DE102004033459B4 - Wärmetauscherrippe für eine Fahrzeug-Klimaanlage mit paralleler Schichtung von flachen Wärmeübertragerrohren - Google Patents

Wärmetauscherrippe für eine Fahrzeug-Klimaanlage mit paralleler Schichtung von flachen Wärmeübertragerrohren Download PDF

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Abstract

Wärmetauscherrippe für eine Fahrzeug-Klimaanlage mit paralleler Schichtung von flachen Wärmeübertragerrohren, darstellend einen planen Streifenabschnitt eines zwischen den flachen Wärmeübernagerrohren mäanderartig angeordneten Metallstreifens, der im Bereich der Umkehrlagen an den flachen Wärmeübernagerrohren befestigt ist, und aufweisend mindestens eine rohrquergerichtete Lamellenanordnung, die im Bereich zwischen den flachen Wärmeübertragerrohren zur Wärmeübertragung dient, wobei die Lamellenanordnung aus einer Eintrittslamelle, aus weiteren Lamellen eines Anströmteils, aus einer Umlenkungslamelle, aus einem Abströmteil mit weiteren Lamellen und der Austrittslamelle besteht, wobei die Lamellen des Anströmteils zu den Lamellen des Abströmteils geneigt ausgerichtet sind, wobei zwischen den benachbarten geneigten Lamellen jeweils ein Spalt für das strömende Fluid vorhanden sind und wobei mindestens eine der Lamellen eine Wirbelerzeugerlamelle darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass an der zur Rippen-Vorderseite gerichteten Vorderkante (22) mindestens einer der Vielzahl von Lamellen (32, 34, 36, 50, 40, 42) mindestens eine herausragende Nase (10) als Miniwirbelerzeuger angeordnet ist und somit mindestens eine Miniwirbelerzeugerlamelle (34) vorhanden ist, wobei...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscherrippe für eine Fahrzeug-Klimaanlage mit paralleler Schichtung von flachen Wärmeübertragerrohren, darstellend einen planen Streifenabschnitt eines zwischen den flachen Wärmeübertragerrohren mäanderartig angeordneten Metallstreifens, der im Bereich der Umkehrlagen an den flachen Wärmeübertragerrohren befestigt ist; und aufweisend mindestens eine rohrquergerichtete Lamellenanordnung, die im Bereich zwischen den flachen Wärmeübertragerrohren zur Wärmeübertragung dient, wobei die Lamellenanordnung aus einer Eintrittslamelle, aus weiteren Lamellen eines Anströmteils, aus einer Umlenkungslamelle, aus einem Abströmteil mit weiteren Lamellen und der Austrittslamelle besteht, wobei die Lamellen des Anströmteils zu den Lamellen des Abströmteils geneigt ausgerichtet sind, wobei zwischen den benachbarten geneigten Lamellen jeweils ein Spalt für das strömende Fluid vorhanden sind und wobei mindestens eine der Lamellen eine Wirbelerzeugerlamelle darstellt.
  • Wärmetauscher werden in vielen Industriebereichen verwendet. Zum Beispiel werden Wärmetauscher mit lamellierten Rippen gewöhnlich in der Fahrzeugindustrie, insbesondere in vielen Luft-Flüssigkeits-, Luft-Kältemittel- und Luft-Luft-Wärmetauschern, verwendet. Zur Gewährleistung des geforderten Wärmeübertragungsvermögens bei diesen Anwendungen sind die Wärmetauscher normalerweise sperrig und deshalb für eine kompakte Unterbringung wenig geeignet. Außerdem ist aufgrund ihrer großzügigen Dimensionierung ihre Herstellung kostenintensiv.
  • Obwohl diese sperrigen Wärmetauscher entsprechend ihrer vorgesehenen Aufgaben in ausreichendem Maße funktionieren, sind die Zulieferfirmen heutzutage angehalten, aus Gründen der Kostensenkung und der kompakten Unterbringung die Wärmetauscher zu minimieren. Die kleineren Wärmetauscher sind weniger leistungsfähig als ihre sperrigen Gegenstücke und erfüllen deshalb die Wärmeübertragungsanforderungen nicht.
