DE212015000203U1

DE212015000203U1 - Wärmetauscherspule mit versetzten Lamellen

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Publication number: DE212015000203U1
Application number: DE212015000203.9U
Authority: DE
Original assignee: Trane International Inc
Current assignee: Trane International Inc
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2025-08-22
Also published as: WO2016029115A1; US10422588B2; US20170284749A1; CN208254300U

Abstract

Wärmetauscherspule, umfassend: mehrere Mikrokanalrohre, die mit einem oder mehreren Kopfstücken verbunden sind, wobei die Kopfstücke mindestens ein Zufuhrkopfstück und ein Auslasskopfstück umfassen, wobei die Mikrokanalrohre derart konfiguriert sind, dass sie mehrere Öffnungen entlang der Rohre aufweisen, und derart konfiguriert sind, dass sie ein Prozessfluid aus dem Auslasskopfstück empfangen und das Prozessfluid ausscheiden, nachdem es die Mikrokanalrohre durchströmt hat, und eine Struktur und Anordnung von Lamellen, die zwischen den Mikrokanalrohren verbunden sind, wobei die Struktur und Anordnung von Lamellen versetzte Lamellen beinhaltet.

Description

GEBIET
Die hier offenbarten Ausführungsformen beziehen sich allgemein auf eine Wärmetauscherspule mit versetzten Lamellen. Insbesondere sind Vorrichtungen, Systeme und Verfahren auf Wärmetauscher gerichtet, die aus Mikrokanalrohren hergestellt sind und versetzte Lamellen verschiedener Geometrien und Dichten aufweisen.
HINTERGRUND
Versetzte Lamellenstreifen werden in gelöteten Wärmetauschern aus Aluminium u. a. in der Flüssigluft- und Flüssiggasindustrie und Anwendungen der Ölbranche verwendet. Mikrokanalspulen, wie sie in Einheiten von Kälte- und/oder Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen-Systemen (HVAC) umgesetzt sind, haben gewundene Lamellen mit Luftschlitzen verwendet.
ÜBERBLICK
Wärmetauscherspulen können verbessert werden, insbesondere Wärmetauscherspulen aus Mikrokanalrohren. Beispielsweise kann luftseitiger Druckabfall die Lüfterleistung oder Effizienz beeinflussen, die Einströmgeschwindigkeit an der Spule beschränken, und die Spulenlänge beschränken, wie z. B. Wärmetauscherspulen, die als Außenkondensatorspulen betrieben werden, aber auch verschiedene trockene Spulen (z. B. Kondensatoren) und/oder nasse Spulen (z. B. Verdampfer). Die Verwendung von versetzten Lamellen in einer Mikrokanalwärmetauscherspule kann eine gute Wärmeübertragung bieten und auch den luftseitigen Druckabfall im Vergleich zu, aber nicht ausschließlich, traditionellen Mikrokanalspulen ohne versetzte Lamellen und/oder mit gewundenen Lamellen mit Luftschlitzen deutlich reduzieren. Die Verwendung von versetzten Lamellen kann besonders für Mikrokanalwärmetauscherspulen in Betriebsbedingungen geeignet sein, z. B., aber nicht ausschließlich, bei geringeren Einströmgeschwindigkeiten, wenn die Spule beispielsweise in trockenen oder nassen Wärmeübertragungsanwendungen verwendet wird, und/oder wenn die Spule als Kondensator oder Verdampfer verwendet wird. Die Verwendung von versetzten Lamellen in einer Mikrokanalwärmetauscherspule kann auch die Verwendung von längeren Spulen und/oder die Verwendung von höheren Lamellendichten ermöglichen, beispielsweise bei Betrieb mit einer gegebenen Lüfterleistung. Die Verwendung von versetzten Lamellen in einer Mikrokanalwärmetauscherspule kann somit eine höhere Effizienz des Systems zur Folge haben.
In einer Ausführungsform kann die Mikrokanalwärmetauscherspule mit versetzten Lamellen in einem Wärmepumpendesign verwendet werden. In einer Ausführungsform kann die Verwendung von versetzten Lamellen in einer Mikrokanalwärmetauscherspule in einer luftgekoppelten Wärmepumpe und/oder Luftwärmepumpe umgesetzt sein.
In einer Ausführungsform enthält die Wärmetauscherspule mehrere Mikrokanalrohre, die mit einem oder mehreren Kopfstücken verbunden sind. In einigen Ausführungsformen können die Kopfstücke ein Versorgungskopfstück und ein Auslasskopfstück sein. Die Mikrokanalrohre sind so gestaltet, dass sie mehrere Öffnungen entlang der Rohre besitzen, und so gestaltet sind, ein Prozessfluid, wie beispielsweise Wasser, Gas (z. B. Luft), Kältemittel, Gleitmittel und ähnliches, sowie Mischungen daraus von einem der Kopfstücke zu erhalten. Die Mikrokanalrohre können die Prozessflüssigkeit ausleiten, nachdem sie durch die Mikrokanalrohre geflossen ist. Die Wärmetauscherspule umfasst ferner eine Struktur und Anordnung von Lamellen, die zwischen den Mikrokanalrohren verbunden sind. Die Struktur und Anordnung der Lamellen umfasst versetzte Lamellen.
Der Begriff „versetzt” schließt verschiedene Strukturen und Anordnungen ein, wobei Vorderkanten einer stromaufwärts gelegenen Lamellenreihe mindestens einen Raum zwischen den Lamellen festlegen, und wobei eine weitere Reihe unmittelbar stromabwärts der stromaufwärts gelegenen Reihe eine oder mehrere Vorderkanten aufweist, die dem Raum bzw. den Räumen zwischen den Lamellen der stromaufwärts gelegenen Reihe ausgesetzt sind. Die versetzte Struktur und Anordnung schafft Unterbrechungen durch das Aussetzen von Vorderkanten der stromabwärts gelegenen Lamellen zu den Öffnungen zwischen den Lamellen einer stromaufwärts gelegenen Reihe von Lamellen. Die Begriffe ”stromaufwärts” und ”stromabwärts” beziehen sich relativ zu einem Fluidstrom, wie beispielsweise der Luftströmungsrichtung durch die Wärmetauscherspule.
In einigen Ausführungsformen wird eine stromabwärts gelegene Reihe so strukturiert und angeordnet, dass die Vorderkanten der Lamellen einer Öffnung durch Lamellen einer stromaufwärts gelegenen Reihe gegenüberliegen. In einigen Ausführungsformen kann die Struktur und Anordnung eine versetzte Ähnlichkeit aufweisen.
In einigen Ausführungsformen schafft die Versetzungsstruktur und -anordnung eine relativ kurze Länge entlang der Lamellen in Luftströmungsrichtung, was die Bildung von Grenzschichten verhindern kann, während Auswirkungen des Profilwiderstands minimiert wird. Die Versetzungsstruktur und -anordnung kann für eine ausgezeichnete Wärmeübertragung sorgen, während der Luftdruckabfall z. B. im Vergleich zu Lamellen ohne Versetzungsstruktur und -anordnung, gesenkt wird.
