DE102021134210A1

DE102021134210A1 - Wärmetauscher eines Luftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102021134210A1
Application number: DE102021134210.4A
Authority: DE
Inventors: Berthold Eitzenberger; Leonie Droll
Original assignee: PFW Aerospace GmbH
Current assignee: PFW Aerospace GmbH
Priority date: 2021-12-22
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2023-06-22

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher (10) eines Luftfahrzeugs, insbesondere eines Flugzeugs, mit einem Energiespeicher, der in Flugphasen des Flugzeugs zusätzliche Energie liefert, wobei der Energiespeicher von einem Temperierungsmedium (22) durchströmt ist, der Wärmetauscher (10) im Wesentlichen plattenförmig ausgeführt ist, ferner zumindest eine Rohrschlange (36) umfasst, die vom Temperierungsmedium (22) durchströmt ist. Die mindestens eine Rohrschlange (36) gibt Wärme vom Temperierungsmedium (22) über mindestens eine Wärmeleitfläche (42) an eine Außenhaut (34) ab und über Strömungskanäle (16) zugeführte Kabinenluft (18, 32) nimmt in Konvektionsbereichen (46) Wärme von der mindestens einen vom Temperierungsmedium (22) durchströmten Rohrschlange (36) auf. Ferner bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Wärmetauschers (10) in einem Flugzeug.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf den Wärmetauscher eines Luftfahrzeugs, insbesondere eines Flugzeugs, mit einem Energiespeicher, der in Flugphasen des Flugzeugs zusätzliche Energie liefert, wobei der Energiespeicher von einem Temperierungsmedium durchströmt ist, der Wärmetauscher im Wesentlichen plattenförmig ausgeführt ist und ferner mindestens eine Rohrschlange aufweist, die von dem Temperierungsmedium durchströmt ist. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Wärmetauschers als Plattenwärmetauscher integriert in die Außenhaut eines Flugzeugs
Stand der Technik
DE 10 2008 035 823 A1 betrifft einen Wärmeübertrager für die Außenhaut eines Flugzeugs. Der Wärmeübertrager umfasst mindestens eine Zufuhrleitung für ein Kühlmittel, mindestens eine Abfuhrleitung für das Kühlmittel und mindestens ein Bündel von von Kühlmittel durchströmten Kühlmittelkanälen. Die Kühlmittelkanäle sind zum Abgeben von Wärme an die Umgebung des Flugzeugs bei an der Außenhaut befestigtem Wärmeübertrager zumindest bereichsweise direkt an der Außenhaut des Flugzeugs positioniert. Dadurch ist ein relativ flacher und effektiver Wärmeübertrager gegeben, der nicht auf zusätzliche aktive Kühleinrichtungen angewiesen ist und dessen Fläche nach der abzugebenden Wärme dimensioniert ist. Der Wärmeübertrager kann zur Steigerung der Wärmeabgabe luftumströmte Kühlrippen aufweisen.
US 2015 0 068 704 A1 betrifft ein Kühlsystem für ein Flugzeug. Es wird ein Kühlsystem vorgeschlagen zur Abfuhr von Wärme, die von elektrischen Komponenten an Bord eines Flugzeugs erzeugt wird, wobei ein Kühlmedium zwischen einem Verdampfer, der Wärme von der Komponente abführt, und einem Kondensator an der Außenseite des Flugzeugs zirkuliert. Die Außenhaut wird gebildet durch ein flaches Bauteil, welches eine Vielzahl von Schichten von Polymerharzen aufweist, und welche durch einfach oder mehrfach gewandete Nanoröhren verstärkt ist. Die Nanoröhren führen die Wärme derart, dass sowohl ein Wärmetransport über die Außenseite erfolgt also auch die Wärme an die Außenfläche der Außenhaut abgeführt wird, wobei dort die Wärme mit der vorbeiströmenden Luft abtransportiert wird. Die Außenhaut kann des Weiteren leitenden Karbonschaum umfassen, welcher den Kondensator derart umgibt, dass der thermische Widerstand zwischen dem Kondensator und dem geschichteten Außenhautelement herabgesetzt wird.
Bei bestehenden Lösungen von Wärmetauschern zur Kühlung innerhalb von Luftfahrzeugen, insbesondere Flugzeugen, werden lediglich die Wärmetransportmechanismen Wärmeleitung und Konvektion als Form der Wärmeübertragung genutzt. Außenhautwärmetauscher, so zum Beispiel für Avionik im Cockpit beruhen auf einem Wärmetransport über Wärmeleitung. Bei weitergehenden Anforderungen werden Wärmetauscher eingesetzt, die mit einem über Einlässe in der Flugzeugstruktur eingebrachten Luftmassenstrom konvektiv die Wärme abführen können. Bestehende Wärmetauscher werden allein zur Darstellung einer Kühlfunktion verwendet. Eine lasttragende Funktion bestehender Fugzeugaußenhaut-Wärmetauscher wird durch die äußere Geometrie des Wärmetauschers, der in der Regel in Plattenbauform ausgeführt ist, erfüllt. Außenhaut-integrierte Wärmetauscher, bei denen die Wärme über Wärmeleitung abgeführt wird, erfordern eine geometrisch veränderte Flugzeugaußenhaut und/oder Luftein- oder Auslässe in der Außenhaut, wodurch sich die aerodynamische Effizienz verschlechtert. Der Betrieb von auf Wärmeleitung beruhenden Wärmetauschern ist aufgrund der geringeren Wärmeübertragungseffizienz auf leistungsarme Flugphasen und große Temperaturunterschiede eingegrenzt. Zur Beheizung von Verbrauchern sind die Wärmetauscher nicht vorgesehen, weshalb weitere Elemente im Temperaturregelkreis benötigt werden. Bei einer versteiften Ausführung der äußeren Form des Wärmeübertragers zur lasttragenden Funktion werden üblicherweise Materialien eingesetzt, die eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweisen, wodurch nach außen hin keine Isolierung möglich ist.