  • Es ist eine Vorrichtung zur Luftkühlung von Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen in der Druckschrift DE 195 11 665 A1 beschrieben, wobei die Zylinder der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen von zwei benachbarten quer zum Zylinder angeordneten Einzel-Kühlrippen – von einer Doppelkühlrippe – umgeben sind, die zwischen sich einen engen Kühlkanal ausbilden, in dem sich beidseitig zugewendet erhöhte verdrallte Bleche, dreiseitige Prismen als Miniwirbelerzeuger befinden. Die Miniwirbelerzeuger sind innerhalb des Kanals in etwa gleichen Abständen an den Innenwandungen der beiden Kühlrippen erhöht und abhebend befestigt. Die Spitze der Miniwirbelerzeuger übersteigt die Höhe der Temperaturgrenzschicht. Die ersten im Kanal befindlichen Miniwirbelerzeuger befinden sich von der Vorderkante der Kühlrippen in Strömungsrichtung örtlich entfernt auf der jeweiligen Einzel-Kühlrippe beabstandet, so dass die von der Vorderkante bis zum Standort der ersten Miniwirbelerzeuger vorhandenen Temperaturgrenzschichten unbehelligt bleiben.
  • Ein Problem besteht darin, dass die Störung der laminaren Strömung, die eine Verringerung darstellt, der Dicke der Temperaturgrenzschichten vom Eingang des Kühlrippen-Kanals an entfernt beabstandet erst innerhalb des Kanals beginnt.
  • Eine Kühlrippe für flache, parallel geschichtete Wärmeübertragerrohre mit einer Lamellenanordnung, in der die Lamellen einen variierenden Anstell- bzw. Neigungswinkel aufweisen, ist in der Druckschrift US 5 730 214 beschrieben. Die Kühlrippe stellt einen planen Streifenabschnitt eines zwischen den flachen Wärmeübertragerrohren mäanderartig angeordneten Metallstreifens, der im Bereich der Umkehrlagen an den flachen Wärmeübertragerrohren befestigt ist, dar. Die Lamellenanordnungen, die im Bereich zwischen den flachen Wärmeübertragerrohren zur Wärmeübertragung von einem Medium auf ein anderes Medium dienen, sind rohrquergerichtet ausgebildet. Die Lamellenanordnung besteht aus drei Teilen – einem Anströmteil, einem lamellenfreien Zentralteil und einem Abströmteil -, wobei das Anströmteil und das Abströmteil jeweils eine Eintrittsknicklamelle bzw. Austrittsknicklamelle und mehrere Zwischenlamellen aufweisen, wobei alle Lamellen in Symmetrie des Anströmteils und des korrespondierenden Anströmteils zur Zentralteilmittelebene angeordnet sind und wobei das Zentralteil an den beiden inneren, sich gegenüberliegenden Zwischenlamellen angebunden ist. Zwischen den benachbarten Lamellen sind jeweils ein Spalt für das strömende Medium – Fluid – vorhanden.
  • Die Neigungswinkel der Lamellen werden in Richtung des Luftstroms im Anströmteil zum Zentralteil gerichtet immer größer und nehmen gleichsam im Abströmteil fortwährend ab. Die Lamellenneigungswinkel sind insbesondere von 22° bezüglich der Eintrittsknicklamelle an aufsteigend über 30° bis 40° bezüglich der letzten inneren Zwischenlamellen für das Anströmteil und entsprechend absteigend für das Abströmteil angegeben.
  • Ein Problem besteht darin, dass durch die größeren Neigungswinkel im Bereich des Zentralteils zwar gering ausgebildete Wirbel vorhanden sind, die die Luftströmung im Bereich des Abströmteils an die nachfolgenden Lamellen strömen lassen. Es sind zwar Wirbelerzeugerlamellen durch die Neigungswinkeländerungen der Lamellen zueinander vorhanden, wodurch sich die laminare Strömung durch Wirbel auf der nachfolgenden Lamelle verändern, ohne aber von der Vorderkante einer Lamelle aus in Fluid-Durchströmungsrichtung die Temperaturgrenzschicht auf der selben Lamelle von der Vorderkante an aus gerichtet abzubauen.
