EP2927630A1 - Luft-Fluid-Verdampfer bestehend aus einem Rippenwärmetauscher - Google Patents

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EP2927630A1
EP2927630A1 EP15160338.8A EP15160338A EP2927630A1 EP 2927630 A1 EP2927630 A1 EP 2927630A1 EP 15160338 A EP15160338 A EP 15160338A EP 2927630 A1 EP2927630 A1 EP 2927630A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tubes
exchanger
fluid
zone
path
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15160338.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marc Trela
Paul Bouteiller
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2927630A1 publication Critical patent/EP2927630A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/0408—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements

Definitions

  • the present invention relates to a connected to a fluid circuit air-fluid evaporator consisting of a heat exchanger with ribs, which are traversed by the air flow generated by a fan behind the exchanger, wherein the exchanger is formed by a parallelepipedischen volume in a direction is separated by ribs parallel to each other and also to the direction of the air flow, and has in the transverse direction a bundle of substantially parallel tubes which pass through the ribs and whose ends are connected in pairs by arcs to establish a fluid circulation path between the inlet and the outlet, to return to the fluid circuit, which merges into a condenser.
  • the evaporator as defined above consists of a unit of rectangular, possibly embossed or laminated, parallel ribs traversed by tubes and connected on one and the other side to the input distributor and the output collector, and wherein the various tubes are looped through arches on the two end plates to connect the tubes to form the circulation path of the fluid through the rib exchanger.
  • Such a known exchanger 100 which is of parallelepipedic shape, is traversed by the air flow in the direction parallel to the plane of the ribs.
  • the exchanger 100 When the exchanger 100 is tested during manufacture ( FIG. 3 ), it receives a uniform flow of air over its entire cross-section, with the exception of laminar flow on the sides of the input line 120 in the tester.
  • the exchanger 100 when the exchanger 100 is installed in the evaporator 110 ( FIG. 4 ), the exchanger 100 will not be used with all the efficacy that it could provide, due to the design of the fan 115, which sucks mainly in the region of its axis and less at the periphery of this central position.
  • the object of the present invention is to develop a vaporizer with a finned heat exchanger which ensures better efficiency of heat exchange by better distribution of the heat transfer fluid depending on the passage of air through the exchanger, which reduces icing, and without complicating the manufacture of the heat exchanger ,
  • the invention relates to an air-fluid evaporator connected to a fluid circuit, which consists of a fin heat exchanger of the type defined above, characterized in that the tubes are connected at the ends to a central path in a central zone of the Form cross-section of the exchanger, this zone to both Edge is bordered by at least one outer zone of bundles of tubes, each time forming an outer path for the heat transfer fluid, wherein an input manifold connects the inputs of the paths to the output of the capacitor, and an output collector, the outputs of the paths to the input of the capacitor combines.
  • the heat exchanger according to the invention has the advantage of being of very simple manufacture, which does not change the overall structure and space requirements of the exchanger to be used under the same conditions as the known exchangers and to integrate in evaporators of thermodynamic cycles which does not change Need to become.
  • the self-construction of the rib exchanger respects the traditional designs of such exchangers, in particular by ensuring the homogeneity of the load losses of the fluid flowing through each of the circuits, and does not require a fundamental transformation of the equipment for their manufacture or assembly.
  • the central zone is preferably bordered by two outer zones, so as to form three through-paths of the heat transfer fluid.
  • the outer zones may themselves be subdivided depending on the scheduling of the passage of the air duct in the exchanger.
  • the evaporator particularly advantageously has a central zone, which is bordered on each side by an outer zone.
  • This distribution of the upstream tubes of the entrance row by progressively widening the tube bundles associated with the central zone, at the expense of narrowing the associated tube bundles in the outer zones, enables the heat exchange to make the best possible use between the air flow and the heat transfer fluid flowing through the paths thus formed.
  • the invention also relates to a method for producing an air-fluid evaporator of the type defined above, characterized in that for defining the passage paths of the heat transfer fluid, a temperature map of the tubes of the exchanger is created, and then to define the connections between the tubes and to form the passageways.