In einigen Ausführungsformen kann sich die Versetzungsstruktur und -anordnung entlang einer Länge der Spule wiederholen, die von der Lufteintrittsseite zur Luftaustrittsseite verlaufen kann. In einigen Ausführungsformen kann die Versetzungsstruktur variierende Geometrien aufweisen, wie, aber nicht ausschließlich, der Lamellenabstand, der Versetzungsabstand, die Lamellenteilung, die Lamellenlänge, die Lamellenhöhe, die Materialdicke und/oder die Lamellendichte und die relativen Abmessungen und Verhältnisse davon.
In einigen Ausführungsformen können mehrere Geometrien der Versetzungsstruktur und -anordnungen in der gleichen Spule verwendet werden, wobei manchmal Geometrien eingeschlossen sind, die keine versetzten Geometrien sind.
In einigen Ausführungsformen kann die Struktur und die Anordnung der Lamellen mit verschiedenen Materialien beschichtet sein, wie, jedoch nicht ausschließlich, Korrosionsschutzmaterial.
In einigen Ausführungsformen können Wärmetauscherspulen als eine trockene Spule (z. B. ein Kondensator oder ein Luft-Fluid-Trockenkühler) und/oder als eine nasse Spule (z. B. ein Verdampfer) in verschiedenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen können die Wärmetauscherspulen in verschiedenen Einheiten eines Kühlsystems und/oder eines HVAC-Systems verwendet werden. Ein Beispiel dafür ist eine Luftbehandlungseinheit.
In einigen Ausführungsformen können die Wärmetauscherspulen in Anwendungen mit Frost- und/oder Abtaumodus verwendet werden, wobei relativ weniger Vorderkanten der versetzten Lamellen vorhanden sind, wodurch weniger Flächenmerkmale in Luftströmungsrichtung erzeugt werden, an denen sich Frost bilden kann, verglichen mit beispielsweise der viel höheren Anzahl an Vorderkanten bei geschlitzten oder aufgestochenen gewundenen Lamellen, die herkömmlich bei Mikrokanalspulen eingesetzt werden.
ZEICHNUNGEN
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der Wärmetauscherspule mit versetzten Lamellen werden besser verständlich, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, wobei:
1 eine Teilansicht einer Wärmetauscherspule mit Mikrokanalrohren ist, wobei die Lamellen versetzt in einer Luftströmungsrichtung durch die Wärmetauscherspule strukturiert und angeordnet sind.
2 eine Beispielgeometrie der versetzten Lamellen ist, die für einen Wärmetauscher mit Mikrokanalrohren verwendet werden kann.
3 weitere Beispiele für Geometrien zeigt, die für Lamellen in einem Wärmetauscher mit Mikrokanalrohren verwendet werden können.
4 Ergebnisse der Wärmeübertragung für eine Mikrokanalwärmetauscherspule mit versetzten Lamellen im Vergleich zu Mikrokanalspulen ohne versetzte Lamellen zeigt.
5 Ergebnisse des Luftdruckabfalls für eine Mikrokanalwärmetauscherspule mit versetzten Lamellen im Vergleich zu Mikrokanalspulen ohne versetzte Lamellen zeigt.
Während die oben genannten Figuren bestimmte Ausführungsformen der Wärmetauscherspule mit versetzten Lamellen darstellen, werden auch andere Ausführungsformen in Betracht gezogen, die in den Beschreibungen hierin angegeben sind. In allen Fällen zeigt diese Offenbarung illustrierte Ausführungsformen der Wärmetauscherspule mit versetzten Lamellen als eine repräsentative Darstellung, aber nicht als eine Limitierung. Zahlreiche weitere Modifikationen und Ausführungsformen, welche in den Umfang und Geist der Prinzipien der hier beschriebenen und dargestellten Wärmetauscherspule mit versetzten Lamellen fallen, können durch Fachleute entwickelt werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die hier offenbarten Ausführungsformen beziehen sich allgemein auf eine Wärmetauscherspule mit versetzten Lamellen. Die Ausführungsformen beziehen sich insbesondere auf Vorrichtungen, Systeme und Verfahren, die auf Wärmetauscher gerichtet sind, welche aus Mikrokanalrohren hergestellt sind und versetzte Lamellen verschiedener Geometrien und Dichten aufweisen.
Beispielsweise kann luftseitiger Druckabfall die Lüfterleistung oder -effizienz beeinflussen, die Einströmgeschwindigkeit entlang der Spule beschränken, und die Spulentiefe beschränken, z. B. bei Wärmetauscherspulen, die als Außenkondensatorspulen betrieben werden. Die Verwendung von versetzten Lamellen in einer Mikrokanalwärmetauscherspule kann den luftseitigen Druckabfall signifikant reduzieren, z. B. im Vergleich, aber nicht ausschließlich, zu traditionellen Mikrokanalspulen, die keine versetzten Lamellen aufweisen und/oder die gewundene Lamellen mit Luftschlitzen einsetzen. Die Verwendung von versetzten Lamellen in einer Mikrokanalwärmetauscherspule kann, aufgrund der Verringerung des Druckabfalls oder der Fähigkeit, eine geringere Lüfterleistung für eine gewünschte Kapazität zu verwenden, bei einer gegebenen Lüfterleistung einen besseren Verflüssigungs- oder Verdampfungsdruck erreichen. Die Verwendung von versetzten Lamellen kann auch die Verwendung von längeren Spulen und/oder die Verwendung von höheren Lamellendichten ermöglichen, z. B. bei Betrieb mit einer gegebenen Lüfterleistung. Die Verwendung von versetzten Lamellen in einer Mikrokanalwärmetauscherspule kann somit zu einer höheren Effizienz des Systems führen.
In einer Ausführungsform kann die Verwendung von versetzten Lamellen besonders geeignet für Mikrokanalwärmetauscherspulen sein, wie z. B., aber nicht ausschließlich, bei Betriebszuständen mit geringeren Einströmgeschwindigkeiten, wenn die Spule beispielsweise bei trockenen oder nassen Wärmeübertragungsanwendungen verwendet wird, und/oder wenn die Spule als Kondensator oder Verdampfer eingesetzt wird.
In einer Ausführungsform kann die Verwendung von versetzten Lamellen bei einer Mikrokanalwärmetauscherspule in einem Wärmepumpendesign umgesetzt werden. In einer Ausführungsform kann die Verwendung von versetzten Lamellen in einer Mikrokanalwärmetauscherspule in einer luftgekoppelten Wärmepumpe und/oder einer Luftwärmepumpe umgesetzt sein.
1 ist eine Teilansicht einer Wärmetauscherspule 100 mit Mikrokanalrohren 102, wobei die Lamellen 104 versetzt in einer Luftströmungsrichtung entlang der Wärmetauscherspule strukturiert und angeordnet sind.