  • Des Weiteren sind wellenartig ausgebildete Rippen mit eingeprägten Wirbelgeneratoren n der Druckschrift US 4 984 626 beschrieben. Die Rippen sind Wärmeübertrager-Rundrohren zugeordnet, wobei die Rippen in paralleler Schichtung ohne gegenseitige Anbindung quer zu den Wärmeübertrager-Rundrohren angeordnet sind. Die Wirbelgenerator-Anordnungen sind an der oberen und unteren Oberfläche einer jeweiligen Plattenrippe zum Zweck der Verringerung der Temperaturgrenzschichten des strömenden Mediums zwischen den benachbarten Rippen eingeprägt. Die Wirbelgeneratoren sind schanzenartige dreidimensionale Aufprägungen – Erhöhungen – und jeweils im Wesentlichen auf den positiven und negativen Wellenbergen sowie auch dazwischen angeordnet.
  • Ein Problem besteht darin, dass die Rippen sind nicht für Flachrohre, sondern für Rundrohre vorgesehen sind. Die Wirbel reichen durch die wellenartige Ausführung der Rippen in singulärer Ausbildung nur bis kurz nach der Basis der Erhöhungen. Auch hier beginnt die Miniwirbelbildung im örtlichen Abstand von der Vorderkante entfernt auf der Rippe erst am Standort der Erhöhungen.
  • Auch sind parallel geschichtete Kühlrippen ohne Umlenkbindung für Wärmeübertrager zwischen flachen Rohren in der Druckschrift US 4 796 694 beschrieben. Um die Wärmekapazität und die Wirksamkeit einer Kühlrippe für einen Fahrzeug-Radiator, eine Klimaanlage od. dgl. zu erhöhen, sind auf den parallelen Rippen eine Vielzahl von kleinen rechteckigen oder einzeln ausgebildeten Erhöhungen, die eine Gestalt ähnlich einer Gemüseraspel herbeiführen, angeordnet, die in einem Strom eines Mediums, das über die Rippe in einer Weise strömt, überstehen, um einen Teil des Stromes in spiralen Form-Mustern zu trennen, die entlang der Oberfläche der Rippen-Abströmung der Erhöhungen quirlen und die die Wärme von der gesamten Oberfläche auf das Medium übertragen und umgekehrt.
  • Ein Problem besteht darin, dass sich die Miniwirbelerzeuger auf der Platte befinden und dort aufgeklappte Erhöhungen darstellen. Die Miniwirbel entstehen auch erst wesentlich später, nachdem der erste Fluid-Kontakt mit der Rippe örtlich bereits schon lange zuvor erfolgte und danach erst später die schon ausgebildeten Temperaturgrenzschichten stört.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmetauscherrippe für eine Fahrzeug-Klimaanlage mit paralleler Schichtung von flachen Wärmeübertragerrohren anzugeben, die derart geeignet ausgebildet ist, dass dabei Miniwirbel erzeugt werden, die über die ganze Breite der Lamelle wirksam zur Minimierung der darauf befindlichen Temperaturgrenzschicht dienen, um ein verbessertes Wärmeübertragungsvermögen innerhalb eines Wärmetauschers zu gewährleisten.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • In der Wärmetauscherrippe für eine Fahrzeug-Klimaanlage mit paralleler Schichtung von flachen Wärmeübertragerrohren, darstellend einen planen Streifenabschnitt eines zwischen den flachen Wärmeübertragerrohren mäanderartig angeordneten Metallstreifens, der im Bereich der Umkehrlagen an den flachen Wärmeübertragerrohren befestigt ist, und aufweisend mindestens eine rohrquergerichtete Lamellenanordnung, die im Bereich zwischen den flachen Wärmeübertragerrohren zur Wärmeübertragung dient, wobei die Lamellenanordnung aus einer Eintrittslamelle, aus