DE2318462A1

DE2318462A1 - Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE2318462A1
Application number: DE2318462A
Authority: DE
Inventors: Murray Berkowitz; Robert C Davis
Original assignee: Curtiss Wright Corp
Current assignee: Curtiss Wright Corp
Priority date: 1972-04-14
Filing date: 1973-04-12
Publication date: 1973-10-31
Also published as: JPS4916952A; FR2180107A1; US3800868A; CA963458A; GB1423226A

Description

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CURTISS-WRIGHT CORPORATION, Woodridge, New Jersey 07075,V.St.A.

SS=S=S=SS=SS=SSSSSSSnISSSSSSSSSSSSSSSSSSSKSSSSSaSSSSSSSSSSSSSSSS

Wärmeaustauscher

Die Erfindung bezieht sich auf.Wärmeaustauscher und insbesondere auf Wärmeaustauscher derjenigen Art, bei der eine in geschlossener Bahn umlaufende Flüssigkeit in einen Wärmeaustausch mit einem außerhalb vorbeiströmenden Gas gebracht wird.

Bekannt sind Flüssigkeit-Gas-Wärmeaustauscher, bei denen die Flüssigkeit durch eine Vielzahl von Rohren fließt, die mit Rippen versehen sein können, während das Gas über die Außenseite der Rohre hinwegströmt. Um eine gute Wärmeübertragung zu gewährleisten, muß eine große Anzahl von Rohren von verhältnismäßig geringer Abmessung vorhanden sein, mit den sich stellenden Problemen der Anbringung von Rippen für jedes Rohr, da bei großen Rohren das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen nicht groß genug ist.

Um den Wärmeübergang von der Flüssigkeit zu steigern, ist bekannt geworden, flache Flüssigkeitskanäle vorzusehen, und eine weitere Steigerung der Strömungsreibung und der Wärmeüber-

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ORtGiN iNSPECTSD

tragung ist dadurch erzielt worden, daß die flachen Kanäle in geriffelter Gestalt in der Strömurigsrichtung ausgebildet oder daß sie mit inneren Hindernissen, wie Turbulenzgliedern versehen wurden. Jedoch war es bisher nur möglich, diese Wärmeaustauscher aus Metallblech auszuführen, was eine sehr kostspielige Bauart darstellt und beträchtliche Schwierigkeit in

f der Anpassung und Anbringung von äußeren Rippen verursacht. Ferner sind diese Wärmeaustauscher aus Metallblech nicht geeignet, hohen Innendruck ohne Gefahr von Undichtigkeit und von Änderungen in Form und Abmessung aufzunehmen. Außerdem ist die Wärmeausdehnung solcher akkordeonartiger Gebilde beträchtlich, unabhängig davon, ob die Wärme von der Flüssigkeit oder vom Gas abgeleitet wird".

Im Hinblick auf diesen Stand der Technik und seine Nachteile liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeit-Gas-Wärmeaustauscher zu schaffen, der Mittel zum Aufreißen der Grenzschicht der Flüssigkeit aufweist, eine hohe Strömungsreibung auf der Flüssigkeitsseite und einen hohen Filmwärmeübergangskoeffizienten auf der Flüssigkeitsseite besitzt und mit geringen Kosten herzustellen ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Wärmeaustauscher, der einen hohlen Rumpf besitzt, durch den ein bandartiger Flüssigkeitskanal hindurchgeht und der an der Außenseite mit ihm aus einem Stück bestehende Rippen aufweist, über die Luft oder ein anderes Gas hinwegströmt. Das Innere des Flüssigkeitskanals ist mit einer ausgedehnten Oberfläche sowie mit Mitteln versehen, um eine kontinuierliche Grenzschicht längs der Wände, die die Höhe der Wärmeübertragung begrenzen würde, aufzureißen oder ihre Bildung zu verhindern. Diese Mittel zum Aufreißen

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schließen Turbulenzglieder ein, wie Vorsprünge von der Innenfläche der Wände oder Unterbrecher bzw. Hindernisse in der Strömungsbahn oder geriffelte Wände, die eine wellige Strömungsbahn ergeben. Die hier gebrauchten Ausdrücke geriffelt und wellig sollen alle ähnlichen Formgebungen und Ausbildungen umfassen, wie gefältelt, gerippt, wellenförmig, gezackt, sinusförmig, zickzackförmig, und allgemein solche geschlängelten Gestaltungen, wie sie im einzelnen bei der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform erläutert werden. Der bandartige Flüssigkeitskanal kann einen einzigen Durchgang durch den hohlen Rumpf aufweisen, oder er kann serpentinenartig in einer Mehrzahl von Schleifen ausgeführt sein, um einen längeren Strömungsweg innerhalb eines verhältnismäßig kurzen Raums unterzubringen.