Kommen Batterien als Energiespeicher in Flugzeugen, zum Beispiel für elektrische Verbraucher im Niedrigtemperaturbereich zum Einsatz, ist ein enger Temperaturbereich einzuhalten, innerhalb dessen die Batterien sicher betrieben werden können. Kritisch ist dieser Temperaturbereich insbesondere in der Startphase eines Flugzeugs, während der die Batterie innerhalb kurzer Zeit eine hohe Wärmemenge erzeugt. Dieser Betriebstemperaturbereich muss in jeder Flugphase bei jeder Umgebungstemperatur eingehalten werden beziehungsweise ist die dann produzierte Wärme unbedingt abzuführen, um den Temperaturbereich einzuhalten. Der Einsatz bestehender Lösungen aus Wärmetauschern zum Temperaturmanagement solcher Batterien bei den genannten Anforderungen würde die beschriebenen Mängel verstärken.
Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Wärmetauscher eines Luftfahrzeugs vorgeschlagen, insbesondere eines Flugzeugs, mit einem Energiespeicher, der in Flugphasen des Flugzeugs zusätzliche Energie liefert, wobei der Energiespeicher von einem Trägermedium durchströmt ist, der Wärmetauscher im Wesentlichen plattenförmig ausgeführt ist, ferner mindestens eine Rohrschlange aufweist, die von dem Temperierungsmedium durchströmt ist. Die mindestens eine Rohrschlange gibt Wärme vom Temperierungsmedium über mindestens eine Wärmeleitfläche an eine Außenhaut ab und über Strömungskanäle geführte Kabinenluft nimmt im Konvektionsbereich Wärme von der mindestens einen vom Temperierungsmedium durchströmten Rohrschlange auf.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung eines Wärmetauschers können die beiden Wärmeübertragungsmechanismen Wärmeleitung (Konduktion) und Konvektion zum Wärmetransport genutzt werden. Insbesondere kann durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauscher die Kabinenluft sowohl beheizt als auch gekühlt werden, je nach Anforderungsprofil, sei es, dass das Flugzeug bei starker Sonneneinstrahlung am Boden steht oder das Flugzeug in großer Höhe bei Außentemperaturen im Minusbereich unterwegs ist. In vorteilhafter Weise ist der erfindungsgemäß vorgeschlagene Wärmetauscher derart beschaffen, dass mindestens ein Aluminiumblech des Wärmetauschers die Außenhaut des Flugzeugs bildet. Die die Außenhaut passierende Luftströmung sorgt für die Wärmeabfuhr vom Aluminiumblech des Wärmetauschers. Neben einem Aluminiumblech könnte auch ein Stahlblech oder ein Titanblech Verwendung finden. Aluminium stellt aufgrund hervorragender Wärmeübertragungseigenschaften bei bestem Gewicht und guter Festigkeit einen bevorzugten Werkstoff dar.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers ist das Temperierungsmedium, welches dem Wärmetauscher zugeführt wird, beispielsweise Ethylenglykol, welches einen Energiespeicher durchströmt. Bei dem Temperierungsmedium kann es sich um ein in flüssiger oder gasförmiger Form vorliegendes Medium handeln, so zum Beispiel Glykole, wie Ethylenglykol, Propylenglykol in reiner Form oder als Glykol-Wasser-Gemische in unterschiedlichen Verhältnissen, Alkohole (Ethanol), Öle (Mineralöl, synthetisches Öl) oder auch flüssiges Metall, wie zum Beispiel Natrium. Die Anwendung des Wärmetauschers wurde mit dem Temperierungsmedium Ethylenglykol und Luft (Kabinenluft) optimiert. Glykolmischungen, deren Mischungsverhältnis ein frühzeitiges Gefrieren verhindert, können eingesetzt werden.
In vorteilhafter Ausführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers weist die mindestens eine, das Temperierungsmedium führende Rohrschlange einen Vierkant- oder Rechteckquerschnitt auf mit mindestens einer Wärmeleitfläche, die an dem mindestens einen Aluminiumblech anliegt. Die Ausführung der mindestens einen Rohrschlange des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers bietet den Vorteil, dass im Vergleich zu einem kreisförmigen Querschnitt der mindestens einen Rohrschlange ein Flächenkontakt zwischen der Außenseite der mindestens einen Rohrschlange einerseits und der Innenseite des die Wärme abführenden mindestens einen Aluminiumblechs der Außenhaut darstellt. Je nach fertigungstechnischen Erfordernissen kann anstelle eines beispielsweise quadratisch ausgebildeten Rohrquerschnitts der mindestens einen Rohrschlange ein Rechteckquerschnitt zum Einsatz kommen, der hinsichtlich der Wärmeleitfläche einen größeren flächigen Kontakt zu dem mindestens einen Aluminiumblech der Außenhaut ermöglicht.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauscher ist zwischen der Wärmeleitfläche und dem die Außenhaut bildenden Aluminiumblech eine Wärmeleitpaste eingebracht. Über diese Wärmeleitpaste lassen sich den Wärmetransport behindernde oder herabsetzende Unebenheiten zwischen den aneinanderliegenden Flächen, in diesem Fall der Fläche des Vierkant- oder Rechteckprofils der mindestens einen Rohrschlange sowie der dieser zuweisenden Innenseite des mindestens einen Aluminiumblechs ausgleichen, so dass ein höchst effektiver Wärmeübergang gewährleistet ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers sind an diesem einen Kabinenlufteintritt aufweisende Strömungskanäle als Hutprofile ausgeführt. Die Hutprofile zeichnen sich durch ein relativ geringes Gewicht bei einer maximalen Steifigkeit aus.