weiteren Lamellen eines Anströmteils, aus einer Umlenkungslamelle, aus einem Abströmteil mit weiteren Lamellen und der Austrittslamelle besteht, wobei die Lamellen des Anströmteils zu den Lamellen des Abströmteils geneigt ausgerichtet sind, wobei zwischen den benachbarten geneigten Lamellen jeweils ein Spalt für das strömende Fluid vorhanden sind und wobei mindestens eine der Lamellen eine Wirbelerzeugerlamelle darstellt, ist gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 an der zur Rippen-Vorderseite gerichteten Vorderkante mindestens einer der Vielzahl von Lamellen mindestens eine herausragende Nase als Miniwirbelerzeuger angeordnet und somit mindestens eine Miniwirbelerzeugerlamelle vorhanden, wobei die Nase ein Paar entgegengesetzt zueinander rotierender Miniwirbel innerhalb des Fluids erzeugt, die über die Miniwirbelerzeugerlamelle strömen, wobei die Miniwirbelerzeugerlamelle mit den angeformten Miniwirbelerzeugern dem einströmenden Fluid zugewandt zur Rippen-Vorderseite hin angeordnet ist.
  • Die Nase kann derart an der Vorderkante der Lamellen-Platte angeformt sein, dass das Paar der Miniwirbel in den Bereichen zwischen der Basis-Anformung der Nase an die Vorderkante der Lamellen-Platte und der freien Vorderkante der Lamellen-Platte zur Verringerung der nachfolgenden Temperaturgrenzschicht vorgesehen ist.
  • Die Lamellen sind zur Vorderseite der Wärmetauscherrippe hin angeordnet, so dass die Miniwirbelerzeuger Miniwirbel auslösen, die die Temperaturgrenzschichten quer über die Lamellen wirkungsvoll dünner machen, wodurch die Wärmeübertragungsleistungsfähigkeit des Wärmetauschers erhöht wird.
  • Bei der Vielzahl von im Abstand zueinander angeordneten Lamellen ergibt sich zwischen benachbarten Lamellen ein Spalt, durch den ein Fluid, wie z. B. Luft, strömt. Die Wärmetauscherrippe kann außerdem eine Vielzahl von Nichtminiwirbelerzeugerlamellen enthalten.
  • In Abhängigkeit der Anwendung der Rippe kann das Verhältnis von Miniwirbelerzeugerlamellen zu Nichtminiwirbelerzeugerlamellen zwischen etwa 20 % und 50 % liegen. Die Nase kann mit einem Winkel relativ zu einem ebenen Abschnitt der Miniwirbelerzeugerlamelle geneigt sein. Der Neigungswinkel kann zum Beispiel zwischen etwa 30° und 45° betragen. Jede Nase kann eine dreieckige Form haben, die ein Paar entgegengesetzt zueinander drehender Miniwirbel erzeugt, wenn das Fluid auf die Spitze der Nase auftrifft. Die Nase kann dabei eine Basis b und eine Länge c aufweisen.
  • Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert.
  • In den Zeichnungen sind:
  • 1 eine Darstellung der Fluiddynamik der Fluidströmung über einen Miniwirbelerzeuger,
  • 2 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Wärmetauscherrrippe mit Miniwirbelerzeugerlamellen,
  • 3A eine die erfindungsgemäßen Miniwirbelerzeugerlamellen enthaltende Darstellung einer Wärmetauscherrippe aus Richtung 3A in 4;
  • 3B eine Darstellung eines Abschnitts einer Miniwirbelerzeugerlamelle mit Miniwirbelerzeugern,
  • 4 eine Darstellung eines Wärmetauschers mit einem Paar Wärmetauscherrippen und
  • 5 ein Säulendiagramm der Testergebnisse der Wärmeübertragungsverbesserungen der Wärmetauscherrippe mit Miniwirbelerzeugern im Vergleich zu einer herkömmlichen Wärmetauscherrippe ohne Miniwirbelerzeuger.