In einer Ausführungsform enthält die Wärmetauscherspule 100 mehrere Mikrokanalrohre 102, die mit einem oder mehreren Kopfstücken 106 verbunden sind. In der Teilansicht ist dargestellt, dass ein Kopfstück 106 entweder das Versorgungskopfstück oder das Auslasskopfstück sein kann. Es versteht sich, dass Zufuhr- und Abfuhrkopfstücke bei einer Wärmetauscherspule, z. B. der Spule 100, verwendet werden können, und dass die Teilansicht von 1 dazu dient, die Beschreibung der Struktur und Anordnung der Lamellen 104 sowie der Konfiguration der Versetzung 108 der Lamellen 104, die weiter unten beschrieben ist, zu vereinfachen. Beispielsweise kann ein weiteres Kopfstück am anderen Ende (nicht gezeigt) der Mikrokanalrohre 102 und gegenüber des gezeigten Kopfstücks 106 angeordnet sein, was einem typischen Aufbau einer Mikrokanalspule entspricht. Somit können die Kopfstücke (z. B. 106) in einigen Ausführungsformen eines der Zufuhrkopfstücke und eines der Auslasskopfstücke sein.
Die Mikrokanalrohre 102 sind so konfiguriert, dass sie mehrere Öffnungen (nicht gezeigt) entlang der Rohre 102 besitzen, und so konfiguriert sind, ein Prozessfluid, wie z. B. Wasser, Gas (z. B. Luft), Kältemittel, andere Wärmeübertragungsflüssigkeiten, wie, aber nicht ausschließlich, Glykol oder Glykolmischungen, Gleitmittel und ähnliches, sowie Mischungen daraus, von einem der Kopfstücke (z. B. 106) zu erhalten. Die Mikrokanalrohre 102 können das Prozessfluid auslassen, nachdem es durch die Mikrokanalrohre 102 geströmt ist. Die Wärmetauscherspule 100 weist ferner eine Struktur und Anordnung von Lamellen 104 auf, die zwischen den Mikrokanalrohren verbunden sind. Die Struktur und die Anordnung der Lamellen 104 umfasst versetzte Lamellen 108.
Der Begriff „versetzt” schließt verschiedene Strukturen und Anordnungen ein, wobei Vorderkanten einer stromaufwärts gelegenen Lamellenreihe mindestens einen Raum zwischen den Lamellen festlegen, und wobei eine weitere Reihe unmittelbar stromabwärts der stromaufwärts gelegenen Reihe eine oder mehrere Vorderkanten aufweist, die dem Raum bzw. den Räumen zwischen den Lamellen der stromaufwärts gelegenen Reihe ausgesetzt sind. Die versetzte Struktur und Anordnung schafft Unterbrechungen durch Vorderkanten der stromabwärts gelegenen Lamellen, die den Öffnungen zwischen den Lamellen einer stromaufwärts gelegenen Reihe ausgesetzt sind. Die Begriffe ”stromaufwärts” und ”stromabwärts” beziehen sich relativ zu einem Fluidstrom, wie beispielsweise der Luftströmungsrichtung durch die Wärmetauscherspule.
In einigen Ausführungsformen wird eine stromabwärts gelegene Reihe so strukturiert und angeordnet, dass die Vorderkanten der Lamellen 104 einer Öffnung gegenüberliegen, die durch Lamellen einer stromaufwärts gelegenen Reihe gebildet ist. Es versteht sich, dass eine oder mehrere aufeinanderfolgende stromabwärts gelegene Reihe(n) eine solche Struktur und Anordnung aufweisen können, und dass in einigen Ausführungsformen jede aufeinanderfolgende stromabwärts gelegene Reihe eine solche Struktur und Anordnung aufweisen kann. In einigen Ausführungsformen kann die Versetzungsstruktur und -anordnung 108 eine versetzte Ähnlichkeit aufweisen. In der Versetzungsstruktur und -anordnung 108 der Lamellen 104, die in 1 gezeigt ist, gibt es Öffnungen zwischen den Vorderkanten der z. B. stromaufwärts gelegenen Lamellenreihe, die der Öffnung der Spule gegenüberliegen. Zwischen den Vorderkanten der stromabwärts gelegenen Lamellenreihe (z. B. direkt hinter der stromaufwärts gelegenen Reihe) gibt es ebenfalls Öffnungen, wobei Vorderkanten der stromabwärts gelegenen Reihe den Öffnungen der stromabwärts gelegenen Reihe ausgesetzt sein können, und wobei Öffnungen der stromabwärts gelegenen Reihe offen für Kanten sind, z. B. für Hinterkanten einer stromaufwärts gelegenen Reihe.
In einigen Ausführungsformen können die einzelnen Lamellen unterschiedliche Geometrien aufweisen, z. B. können die einzelnen Lamellen so strukturiert und angeordnet sind, dass ihre Richtung zur Luftströmung durch den Wärmetauscher (z. B. typischerweise senkrecht zur Wärmetauscheroberfläche) parallel ist, wobei die einzelnen Lamellen in einigen Ausführungsformen eine nichtflache Lamellenform besitzen können, die durch Wellen oder andere Geometrien beschrieben wird (siehe z. B. 3, die weiter unten beschrieben ist).
In einigen Ausführungsformen sorgt die Versetzungsstruktur und -anordnung 108 für eine relativ kurze Länge entlang der Lamellen in Luftströmungsrichtung, wodurch die Bildung von Grenzschichten verhindert werden kann, während die Auswirkungen des Profilwiderstands minimiert werden. Dies ist z. B. in 1 bei Element 108 zu sehen, wo die Lamellenlänge (oder Einschnittlänge in dem gezeigten Ausführungsbeispiel, siehe auch 2) der stromaufwärts gelegenen Reihe in Luftströmungsrichtung z. B. an einem Ausschnitt endet, an dem die stromabwärts gelegene Reihe beginnt. Die Versetzungsstruktur und Anordnung 108 kann eine ausgezeichnete Wärmeübertragung bieten, während der Luftdruckabfall, z. B. im Vergleich zu Lamellen ohne Versetzungsstruktur und -anordnung. gesenkt wird.
Wie in 1 gezeigt, sind die versetzten Lamellen parallel zur Luftströmungsrichtung angeordnet und können gestaffelt strukturiert und angeordnet werden, sodass die Lamellenlänge in Luftströmungsrichtung angemessen kurz ist, um die Bildung großer Grenzschichten zu vermeiden und um signifikant weniger Profilwiderstand zu bieten. Eine solche Konfiguration kann im Vergleich zu herkömmlichen geschlitzten Lamellen und/oder gewundenen Lamellen mit Luftschlitzen vorteilhaft sein und zu einer sehr guten Wärmeübertragung und einem wesentlich geringeren Luftdruckabfall führen.
Eine solche Konfiguration kann auch dazu führen, dass längere Spulen und/oder eine höhere Lamellendichte bei gleicher Lüfterleistung verwendet werden können, was zu einer höheren Effizienz des Systems führt, und wodurch eine Vergrößerung des Flächenbedarfs der Wärmetauscherspule, außer in der Tiefenrichtung (Luftströmungsrichtung), vermieden werden kann.