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers weisen die als Hutprofile ausgeführten Strömungskanäle jeweils Überströmöffnungen auf, die insbesondere Kabinenluft in die Konvektionsbereiche des Wärmetauschers führen. Durch die seitliche Einströmung der Kabinenluft in die Konvektionsbereiche ergibt sich ein relativ langer Strömungsweg für die Kabinenluft, währenddessen sie Wärme aufnimmt und das Temperierungsmedium, welches in der mindestens einen Rohrschlange strömt, entwärmt.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers sind die Überströmöffnungen in alternierender Abfolge in einander gegenüberliegenden Wänden der Hutprofile ausgeführt. Dadurch wird in den einzelnen, durch gerade Abschnitte der mindestens eine Rohrschlange voneinander getrennten Konvektionsbereichen ein effektiver Wärmetausch realisiert.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers sind die Konvektionsbereiche des Wärmetauschers auf einer die Innenseite des Flugzeugs bildenden Seite durch eine PE-Platte und/oder eine GFK-Platte überdeckt. Die PE-Platte oder GFK-Platte oder eine Kombination der beiden Platten bilden die Innenseite des Wärmetauschers, wobei über einzelne, in den oder der Platte vorgesehenen Austrittsöffnungen die temperierte, d. h. gekühlte oder geheizte Kabinenluft wieder in den Kabinenluftkreislauf eingespeist werden kann. Anstelle einer PE-Platte und oder einer GFK-Platte könnte auch ein Glasfaservlies eingesetzt werden. Je nach Anwendung kann variabel zwischen diesen Komponenten gewählt werden. GFK- und Glasfaservliese dienen zur Isolierung, wohingegen GFK die höchste Steifigkeit aufweist. Die PE-Platte sowie das Glasfaservlies sind hydraulikölbeständig, zudem weisen die PE-Platte und das Glasfaservlies das geringste Gewicht auf.
Dazu sind in vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers in die PE-Platte und/oder die GFK-Platte jeweils Austrittsöffnungen für Kabinenluft eingelassen. Die Öffnungen sind verkleinert ausgeführt, um ein Eindringen von Schmutz und Fremdkörpern zu verringern, wobei die Form so gewählt ist, dass keine Geräusche erzeugt werden.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers ist an den die Strömungskanäle für die Kabinenluft bildenden Hutprofilen eine Strukturanbindung befestigt. Mit der Strukturanbindung, beispielsweise in Form eines Zugankers, lässt sich der erfindungsgemäß vorgeschlagene Wärmetauscher relativ zur Struktur des Flugzeugs bewegen beziehungsweise stabil an skelettförmig das Flugzeug durchziehenden Käfigkonstruktionen befestigen.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauscher sind die Hutprofile insbesondere im Bereich der Strukturanbindung mit Verstärkungselementen versehen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise Gewicht eingespart werden, da die Verstärkungselemente die Hutprofile nicht durchgängig durchziehen, sondern lediglich im Bereich der Strukturanbindung vorgesehen sind.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers ist dieser bei hohen thermischen Lasten in einem Temperaturbereich von - 60 °C bis +100 °C (Wärmetauschermaterial-seitig) in jeder Flugphase des Flugzeugs bei geringen Temperaturdifferenzen zwischen der Temperatur des Temperierungsmediums und der Umgebungstemperatur betreibbar. Bevorzugt ist bei wiederaufladbaren Energiespeichern (Sekundärbatterien) ein Temperaturbereich zwischen -10 °C bis +25 °C optimal. Innerhalb dieses relativ engen Temperaturbereichs sind Energiespeicher, wie beispielsweise Sekundärbatterien, die wiederaufladbar sind, optimal betreibbar. Dieses relativ enge Temperaturband kann auch bei geringen Temperaturunterschieden bei hoher thermischer Last eingehalten werden. Je kleiner die Differenz ist, desto weniger Wärme kann abgeführt werden. Hier kann im Extremfall die Wärme bei einer Temperaturdifferenz zwischen Außentemperatur und Temperatur des Temperierungsfluids von 30 K und mehr abgeführt werden.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Wärmetauscher kann bei entsprechender Regelkreisführung sowohl zur Beheizung der Kabinenluft als auch zu deren Erwärmung eingesetzt werden. Dadurch kann unterschiedlichen Außentemperaturszenarien des Flugzeugs beispielsweise während des Flugs oder am Boden Rechnung getragen werden.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Wärmetauscher zeichnet sich überdies dadurch aus, dass eine Strömungsrichtung der Klimaanlagenluft beziehungsweise Kabinenluft, ausgehend von den Überströmöffnungen in die Konvektionsbereiche parallel entlang gerader Abschnitte der mindestens einen Rohrschlange, zur Verbesserung des Wärmeübergangs geführt ist. In einem geregelten System kann auch Luft aus dem Klimasystem geführt werden, die bereits vor Eintritt der Klimaanlage abgezweigt wurde.
Darüber hinaus bezieht sich die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung auf die Verwendung des Wärmetauschers als Plattenwärmetauscher, integriert in die Außenhaut eines Flugzeugs.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung vereint in vorteilhafter Weise die Wärmeübertragungsmechanismen Wärmeleitung (Konduktion) sowie Konvektion. Dadurch kann der Transport von Wärme, die durch einen Verbrauch im Niedrigtemperaturbereich, insbesondere unterhalb einer Temperatur von 100 °C, anfällt, und bei höheren Außentemperaturen bis zu 50 °C abgeführt werden.