  • Des Weiteren zeigen gleiche Bezugsnummern entsprechende Teile in verschiedenen Figuren an.
  • Im Folgenden werden die 1 und 2 gemeinsam betrachtet.
  • Eine erste erfindungsgemäße Wärmetauscherrippe 30 für eine Fahrzeug-Klimaanlage mit paralleler Schichtung von flachen Wärmeübertragerrohren ist in 2 gezeigt. Sie stellt einen planen Streifenabschnitt eines zwischen den flachen Wärmeübertragerrohren mäanderartig angeordneten Metallstreifens, der im Bereich der Umkehrlagen an den flachen Wärmeübertragerrohren befestigt ist, dar und weist mindestens eine rohrquergerichtete Lamellenanordnung, die im Bereich zwischen den flachen Wärmeübertragerrohren zur Wärmeübertragung dient, auf, wobei die Lamellenanordnung aus einer Eingangslamelle 32, aus weiteren Lamellen 34, 36 eines Anströmteils, aus einer Umlenkungslamelle 50, aus einem Abströmteil mit weiteren Lamellen 40 und der Ausgangslamelle 42 besteht, wobei die Lamellen 32, 34, 36 des Anströmteils zu den Lamellen 40, 42 des Abströmteils geneigt ausgerichtet sind, wobei zwischen den benachbarten geneigten Lamellen jeweils ein Spalt für das strömende Fluid vorhanden sind und wobei mindestens eine der Lamellen eine Wirbelerzeugerlamelle darstellt.
  • Erfindungsgemäß ist an der zur Rippen-Vorderseite gerichteten Vorderkante 22, wie auch in 1 gezeigt ist, mindestens einer der Vielzahl von Lamellen 32, 34, 36, 50, 40, 42 mindestens eine herausragende Nase 10 als Miniwirbelerzeuger angeordnet und somit mindestens eine Miniwirbelerzeugerlamelle 34 vorhanden, wobei die Nase 10 ein Paar entgegengesetzt zueinander rotierender Miniwirbel 16, 18 innerhalb des Fluids erzeugt, die über die Miniwirbelerzeugerlamelle 34 strömen, wobei die Miniwirbelerzeugerlamelle 34 mit den angeformten Miniwirbelerzeugern 10 dem einströmenden Fluid zugewandt zur Rippen-Vorderseite hin angeordnet ist.
  • Als Überblick über die in der Erfindung angewendeten Wirbelerzeugerprinzipien stellt 1 einen Miniwirbelerzeuger 10 dar, der an einer flachen Platte 12 befestigt und in einem Winkel α zur Ebene der Platte 12 positioniert ist. Der Miniwirbelerzeuger 10 ist zum Beispiel eine dreieckige Nase mit einer Länge c und einer Basis mit einer Breite b. Wenn Luft in Richtung des Pfeils 14 über den Miniwirbelerzeuger 10 strömt, löst die Spitze 20 des Miniwirbelerzeugers 10 ein Paar entgegengesetzt zueinander rotierende Miniwirbel 16 und 18 aus, die von der Hinterkante des Miniwirbelerzeugers 10 oder der Vorderkante 22 der Platte 12 quer über die Platte strömen.
  • Von der Spitze 20 in Strömungsrichtung gesehen, d. h. in Richtung des Pfeils 14, rotiert der Minwirbel 16 im Uhrzeigersinn, wenn er sich quer über die Platte 12 bewegt, während sich der Miniwirbel 18 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Die Drehung der Miniwirbel 16, 18 verbessert das Vermischen des Fluids, wie z. B. Luft, wenn diese quer über die Platte 12 strömt. Folglich befördert die Wirbelvermischung, wenn das Fluid wärmer als die Platte 12 ist, das wärmere Fluid zur Platte 12. Da außerdem die Wärme aus dem Fluid auf die Platte übertragen wird, fördert die Wirbelvermischung das kühlere Fluid von der Platte weg. Eine solche Vermischung steigert das Wärmeübertragungsvermögen der Platte 12 über das Vermögen hinaus, das ohne Wirbelvermischung vorliegen würde.