In einigen Ausführungsformen kann beispielsweise durch Verwendung der versetzten Lamellen in der Mikrokanalrohrspule zusätzliche Länge erzielt werden, indem mehrere Spulen gestapelt werden können, z. B. durch mehrere Mikrokanalreihen, oder durch breitere Mikrokanalrohre 102, die z. B. in die Ebene von 1 hinein verlaufen. Es versteht sich, dass Rohrabstände entlang der Tiefenrichtung und quer zur Luftströmungsrichtung variiert werden kann, wie es zweckmäßig und/oder gewünscht ist.
Es versteht sich, dass die versetzten Lamellen 104, 108 mit minimalem oder ohne Grat konstruiert werden können, oder mit einer allgemein glatten äußeren Oberfläche und/oder glatten Kanten, z. B. Vorderkanten.
In einigen Ausführungsformen kann sich eine solche Struktur und Anordnung entlang einer Länge der Spule wiederholen, die von der Lufteintrittsseite zur Luftaustrittsseite verlaufen kann (siehe z. B. 2, weiter unten beschrieben). In einigen Ausführungsformen kann die Versetzungsstruktur variierende Geometrien aufweisen, wie, aber nicht ausschließlich, der Lamellenabstand, der Versetzungsabstand, die Lamellenteilung, die Lamellenlänge, die Lamellenhöhe, die Materialdicke und/oder die Lamellendichte und die relativen Abmessungen und Verhältnisse davon.
In einigen Ausführungsformen können der Lamellenabstand und die Lamellenteilung beispielsweise in Abhängigkeit von dem beabsichtigten Design variieren, das in Betracht gezogen und/oder umgesetzt wird. Die Breite der Lamellen (z. B. ähnlich zur Einschnittlänge wie in der Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist) in Luftströmungsrichtung und der Betrag der Versetzung kann in Abhängigkeit von der Länge der gesamten Lamellenstruktur in Luftströmungsrichtung variiert werden. Unter bestimmten Umständen bei höherer Wärmeübertragung vor der Spule, z. B. relativ zu der Luftströmungsrichtung an der Eintrittsseite in die Spule, kann es in einigen Ausführungsformen wünschenswert sein, die Breite der Lamellen in Luftströmungsrichtung so zu konstruieren und arrangieren, dass sie in Richtung der Vorderseite der Spule auf der Lufteintrittsseite höher ist, und die Spule vielleicht relativ kürzere Lamellen auf ihrer Rückseite auf der Austrittsseite besitzt. Es versteht sich, dass die Lamellen in einigen Ausführungsformen an der Eintrittsseite oder relativ zu der Eintrittsseite hin kürzer sein können und dann länger an der Austrittsseite oder relativ zur Austrittsseite hin. Es versteht sich auch, dass die Variation der Lamellengeometrie in Luftströmungsrichtung auch für nasse Spulen und/oder Spulen, die frostanfällig sind, nützlich sein kann, was weiter unten beschrieben wird.
Es versteht sich, dass die versetzte Anordnung der Lamellen in Richtung des Luftstroms gerichtet ist, und dass in einigen Fällen dichtere Lamellen vorgesehen sein können, z. B. durch eine geringere Teilung (pitch) zwischen den Lamellen.
In einigen Ausführungsformen können mehrere Geometrien der Versetzungsstrukturen und -anordnungen in der gleichen Spule eingesetzt werden und dabei können manchmal Geometrien enthalten sein, die nicht versetzt sind (siehe z. B. 3, weiter unten beschrieben).
In einigen Ausführungsformen kann die Struktur und Anordnung der Lamellen 104, 108 mit verschiedenen Materialien beschichtet sein, wie, jedoch nicht ausschließlich, ein Korrosionsschutzmaterial. Es versteht sich, dass andere Behandlungsbeschichtungen verwendet werden können, die geeignet sein können und/oder die für die spezielle Implementierung der Wärmetauscherspule 100 erforderlich sein können. Im Allgemeinen kann die Struktur und Anordnung der versetzten Lamellen 104, 108 unter bestimmten Umständen eine Geometrie haben, die eine Beschichtung ermöglicht, wobei weniger Leistungseinbußen durch Geometrien der Versetzungsspulen entstehen als z. B., aber nicht ausschließlich, Spulen mit geschlitzten Lamellen, die kleiner skalierte Geometrien aufweisen.
Im Allgemeinen umfassen die versetzten Lamellen 104, 108 eine Struktur und Anordnung zur Aufnahme einer Strömung entlang einer bzw. durch eine Oberfläche der Lamellen, die Unterbrechungen aufweist, wobei der Strom entlang der bzw. durch die Oberfläche und dann entlang der bzw. durch die Unterbrechungen verläuft, die sich wiederholen können und/oder ein Muster haben können, wie verschiedene Geometrien, Dichten und dergleichen. Die versetzten Lamellen 104, 108 sind hierbei so strukturiert und angeordnet, dass eine relativ gerade Strömung über relativ flache Oberflächen ermöglicht wird, anstatt z. B. um Luftschlitzee einer gewundenen Anordnung herum, die in der Regel Kurven und mehr Profilwiderstand besitzt. Versetzte Lamellen können ein Beispiel einer Lamellenstruktur und -anordnung sein, die eine Strömung entlang einer bzw. durch eine Oberfläche der Lamellen mit Unterbrechungen aufnimmt, wobei Vorderkanten der Versetzungsanordnung jeweils Grenzschicht(en) der Fluidströmung unterbrechen, um die Wärmeübertragung und/oder Effizienz zu erhöhen. Unter einigen Umständen kann die Struktur und Anordnung der Lamellen hier Grenzschicht(en) neu bilden, um die Wärmeübertragung und/oder Effizienz zu erhöhen. In einigen Fällen kann die Lamellenstruktur und die Anordnung eine gewisse Turbulenz in dem Luftstrom induzieren, die die Wärmeübertragung unterstützen kann, ohne den Druckabfall signifikant zu beeinflussen.
2 ist eine Ausführungsform einer beispielhaften Geometrie der versetzten Lamellen 208, die für einen Wärmetauscher mit Mikrokanalrohren eingesetzt werden kann. Die versetzten Lamellen 208 sind ähnlich zur Struktur und Anordnung in 1, die eingeschnittenen Lamellen in einer versetzten Konfiguration ähneln. In einigen Ausführungsformen kann die Versetzungsstruktur variierende Geometrien aufweisen, wie, aber nicht ausschließlich, der Lamellenabstand, der Versetzungsabstand, die Lamellenteilung, die Lamellenlänge, die Lamellenhöhe, die Materialdicke und/oder die Lamellendichte und die relativen Abmessungen und Verhältnisse davon.