  • This method makes it possible to effectively define the structure of the heat exchanger and the paths of the fluid in the tubes to optimize the paths and thus the operation of the heat exchanger. For optimization, it is generally appropriate to obtain the same temperature at the exit of the paths, which is also advantageous for the reliability of the exchanger, which operates as uniformly as possible, reducing the abrupt temperature fluctuations within a same rib, since this rib is a heat-conducting Surface is common to all the tubes of the exchanger, which are nevertheless at different temperatures.
  • the temperature fluctuations are regulated in order to avoid the abrupt deviations from one pipe to the other, which does not belong to the same liquid path in the exchanger, which in particular has the advantage of avoiding the sending of liquid to the compressor of the refrigeration system.
  • the invention relates to an air-fluid evaporator 1 connected to a fluid circuit 2, comprising a heat exchanger 11, which is part of the evaporator 1, and a condenser 3, which releases the heat of the heat carrier fluid removed in the exchanger of the evaporator 1.
  • the evaporator 1 is installed in an air line 12 and downstream of its exchanger 11, the line 12 is provided with a fan 4, which sucks the air via the exchanger 11 upstream of the exchanger in the direction of the arrows FA. The air then passes through the exchanger 11 sucked in through the inlet 41 of smaller cross section as that of the conduit 12 upstream of the exchanger 11 into the fan 4 to be ejected therefrom.
  • the air-fluid heat exchanger 11 is in FIG. 1 in a side view showing the connections of its various tubes Ti-j of the exchanger 11 seen from the side.
  • FIG. 2 Fig. 12 is a schematic front view of the evaporator 1 with the exchanger 11 consisting of a parallelepipedic volume separated in the direction of passage of the air by ribs 111 parallel to each other and in the direction of passage of the air.
  • These ribs 111 are plates of rectangular shape ( FIGS. 1 and 1A ) traversed by bundles of tubes Ti-j substantially parallel to each other and in evenly spaced rows of tubes N1-4.
  • the tubes are distributed in four rows N1-4 parallel to each other and perpendicular to the passage direction of the air ( FIGS. 1 . 1A ).
  • the tubes Ti-j are horizontal, perpendicular to the plane of the FIGS. 1 .
  • the tubes Ti-j open on each side ( FIG. 2 ) into a junction box 13, 14 in which the ends of the tubes are connected in pairs through arcs 112A, B such that the various tubes form a plurality of heat transfer fluid circulation paths.
  • These cycle paths described later are with an input distributor 21 via three input lines 211, 212, 213, which are associated with three different fluid circulation paths in the exchanger.
  • each of the paths is connected through its output S1-S3 to the tubes 221, 222, 223 of a collector 22 and to the fluid circuit going to the condenser 3.
  • Figure 1A is a side view showing both the rib, the plane of the Figure 1A closest, and by transparency, is that of the farthest plane corresponding to the two junction boxes at the end of the housing of the heat exchanger.
  • the tubes Ti-j are connected to form three heat transfer fluid passageways CH1, CH2, CH3, which are parallel but of different lengths. Since the tubes Ti-j of the exchanger 11 perpendicular to the plane of the FIG. 1 for example, the image of the connection of the pipes through the front sheets 112A and the rear sheets 112B may be indicated by transparency in FIG FIG. 1 by default, the front sheets 112A are shown by a dash and the back sheets 112B by two dashes.
  • the first path CH1 is formed by the tubes in the central zone Z1, which extends from the front AV to the rear AR of the exchanger 11.
  • This central zone Z1 is a strip which extends over the entire width of the exchanger 11, surrounded at the bottom and top by two zones of tubes Z2, Z3, each forming a fluid circulation path CH2, CH3.
  • the paths CH1-3 are connected to an input E1-3 of the Distributor 21 and connected to an output S1-3 of the collector 22.
  • zones Z1, Z2, Z3 are dependent on test runs that create temperature maps in order to have substantially identical fluid temperatures at the output S1, S2, S3.
  • the air flow can be allowed to pass through the rows N1-4 of tubes by maintaining a globally parallel orientation, but at different speeds for the reasons already given.