Der hohle Rumpf ist aus zwei Gußstücken gebildet, die, an paarigen Flächen miteinander verbunden, den bandartigen inneren Strömungskanal begrenzen und die an ihren Außenseiten angegossene Rippen tragen. Diese Konstruktion ermöglicht eine billige Herstellung von Wärmeaustauschern, die mit inneren Mitteln zum Aufreißen einer Grenzschicht versehen sind und die teure und zeitraubende Herstellung aus Metallblech sowie die Schwierigkeit des Anpassens und Anbringens von Rippen vermeiden. Die miteinander verbundenen Hälften des gegossenen Wärmeaustauschers halten einen viel größeren Innendruck ohne Leckverluste aus als ein solcher aus Metallblech, und der gegossene Austauscher ist thermischen Verwerfungen viel weniger ausge-f setzt. Seine Gestehungskosten sind ungefähr halb so groß wie die der weniger befriedigenden Metallblechaustauscher von der gleichen Kapazität.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben, sich aus der nachfolgenden Beschreibung der anhängenden Zeichnungen, in denen die Erfindung an Ausführungsbeispielen veranschaulicht ist.

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Es zeigen

Fig. 1 einen Grundriß der bevorzugten Ausführungsform des Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung, der teilweise ausgebrochen ist und bei dem die Ummantelung der Rippen fehlt;

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. T;

Fig. 3 einen Bruchteil eines vergrößerten Querschnitts ähnlich demjenigen der Fig. 2;

Fig. 4 einen vergrößerten Querschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 1;

Fig. 5 eine Seitenansicht in Richtung der Linie 5-5 in Fig. 1; .

Fig. 6 einen Querschnitt ähnlich demjenigen in Fig. 4 für eine andere Ausführungsform;

Fig. 7 einen ähnlichen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 8 einen Querschnitt nach der Linie 8-8 in Fig. 7.

Die Erfindung umfaßt eine Mehrzahl von Ausführungsformen, die alle dasselbe Prinzip des Aufreißens und des Verhindems der Bildung einer stabilen Grenzschicht der Flüssigkeit in einem flachen bandartigen Kanal benutzen und sich nur in den besonderen physikalischen bzw. technischen Mitteln unterscheiden, mit denen diese Zwecke erreicht werden. Manche Formen des Wärme*

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austauschers sind etwas wirksamer als andere, manche sind etwas billiger. Dies ausgleichend, wird zunächst eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, die einen bandartigen Flüssigkeitskanal mit geriffelten Innenwänden besitzt, die einen allgemein wellenförmigen Strömungsweg durch den Austauscher hindurch erzeugen.

Gemäß Fig. 1 hat der Austauscher 11 eine Oberplatte 12, die teilweise ausgebrochen ist, um das Innere der Unterplatte zu zeigen. Wenn die Platten 12 und 13 an ihren inneren Grenzoder Anlageflächen verbunden werden, etwa durch Löten, Hartlöten oder ein Hochtemperaturbindemittel, begrenzen sie wechselseitig einen Strömungskanäl 14 durch den Wärmeaustauscher hindurch, der einen Einlaß 16 und einen Auslaß-17 für die Flüssigkeitsströmung besitzt. Obwohl der Einlaß und der Auslaß auf derselben Seite des Austauschers dargestellt sind, können sie selbstverständlich ebenso gut auf entgegengesetzten Seiten liegen und kann die Strömungsrichtung umgekehrt zu der angegebenen Richtung verlaufen.