2 zeigt die versetzten Lamellen mit Lamellenabstand F_s, Lamellenteilung F_f, Lamellenhöhe H, Materialdicke T, Lamellenlänge L_i (z. B. Einschnitt), sowie Maße in Strömungsrichtung definiert als Fließlänge L_f, Fließbreite W_f, und die Strömungsrichtung durch den Pfeil dargestellt. Die versetzten Lamellen können auch eine Lamellenversetzung F₀ besitzen.
Wie in 2 gezeigt, kann sich die Versetzungsstruktur und -anordnung 208 in einigen Ausführungsformen wiederholen und/oder entlang einer Länge der Spule gebildet sein, die von der Lufteintrittsseite zur Luftaustrittsseite verlaufen kann.
In Bezug auf die Versetzungsstruktur zeigt 2 ein Beispiel der Versetzungsstruktur, bei der eine stromabwärts gelegene Reihe so strukturiert und angeordnet ist, dass die Vorderkanten der Lamellen 220 stromabwärts einer Öffnung 212 entlang und zwischen den Lamellen 210 einer stromaufwärts gelegenen Reihe gegenüberliegen. In einigen Ausführungsformen kann die Versetzungsstruktur und -anordnung 208 eine versetzte Ähnlichkeit aufweisen. In der Versetzungsstruktur und -anordnung 208 in 2 gibt es eine Öffnung 212 zwischen den Vorderkanten 210 der z. B. stromaufwärts gelegenen Lamellenreihe, die der Öffnung der Spule gegenüberliegen. Zwischen den Vorderkanten 220 der stromabwärts gelegenen Lamellenreihe (z. B. direkt hinter der stromaufwärts gelegenen Reihe) befinden sich ebenfalls Öffnungen, wobei die Vorderkanten 220 der stromabwärts gelegenen Reihe den Öffnungen der stromabwärts gelegenen Reihe ausgesetzt sein können, und wobei Öffnungen der stromabwärts gelegenen Reihe offen für Kanten sind, z. B. Hinterkanten einer stromaufwärts gelegenen Reihe.
In einigen Ausführungsformen kann die Versetzungsstruktur und -anordnung 208 einen Lamellenabstand F_s besitzen, der einer Abmessung von etwa 4 Lamellen pro Zoll bis etwa 40 Lamellen pro Zoll entspricht. In einigen Ausführungsformen kann der Lamellenabstand F_S etwa 16 Lamellen pro Zoll bis etwa 20 Lamellen pro Zoll entsprechen, und in einigen Fällen etwa 18 Lamellen pro Zoll. In einigen Ausführungsformen kann die Lamellenabstand F_s etwa 15 Lamellen pro Zoll bis etwa 23 Lamellen pro Zoll entsprechen. In einigen Ausführungsformen kann die Lamellenabstand F_s etwa 4 Lamellen pro Zoll bis etwa 8 Lamellen pro Zoll entsprechen.
In einer Ausführungsform können eine relativ kleinere Lamellenanzahl und ein größerer Lamellenabstand in nassen Anwendungen nützlich sein, z. B. in nassen Verdampferanwendungen.
In einigen Ausführungsformen kann die Versetzungsstruktur und -anordnung 208 einen Lamellenteilung (pitch) F_F besitzen, die der Abmessung von zwei Lamellen, wie in 2, entspricht.
In einigen Ausführungsformen kann die Versetzungsstruktur und -anordnung 208 eine Lamellenhöhe F_h mit einer Abmessung von etwa 0,250 Zoll bis etwa 0,750 Zoll besitzen. In einigen Ausführungsformen kann die Lamellenhöhe F_h etwa 0,297 Zoll bis etwa 0,301 Zoll sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Versetzungsstruktur und -anordnung 208 eine Materialdicke T besitzen, die einer Abmessung von etwa 0,002 Zoll bis 0,020 Zoll entspricht. In einigen Ausführungsformen kann die Materialdicke T etwa 0,004 Zoll sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Versetzungsstruktur und -anordnung 208 eine Lamellenlänge L_i besitzen, die einer Abmessung von etwa 0,031 Zoll bis etwa 1,000 Zoll entspricht. In einigen Ausführungsformen kann die Lamellenlänge L_i etwa 0,125 Zoll sein.
Es versteht sich, dass die Lamellengeometrie leicht entlang der Versetzungsspule variiert werden kann, beispielsweise so, dass die Lamellen an der Vorderseite und die Lamellen auf der Rückseite unterschiedliche Muster aufweisen, indem z. B. die Länge der Einschnitte, die als L_i bezeichnet sein kann, variiert ist. Es versteht sich, dass sich dies nicht nur auf die Länge der Einschnitte beschränkt. Beispielsweise könnten andere Formen und Geometrien hergestellt werden, z. B. ähnlich einem Flüssig-Dampf-Prallabscheider, die Möglichkeiten der Wasserregulierung bieten, indem z. B. die Tropfen gezwungen werden, sich zu verbinden, damit sie besser ablaufen, wie bei einem Verdampfer.
In einigen Ausführungsformen kann die Versetzungsstruktur und -anordnung 208 eine Strömungslänge L_f mit einer Abmessung von etwa 0,375 Zoll bis etwa 20,0 Zoll besitzen.
In einigen Ausführungsformen kann die Versetzungsstruktur und -anordnung 208 eine Strömungsbreite W_f besitzen, die Transportabmessungen genügt. In einigen Ausführungsformen kann die Strömungsbreite W_f etwa 23 Zoll bis etwa 199 Zoll oder etwa 200 Zoll betragen.
In einigen Ausführungsformen kann die Versetzungsstruktur und -anordnung 208, wie in 2 gezeigt, eine Lamellenversetzung F_o mit einer Abmessung von etwa 0,125 Zoll oder etwa 0,0125 Zoll besitzen.
In einigen Ausführungsformen kann das Material der Lamellen, Aluminium, Kupfer, Messing, Edelstahl, Stahl-Inconel und/oder geeignete Legierungen und/oder Titan sein, ist aber nicht auf diese Materialien begrenzt.
Es versteht sich, dass die oberen Abmessungen und Materialien bei jeder hierin beschriebenen Versetzungsstruktur und -anordnung und jeder hierin beschriebenen Mikrokanalwärmetauscherspule angewendet werden können. Es versteht sich auch, dass solche Abmessungen in jeder gegebenen Spule variieren können und nicht auf die hier angegebenen Abmessungen begrenzt sind, sondern beispielsweise variiert werden können, um die Spule für eine bestimmte Anwendung zu optimieren.
3 zeigt weitere Beispiele für Geometrien, die als Lamellen in einem Wärmetauscher mit Mikrokanalrohren verwendet werden können.