  • the air channel which traverses the first tubes of zones Z2 and Z3, then goes to the tubes of zone Z1.
  • the distribution of the tubes between zones Z1-3 varies from one row of tubes N1-4 to another; in the region of the first row N1, the central zone Z1 is relatively reduced to then expand to the exit, so that this zone according to the main passage of hot air partly also favors the outer paths CH2 and CH3, in which a large part of the ribs of a outer hot air duct is traversed at a lower speed than that of the main channel, which is mainly associated with the cycle axis and the central zone Z1.
  • each Pipe Ti-j is referenced by the number i of its row Ni followed by the number j of its section Mj.
  • the fluid path CH1 in zone Z1 passes through the tubes in the following order: T1-09, T1-08, T1-07, T2-07, T2-08, T2-09, T2-010, T3-010, T4- 011, T4-010, T3-09, T3-08, T4-09, T4-08, T3-07, T3-06, T4-07, T4-06, T3-05, T4-05.
  • the path has an entrance E2 through the tube T1-10 and an exit S2 through the tube T4-12.
  • the path has an entrance E3 through the pipe T1-01 and an exit S3 through the pipe T4-01.
  • the grouping can be done differently and, for example, the paths can be characterized by a finer distribution of the tubes may be multiplied in different rows, for example by limiting the tubes associated with a path to the tubes of certain rows without necessarily using at least one tube of each of the rows.

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Abstract

Mit einem Fluidkreislauf verbundener Luft-Fluid-Verdampfer, bestehend aus einem Wärmetauscher (11) mit Rippen (111), der von dem von einem Lüfter (4) erzeugten Luftstrom durchquert wird, und aus einem Bündel von im Wesentlichen parallelen Rohren (Ti-j), die die Rippen (111) durchqueren und deren Enden paarweise durch Bögen (112A,B) miteinander verbunden sind, und um einen zentralen Pfad (CH1) in einer zentralen Zone (Z1) des Querschnitts des Tauschers (11) zu bilden, die zu beiden Seiten von einer äußeren Zone (Z2, Z3) von Bündeln von Rohren (Ti-j) umrandet wird, die jedes Mal einen äußeren Pfad (CH2, 3) für das Wärmeträgerfluid bilden.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mit einem Fluidkreislauf verbundenen Luft-Fluid-Verdampfer, bestehend aus einem Wärmetauscher mit Rippen, die von dem von einem Lüfter hinter dem Tauscher erzeugten Luftstrom durchquert werden, wobei der Tauscher von einem parallelepipedischen Volumen gebildet wird, das in einer Richtung durch zueinander und auch zur Richtung des Luftstroms parallele Rippen abgetrennt wird und in Querrichtung ein Bündel von im Wesentlichen parallelen Rohren aufweist, die die Rippen durchqueren und deren Enden paarweise durch Bögen verbunden sind, um einen Fluidkreislaufpfad zwischen dem Eingang und dem Ausgang herzustellen, um zum Fluidkreislauf zurückzukehren, der in einen Kondensator übergeht.
    • Stand der Technik
  • Gemäß dem Stand der Technik besteht der wie oben definierte Verdampfer aus einer Einheit von rechtwinkligen, ggf. geprägten oder lamellierten, parallelen Rippen, die von Rohren durchquert werden, und die auf der einen und der anderen Seite an den Eingangsverteiler und den Ausgangskollektor angeschlossen sind, und wobei die verschiedenen Rohre durch Bögen auf den zwei Endplatten geschleift werden, um die Rohre anzuschließen, um den Kreislaufpfad des Fluids durch den Rippentauscher zu bilden.
  • Ein solcher bekannter Tauscher 100, der von parallelepipedischer Form ist, wird vom Luftstrom in der Richtung parallel zur Ebene der Rippen durchquert. Wenn der Tauscher 100 bei der Herstellung geprüft wird (Figur 3), empfängt er einen gleichmäßigen Luftstrom über seinen ganzen Querschnitt, mit Ausnahme der laminaren Strömung an den Seiten der Eingangsleitung 120 in der Prüfeinrichtung.