Der Strömungskanal 14 hat eine flache, allgemein bandartige Form, ist in der Strömungsrichtung gewellt, und wie in dem Querschnitt, der in einer zur Strömungsrichtung senkrechten Ebene geführt (und in Fig. 4 besser zu erkennen) ist, wird derselbe durch zwei parallele lange Seiten 18 und zwei diese, verbindende, wesentlich kürzere Seiten 19 begrenzt, die gekrümmt sein können, wie aus dem Querschnitt zu ersehen ist. Die langen Seiten 18 des Strömungskanals 14 sind in der Strömungsrichtung wellig, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, derart, daß eine Strömungsbahn von annähernd konstantem Querschnitt und allgemeiner Welligkeit in der Strömungerichtung gebildet wird·

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Diese Gestaltung des Strömungskanals 14 wird durch Wellungen in jeder der Platten 12 und 13 hervorgerufen, die sich quer zur Strömungsrichtung zwischen den Wandungen 19 erstrecken, wobei die Wellen der einen Platte im Abstand gegenüber denen der anderen Platte versetzt sind, so daß die Scheitel der Wellen in der einen Platte den Tälern bzw. Mulden in der anderen Platte gegenüberstehen. Die Scheitel der Wellungen in der einen Platte erheben sich annähernd zu der selben Ebene wie die Scheitel der Wellungen in der anderen Platte, so daß keine freie Sichtlinie längs des Strömungskanals in der Strömungsrichtung besteht. Dies wird leicht dadurch erreicht, daß die Scheitel in jeder Platte mit den Anlageflächen bündig sind, obwohl sie in den Gußstücken wenige Tausendstel Zoll unter den Flächen der begrenzenden Wandungen bleiben dürfen, um ein Planschleifen dieser Flächen zu ermöglichen, falls es erforderlich ist. Wenn die Güte, der Gußstücke gut genug ist, um ein solches Abschleifen nicht notwendig zu machen, so ist eine geringfügige Durchsicht von dieser Größe ohne Bedeutung.

Die Mulden können so tief wie erwünscht sein, abhängig von der Welligkeit, die .erzeugt werden soll. Die Gestalt der Wellungen im Querschnitt gesehen, wie die in Fig. 2 und 3 gezeigte, kann verschiedene zweckdienliche Form haben. Der dargestellte Querschnitt hat allgemein die Form eines stumpfwinkligen gleichschenkligen Dreiecks mit leicht abgerundeten Scheiteln und unter einem größeren Radius abgerundeten Mulden, so daß eine gute Parallelität der Oberflächen der beiden Sätze von Wellungen gegeben ist und der Querschnitt des Strömungskanals im wesentlichen konstant gehalten ist. Jedoch kann die Höhe bzw. Amplitude der Wellungen größer sein, um eine schärfer geriffelte oder zackige Form zu erhalten, oder die Wellungen können sinusförmig oder von anderer ähnlicher zweckmäßiger Form sein.

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Ferner brauchen die Scheitel der Wellungen in einer Platte oder in beiden Platten nicht mit den Anlageflächen bündig zu sein. Wie Fig. 3 zeigt, sind die Scheitel an der Platte 13 im wesentlichen bündig mit der Plattenoberfläche, während die Wenigen an der Platte 12a in einer Ebene unterhalb ihrer Anlage fläche liegen, so daß sich für den Kanal 14a ein gewisser Grad von Durchsicht ergibt. Das Maß der Trennung bzw. der Abstand . zwischen den Ebenen der Scheitel kann auf die beiden Platten aufgeteilt sein, statt nur in eine Platte verlegt zu sein, wie dargestellt, aber in jedem Fall ist es vorzuziehen, daß dieser Abstand nicht zu groß ist, beispielsweise nicht mehr als etwa ein Drittel des Abstands zwischen sich gegenüberstehenden Scheiteln und Mulden. Wenn der Abstand größer als dieser wäre, ist die Möglichkeit gegeben, daß die Flüssigkeit sich einfach durch den Klar Sichtkanal fortbewegt, ohne viel Kräuselung bzw*¹. Kabbelung und mit toten Flüssigkeitsvolumen in den Mulden.

Es ist auch denkbar, daß in manchen Fällen die Scheitel der Wellungen über die Verbindungsebene der Anlageflächen in einer Platte oder in beiden Platten vorspringen. Dies kann erfolgen, wenn die Scheitel auf entgegengesetzten Seiten ungefähr bis zum selben Niveau reichen oder selbst wenn eine Trennung zwischen den entgegengesetzten Scheiteln besteht, aber es ist besonders nützlich, wenn es erwünscht ist, daß die Scheitel der einen Seite in die Mulden der anderen Seite vorspringen, um ein schärfer geriffeltes Strömungsbild zu erzeugen.