In einigen Ausführungsformen können mehrere Geometrien der Versetzungsstrukturen und -anordnungen in der gleichen Spule eingesetzt werden und es können manchmal Geometrien enthalten sein, die nicht versetzt sind. 3 zeigt verschiedene andere Geometrien, die in den Wärmetauscherspulen mit Mikrokanalrohren verwendet werden können. Es versteht sich, dass mehrere Geometrien in der gleichen Lamellenanordnung für eine gegebene Spule kombiniert werden können. Es versteht sich, dass versetzte Lamellen Geometrien und Versetzungen haben können, die innerhalb der gleichen Spule variieren, sowie auch Geometrien, die nicht versetzt sind. 3 zeigt beispielsweise eine Versetzungsstruktur und -anordnung 302 ähnlich der Anordnung in 1 und 2 (z. B. eingeschnittene Versetzungen), sowie geschlitzte Lamellen 304, gerade Lamellen 306 und wellige Lamellen 308. Wellige Lamellen, wie in 3 als 308 gezeigt, können besonders nützlich in Kombination mit den Versetzungsstrukturen und -anordnungen sein, indem sie auch eine Strömung von Seite zu Seite liefern kann, die eine turbulente Strömung ermöglicht.
In einigen Ausführungsformen können die versetzten Lamellen an Mehrfachextrusionen gelötet werden oder in einigen Ausführungsformen können gefaltete Mehrfachflachrohre aus Aluminium durch Löten unter kontrollierter Atmosphäre (CAB) in einer gleichen Weise wie herkömmliche Mikrokanalspulen hergestellt werden. In einigen Ausführungsformen sind die Mikrokanalrohre aus extrudiertem Aluminium hergestellt, wobei der Rohrabstand wie gewünscht und/oder geeignet variiert werden kann. In einigen Ausführungsformen sind die versetzten Lamellen als versetzte Lamellenstreifen hergestellt, die in geeigneter Weise an den Mikrokanalrohren angebracht werden können. Wie beschrieben, können verschiedene Geometrien der versetzten Lamellen beispielsweise die Staffelung der Streifenbreite umfassen, und können verschiedene Schlitze in den Lamellen umfassen, um die gewünschte Versetzungskonfiguration zu erreichen, sind jedoch nicht auf diese Beispiele begrenzt.
CFD(Computational Fluid Dynamics)-Studien und Tests im Windkanal von Mikrokanalspulen mit versetzten Lamellen haben einen erheblich geringeren luftseitigen Druckabfall gezeigt. Die Bedeutung ist im Vergleich zu herkömmlichen Mikrokanalwärmetauscherspulen mit gewundenen Lamellen mit Schlitzen gezeigt. Die Verbesserung des Druckabfalls auf Luftseite (d. h. die Verringerung des Druckabfalls) liegt z. B. bei etwa 30% bis etwa 50%.
Die Verwendung von versetzten Lamellenstreifen kann besonders für Mikrokanalwärmetauscherspulen bei niedrigeren Einströmgeschwindigkeiten geeignet sein, wie in trockenen (oder nassen) Wärmeübertragungsanwendungen (z. B. etwa 200 ft/min bis etwa 400 ft/min) oder in nassen Wärmeübertragungsanwendungen, sei es als Kondensator oder Verdampfer verwendet werden.
In einer Ausführungsform kann die Verwendung von versetzten Lamellen bei einer Mikrokanalwärmetauscherspule in einem Wärmepumpendesign umgesetzt werden. In einer Ausführungsform kann die Verwendung von versetzten Lamellen bei einer Mikrokanalwärmetauscherspule in einer luftgekoppelten Wärmepumpe und/oder Luftwärmepumpe umgesetzt werden.
4 und 5 zeigen die Ergebnisse für eine Mikrokanalwärmetauscherspule mit versetzten Lamellen im Vergleich zu Mikrokanalspulen, die keine versetzten Lamellen aufweisen. Die getestete Mikrokanalwärmetauscherspule ist ähnlich zu der in 1 gezeigten Spule. Insbesondere zeigt 4 die Ergebnisse der Wärmeübertragung für eine Mikrokanalwärmetauscherspule mit Lamellen im Vergleich zu Mikrokanalspulen, die keine versetzten Lamellen aufweisen. Insbesondere zeigt 5 die Ergebnisse des Luftdruckabfalls für eine Mikrokanalwärmetauscherspule mit versetzten Lamellen im Vergleich zu Mikrokanalspulen, die keine versetzten Lamellen aufweisen.
4 zeigt die Ergebnisse einer getesteten Spule mit wesentlich besserer Wärmeübertragung in nassen Spulen, z. B. bei niedriger Reynolds-Zahl (Re), und vergleichbarer Wärmeübertragung in trockenen Spulen, z. B. bei niedriger Re. 4 zeigt Diagramme von nassen und trockenen Spulen mit Lamellen (z. B. gewundene, geschlitzte Lamellen) gegen trockene und nasse Spulen, die versetzte Lamellenstreifen in der Spule verwenden. Die Diagramme in 4 zeigen den luftseitigen Wärmeübergangswiderstand (hr – ft² – F/Btu) gegen die Einströmgeschwindigkeit an der luftseitigen freien Fläche (Frontgeschwindigkeit V_fr) in ft/min.
5 zeigt die Ergebnisse des Trockenluftdruckabfalls einer getesteten Spule. 5 zeigt Diagramme von nassen und trockenen Lamellenspulen (z. B. gewundene, geschlitzte Lamellen) gegen nasse und trockene Lamellenspulen, die versetzte Lamellenstreifen in der Spule verwenden. Die Diagramme in 5 zeigen den luftseitigen Druckabfall pro Reihe (dpnr) je Zoll Wassersäule (in H20/Reihe) gegen die Einströmgeschwindigkeit an der luftseitigen freien Fläche (Frontgeschwindigkeit V_fr) in ft/min. Bei verschiedenen Geschwindigkeiten Va, wie beispielsweise 255, 318, 407, 509, 636, 802, 1016 und 1271, wurde eine prozentuale Verbesserung des unteren Luftdruckabfalls von jeweils 70%, 68%, 66%, 65%, 64%, 63%, 64% und 64% im Vergleich zu herkömmlichen Spulen ohne die versetzten Lamellenstreifen beobachtet. Wie gezeigt ist, wurde ein niedrigerer Luftdruckabfall für trockene Spulen mit versetzter Struktur beobachtet als für herkömmlichen Spulen, z. B. traditionelle Lamellenspulen, und nasse Spulen haben einen ähnlichen Luftdruckabfall relativ zu herkömmlichen Spulen im Betriebsbereich, z. B. bei relativ niedrigen Einströmgeschwindigkeiten. Nasse Spulen mit Versetzung zeigten eine bessere Wärmeübertragung bei relativ niedrigeren Reynolds-Zahlen.
Es versteht sich, dass Wärmetauscherspulen in einigen Ausführungsformen als trockene Spule (beispielsweise Kondensator) und/oder nasse Spule (z. B. Verdampfer) in verschiedenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können.
In einer Ausführungsform kann die Verwendung von versetzten Lamellen in einer Mikrokanalwärmetauscherspule in einem Wärmepumpendesign umgesetzt werden. In einer Ausführungsform kann die Verwendung von versetzten Lamellen in einer Mikrokanalwärmetauscherspule in einer luftgekoppelten Wärmepumpe und/oder Luftwärmepumpe umgesetzt werden.