Der Wärmetauscher erhält die entsprechende Wärmemenge über einen Verbraucher, insbesondere beispielsweise über eine als Energiespeicher dienende Batterie durch ein Temperierungsmedium, zum Beispiel Ethylenglykol. Der Wärmetauscher, der mindestens ein in die Flugaußenhaut integriertes Aluminiumblech umfasst, ermöglicht die vollständige Wärmeabführung beziehungsweise Wärmezuführung in jeder Flugphase bei unveränderter und unbeeinträchtigter Aerodynamik des Flugzeugs. Diese ist in vorteilhafter Weise bei Einsatz des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers nicht durch Luftein- oder Auslassöffnungen beeinträchtigt. Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Wärmetauscher kann bei geringen Temperaturunterschieden, beispielsweise durch in einem Regelkreis verschaltete Komponenten über Wärmeleitung durch die Außenhaut und den konvektiven Wärmetausch mit der Kabinenluft ein Temperaturmanagementsystem eines Energiespeichers, insbesondere eine Sekundärbatterie angemessen temperieren,.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene konstruktive Ausführung des Wärmetauschers wird ein geringes Systemgewicht bei unveränderter Festigkeit beziehungsweise Steifigkeit erreicht. Darüber hinaus kann der erfindungsgemäß vorgeschlagene Wärmetauscher bei Einsatz hydraulikresistenter Materialien in kritischen Bereichen eines Flugzeugs, zum Beispiel in einer Umgebung, in der Hydraulikflüssigkeit vorliegt, seinen Einsatzort finden.
Wird der Wärmetauscher mit einem quadratischen oder rechteckigen Strömungsprofil versehen, so bietet sich in vorteilhafter Weise an, eine Begrenzungswandung der mindestens einen Rohrschlange unmittelbar mit dem mindestens einen Aluminiumblech, welches die Außenhaut des Flugzeugs bildet, wärmeleitend zu verbinden. Durch den Einsatz einer Wärmeleitpaste können Unebenheiten zwischen den aneinander liegenden Flächen, d. h. der flach verlaufenden Außenseite der Rohrschlange beziehungsweise der ebenfalls flach ausgebildeten Innenseite des mindestens einen Aluminiumblechs ausgeglichen werden, so dass die Wärmeleitung nach außen erheblich verbessert wird.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung können hohe thermische Belastungen bis zu 200 kW bei unveränderter Aerodynamik beinahe mit identischer Steifigkeit und geringem Gewicht abgeführt werden. Durch die optimale Temperaturregelung des Energiespeichers in Form einer Sekundärbatterie wird dessen Lebensdauer trotz widriger Bedingungen maximiert. Könnte der Betriebstemperaturbereich nicht eingehalten werden, würde die Leistung des Energiespeichers auf Dauer rapide abnehmen, weshalb entweder ein häufiger Austausch der Sekundärbatterien (Kosten, Erhöhung der unwirtschaftlichen Standzeit) oder eine Überdimensionierung vorliegen würde, was zu einem höheren Gewicht führte. Um dem entgegenzuwirken könnten ähnlich wie beim Automobilbau separate Wärmetauscher eingebaut werden. Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Wärmetauscher kann durch dessen Integration in die Struktur des Luftfahrzeugs Gewicht und demzufolge erhebliche Kosten einsparen.
Figurenliste
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers mit Strömungsverhältnissen,
2 eine Unteransicht des Wärmetauschers ohne Darstellung des die Außenhaut des Flugzeugs darstellenden Aluminiumblechs,
3 eine Seitenansicht des Wärmetauschers gemäß der perspektivischen Ansicht in 1,
4 eine vergrößerte Ansicht des Aufbaus des Inneren des Wärmetauschers,
5 die Darstellung eines einen Strömungskanal bildenden Hutprofils,
6 eine Strukturanbindung des Wärmetauschers am Strömungskanal,
6.1 ein Detail der Strukturanbindung und
7 eine perspektivische Draufsicht auf die Strömungsverhältnisse innerhalb der Konvektionsbereiche der mindestens einen Rohrschlange des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers.

Ausführungsvarianten der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur in schematischer Weise dar.
1 zeigt einen erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauscher 10. Eine Innenseite, insbesondere eines Flugzeugs, ist durch Bezugszeichen 12 gekennzeichnet; eine Außenseite desselben durch Bezugszeichen 14. Der im Wesentlichen plattenförmig ausgebildete Wärmetauscher 10 umfasst Strömungskanäle 16. Die Strömungskanäle 16 verlaufen seitlich am in Plattenform ausgebildeten Wärmetauscher 10. In die Strömungskanäle 16 tritt an einem Eintritt 18 Kabinenluft ein, diese tritt an der Oberseite des Wärmetauschers 10 an düsenförmig konfigurierten Austritten 32 in Richtung der Innenseite 12 des plattenförmigen Wärmetauschers 10 wieder aus. Des Weiteren umfasst der erfindungsgemäß vorgeschlagene Wärmetauscher 10 mindestens eine, in 1 abgedeckte Rohrschlange 36. Von der in 1 nicht dargestellten, mindestens einen Rohrschlange 36 sind Einströmungsöffnungen 24 sowie eine Ausströmungsöffnung 26 dargestellt. Von der Einströmungsöffnung 24 zur Ausströmungsöffnung 26 zirkuliert ein Temperierungsmedium 22. Bei diesem handelt es sich beispielsweise um Ethylenglykol, welches als Kühlfluid beziehungsweise Temperierungsfluid für Energiespeicher in Batterieform eingesetzt wird.
Über das Temperierungsmedium 22 wird eine Wärmemenge von einem beispielsweise in der Startphase eines Flugzeugs zusätzliche Energie liefernden Energiespeicher in Form einer Batterie in den erfindungsgemäß vorgeschlagenen, in Plattenform ausgebildeten Wärmetauscher 10 eingeleitet. Des Weiteren geht aus der Darstellung gemäß 1 hervor, dass der Wärmetauscher 10 auf seiner Außenseite 14 von einer Strömung 20 von Außenluft passiert wird und die Wärme an der Außenseite 14 des in Plattenform ausgebildeten Wärmetauschers 10 abführt.
Die Strömungskanäle 16 für die Kabinenluft 18 werden in vorteilhafter Weise durch Hutprofile 30 gebildet. An einem der Hutprofile 30, die die Strömungskanäle 16 bilden, ist beispielsweise eine Strukturanbindung 28 befestigt, die beispielsweise als Zuganker ausgeführt ist.