Die Wärmeaustauscher können so ausgebildet sein, daß sie einen welligen Strömungskanal besitzen, der gerade durch den Austauscher hindurch verläuft, wobei der Einlaß an der einen Seite und der Auslaß an der anderen Seite liegt, aber im Hinblick \ auf hohe Wirksamkeit und Raumausnutzung kann der Strömungskanal gemäß Fig. 1 so ausgebildet sein, daß er als Serpentine in einer Mehrzahl von Buchten oder Schleifen zwischen einer

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Mehrzahl von Wandungen 19 verläuft. Die inneren Wandungen 19 ragen abwechselnd von den Seitenwänden jeweils bis auf einen kurzen Abstand von der gegenüberliegenden Seitenwand vor, der gleich der Breite des Kanals 14 ist, so daß die Flüssigkeit in wechselnden Richtungen von einer Seite zur anderen auf ihrem Weg durch den Austauscher strömt. Die inneren Wände 19 sind in den beiden Platten kongruent, wobei die Oberflächen mit ^f der Verbindungsebene bündig sind und so einen Teil der Anlageflächen bilden, die miteinander verbunden werden. Die Wellungen des Kanals 14 können an jeder Wendung oder Biegung um die Ecke herum verlaufen, indem sie radial vom Ende der Wand 19 ausgehen, so daß die Strömungsbahn stets quer zu den Wellungen gerichtet ist. Doch im Hinblick auf eine zweckmäßige Herstellung können die Wellungen, wie dargestellt, parallel zueinander bis an die Seitenwände heran weitergehen, ohne wesentlichen Verlust an Wirksamkeit.

Die Wärmeübertragungswirkung eines Kanals von dieser welligen Gestalt ist zum Teil seiner ausgedehnten Länge zuzuschreiben, denn er besitzt eine Länge, als ob die Wellungen in einen gestreckten flachen bandartigen Kanal ausgezogen wurden. Jedoch ist dies eine geringere Wirkung im Vergleich damit, daß die Wellungen eine zusammenhängende Grenzschicht zerreißen und ihre Bildung verhindern. An jeder Wellung in dem Kanal ändert die Flüssigkeit ihre Strömungsrichtung und stößt kräftig an die Wände des Kanals unter erhöhtem Kontaktdruck und hoher Strömungsreibung, wodurch sich ein Abreißen und Trennen einer Grenzschicht, die sich gebildet haben könnte, in jeder HaTbwellung ergibt und ein Aufbau der Grenzschicht zu einer konstanten Dicke verhindert wird. Die Wärmeübertragungswirkung infolge dieses Abreißens der Grenzschicht ist ein Vielfaches von derjenigen infolge einer erhöhten Strömungslänge.

Jede der beiden Platten 12 und 13 trägt angegossene Wärme-

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verteilungs- bzw. Wärmeableitungsrippen 21 an ihrer Außenseite, über die das im Wärmeaustausch stehende Gras strömt. Die Rippen können entweder parallel oder quer zur Richtung der inneren Strömungsbahn angeordnet sein, aber wenn der Austauscher mit einer Mehrzahl von Serpentinenschleifen im Strömungskanal ausgebildet ist, sollten die Rippen vorzugsweise quer zu den Innenwänden 19 angeordnet sein. Bei einem derartigen Austauscher ist eine beträchtliche Plattenfläche einem Innendruck unterworfen. Da die Wände 19 an ihren Anlageflächen miteinander verbunden sind, verleihen sie Steifigkeit gegen diesen Druck in einer Richtung, während Querrippen Steifigkeit in der anderen Richtung ergeben.

Wenn der Austauscher in einer Umgebung Verwendung findet, wo ein starker Luftstrom oder anderer Gasstrom vorbeigeht, können die Rippen freiliegend gelassen werden, und sie werden dann genug Wärme von der Flüssigkeit ableiten, um für manche Anwendungen nützlich zu sein. Falls jedoch-ein derartiges freies Gas nicht zur Verfügung steht, oder wenn die Richtung des Wärmeaustauschers vom Gas zur Flüssigkeit verläuft, werden die Rippen abgedeckt und einem Gasstrom ausgesetzt, der ihnen zugeleitet wird.