  • Ohne die Miniwirbelerzeuger 10 ist die Temperaturgrenzschicht über der Platte 12 normalerweise laminar, wobei die Dicke der Temperaturgrenzschicht von der Vorderkante 22 der Platte 12 zu ihrer Hinterkante zunimmt. Bei Verwendung des Miniwirbelerzeugers 10 machen die Miniwirbel 16, 18 die Temperaturgrenzschicht wirksam dünner, so dass sie der Wärmeübertragung einen geringeren Widerstand entgegensetzt als eine dickere Temperaturgrenzschicht, wodurch sich das Wärmeübertragungsvermögen der Platte 12 erhöht.
  • In 2 ist die erste Wärmetauscherrippe 30 dargestellt, die erfindungsgemäße Miniwirbelerzeuger für die Erhöhung des Wärmeübertragungsvermögens verwendet. Die erste Wärmetauscherrippe 30 enthält einen Satz Eintrittslamellen 32, einen Satz Miniwirbelerzeugerlamellen 34, einen vorderen Satz normale Lamellen 36, einen Satz Umlenklamellen 50, einen hinteren Satz normale Lamellen 40 und einen Satz Austrittslamellen 42. Jede Miniwirbelerzeugerlamelle 34 ist mit einem Satz Miniwirbelerzeuger 10 ausgestattet, wie z. B. solche, die mit Bezug zu 1 beschrieben worden sind, die aus einem ebenen Abschnitt der Lamelle herausragen. Wie dargestellt, sind die Miniwirbelerzeuger 10 zu einem ebenen Abschnitt der Lamelle abwärts abgewinkelt. Alternativ können die Miniwirbelerzeuger aufwärts abgewinkelt sein.
  • Bei dieser bildlich dargestellten Ausgestaltung existieren eine Spalte Eintrittslamellen 32, zwei Spalten Miniwirbelerzeugerlamellen 34, zwei Spalten vordere normale Lamellen 36, eine Spalte Umlenklamellen 50, vier Spalten hintere normale Lamellen 40 und eine Spalte Austrittslamellen 42. Jede Spalte hat sechs der entsprechenden Lamellen, so dass zwölf Miniwirbelerzeugerlamellen 34, d. h. zwei Spalten Lamellen, wobei jede Spalte mit sechs Lamellen versehen ist, vorhanden sind. In Abhängigkeit einer bestimmten Anwendung können jedoch in jeder Spalte 200 oder mehr Lamellen vorhanden sein. Außerdem kann es drei bis sechs oder mehr Spalten der Miniwirbelerzeugerlamellen 34 geben. Der Anteil der Spalten der Miniwirbelerzeugerlamellen 34 zu den Spalten der vorderen normalen Lamellen 36 liegt normalerweise zwischen etwa 20 % und 50 %.
  • Die Eintrittslamellen 32 haben einen waagerechten Abschnitt 44 und einen geneigten Abschnitt 46. Der Neigungswinkel des geneigten Abschnitts 46 stimmt mit dem Neigungswinkel der Miniwirbelerzeugerlamellen 34 und des vorderen Satzes normaler Lamellen 36 eines Vorderteils 48 der Umlenklamellen 50 überein, wie durch den Winkel β dargestellt, der in diesem Beispiel etwa 45° beträgt. Die Umlenklamellen 50 sind außerdem mit einem entgegengesetzt geneigten Abschnitt 52 ausgestattet, dessen Neigungswinkel mit dem des hinteren Satzes normaler Lamellen 40 und eines geneigten Abschnitts 54 der Austrittslamellen 42 übereinstimmt, wobei die Austrittslamellen 42 außerdem einen waagerechten Abschnitt 56 haben.