  • Wenn der Tauscher 100 aber in den Verdampfer 110 eingebaut ist (Figur 4), wird der Tauscher 100 aufgrund des Aufbaus des Lüfters 115, der hauptsächlich im Bereich seiner Achse und weniger an der Peripherie dieser zentralen Position ansaugt, nicht mit der ganzen Wirksamkeit genutzt, die er gewährleisten könnte.
  • Es wäre möglich, den stromaufwärts vor dem Verdampfer 110 eintretenden Luftstrom zu lenken, aber dies würde den Einbau von Ablenkblechen erfordern, um den Luftstrom umgekehrt zur durch den Betrieb des Lüfters gesteuerten Verteilung zu verteilen. Dies äußert sich aber durch eine komplexe Form des Verdampfers, zusätzliche Bauteile, einen größeren Platzbedarf und teurere Produktkosten.
    • Ziel der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, einen Verdampfer mit einem Rippenwärmetauscher zu entwickeln, der eine bessere Wirksamkeit des Wärmeaustauschs durch eine bessere Verteilung des Wärmeträgerfluids abhängig vom Durchgang der Luft durch den Tauscher gewährleistet, das Vereisen reduziert, und dies ohne die Herstellung des Wärmetauscher zu verkomplizieren.
    • Darlegung und Vorteile der Erfindung
  • Zu diesem Zweck hat die Erfindung einen mit einem Fluidkreislauf verbundenen Luft-Fluid-Verdampfer zum Gegenstand, der aus einem Rippenwärmetauscher der oben definierten Art besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre an den Enden verbunden sind, um einen zentralen Pfad in einer mittleren Zone des Querschnitts des Tauschers zu formen, wobei diese Zone zu beiden Seiten durch mindestens eine äußere Zone von Bündeln von Rohren umrandet wird, die jedes Mal einen äußeren Pfad für das Wärmeträgerfluid bilden, wobei ein Eingangsverteiler die Eingänge der Pfade mit dem Ausgang des Kondensators verbindet, und ein Ausgangskollektor die Ausgänge der Pfade mit dem Eingang des Kondensators verbindet.
  • Der erfindungsgemäße Wärmetauscher hat den Vorteil, von sehr einfacher Herstellung zu sein, die die Gesamtstruktur und den Platzbedarf des Tauschers nicht verändert, um unter den gleichen Bedingungen wie die bekannten Tauscher verwendet zu werden und sich in Verdampfer von thermodynamischen Kreisläufen zu integrieren, die nicht verändert werden müssen.
  • Der Eigenaufbau des Rippentauschers respektiert die traditionellen Bauarten solcher Tauscher, indem er insbesondere die Homogenität der Lastverluste des jeden der Kreisläufe durchfließenden Fluids gewährleistet, und erfordert keine grundsätzliche Umwandlung der Anlagen für ihre Herstellung oder ihre Montage.
  • Erfindungsgemäß wird die zentrale Zone vorzugsweise von zwei äußeren Zonen umrandet, um so drei Durchgangspfade des Wärmeträgerfluids zu bilden. Die äußeren Zonen können aber selbst abhängig von der Einplanung des Durchgangs des Luftkanals im Tauscher unterteilt sein.
  • Erfindungsgemäß weist der Verdampfer besonders vorteilhaft eine zentrale Zone auf, die auf jeder Seite von einer äußeren Zone umrandet wird.
  • Diese Verteilung der stromaufwärts befindlichen Rohre der Eingangsreihe, indem die der zentralen Zone zugeordneten Rohrbündel zu Lasten einer Schmälerung der zugeordneten Rohrbündel in den äußeren Zonen progressiv verbreitert werden, ermöglicht es, den Wärmeaustausch zwischen dem Luftstrom und dem durch die so geformten Pfade fließenden Wärmeträgerfluid bestmöglich zu nutzen.
  • Die Erfindung hat ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Luft-Fluid-Verdampfers der oben definierten Art zum Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, dass zur Festlegung der Durchgangspfade des Wärmeträgerfluids eine Temperaturkarte der Rohre des Tauschers erstellt wird, um anschließend die Verbindungen zwischen den Rohren zu definieren und die Durchgangspfade zu bilden.