Die Rippen erhalten eine Ummantelung oder Abdeckung 22 aus dünner Plastik, Metallblech oder Folie, die mit den äußeren Rändern verbunden wird, und zwar wiederum durch Löten, Hartlöten oder ein Hochtemperaturbindemittel. Hochtemperaturepoxyharz ist für dieses Verbinden geeignet, oder andere Bindemittel, die der erwarteten Temperatur zu widerstehen vermögen. Die Ummantelung über den Rippen begrenzt den Gas-e strom auf die Räume zwischen den Rippen und kann aus einer gesonderten Abdeckung auf jeder Seite des Austauschers für zwei getrennte Gasströme bestehen. Der Austauscher kann auch

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gemäß Fig. 5 ausgebildet sein, in der die Rippen 21 jeder Platte zur Hälfte um ein Ende des Austauschers unter Abrundung der äußeren Kanten herumgeführt und: miteinander an ihren Grenzkanten in der Trennebene an diesem Ende verbunden sein können. In diesem Fall ist die Ummantelung 22 um die kontinuierliche Kante der Rippen an diesem Ende herumgebogen und längs der. . anderen Seite zurückgeführt. Hierdurch wird eine kontinuierliche Abdeckung gebildet, bei der die Gaskanäle zwischen den Rippen nur an einem Ende auf gegenüberliegenden Seiten offen sind. Das Gas wird daher am offenen Ende an einer Seite eingeführt, strömt ganz um den Austauscher herum und kehrt zum Auslaß, der an den Einlaß angrenzt, zurück.

Obwohl das Abdeckblatt 22 in der Zeichnung aus Gründen der Darstellung eine wesentliche Dicke besitzt, sollte es zwecks Kostenersparnis so dünn gemacht werden, wie es im Hinblick auf Herstellung und Handhabung möglich ist. In einer Umgebung, in der der Austauscher nicht irgendwelchen Stoßen oder Stichen ausgesetzt ist, hat sich eine Folie von 0,005 Zoll (= 0,127 mm) als zufriedenstellend erwiesen.

Der Wärmeaustauscher ist mit geeigneten Augen 23 für die Montage versehen, die Je nach den Erfordernissen angeordnet sind. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die beiden Platten außerdem mit Augen 24 ausgestattet, die Löcher für selbstschneidende Schrauben 26 aufweisen, die für Übereinstimmung der beiden Platten und für Druck während des Verbindens sorgen. Für das Zur-deckung-bringen und die Druckausübung können auch andere geeignete Mittel benutzt werden.

Die beiden Platten des oben beschriebenen Wärmeaustauschers können zweckmäßig und billig durch Spritzguß, Dauerformguß, Niederdruckguß oder eine andere ähnliche Technik hergestellt werden, die sich für eine schnelle Fertigung eignet und die

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enge Toleranzen einhält. Jede der beiden Platten wird mit allen ihren Rippen, Augen, Montagelöchern, Einlaß- und Auslaßöffnungen usw., die in der Gußform erzeugt werden, gegossen. Die Anlageflächen der beiden Platten sind im allgemeinen eben bzw. glatt genug, um ohne jede Überarbeitung verbunden zu werden, doch notfalls kann ein einfacher Glättungsvorgang auf einer Schmirgel- bzw. Sandpapiermaschine vorgenommen werden. Geeignete Metalle sind diejenigen, die gute Wärmeleitfähigkeit besitzen, wie Kupfer oder Aluminium oder deren Legierungen.

Fig. 6 ist ein Querschnitt in einer zur Strömungsrichtung senkrechten Ebene einer anderen Ausführungsform, die einen Strömungskanal 14b besitzt, bei dem andere Mittel zur Bildung einer ausgedehnten Oberfläche und zum Abreißen der Grenzschicht angewendet sind. VorSprünge 27, die mit den Platten 12b und 13b aus einem Stück bestehen, ragen in den Kanal 14b hinein. Wie dargestellt, sind die Vorsprünge allgemein zylindrische Stege, die am freien Ende abgerundet sind und an der ? Basis mit Hohlkehlen in die Kanalwand übergehen. Jedoch können die Vorsprünge 27 auch andere Formen besitzen, etwa als rechteckige rippenartige Glieder, allgemein tragflügeiförmige Glieder ausgebildet sein, die unter solchen Winkeln angeordnet sind, daß sie die Strömung in einer gewundenen Bahn fortleiten, oder andere Glieder, die in der Strömung eine Turbulenz hervorrufen.