  • Die Lamellenteilung d1 zwischen den Miniwirbelerzeugerlamellen 34 beträgt etwa 0,8 mm bis 1,5 mm und die Rippenteilung d2 etwa 0,8 nun bis 1,8 mm. Obwohl die Lamellenteilung d1 und die Rippenteilung d2 bei den einzelnen Lamellen als gleich dargestellt sind, kann eine Teilung oder können beide Teilungen in Abhängigkeit der Anwendungserfordernisse der ersten Wärmetauscherrippe 30 unterschiedliche Größen haben.
  • Bei Verwendung der ersten Wärmetauscherrippe 30 tritt Luft in die Wärmetauscherrippe 30 ein, wie durch Pfeil 58 dargestellt. Die Eintrittslamellen 32 lenken die Luft aufwärts über die Miniwirbelerzeugerlamellen 34, wie durch den aufwärts geneigten Pfeil gezeigt ist. Die Miniwirbelerzeuger 10 der Miniwirbelerzeugerlamellen 34 lösen in der Luftströmung Miniwirbel aus, wodurch die Temperaturgrenzschicht, wie voranstehend beschrieben, dünner gemacht und damit das Wärmeübertragungsvermögen der ersten Wärmetauscherrippe 30 erhöht wird. Die Luft strömt an dem vorderen Satz normaler Lamellen 36 vorbei und wird durch die Umlenklamellen 50 abwärts am hinteren Satz normaler Lamellen 40 vorbei gelenkt, wie durch den abwärts geneigten Pfeil gezeigt ist, und tritt durch die Austrittslamellen 42 in Richtung des Pfeils 60 nach außen.
  • In 4 ist eine zweite erfindungsgemäße Wärmetauscherrippe 70 dargestellt. In 3A ist ein Teil der zweiten Wärmetauscherrippe 70 mit den Miniwirbelerzeugerlamellen 34, den vorderen normalen Lamellen 36 und den hinteren normalen Lamellen 40 dargestellt. In dieser Ausgestaltung haben die Lamellen eine Länge L von etwa 6 mm bis 10 mm und eine Breite w von etwa 0,8 mm bis 1,5 mm. Es ist zu beachten, dass in Abhängigkeit der Anwendung der zweiten Wärmetauscherrippe 70 Länge und Breite der Lamellen kleiner oder größer als die zuvor genannten Abmessungen sein können.
  • Unter Bezugnahme speziell auf 3B enthält jede Miniwirbelerzeugerlamelle 34 einen Satz Miniwirbelerzeuger 10 an der Außenkante der Lamelle. Jede Miniwirbelerzeugerlamelle 34 kann mit nur einem Miniwirbelerzeuger 10 oder mit acht bis neun oder mehr Miniwirbelerzeugern ausgestattet sein. In einigen Ausgestaltungen sind die Miniwirbelerzeuger 10 im Abstand von etwa 1 mm zueinander angeordnet, und jeder Miniwirbelerzeuger 10 hat eine Länge c kleiner als etwa 1 mm und eine Basisbreite b kleiner als etwa 1 mm. In einer bestimmten Ausgestaltung betragen die Länge c und die Basisbreite b jeweils etwa 0,4 mm. Die Miniwirbelerzeuger 10 können einen wie im Beispiel in 1 dargestellten Neigungswinkel β im Bereich von etwa 30° bis 45° aufweisen. Wiederum können in Abhängigkeit der Anwendung der zweiten Wärmetauscherrippe 70 diese Abmessungen kleiner oder größer als die eben genannten sein.
  • 5 stellt die durch eine erfindungsgemäße Wärmetauscherrippe mit Miniwirbelerzeugerlamellen bereitgestellte verbesserte Leistungsfähigkeit dar. Die Wärmetauscherrippe mit den Miniwirbelerzeugerlamellen, die mit Miniwirbelerzeugern 10 ausgestattet sind, hat ein Wärmeübertragungsvermögen von etwa 100 % bis 110 %, wie durch die Säule 90 gezeigt, während eine nicht mit solchen Miniwirbelerzeugerlamellen ausgestattete Wärmetauscherrippe ein Basisleistungsvermögen von 100 % hat, wie durch die Säule 80 gezeigt.
