die einzelnen Rohrreihen in Strömungsrichtung der Medien entweder @luchtend oder versetzt zueinander angeordnet sein.
Die zur Erzeugung der unterschiedlichen Kanäle erforderliche Trennwand ist zweckmäßigerweise aus einem vergießbaren aushärtenden Kunststofff hergestellt. Wird ein Wärmetausch zwischen @edien angestrebt, welche eine Temperatur von beispielweise mehr als 1500 c aufweisen, so wird -man zweckmäßigerweise die Trennwand aus einem Lot herstellen.
Zur Herstellung eines Wärmetauschers gemäß der Lehre der @r-@indung seht man zweckmäßigerweise so vor, daß man ein gewelltes @etallrohr in Form mehrerer hintereinander angeordneter Wendeln oder Wäander formt, darauf ungefähr in der @itte der geranden Rohrlänge die Trennwand erzengt und daß man anschließend das so bergestellte Register in ein Gehäuse einsetzt.
Der ä.rmetaii scher gemäß der Lehre der Erfindung zeichnet sich gegeniiber herkömmlichen Wärmerohrtauschern durch eine besonders einfache Bauweise und ein geringeres Gewicht avls.
Die Erfindung ist anhand der in den Figuren 1 und 2 schematiscli dargestellten Ausfiihrungsbeispiele näher erläutert.
Dabei zeigt die Figur 1 das Prinzip eines Wärmerohrwärmetauschers nach dem Stand der Technik, und Figur 2 ein Aiisführungsbeispiel eines Wärmetauschers gemäß der Lehre der Erfindung.
Ein Wärmerohrregister 1 ist in parallele 7.u- und Abluftschächte 2 und 3, welche durch eine Trennwand 4 erzeugt sind, eingebaut. Dabei strömt im Zuluftkanal 2 in Jifeilrichtung kalte Zuluft, während der Kanal 3 ebenfalls in Pfeilrichtung von warmer Abluft durchströmt wird. Der Wärmetausch zwischen Zu- und Abluft geschieht über die im Register 1 angeordneten nicht dargestellten Wärmerohre, in denen das Arbeitsmitte durch die warme Abluft verdampft wird und am durch die kii11le Zuluft gckiihlten Ende kondensiert. Dabei wird die Abluft ekühlt und die Zuluft aufgewärmt.
In die Zu- und Abluftschäche 2 und 3, welche durch eine Prennebene 4 voneinander getrennt sind, ragen gemäß figur 2 die Windungen eines mäanderförmig gewundenen metallischen Wellrohres 5.
Das Wellrohr 5 ist zweckmäßigerweise in einem kontinuierlichen Arbeitsgang durch Längsformen eines Kupferbandes und Längsnahtverschweißten desselben mittels Lichtbogenschweißung unter Schutzgas und anschließender Wellung hergestellt. Das Metallwellrohr 5 wird dann evakuiert und in genau bemessener Weise mit einem Arbeitsmedium gefüllt iind dann in der gezeigten Form als Wäander geformt wonach die Trennebene 4 durch Vergießen eines aushärtbaren Kunststoffes erzeugt wird. Das so hergestellte Register wird dann in nicht dargestelLter Weise in ein Gehäuse oder Rahmen 6 eingespannt.

Claims

Patentansprüche wärmetauscher zum Wärmetausch zwischen strömenden Medien unterschiedlicher Temperatur, bestehend aus einem durch mindestens eine Trennwand unterteilten Gehäuse um mindestens zwei voneinander getrennte von dem zu erwärmenden bzw. abzukühlenden Medium durchströmte Kanäle zu erzeugen, in welchem sich der Wärmetausch nach dem Wärmerohrprinzip vollzieht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmerohr (5) über seine Länge so geformt ist, daß es mehrmals durch die Trennwand (4) hindurchgeführt ist und in die Kanäle (2, 3) hineinragt.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmerohr (5) aus einem längsnahtegeschweißten und gewellten Metallrohr hergestellt ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß des Metallrohr (5) wendel- oder mäanderförmig gebogen .
Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder einen der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Wendel- oder täanderlagen in Strömungsrichtung der Medien hintereinander angeordnet sind.
9. !ärmetauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (4) aus einem vergießbaren aushärtenden Kunststoff besteht.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (4) aus einem Lot besteht.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß -im Warmerohr (5) Netze, Dochte oder andere den Rückfluß des Arbei tsmedium unterstützende Kapillarstrukturen angeordnet sind.
8. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichtlet, daß man ein gewelltes ohr in Form mehrerer hintereinander angeordneter Wende] n oder ;iäander formt, daß man ungefähr in der Mitte der geraden Rohrlänge die Trennwand erzelogt, und daß man das so hergestellte Register in ein Gehä@s@ einsetzt.