Diese Vorsprünge bewirken eine Ausdehnung der inneren Oberfläche des Kanals 14b, ohne seine Länge zu vergrößern, wobei sie eine zusätzliche Wärmeübertragung zwischen der Flüssigkeit und den dem Gasstrom ausgesetzten Rippen ergeben. Sie rufen außerdem Turbulenz hervor, die eine Grenzschicht, die sich auf kurze Entfernungen bilden mag, aufreißt und die Entstehung einer kontinuierlichen Schicht verhindert. Die Vorsprünge 27

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sind vorzugsweise in dem Kanal versetzt, sowohl quer zum Kanal als auch in Längsrichtung desselben, um einen maximalen Effekt zu erzielen. Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform können die Vorsprünge ungefähr bis zur Verbindungsebene in beiden Platten oder darunter oder darüber in einer oder beiden Platten vorstehen, und sie können in die Zwischenräume J zwischen den Vorsprüngen der gegenüber liegenden Platte hineintragen .

Fig. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der die Ausdehnung der Oberfläche und das Abreißen bzw. Aufreißen der Grenzschicht durch ein andersartiges Turbulenzglied bewirkt wird. Der der Fig. 6 entsprechende Querschnitt in Fig. 7 zeigt einen Kanal 14c mit flachen, glatten Wänden. Ein Streifen aus Drahtgeflecht 28 ist in dem Kanal 14c in Berührung mit den beiden flachen Wänden des Kanals angeordnet, wobei dieses Geflecht in der Weise geschichtet ist, daß es der Strömung der Flüssigkeit eine Reihe von aufeinander folgenden Maschen darbietet und die Flüssigkeit zwingt, die Maschen zu passieren. ^f Diese Ausbildung bzw. Schichtung des Gewebes wird erzeugt, indem es mit quer zur Breite des Kanals verlaufenden Wellungen versehen wird und ihm eine gewellte Form in der Strömungsrichtung erteilt wird. Um einen guten Kontakt des Gewebes mit den Kanalwänden und demzufolge eine gute Wärmeübertragung zu gewährleisten, ist die. Gesamthöhe der Wellungen vom Scheitel bis zur Mulde etwas größer als die Höhe des Kanals, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Wenn dann beim Zusammenbau die beiden Platten 12c und 13c an ihren Anlageflächen miteinander verbunden werden, werden die Wellungen des Gewebes gequetscht bzw. gestaucht, so daß ihre Scheitel in fester Berührung mit den Kanalwänden stehen.

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Das Gewebe ist mit einer offenen Masche ausgeführt, so daß es nicht als Filter wirkt, und erstreckt sich über die Breite des Kanals 14c und über seine ganze Länge. Wenn ein derartiger Austauscher mit einer Mehrzahl von Serpentinschleifen ausgelegt ist, ist es nicht nötig, daß das Gewebe sich um die Windungen herum erstreckt, und kann ein besonderes Gewebe in jeder Schleife angeordnet sein. Dieses Gewebe zwingt die Flüssigkeit, nacheinander durch eine Vielzahl von Maschen zu fließen, und vermittelt so die gewünschte Strömungsturbulenz und ein Aufreißen der Grenzschicht sowie eine vergrößerte Oberfläche.

Die Grundplatten des Austauschers der Erfindung sind so dünn ausgebildet, wie es sich mit den erwarteten Druckverhältnissen verträgt, und ihre tatsächlicheDicke kann ganz gering sein im Hinblick auf die Versteifung, die ihnen durch die äußeren Rippen und die inneren Querwände verliehen wird. Wärmeaustauscher, die gemäß einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, sind erheblich billiger als Austauscher aus Metallblech, da sie die zeitraubenden Arbeitsgänge der Formgebung und des Zusammenbaus nach dem Stand der Technik vermeiden·

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Claims

Patentansprüche

FlüssigkeitäGas-Wärmeaustauscher, dadurch gekennzeichnet, daß sein hohler Rumpf (12, 13) einen durchgehenden Flüssigkeitskanal (14) von länglichem Querschnitt in einer zur Strömungsrichtung senkrechten Ebene enthält, der durch zwei verhältnismäßig lange parallele Seiten (18), verbunden durch zwei wesentlich kürzere Seiten (19) begrenzt ist und der Mittel (27, 28) zur Vergrößerung der Berührungsfläche mit der Flüssigkeit und zur Verhinderung oder Minderung der Bildung einer Grenzschicht in der Flüssigkeit enthält, und daß der hohle Rumpf aus zwei Teilen (12,. 13) besteht, die l£ngs einer allgemein ebenen Trennfläche bzw. Verbindungsfläche, die durch den Flüssigkeitskanal (14) zwischen den und allgemein parallel zu den \ langen Seiten (18) des Kanals verläuft, verbunden sind und die je eine Vielzahl von mit ihnen aus einem Stück bestehenden Rippen (21) aufweisen, die, in Abständen parallel angeordnet, nach außen abstehen .' und so zwischen sich einem Gasstrom Durohgang bieten.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Vergrößerung der Berührungsfläche mit der Flüssigkeit und zur Minderung der Bildung einer Grenzschicht in der Flüssigkeit darin bestehen, daß die von den langen Seiten (18) seines Querschnitts ; gebildeten beiden Wände des Flüssigkeitskanals (14)