2 zeigt den in perspektivischer Darstellung gemäß 1 dargestellten erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauscher 10 von dessen Unterseite her. Ein eine Außenhaut 34 des Flugzeugs bildendes Aluminiumblech 60 (vgl. Darstellung gemäß 3) ist in der Darstellung gemäß 2 aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit weggelassen.
Aus der Unteransicht gemäß 2 geht hervor, dass ausgehend von der Einströmungsöffnung 24 zur Ausströmungsöffnung 26 mindestens eine Rohrschlange 36 das Innere des Wärmetauschers 10 mäanderförmig durchzieht. Die mindestens eine Rohrschlange 36 ist durch Umlenkbögen 40 und gerade Abschnitte 41 gebildet. Zwischen den einzelnen geraden Abschnitten 41 bestehen Hohlräume 46, die als Konvektionsbereiche 44 für die Klimaanlagenabluft des Flugzeugs dienen. Die mindestens eine Rohrschlange 36 verläuft derart, dass die Umlenkbögen 40 jeweils an den Seiten der Hutprofile 30, die die Strömungskanäle 16 bilden, liegen. Umlenkbögen 40 der mindestens einen Rohrschlange 36 verlaufen um die beispielsweise düsenförmig ausgebildeten Kabinenluftaustritte 32 an der Oberseite des Wärmetauschers 10. Im Bereich der Strukturanbindung 28 (vgl. Darstellung gemäß 1) befindet sich an der Oberseite des entsprechenden, den Strömungskanal 16 bildenden Hutprofils 30 ein streifenförmig ausgebildetes Verstärkungselement 38.
Durch die mäanderförmige Strömungsführung des Temperierungsmediums 22 in der mindestens einen Rohrschlange 36 wird der Weg, den das Temperierungsfluid 22 durch den Wärmetauscher 10 nimmt, verlängert, so dass insbesondere durch Wärmeübertragungsflächen 42, die hier in der Unteransicht dargestellt sind und an denen das nicht dargestellte mindestens eine Aluminiumblech 60 anliegt, einen hervorragenden Wärmeübergang mittels Wärmeleitung (Konduktion) bewirken.
3 ist in der Seitenansicht des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers 10 dessen plattenförmiger Aufbau zu entnehmen. An der Oberseite des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers 10, d. h. der Innenseite 12 des Flugzeugs zuweisend, befindet sich eine den Hohlraum 46 in der Unteransicht gemäß 2 abdeckende PE-Platte 48. Diese weist eine Plattendicke 50 in der Größenordnung von ca. 2 mm auf. Zusätzlich zur PE-Platte 48 oder alternativ zu dieser kann eine GFK-Platte 52 an der der Innenseite 12 des Flugzeugs zuweisenden Seite des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers 10 aufgenommen sein. Idealerweise wird eine Werkstoffkombination mit bestmöglicher Isolation bei höchster Steifigkeit, geringstem Gewicht und höchster Beständigkeit gegen Hydraulikflüssigkeit gewählt. Die Schichtdicke kann je nach Anwendungsfall unterschiedlich ausgeführt werden. Die GFK-Platte 52 ist in einer Plattendicke 54 von ca. 3 mm ausgebildet. Wie der Seitenansicht gemäß 3 zu entnehmen ist, verlaufen die beiden Platten 48, 52parallel zueinander von der Oberseite eines Hutprofils 30 zur Oberseite des gegenüberliegenden Hutprofils 30. Die Hutprofile 30 bilden jeweils Strömungskanäle 16, die sich in die Zeichenebene gemäß 3 erstrecken.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Wärmetauscher 10 umfasst unterhalb der mindestens einen Rohrschlange 36 ein Aluminiumblech 60, welches die Außenhaut 34 des Flugzeugs darstellt. Anstelle eines Aluminiumblechs 60 können auch übereinandergeschichtet mehrere Aluminiumbleche 60 die Außenhaut 34 des Flugzeugs bilden. Zwischen der in 2 in der Unteransicht dargestellten Wärmeübertragungsfläche 42 der mindestens einen Rohrschlange 36 und der Kontaktseite des mindestens einen Aluminiumblechs 60 kann zur Verbesserung der Wärmeleitung eine Wärmeleitungspaste 58, die für Luftfahrtanwendungen zugelassen ist, eingebracht werden, um die Wärmeübertragung zu verbessern. Mittels der Wärmeleitungspaste 48 können Unebenheiten zwischen der Wärmeübertragungsfläche 42 der mindestens einen Rohrschlange 36 einerseits und der Innenseite des mindestens einen Aluminiumblechs 60 andererseits ausgeglichen werden, so dass sich ein optimaler Kontakt zwischen den Komponenten einstellt, der die Wärmeleitung (Konduktion) erheblich begünstigt. Aus der Darstellung gemäß 3 ergibt sich ferner, dass an der mindestens einen Rohrschlange 36 ein Dämpfungselement 56 vorgesehen ist, welches sich zwischen der Oberseite der mindestens einen Rohrschlange 36 einerseits und der Unterseite der PE-Platte 48 und/oder der GFK-Platte 52 befindet. Seitlich am erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauscher 10 ist die Strukturanbindung 28 dargestellt, die an der Oberseite eines der beiden Hutprofile 30 des Wärmetauschers 10 angeflanscht ist. Zur Verbesserung der mechanischen Steifigkeit befindet sich unterhalb der Befestigungsstelle der Strukturanbindung 28 in Gestalt eines Zugankers ein streifenförmig ausgebildetes Verstärkungselement 38 im Strömungskanal 16 des Hutprofils 30.
4 zeigt ebenfalls die Seitenansicht des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers 10 zwischen der Innenseite 12 und der Außenseite 14 des Flugzeugs.