  • Dieses Verfahren ermöglicht es, den Aufbau des Wärmetauschers und der Pfade des Fluids in den Rohren wirksam zu definieren, um die Pfade und so den Betrieb des Wärmetauschers zu optimieren. Zur Optimierung ist es allgemein angebracht, am Ausgang der Pfade die gleiche Temperatur zu erhalten, was ebenfalls für die Zuverlässigkeit des Tauschers vorteilhaft ist, der so gleichmäßig wie möglich arbeitet, wodurch die abrupten Temperaturschwankungen innerhalb einer gleichen Rippe reduziert werden, da diese Rippe eine wärmeleitende Fläche ist, die allgemein der Gesamtheit der Rohre des Tauschers gemeinsam ist, die trotzdem auf unterschiedlichen Temperaturen sind.
  • Durch die Erfindung werden die Temperaturschwankungen reguliert, um die abrupten Abweichungen von einem Rohr zum anderen zu vermeiden, das nicht zum gleichen Flüssigkeitspfad im Tauscher gehört, was insbesondere den Vorteil hat, das Schicken von Flüssigkeit zum Kompressor der Kälteanlage zu vermeiden.
    • Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend ausführlicher mit Hilfe einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdampfers beschrieben, der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, in denen:
    • Figur 1 eine schematische Gesamtdarstellung eines einen Rippenwärmetauscher aufweisenden erfindungsgemäßen Verdampfers ist, der in Seitenansicht dargestellt ist,
    • Figur 1A eine schematische Darstellung einer Seite des Wärmetauschers der Figur 1 ohne die Anschlussbögen ist,
    • Figur 2 eine Vorderansicht des Rippenwärmetauschers des Verdampfers der Figur 1 ist,
    • Figur 3 eine schematische Darstellung der Verteilung des Luftkanals bei der Prüfung eines Wärmetauschers ist,
    • Figur 4 eine vereinfachte schematische Darstellung des Einbaus eines Verdampfers in eine Luftversorgung für einen Luft-Fluid-Austausch ist.
    Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung
  • Gemäß Figur 1 hat die Erfindung einen mit einem Fluidkreislauf 2 verbundenen Luft-Fluid-Verdampfer 1 zum Gegenstand, mit einem Wärmetauscher 11, der Teil des Verdampfers 1 ist, und einem Kondensator 3, der die im Tauscher des Verdampfers 1 entnommene Wärme des Wärmeträgerfluids abgibt. Der Verdampfer 1 ist in eine Luftleitung 12 und stromabwärts hinter seinem Tauscher 11 eingebaut, die Leitung 12 ist mit einem Lüfter 4 ausgestattet, der die Luft über den Tauscher 11 stromaufwärts vor dem Tauscher in Richtung der Pfeile FA ansaugt. Dann durchquert die Luft den Tauscher 11 angesaugt durch den Eingang 41 geringeren Querschnitts als derjenige der Leitung 12 stromaufwärts vor dem Tauscher 11 in den Lüfter 4, um von diesem ausgestoßen zu werden.
  • Der Luft-Fluid-Wärmetauscher 11 ist in Figur 1 in einer Seitenansicht dargestellt, die die Anschlüsse seiner verschiedenen Rohre Ti-j des Tauschers 11 von der Seite gesehen zeigt.