quer zur Strömungsrichtung unter Bildung eines allge-• mein welligen Strömungsweges griffelt bzw. gewellt sind.

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3« . Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheitel der Wellungen in einer oder jeder der beiden Wände des Flüssigkeitskanals (14) höchstens bis zur Verbindungsfläche bzw. -ebene der beiden Teile (12, 13) des hohlen Rumpfes vorstehen.
4. ; Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitskanal (14) serpentinartig in einer Mehrzahl von parallelen Schleifen durch den hohlen Rumpf (12, 13) verläuft.
5· , Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (21) an der Außenseite des hohlen Rumpfes (12, 13) ihrer allgemeinen Richtung nach quer zur Strömungsrichtung des Flüssigkeitskanals (14) verlaufen.
6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkanten der Rippen (21) an jedem der Teile (12_r 13) des hohlen Rumpfes mit einem Abdeckblech oder -blatt (22) zur Abgrenzung von Gaskanälen zwischen/den Rippen verbunden sind.
7. Wärmeaustauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet

daß die Rippen (21) an jedem der beiden Teile (12, 13) des hohlen Rumpfes um einen Rand des Rumpfes herum bis zur Verbindungsebene reichen und die Endkanten der - . Rippen (21) in der Verbindungsebene der beiden Teile (12, 13) miteinander verbunden sind und daß die

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Abdeckung (22) zusammenhängend von der einen Seite des hohlen Rumpfes (12, 13) um die Verbindungsstelle der Rippen (21) herum bis zu der anderen Seite des Rumpfes zwecks Abgrenzung von Gaskanälen zwischen den Rippen (21) verläuft, die von der einen bis zu der anderen Seite des Rumpfes durchgehen.
8. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (12, 13) des Rumpfes Gußstücke sind. .
9. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, ,dadurch gekennzeichnet, ;

daß der Strömungskanal einen im wesentlichen kon- \ stanten Querschnitt durch den hohlen Rumpf (12, 13) hindurch besitzt.
10. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Vergrößerung der Berührungsfläche mit der Flüssigkeit und zur Minderung der Bildung einer Grenzschicht in der Flüssigkeit eine Vielzahl von VorSprüngen (27) aufweisen, die mit den Teilen (12b, 13b) des Rumpfes aus einem Stück bestehen und von den Flächen der durch die langen Seiten seines Querschnitts gebildeten beiden Wände des Flüssigkeitskanals (14b) nach innen abstehen.
11. Wärmeaustauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die von der einen der beiden Wände (12b) abstehenden VorSprünge (27) gegenüber den von der -anderen der beiden Wände (13b) abstehenden Vorsprünge

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(27) im Abstand versetzt sind.
12. Wärmeaustauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren bzw. freien Enden der Vorsprünge (27) annähernd bündig mit der Verbindungsebene der beiden Teile (12byi 13b) des hohlen Rumpfes sind.
13. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennz e.i c h η e t , da0 die Mittel zur Vergrößerung der Berührungsfläche mit der Flüssigkeit und zur Minderung der Bildung einer Grenzschicht in der Flüssigkeit ein Gewebe (28) aufweisen, das in dem Strömungskanal (14c) in Berührung mit den Wänden (12c, 13c) desselben angeordnet ist und so geschichtet bzw. gestaltet ist, daß es eine Vielzahl von aufeinander folgenden Maschen der Flüssigkeit längs ihres Strömungsweges darbietet und die Flüssigkeit zum Passieren der Maschen veranlaßt.
14. Wärmeaustauscher nach Anspruch 13 _f dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe (28) quer zur Strömungsrichtung

.' gewellt ist und in der Strömungsrichtung eine allgemeine Wellenform hat, deren Scheitel in Berührung mit den Wänden (12c, 13c) des Strömungskanals (14c) stehen.

ReNeu/Pi.

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