  • 10
    Miniwirbelerzeuger
    12
    flache Platte
    14
    Pfeil der Luftströmung
    16
    erster Miniwirbel
    18
    zweiter Miniwirbel
    20
    Spitze
    22
    Vorderkante
    30
    erste Wärmetauscherrippe
    32
    Eintrittslamellen
    34
    Miniwirbelerzeugerlamellen
    36
    normale Lamellen
    40
    normale Lamellen
    42
    Austrittslamellen
    44
    waagerechter Abschnitt
    46
    geneigter Abschnitt
    48
    Vorderteil
    50
    Umlenkungslamellen
    52
    geneigter Abschnitt
    54
    geneigter Abschnitt
    56
    waagerechter Abschnitt
    58
    Pfeil – Eintritt der Luft
    60
    Abströmrichtung
    70
    zweite Wärmetauscherrippe
    80
    erste Säule
    90
    zweite Säule
    x, y
    Koordinaten
    α
    Winkel
    β
    Neigungswinkel
    c
    Länge
    b
    Basis
    d1
    Lamellenteilung
    d2
    Rippenteilung
    w
    Breite
    L
    Lamellenlänge

Claims (5)

  1. Wärmetauscherrippe für eine Fahrzeug-Klimaanlage mit paralleler Schichtung von flachen Wärmeübertragerrohren, darstellend einen planen Streifenabschnitt eines zwischen den flachen Wärmeübernagerrohren mäanderartig angeordneten Metallstreifens, der im Bereich der Umkehrlagen an den flachen Wärmeübernagerrohren befestigt ist, und aufweisend mindestens eine rohrquergerichtete Lamellenanordnung, die im Bereich zwischen den flachen Wärmeübertragerrohren zur Wärmeübertragung dient, wobei die Lamellenanordnung aus einer Eintrittslamelle, aus weiteren Lamellen eines Anströmteils, aus einer Umlenkungslamelle, aus einem Abströmteil mit weiteren Lamellen und der Austrittslamelle besteht, wobei die Lamellen des Anströmteils zu den Lamellen des Abströmteils geneigt ausgerichtet sind, wobei zwischen den benachbarten geneigten Lamellen jeweils ein Spalt für das strömende Fluid vorhanden sind und wobei mindestens eine der Lamellen eine Wirbelerzeugerlamelle darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass an der zur Rippen-Vorderseite gerichteten Vorderkante (22) mindestens einer der Vielzahl von Lamellen (32, 34, 36, 50, 40, 42) mindestens eine herausragende Nase (10) als Miniwirbelerzeuger angeordnet ist und somit mindestens eine Miniwirbelerzeugerlamelle (34) vorhanden ist, wobei die Nase (10) ein Paar entgegengesetzt zueinander rotierender Miniwirbel (16, 18) innerhalb des Fluids erzeugt, die über die Miniwirbelerzeugerlamelle (34) strömen, und dass die Miniwirbelerzeugerlamelle (34) mit den angeformten Miniwirbelerzeugern (10) dem einströmenden Fluid zugewandt zur Rippen-Vorderseite hin angeordnet ist.
  2. Wärmetauscherrippe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nase (10) derart an der Vorderkante (22) der Lamellen-Platte (12) angeformt ist, dass das Paar der Miniwirbel (16, 18) in den Bereichen zwischen der Basis-Anformung der Nase (10) an die Vorderkante der Lamellen-Platte (12) und der freien Vorderkante (22) der Lamellen-Platte (12) zur Verringerung der nachfolgenden Temperaturgrenzschicht vorgesehen ist.
  3. Wärmetauscherrippe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Miniwirbelerzeugerlamellen (34) zu Nichtminiwirbelerzeugerlamellen zwischen etwa 20% und 50% liegt.
  4. Wärmetauscherrippe nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Nase (10) mit einem Winkel relativ zu einem ebenen Abschnitt der Miniwirbelerzeugerlamelle (34) geneigt ist.
  5. Wärmetauscherrippe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nase (10) eine dreieckige Form mit einer Basis b und einer Länge c hat.
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