  • Figur 2 ist eine schematische Vorderansicht des Verdampfers 1 mit dem Tauscher 11 bestehend aus einem parallelepipedischen Volumen, das in der Durchgangsrichtung der Luft durch Rippen 111 abgetrennt wird, die zueinander und in Richtung des Durchgangs der Luft parallel sind. Diese Rippen 111 sind Platten rechtwinkliger Form (Figuren 1 und 1A), die von Bündeln von Rohren Ti-j im Wesentlichen parallel zueinander und in gleichmäßig verteilten Reihen von Rohren N1-4 befindlich durchquert werden. So sind im Fall des Wärmetauscherbeispiels die Rohre in vier Reihen N1-4 parallel zueinander und lotrecht zur Durchgangsrichtung der Luft verteilt (Figuren 1, 1A). In diesen Reihen N1-4 sind die Rohre Ti-j waagrecht, lotrecht zur Ebene der Figuren 1, 1A und von einer Reihe zur anderen versetzt verteilt, damit jedes Rohr der folgenden Reihe sich im Zwischenraum zwischen zwei Rohren der vorhergehenden Reihe oder der folgenden Reihe befindet, wenn man eine Projektion in der Richtung des Durchgangs der Luft durchführt, so dass die Widerstände der Luftströmung eines Rohrs einer Reihe nicht den Durchgang in die Rohre der folgenden Reihe beeinflusst.
  • Die Rohre Ti-j münden auf jeder Seite (Figur 2) in einen Verbindungskasten 13, 14, in dem die Enden der Rohre paarweise durch Bögen 112A,B so verbunden sind, dass die verschiedenen Rohre mehrere Wärmeträgerfluid-Kreislaufpfade bilden. Diese später beschriebenen Kreislaufpfade sind mit einem Eingangsverteiler 21 über drei Eingangsleitungen 211, 212, 213 verbunden, die drei verschiedenen Fluidkreislaufpfaden im Tauscher zugeordnet sind. Am Ausgang ist jeder der Pfade durch seinen Ausgang S1-S3 mit den Rohren 221, 222, 223 eines Kollektors 22 und mit dem zum Kondensator 3 gehenden Fluidkreislauf verbunden.
  • Figur 1A ist eine Seitenansicht, die sowohl die Rippe, die der Ebene der Figur 1A am nächsten ist, als auch durch Transparenz diejenige der am weitesten entfernten Ebene zeigt, die den zwei Verbindungskästen am Ende des Gehäuses des Wärmetauschers entsprechen.
  • Gemäß Figur 1 sind die Rohre Ti-j so angeschlossen, dass sie drei Wärmeträgerfluid-Durchgangspfade CH1, CH2, CH3 bilden, die parallel aber von unterschiedlicher Länge sind. Da die Rohre Ti-j des Tauschers 11 lotrecht zur Ebene der Figur 1 sind, kann das Bild des Anschlusses der Rohre durch die vorderen Bögen 112A und die hinteren Bögen 112B durch Transparenz in Figur 1 dargestellt werden, in der standardmäßig die vorderen Bögen 112A durch einen Strich und die hinteren Bögen 112B durch zwei Striche dargestellt sind.
  • Indem man den Verbindungen zwischen den Rohren gemäß der abwechselnden Darstellung von einem Strich und von zwei Strichen folgt, hat man den Verlauf der Pfade CH1-3.
  • Der erste Pfad CH1 wird von den Rohren in der zentralen Zone Z1 gebildet, die sich ausgehend von der Vorderseite AV zur Rückseite AR des Tauschers 11 ausweitet. Diese zentrale Zone Z1 ist ein Streifen, der sich über die ganze Breite des Tauschers 11 erstreckt, unten und oben von zwei Zonen von Rohren Z2, Z3 umrandet, die je einen Fluidkreislaufpfad CH2, CH3 bilden. Die Pfade CH1-3 sind mit einem Eingang E1-3 des Verteilers 21 bzw. mit einem Ausgang S1-3 des Kollektors 22 verbunden.
  • Die Aufteilung in Zonen Z1, Z2, Z3 erfolgt abhängig von Probeläufen, die Temperaturkarten erstellen, um am Ausgang S1, S2, S3 im Wesentlichen gleiche Fluidtemperaturen zu haben.
  • Man kann zulassen, dass der Luftstrom die Reihen N1-4 von Rohren durchquert, indem er eine global parallele Ausrichtung beibehält, aus den bereits angegebenen Gründen aber mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten.
  • An den Grenzen der Zonen Z1, Z2 oder Z1, Z3, die je gestrichelt dargestellt sind, geht der Luftkanal, der die ersten Rohre der Zonen Z2 und Z3 durchquert, anschließend zu den Rohren der Zone Z1.