Aus der teilweise geschnittenen Darstellung gemäß 4 geht hervor, dass die mindestens eine Rohrschlange 36 einen vierkantförmigen, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt 66 aufweist. Dadurch weist die mindestens eine Rohrschlange 36 mindestens eine eben verlaufende Wärmeüfläche 42 auf, die unter Zwischenschaltung einer Wärmeleitungspaste 58 mit dem mindestens einen Aluminiumblech 60, welches die Außenhaut 34 des Flugzeugs bildet, eine Wärmeleitung (Konduktion) ermöglichend, verbunden ist. Aufgrund des rechteckförmig ausgebildeten Vierkantquerschnitts 66 der mindestens einen Rohrschlange 36 stellt sich demzufolge ein größerer Flächenkontakt ein, welcher die Wärmeleitung an das mindestens eine Aluminiumblech 60 in die Außenhaut 34 des Flugzeugs verbessert. Zwischen den einzelnen geraden Abschnitten 41 der mindestens einen Rohrschlange 36, die senkrecht zur Zeichenebene gemäß 4 verlaufen, befinden sich die Konvektionsbereiche 44. Aus der teilweise geschnittenen Darstellung geht hervor, dass die Kabinenluft über Austrittsöffnungen 32, die sich ausgehend von den Konvektionsbereichen 44 aus erstrecken, ausströmt.
Aus 4 geht des Weiteren hervor, dass in Wänden 70 der Hutprofile 30, welche die Strömungskanäle 16 für die Kabinenluft bilden, Überströmöffnungen 68 vorgesehen sind. Über die Überströmöffnungen 68 tritt Kabinenluft, die in die Strömungskanäle 16 in Gestalt der Hutprofile 30 einströmt, in die Konvektionsbereiche 44 aus und durchströmt die Strömungskanäle in eine Richtung, die senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Die Überströmöffnungen 68 sind jeweils in alternierender Abfolge an einander gegenüberliegenden Wänden 70 der die Strömungskanäle 16 bildenden Hutprofile 30 ausgeführt. Seitlich neben den Austrittsöffnungen 32 können Umlenkbleche 72, die eine Verwirbelung der durch die Austrittsöffnungen 32 austretenden Kabinenluft bewirken, vorgesehen sein. Oberhalb der Austrittsöffnungen 32 können Filter 64 für Hydraulikfluid vorgesehen sein. Die Filter 64 können auch das Eindringen von Verunreinigungen und Fremdkörpern verhindern. Die Filter 64 sind ferner durchlässig für Flüssigkeiten, jedoch gegen Hydraulikflüssigkeit resistent. Damit besteht die Möglichkeit, den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauscher 10 auch in kritischen Bereichen, wo Hydraulikfluid zum Einsatz kommt, einzusetzen. Auch die Oberseite, insbesondere die PE-Platte 48 auf der Oberseite des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers 10 kann insbesondere hydraulikflüssigkeitsresistent ausgeführt sein.
5 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Hutprofil 30, welches einen Strömungskanal 16 bildet. Aus der perspektivischen Ansicht gemäß 5 geht hervor, dass in den Seitenwänden 70 des Hutprofils 30 jeweils eine Anzahl von Überströmöffnungen 68 ausgebildet ist. Über die Überströmöffnungen 68 tritt die Kabinenluft 18, die in den Strömungskanal 16 in Gestalt des Hutprofils 30 eintritt, seitlich in die in 2 beispielsweise dargestellten Konvektionsbereiche 44 ein. Dadurch strömt die Kabinenluft 18 im Wesentlichen senkrecht zur Wand 70 der einander gegenüberliegenden Hutprofile 30 des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers 10.
6 ist in perspektivischer Ansicht ein Teil des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers 10 auf der Seite der Strukturanbindung 28 zu entnehmen. Die Strukturanbindung 28 ist unter Verwendung eines streifenförmig ausgebildeten Verstärkungselements 38 an der Oberseite des den Strömungskanal 16 bildenden Hutprofils 30 befestigt. In der Wand 70 des Hutprofils 30 befinden sich jeweils zwischen Umlenkbögen 40 der mindestens einen Rohrschlange 36 jeweils drei nebeneinanderliegende Überströmöffnungen 68. Über die Überströmöffnungen 68 tritt die Kabinenluft 18 in die Konvektionsbereiche 44, die sich zwischen zwei geraden Abschnitten 41 der mindestens einen Rohrschlange 36 erstrecken, ein. An der hier in 6 nicht dargestellten, gegenüberliegenden Seite des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauschers 10 ist in analoger Weise das gegenüberliegende Hutprofil 30 ausgeführt, in dessen Wand 70 ebenfalls Überströmöffnungen 68 ausgeführt sind. Die Abfolge der Überströmöffnungen 68 in den Wänden 70 der beiden einander gegenüberliegenden Hutprofile 30 ist in alternierender Abfolge gehalten. Aus der Darstellung gemäß 6 ergibt sich ein Flächenkontakt 74 zwischen der Unterseite der im Vierkantquerschnitt 66 ausgebildeten, mindestens einen Rohrschlange 36 einerseits und der Innenseite des mindestens einen Aluminiumblechs 60, welches in die Außenhaut 34 des Flugzeugs integriert ist, andererseits.
6.1 zeigt ein Detail der Strukturanbindung 28. Die Strukturanbindung 28 kann beispielsweise als Zuganker ausgeführt sein. Zur Befestigung der Strukturanbindung 28 ist an der Innenseite des Hutprofils 30 ein streifenförmig ausgebildetes Verstärkungselement 38 angeordnet. Das Verstärkungselement 38 ist aus Gewichtsgründen nur in den Bereichen des Hutprofils 30 angeordnet, wo eine Strukturanbindung 28 vorgesehen ist. Der Strömungskanal 16, in welchen Kabinenluft 18 einströmt, wird durch die Wände 70 des Hutprofils 30 sowie durch das mindestens eine Aluminiumblech 60, welches in die Außenhaut 34 des Flugzeugs integriert ist, gebildet. In der Wand 70 des Hutprofils 30 sind drei nebeneinanderliegende Überströmöffnungen 68, wie sie in 6 näher dargestellt sind, zu erkennen.