Es versteht sich, dass Wärmetauscherspulen in einigen Ausführungsformen in verschiedenen Einheiten einer Kälteanlage und/oder einem HVAC-System angewendet werden. Ein Beispiel dafür ist eine Luftbehandlungseinheit und/oder verschiedene Einheiten, die in Komfortkühlanwendungen verwendet werden.
In anderen Ausführungsformen können die Wärmetauscherspulen in Heizkörpern realisiert werden, z. B. Flüssigkeit-Luft-Kühler. Es versteht sich, dass der Wärmetauscher in einigen Ausführungsformen in einem luftgekühlten Generatorkühler realisiert werden kann, der in einigen Fällen für große luftgekühlte Dampfkondensatoren verwendet werden kann.
In einigen Ausführungsformen können die hierin beschriebenen Wärmetauscherspulen in Anwendungen mit Frost- und/oder Abtaumodus verwendet werden, wobei relativ weniger Vorderkanten der Lamellen vorhanden sind, welche weniger Flächen in Luftströmungsrichtung vorweisen, an denen sich Frost bilden kann. In einer Ausführungsform können solche Lamellen auch einen größeren Lamellenabstand (z. B. F_s) haben. Diese Versetzungskonfigurationen können z. B. gegenüber Konfigurationen mit geschlitzten Lamellen vorteilhaft sein. Beispielsweise können Frost-/Abtauvoraussetzungen unter Verwendung von Mikrokanalwärmetauscherspulen in bestimmten Wärmerohranwendungen vorhanden sein. In Wärmetauscherspulen mit Versetzungsstruktur und -konfiguration können weniger Vorderkanten relativ zur Luftströmungsrichtung vorhanden sein, wobei in einigen Ausführungsformen etwa 4 bis etwa 10 Schlitze anstatt von 20 oder mehr Schlitzen in herkömmlichen geschlitzten Lamellenkonfigurationen vorgesehen sind. Beispielsweise kann in Bezug auf 1 ein Schlitz erzeugt werden, z. B. bei etwa 108, wobei sich Öffnungen zwischen den Lamellenreihen (siehe z. B. Öffnung hinter der ersten Reihe) in die Ebene der Zeichnung hinein oder in Längenrichtung der Spule ergeben, wohingegen in geschlitzten Lamellen jeder Lüftungsschlitz einen Schlitz oder eine Öffnung schafft, sodass diese geschlitzten Spulen mehr Öffnungen in der Tiefenrichtung (Luftströmungsrichtung) der Spule besitzen als eine versetzungsstrukturierte Spule. Eine solche Änderung sorgt in einigen Fällen zu einer Verringerung um einen Faktor von etwa 2 bis 5, was zu einer geringeren Oberfläche führt, die anfällig für Frostbildung ist, da Frost dazu neigt, sich an solchen Kantenmerkmalen zu bilden. Versetzungsstrukturen und -anordnungen von Lamellen der vorliegenden Erfindung können auch den Vorteil der besseren Entwässerung bieten.
Die Versetzungsstrukturen und -anordnungen können hier besonders geeignet sein und eine Verbesserung für Einheiten liefern, die bei relativ niedrigeren Einströmgeschwindigkeiten betrieben werden, wobei Mikrokanalwärmetauscherspulen mit relativ geringer oder mittlerer Länge eingesetzt werden.
Aspekte
Aspekte – jeder der Aspekte 1 bis 12 kann mit jedem der Aspekte 13 bis 18 kombiniert werden, Aspekt 13 kann mit jedem der Aspekte 14 bis 18 kombiniert werden, Aspekt 14 kann mit jedem der Aspekte 15 bis 18 kombiniert werden, Aspekt 16 kann mit einem der Aspekte 17 oder 18 kombiniert werden, und Aspekt 17 kann mit Aspekt 18 kombiniert werden.

1. Wärmetauscherspule, umfassend: mehrere Mikrokanalrohre, die mit einem oder mehreren Kopfstücken verbunden sind, wobei die Kopfstücke mindestens ein Zufuhrkopfstück und ein Auslasskopfstück umfassen, wobei die Mikrokanalrohre konfiguriert sind, mehrere Öffnungen entlang der Rohre vorzuweisen, und konfiguriert sind, ein Prozessfluid aus dem Auslasskopfstück zu empfangen und das Prozessfluid auszuscheiden, nachdem es die Mikrokanalrohre durchströmt hat, und eine Struktur und Anordnung von Lamellen, die zwischen den Mikrokanalrohren verbunden sind, wobei die Struktur und Anordnung von Lamellen versetzte Lamellen beinhaltet.
2. Wärmetauscherspule nach Aspekt 1, wobei die versetzten Lamellen Vorderkanten einer stromaufwärts gelegenen Reihe von Lamellen umfassen, die einen Raum oder mehrere Räume zwischen den Lamellen definieren, und wobei eine Reihe von Lamellen unmittelbar stromabwärts der stromaufwärts gelegenen Reihe von Lamellen eine oder mehrere Vorderkanten aufweist, die dem einem Raum oder mehreren Räumen zwischen den Lamellen der stromaufwärts gelegenen Reihe ausgesetzt ist/sind.
3. Wärmetauscherspule nach Aspekt 1 oder 2, wobei die versetzten Lamellen konfiguriert sind, Unterbrechungen durch Vorderkanten der stromabwärts gelegenen Lamellen zu schaffen, wobei die Vorderkanten den Öffnungen zwischen den Lamellen einer stromaufwärts gelegenen Reihe ausgesetzt sind.
4. Wärmetauscherspule nach einem der Aspekte 1 bis 3, wobei die versetzten Lamellen eine stromabwärts gelegene Reihe von Lamellen umfassen, die so strukturiert und angeordnet ist, dass Vorderkanten der stromabwärts gelegenen Reihe von Lamellen einer Öffnung durch Lamellen einer stromaufwärts gelegenen Reihe gegenüberliegen.
5. Wärmetauscherspule nach einem der Aspekte 1 bis 4, wobei die versetzten Lamellen reihenweise relativ zu einer Luftströmungsrichtung entlang der Spule versetzt sind.
6. Wärmetauscherspule nach einem der Aspekte 1 bis 5, wobei die versetzten Lamellen konfiguriert sind, eine relativ kurze Lamellenlänge in Luftströmungsrichtung bereitzustellen, wobei die Lamellenlänge geeignet ist, die Bildung von Grenzschichten zu vermeiden, und Auswirkungen des Profilwiderstands zu minimieren.
7. Wärmetauscherspule nach einem der Aspekte 1 bis 6, wobei die versetzten Lamellen ein sich wiederholendes Muster entlang einer Länge der Spule in Luftströmungsrichtung entlang der Spule bilden können.