  • Es ist anzumerken, dass die Verteilung der Rohre zwischen den Zonen Z1-3 von einer Reihe von Rohren N1-4 zur anderen variiert; im Bereich der ersten Reihe N1 ist die mittlere Zone Z1 relativ reduziert, um sich anschließend zum Ausgang auszuweiten, damit diese Zone entsprechend dem Hauptdurchgang der heißen Luft zum Teil ebenfalls die äußeren Pfade CH2 und CH3 begünstigt, bei denen ein großer Teil der Rippen von einem äußeren Heißluftkanal durchquert wird, mit einer geringeren Geschwindigkeit als diejenige des Hauptkanals, der hauptsächlich der Kreislaufachse und der zentralen Zone Z1 zugeordnet ist.
  • Die Seitenansicht des Tauschers 11, der alleine in Figur 1A dargestellt ist, ermöglicht eine bessere Erläuterung der Kombinationen von Rohren, die die Pfade CH1-3 bilden.
  • Um die Rohre Ti-j zu bestimmen, sind diese in Reihen N1-4 und in Abschnitte M1-15 verteilt, so dass jedes Rohr Ti-j durch die Nummer i seiner Reihe Ni gefolgt von der Nummer j seines Abschnitts Mj referenziert wird.
  • Standardmäßig werden in Figur 1A, die die Referenzen der Reihen in den Abschnitten angibt, ohne alle Rohre zu bestimmen, die die Enden der Rohre Ti-j an der Vorderseite im Blatt der Figur 1 verbindenden Bögen wie in Figur 1 bestimmt. Gleiches gilt für die die hinteren Enden der Rohre verbindenden Bögen 112B.
  • So erfolgt der Eingang E1 der Zone Z1 durch das Rohr T1-09 und der Ausgang S1 durch das Rohr T4-05.
  • Der Fluidpfad CH1 in der Zone Z1 geht durch die Rohre in der folgenden Reihenfolge: T1-09, T1-08, T1-07, T2-07, T2-08, T2-09, T2-010, T3-010, T4-011, T4-010, T3-09, T3-08, T4-09, T4-08, T3-07, T3-06, T4-07, T4-06, T3-05, T4-05.
  • Für die Zone Z2 hat der Pfad einen Eingang E2 durch das Rohr T1-10 und einen Ausgang S2 durch das Rohr T4-12.
  • Für die Zone Z3 hat der Pfad einen Eingang E3 durch das Rohr T1-01 und einen Ausgang S3 durch das Rohr T4-01.
  • Obwohl die obige Beschreibung sich auf die Unterteilung der Bündel des Tauschers in drei Gruppen bezieht, die einen zentralen Pfad und zwei äußere Pfade für den Durchgang des Wärmeträgerfluids bilden, kann die Gruppierung anders erfolgen, und zum Beispiel können die Pfade durch eine feinere Verteilung der Rohre in verschiedenen Reihen vervielfacht werden, indem zum Beispiel die einem Pfad zugeordneten Rohre auf die Rohre bestimmter Reihen beschränkt werden, ohne notwendigerweise mindestens ein Rohr jeder der Reihen zu verwenden.
  • Zur Herstellung der Verbindungen ist es vorteilhaft, durch digitale Simulation oder durch Versuche vorzugehen, um in einer Prüfeinrichtung eine Karte der Temperaturen der verschiedenen Rohre zu erstellen und anschließend die Verbindungen an den Enden der Rohre zu verteilen, um am Ausgang der verschiedenen Pfade eine Temperatur zu haben, die so gleichmäßig wie möglich ist, Abbild der Wirksamkeit des Wärmeaustauschs.