7 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauscher 10, dessen Oberseite in Gestalt der PE-Platte 48 und/oder der GFK-Platte 52 weggelassen ist. Dadurch werden die Hohlräume 46 im Inneren des plattenförmig ausgebildeten Wärmetauschers 10 sichtbar, welche die Konvektionsbereiche 44 für die Kabinenluft 18 darstellen. Aus der Darstellung gemäß 7 geht hervor, dass die Kabinenluft 18 aus den Strömungskanälen 16 über die Überströmöffnungen 68 in den Wänden 70 der Hutprofile 30 alternierend in nebeneinanderliegende Konvektionsbereiche 44 einströmt. Durch die gewählte Anordnung kann erreicht werden, dass eine Strömungsrichtung 78 der Klimaluft so gerichtet ist, dass sich diese möglichst lang entlang der geraden Abschnitte 41 der mindestens einen Rohrschlange 36 erstreckt, so dass ein günstiger Wärmeübergang erzielt wird. Über die im Bereich der Umlenkbögen 40 liegenden Austrittsöffnungen 32 in Düsenform tritt die Kabinenluft 18 entsprechend temperiert, d. h. erwärmt oder abgekühlt, an der Innenseite 12 des Flugzeugs, d. h. auf der Oberseite des Wärmetauschers 10 gemäß der Darstellung in 1, wieder aus. Entsprechend der Strömungsführung und der Temperatur des Temperierungsmediums 22, welches die mindestens eine in Vierkantform 66 ausgebildete Rohrschlange 36 durchströmt, ergibt sich eine Abkühlung oder eine Beheizung des Temperierungsmediums 22 für den Energiespeicher in Form einer oder mehrerer wiederaufladbarer Sekundärbatterien. Der Flächenkontakt 74 zwischen der unteren Seite der mindestens einen Rohrschlange 36 und dem Aluminiumblech 60 des Wärmetauschers 10, das in die Außenhaut 34 des Flugzeugs integriert ist, ermöglicht eine gute Wärmeleitung und einen entsprechenden Wärmetransport 76 durch Wärmeleitung (Konduktion) an die Außenseite 14 des Flugzeugs, während in den Konvektionsbereichen 44 eine Erwärmung oder Abkühlung der Kabinenluft 18 erreicht werden kann. An der Oberseite der im Vierkantquerschnitt 66 ausgebildeten, mindestens einen Rohrschlange 36 sind die bereits erwähnten, kreisförmig ausgebildeten Dämpfungselemente 56 zu erkennen.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausbildung des Wärmetauschers 10 kommt es in den einzelnen, als Konvektionsbereiche 44 dienenden Hohlräumen 46 zwischen den geraden Abschnitten 41 zu einer gegenläufigen Kabinenluftströmung, die einen besonders effektiven Wärmeübergang ermöglicht. Aus der Darstellung gemäß 7 geht hervor, dass die Überströmöffnungen 68 in den Wänden 70 der Hutprofile 30 jeweils in alternierender Abfolge ausgebildet sind, d. h. den jeweils als drei Öffnungen ausgebildeten Überströmöffnungen 68 liegt eine Austrittsöffnung 32 in Düsenform gegenüber.
Auch in der Darstellung gemäß 7 ist die Strukturanbindung 28 in Form eines Zugankers, dargestellt, die an der Oberseite eines der Hutprofile 30 befestigt ist.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Wärmetauscher 10 vereint mithin die Wärmetransportmechanismen Wärmeleitung (Konduktion) und Konvektion, so dass insbesondere das aus einem beim Start eines Flugzeugs zusätzliche Energie liefernde, in den Energiespeicher austretende Temperierungsmedium 22, welches eine starke Erwärmung erfährt, im erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauscher 10 effektiv abgekühlt werden kann, da lange Wärmeübertragungswege in Form der geraden Abschnitte 41 gegeben sind und die Wärmeübertragungsmechanismen Konduktion und Konvektion realisiert werden.
Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmetauscher 10 können hohe Wärmeleistungen in jeder Flugphase eines Flugzeugs in Kombination mit geringen Temperaturunterschieden zwischen der Temperatur des zu temperierenden Temperierungsmediums 22 und der Umgebungstemperatur (hohe Außentemperaturen beim Start) transportiert werden. Es ergibt sich die Möglichkeit, das Temperierungsmedium 22 eines beispielsweise als Batterie ausgebildeten Energiespeichers zu kühlen oder zu erwärmen und dies zur Temperierung der Kabinenluft zu nutzen. Während der Großteil der Flugzeit zukünftiger Flugzeuge mit Batterieunterstützung (bevorzugt Mittelstrecke) liegt in der Reiseflughöhe eine Temperatur von -50 °C +/-5 °C vor. Hier kann die Abwärme der unter Normalleistung betriebenen Energiespeicher in Form von Sekundärbatterien über den Konvektionsanteil an die Außenströmung abgeführt werden. Dies ist der wirtschaftlich und zeitlich größte Anteil. Für die Funktion des Wärmetauschers 10 sind jedoch auch Extremfälle maßgeblich. Ein Extremfall liegt beispielsweise beim Flugzeugstart bei hoher Außentemperatur vor. Hier wird zur Abführung der Wärme (verbrauchte, durch den Passagierraum geleitete) kühlere Klimaluft zugeführt. In einem anderen Extremfall steht das Flugzeug bei sehr kalten Umgebungstemperaturen am Boden und vor dem Start. Dabei muss der Energiespeicher erwärmt werden, um die optimale Betriebstemperatur des mindestens einen Sekundärspeichers zu halten. In diesem Fall kann wärmere Luft aus den Triebwerken, die in üblicher Flugzeugarchitektur über die Klimaluft über separate Klimamodule temperiert wird (Bleed Air), geregelt zugeführt werden. Daraus entstehen Zwischenfälle, bei denen eine Regelung zwischen der Temperatur der zugeführten Klimaluft (Klimaluft aus Passagierraum beziehungsweise dem Klimasystem) Massenstrom der zugeführten Klimaluft und Massenstrom des Temperierungsmediums 22 derart ausgeführt wird, dass die Betriebstemperatur der Batterie unter den gegebenen äußeren Umständen (Leistung der Batterie, Außentemperatur) im optimalen Toleranzbereich, d. h. im Bereich von +25 °C bis -10 °C gehalten wird.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die 10 darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen
Bezugszeichenliste

10: Wärmetauscher
12: Innenseite Flugzeug
14: Außenseite Flugzeug
16: Strömungskanal
18: Kabinenlufteintritt
20: Strömung Außenluft
22: Temperierungsmedium
24: Einströmung
26: Ausströmung
28: Strukturanbindung (Zuganker)
30: Hutprofil
32: Austrittsöffnung
34: Außenhaut
36: Rohrschlange
38: Verstärkungselement für Strukturanbindung
40: Umlenkbogen
41: Gerader Abschnitt
42: Wärmeübertragungsfläche
44: Konvektionsbereich für Klimaanlagenabluft
46: Hohlraum
48: PE-Platte
50: Plattendicke
52: GFK-Platte
54: Plattendicke
56: Dämpfungselement
58: Wärmeleitungspaste
60: Aluminiumblech für Außenhaut
62: PEEK-Platte
64: Filter für Hydraulikfluid
66: Vierkant-/Rechteckquerschnitt
68: Überströmöffnungen in Hutprofil
70: Wand
72: Umlenkblech für Verwirbelung
74: Flächenkontakt Rohrschlange Aluminiumblech
76: Wärmetransport über Außenhaut
78: Strömungsrichtung Abluft Klimaanlage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008035823 A1 [0002]
US 20150068704 A1 [0003]

Claims

Wärmetauscher (10) eines Luftfahrzeugs, insbesondere eines Flugzeugs, mit einem Energiespeicher, der in Flugphasen des Flugzeugs zusätzlich Energie liefert, wobei der Energiespeicher von einem Temperierungsmedium (22) durchströmt ist, der Wärmetauscher (10) im Wesentlichen plattenförmig ausgeführt ist, ferner mindestens eine Rohrschlange (36) aufweist, die von dem Temperierungsmedium (22) durchströmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rohrschlange (36) Wärme vom Temperierungsmedium (22) über mindestens eine Wärmeleitfläche (42) an eine Außenhaut (34) des Flugzeugs abgibt und über Strömungskanäle (16) geführte Kabinenluft (18, 32) im Konvektionsbereich (46) Wärme von der mindestens einen vom Temperiermedium (22) durchströmten Rohrschlange (36) aufnimmt.
Wärmetauscher (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aluminiumblech (60) des Wärmetauschers (16) die Außenhaut (34) des Flugzeugs bildet.
Wärmetauscher (10) gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierungsmedium (22), welches dem Wärmetauscher (10) zugeführt wird, Ethylenglykol oder Propylenglykol oder ein Glykol-Wasser-Gemisch oder Alkohol (Ethanol) oder Öl (mineralisch oder synthetisch) oder flüssige Metall (Natrium) ist, welches einen Energiespeicher durchströmt.
Wärmetauscher (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine das Temperierungsmedium (22) führende Rohrschlange (36) einen Vierkantquerschnitt (66) aufweist, der mit mindestens einer Wärmeleitfläche (42) an dem Aluminiumblech (60) anliegt.
Wärmetauscher (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Wärmeleitfläche (42) und das die Außenhaut (34) bildende Aluminiumblech (60) eine Wärmeleitpaste (58) eingebracht ist.
Wärmetauscher (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Kabinenlufteintritt (18) aufweisenden Strömungskanäle (16) als Hutprofile (30) ausgeführt sind.
Wärmetauscher (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die als Hutprofile (30) ausgeführten Strömungskanäle (16) jeweils Überströmöffnungen (68) aufweisen, die in die Konvektionsbereiche (46) des Wärmetauschers (10) münden.
Wärmetauscher (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmöffnungen (68) in alternierender Abfolge in Wänden (70) der Hutprofile (30) ausgeführt sind.
Wärmetauscher (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvektionsbereiche (46) des Wärmetauschers (10) auf einer eine Innenseite (12) des Flugzeugs bildenden Seite durch eine PE-Platte (48) und/oder eine GFK-Platte (52) oder ein Glasfaservlies überdeckt sind.
Wärmetauscher (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der PE-Platte (48) und/oder der GFK-Platte (52) Austrittsöffnungen (32) eingelassen sind.
Wärmetauscher (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den die Strömungskanäle (16) für die Kabinenluft bildenden Hutprofilen (30) eine Strukturanbindung (28), beispielsweise ausgeführt als Zuganker, befestigt ist.
Wärmetauscher (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in die Hutprofile (30), insbesondere im Bereich der Strukturanbindung (28), Verstärkungselemente (38) eingelassen sind.
Wärmetauscher (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dieser bei hohen thermischen Lasten in jeder Flugphase des Flugzeugs bei niedrigen Temperaturdifferenzen zwischen der Temperatur des Temperierungsmediums (22) und der Umgebungstemperatur innerhalb eines optimalen Temperaturbereichs des Energiespeichers, bevorzugt ausgeführt als mindestens eine Sekundärbatterie zwischen -10 °C bis +25 °C betreibbar ist.
Wärmetauscher (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei entsprechender Regelkreisführung die Kabinenluft kühlbar oder beheizbar ist.
Wärmetauscher (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strömungsrichtung (78) der Klimaanlagenabluft ausgehend von den Überströmöffnungen (68) in die Konvektionsbereiche (46) parallel entlang gerader Abschnitte (41) der mindestens einen Rohrschlange (36) zur Verbesserung des Wärmeübergangs geführt ist.
Verwendung des Wärmetauschers (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 15, als Plattenwärmetauscher integriert in die Außenhaut (34) eines Flugzeugs.