8. Wärmetauscherspule nach einem der Aspekte 1 bis 7, wobei die versetzten Lamellen eine Geometrie aufweisen, die durch einen oder mehrere der folgenden Größen definiert ist: Lamellenabstand, Versetzungsabstand, Lamellenteilung (pitch), Lamellenlänge, Lamellenhöhe, Materialstärke und/oder Lamellendichte, und durch die relativen Maße und Verhältnisse dieser Größen.
9. Wärmetauscherspule nach einem der Aspekte 1 bis 8, wobei die versetzten Lamellen mehrere Geometrien der Versetzungsstrukturen und -anordnungen beinhalten.
10. Wärmetauscherspule nach einem der Aspekte 1 bis 9, wobei die Struktur und Anordnung der Lamellen Geometrien umfasst, die nicht versetzt sind.
11. Wärmetauscherspule nach einem der Aspekte 1 bis 10, wobei die Struktur und Anordnung der Lamellen beschichtet ist.
12. Wärmetauscherspule nach einem der Aspekte 1 bis 11, wobei die Struktur und Anordnung der Lamellen mit einem Korrosionsschutzmaterial beschichtet ist.
13. Verdampfer, der als nasse Spule betrieben ist, und der die Wärmetauscherspule nach einem der Aspekte 1 bis 12 umfasst.
14. Kondensatorspule. die als trockene Spule betrieben ist, und die die Wärmetauscherspule nach einem der Aspekte 1 bis 13 umfasst.
15. Luftbehandlungseinheit, die die Wärmetauscherspule nach einem der Aspekte 1 bis 14 umfasst.
16. Wärmetauscher, der in Umgebungsbedingungen mit Frostanfälligkeit betrieben wird und die Wärmetauscherspule nach einem der Aspekte 1 bis 15 umfasst, wobei die Wärmetauscherspule Lamellen mit einer Struktur und Anordnung von Vorderkanten aufweist, die die Anfälligkeit von Frostbildung reduziert.
17. Kühlungseinheit oder -system, umfassend die Wärmetauscherspule nach einem der Aspekte 1 bis 16.
18. HVAC-Einheit oder -System, umfassend die Wärmetauscherspule nach einem der Aspekte 1 bis 16.
19. Verfahren zur Luftströmung, umfassend Leiten von Luft in und durch die Wärmetauscherspule nach einem der Aspekte 1 bis 16.

Claims

Wärmetauscherspule, umfassend: mehrere Mikrokanalrohre, die mit einem oder mehreren Kopfstücken verbunden sind, wobei die Kopfstücke mindestens ein Zufuhrkopfstück und ein Auslasskopfstück umfassen, wobei die Mikrokanalrohre derart konfiguriert sind, dass sie mehrere Öffnungen entlang der Rohre aufweisen, und derart konfiguriert sind, dass sie ein Prozessfluid aus dem Auslasskopfstück empfangen und das Prozessfluid ausscheiden, nachdem es die Mikrokanalrohre durchströmt hat, und eine Struktur und Anordnung von Lamellen, die zwischen den Mikrokanalrohren verbunden sind, wobei die Struktur und Anordnung von Lamellen versetzte Lamellen beinhaltet.
Wärmetauscherspule nach Anspruch 1, wobei die versetzten Lamellen Vorderkanten einer stromaufwärts gelegenen Reihe von Lamellen umfassen, die einen Raum oder mehrere Räume zwischen den Lamellen definieren, und wobei eine Reihe von Lamellen unmittelbar stromabwärts der stromaufwärts gelegenen Reihe von Lamellen eine oder mehrere Vorderkanten aufweist, die dem einen Raum oder den mehreren Räumen zwischen den Lamellen der stromaufwärts gelegenen Reihe ausgesetzt sind.
Wärmetauscherspule nach Anspruch 1, wobei die versetzten Lamellen konfiguriert sind, Unterbrechungen durch die Vorderkanten der stromabwärts gelegenen Lamellen zu schaffen, wobei die Vorderkanten den Öffnungen zwischen Lamellen einer stromaufwärts gelegenen Reihe ausgesetzt sind.
Wärmetauscherspule nach Anspruch 1, wobei die versetzten Lamellen eine stromabwärts gelegene Reihe von Lamellen umfassen, die so strukturiert und angeordnet ist, dass Vorderkanten der stromabwärts gelegenen Reihe von Lamellen einer Öffnung durch Lamellen einer stromaufwärts gelegenen Reihe gegenüberliegen.
Wärmetauscherspule nach Anspruch 1, wobei die versetzten Lamellen reihenweise relativ zu einer Luftströmungsrichtung durch die Spule versetzt sind.
Wärmetauscherspule nach Anspruch 1, wobei die versetzten Lamellen konfiguriert sind, eine Lamellenlänge in Luftströmungsrichtung bereitzustellen, wobei die Lamellenlänge geeignet ist, die Bildung von Grenzschichten zu vermieden und Auswirkungen des Profilwiderstands zu minimieren.
Wärmetauscherspule nach Anspruch 1, wobei wobei die versetzten Lamellen ein sich wiederholendes Muster entlang einer Länge der Spule in Luftströmungsrichtung entlang der Spule umfassen.
Wärmetauscherspule nach Anspruch 1, wobei die versetzten Lamellen eine Geometrie aufweisen, die durch einen oder mehrere der folgenden Größen definiert ist: Lamellenabstand, Versetzungsabstand, Lamellenteilung, Lamellenlänge, Lamellenhöhe, Materialstärke und/oder Lamellendichte.
Wärmetauscherspule nach Anspruch 1, wobei die versetzten Lamellen mehrere Geometrien der Versetzungsstrukturen und -anordnungen beinhalten.
Wärmetauscherspule nach Anspruch 1, wobei die Struktur und Anordnung der Lamellen Geometrien umfasst, die nicht versetzt sind.
Wärmetauscherspule nach Anspruch 1, wobei die Struktur und Anordnung der Lamellen beschichtet ist.
Wärmetauscherspule nach Anspruch 1, wobei die Struktur und Anordnung der Lamellen mit einem Korrosionsschutzmaterial beschichtet ist.
Verdampfer, der als nasse Spule betreibbar ist, und der die Wärmetauscherspule nach Anspruch 1 umfasst.
Kondensatorspule, die als trockene Spule betreibbar ist, und die die Wärmetauscherspule nach Anspruch 1 umfasst.
Luftbehandlungseinheit, die die Wärmetauscherspule nach Anspruch 1 umfasst.
Wärmetauscher, der in Umgebungsbedingungen mit Frostanfälligkeit betreibbar ist und die Wärmetauscherspule nach Anspruch 1 umfasst, wobei die Wärmetauscherspule Lamellen mit einer Struktur und einer Anordnung von Vorderkanten aufweist, die die Anfälligkeit für Frostbildung reduziert.
Kühlungseinheit oder -system, umfassende die Wärmetauscherspule nach Anspruch 1.
Kühlungseinheit oder -system nach Anspruch 17, wobei die Kühlungseinheit oder das Kühlungssystem eine HVAC-Einheit oder ein HVAC-System ist.