  • Wenn die Temperaturkarte und die Verläufe erstellt sind, werden diese Verläufe für die gleichen Anwendungen wieder aufgenommen, d.h. für die gleichen Abmessungen des Wärmetauschers und die gleiche Art von Lüfter, der die Luft durch den Tauscher ansaugt, sowie für die gleiche Geometrie der Fluidrohrleitung zwischen dem Tauscher und dem Lüfter.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1 Verdampfer
      • 11 Wärmetauscher
        • 111 Rippe
        • 112A Vorderer Bogen
        • 112B Hinterer Bogen
      • 12 Luftleitung
      • 13 Seitliches Gehäuse
      • 14 Seitliches Gehäuse
    • 2 Fluidkreislauf
      • 21 Eingangsverteiler
      • 22 Ausgangskollektor
    • 3 Kondensator
    • 4 Lüfter
      • 41 Eingang des Lüfters
    • 100 Tauscher
    • 110 Verdampfer
    • 115 Lüfter
    • 120 Eingangsleitung des Tauschers in eine Prüfeinrichtung
    • Ni Reihe von Rohren
    • Mj Abschnitt von Rohren
    • Ti-j Rohr
    • Z1 Zentrale Zone
    • Z2 Äußere Zone
    • Z3 Äußere Zone
    • CH1 Zentraler Pfad
    • CH2 Äußerer Pfad
    • CH3 Äußerer Pfad

Claims (5)

  1. Luft-Fluid-Verdampfer, der mit einem Fluidkreislauf verbunden ist, bestehend aus einem Wärmetauscher, der von dem von einem Lüfter stromabwärts hinter dem Tauscher erzeugten Luftstrom durchquert wird, geformt von einem parallelepipedischen Volumen, das in einer Richtung durch zueinander und auch zur Richtung des Luftstroms parallele Rippen abgetrennt ist, und in Querrichtung ein Bündel von im Wesentlichen parallelen Rohren aufweist, die die Rippen durchqueren und deren Enden paarweise durch Bögen miteinander verbunden sind, um einen Fluidkreislaufpfad zwischen dem Eingang und dem Ausgang herzustellen, um zum Fluidkreislauf zurückzukehren, der mit einem Kondensator verbunden ist,
    wobei der Verdampfer dadurch gekennzeichnet ist, dass
    - die Rohre (Ti-j) an den Enden verbunden sind, um einen zentralen Pfad (CH1) in der zentralen Zone (Z1) des Querschnitts des Tauschers (11) zu bilden, wobei diese Zone mindestens eine äußere Zone (Z2, Z3) von Bündeln von Rohren (Ti-j) hat, die mindestens einen äußeren Pfad (CH2, CH3) für das Wärmeträgerfluid bilden,
    - ein Eingangsverteiler (21) die Eingänge (E1-3) der Pfade (CH1-3) mit dem Ausgang des Kondensators (2) verbindet, und ein Ausgangskollektor (22) die Ausgänge (S1-3) der Pfade (CH1-3) mit dem Eingang des Kondensators (3) verbindet.
  2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    er eine zentrale Zone (Z1) aufweist, die auf jeder Seite von einer äußeren Zone (Z2, Z3) umrandet wird.
  3. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    er eine von einem Bündel von Rohren (Ti-j) gebildete zentrale Zone (Z1), die sich ausgehend von der Vorderseite (AV) des Tauschers (11) zur Rückseite (AR) ausweitet, und äußere Zonen (Z2, Z3) aufweist, die die äußeren Pfade (CH2, CH3) bilden, die aus Bündeln von Rohren bestehen, deren Anzahl ausgehend von der Vorderseite (AV) zur Rückseite (AR) abnimmt.
  4. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    der zentrale Pfad (CH1) und der oder die äußeren Pfade (CH2, CH3) aus Bündeln von Rohren bestehen, die zumindest zum Teil zu allen Reihen von Rohren (N1-4) des Tauschers (11) gehören.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Luft-Fluid-Verdampfers nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
    zur Festlegung der Durchgangspfade des Wärmeträgerfluids eine Temperaturkarte der Rohre des Tauschers (11) erstellt wird, um anschließend die Verbindungen zwischen den Rohren (Ti-j) zu definieren und die Durchgangspfade (CH1-3) zu bilden.
EP15160338.8A 2014-04-02 2015-03-23 Luft-Fluid-Verdampfer bestehend aus einem Rippenwärmetauscher Withdrawn EP2927630A1 (de)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2001422A (en) * 1977-07-22 1979-01-31 Carrier Corp Heat exchangers
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