DE3929004A1 - Waermetaeuscher - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit
mindestens einer hohlen, im wesentlichen quaderförmigen Wärme
tauschplatte aus Kunststoff mit im Hohlraum in Längsrichtung
verlaufenden Zwischenwänden zur Bildung von Strömungskanälen
für die Führung eines Wärmetauschmediums, insbesondere für
Kondensationswäschetrockner.
Wärmetauscher dieser Art sind aus der DE-OS 31 29 599 bekannt.
Dabei werden Wärmetauscher als Solarabsorber oder als Wärme
absorber zur Ausnutzung von Energie aus Sonne, Luft, Boden und
Wasser eingesetzt. Ein solcher Wärmetauscher besteht aus einer
Stegdoppelplatte aus thermoplastischem Material und quer dazu
angeordneten Verteilerprofilen, die mit der Stegdoppelplatte
lose verbunden sind. Während des Wärmetauschprozesses wird im
Wärmetauscher Unterdruck erzeugt, der aus dem losen Anschluß
der Verteilerprofile an die Stegdoppelplatte eine selbstdich
tende Verbindung schafft. Die aus Kunststoff hergestellten
Stegdoppelplatten haben relativ schlechte Wärmeleiteigen
schaften; die Wärmetauschfläche muß daher groß ausgebildet
sein, um einen guten Wirkungsgrad der Wärmeübertragung zu
erreichen. Der Raumbedarf solcher Wärmetauscher ist somit groß.
Für Wäschetrockner, in denen die Wärmetauscher nur einen
kleinen Raum einnehmen sollen, sind diese Wärmetauscher nicht
geeignet.
Aus der DE-OS 34 02 956 sind Hohlkammerplatten aus Kunststoff
für den Einsatz bei Wärmetauschern bekannt, bei denen die
schlechte Wärmeleitung des Kunststoffs durch eine sehr dünne
Gestaltung der Wände der Hohlkammerplatten ausgeglichen wird.
Die dünnen Wandungen sind jedoch sehr empfindlich gegen Be
schädigungen oder zu hohen Innendruck in den Hohlkammerplatten.
Diese Wärmetauscher werden im wesentlichen mit flüssigen Kühl
medien betrieben.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Wärmetau
scher gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 für Kondensations
wäschetrockner zu schaffen, der bei gutem Wirkungsgrad der
Wärmeübertragung stabil ausgebildet sein kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die inneren und/oder
äußeren Flächen der Wärmetauschwände der Wärmetauschplatte mit
Profilierungen versehen sind. Wärmetauscher für Kondensations
wäschetrockner werden vorzugsweise mit Kühlluft betrieben,
durch die die warme und feuchte Prozeßluft abgekühlt und
getrocknet wird. Durch die Ausbildung von Profilierungen kann
zum einen die Strömung von Prozeß- und Kühlluft beeinflußt
werden, zum anderen werden die wirksamen Wärmetauschflächen
vergrößert, ohne jedoch die Baugröße des Wärmetauschers zu
verändern. Entsprechend gestaltete Profilierungen sorgen für
Turbulenz der strömenden Wärmetauschmedien und sorgen dadurch
für einen verbesserten Wärmeaustausch. Zudem ist die Wärme
tauschplatte durch die Profilierungen zusätzlich versteift.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß Stege
zwischen den oberen und unteren Wärmetauschwänden angebracht
sind. In weiterer Ausgestaltung ist zudem vorgesehen, daß die
Stege Zwischenwände bilden und ihr Querschnitt sich über die
Höhe des Hohlraumes ändert, insbesondere zur Mitte der Wärme
tauschplatte hin abnimmt. Zudem versteifen die Stege die
Wärmetauschplatte, außerdem kann durch die Form der Stege
Material eingespart werden, ohne daß der Wärmestrom im Steg
verringert wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Stege sich nur über einen Teil der Höhe des Hohlraums er
strecken.
In weiterer Ausgestaltung sind Profilierungen als Ausprägungen
an den Flächen ausgebildet. Die Wandstärke der Ausprägungen ist
die gleiche wie die einer Wärmetauschwand, d.h. es entstehen
keine Materialanhäufungen. Dennoch werden durch diese Ausprä
gungen die Wärmetauschwände, insbesondere die Wände der Strö
mungskanäle versteift, zudem rufen die Ausprägungen sowohl
Turbulenzen der Prozeßluft als auch der Kühlluft hervor, wo
durch die Wärmeübertragung verbessert wird. Eine Ausprägung an
einer Wärmetauschwand verändert sowohl die innere als auch die
äußere Fläche der Wärmetauschwand. Dabei ergibt sich beispiels
weise an der Außenfläche eine sickenförmige Vertiefung und
korrespondierend an der Innenfläche eine sickenartige Erhöhung.
Somit kann zum einen die Strömung der Prozeßluft an der Außen
fläche und zum anderen die Strömung der Kühlluft an der Innen
fläche beeinflußt werden. Dazu können in vorteilhaften Ausge
staltungen die sickenförmigen Ausprägungen von den Flächen
jedes Kanals quer zur Strömungsrichtung der Kühlluft mit Ab
stand hintereinander ausgebildet sein, die Ausprägungen können
von der inneren Fläche nach innen oder von der äußeren Fläche
nach außen ragen oder die Ausprägungen können zick-zack-förmig
über die Länge der Kanäle ausgebildet sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an der Oberfläche
der Wärmetauschplatte an einer quer zur Strömung der Prozeßluft
liegenden Kante eine von der Oberfläche abragende längs ver
laufende Rippe vorgesehen. Die in einem Wärmetauscher angeord
neten Wärmetauschplatten werden innen von Kühlluft durchströmt
und quer dazu an ihren Außenflächen von Prozeßluft umströmt.
Durch die Rippe wird eine zusätzliche Turbulenz der Prozeßluft
erreicht, zudem kann die Prozeßluft durch die Rippe umgelenkt
werden. Zusätzlich zur Verwirbelung der Prozeßluft kann eine
Schrägstellung der Wärmetauschplatte mit einer solchen Rippe
ablaufendes Kondensat der Prozeßluft durch die Rippe auffangen
und abführen. Eine direkte Kondensatabführung an jeder Wärme
tauschplatte erhöht den Wirkungsgrad der Trocknung, da mitge
rissenes Kondensat zu einer Rückfeuchtung der Prozeßluft führen
kann.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprü
chen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispie
len anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbei
spiels einer Wärmetauschplatte, bei der die Wärme
tauschflächen der Kanäle mit nach innen ragenden
Ausprägungen, die quer zur Strömungsrichtung der
Kühlluft hintereinander angeordnet sind, versehen
sind,
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Fläche eines Strömungskanals
mit quer angeordneten Ausprägungen,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Fläche eines Kanals mit
alternierend längs und quer angeordneten Aus
prägungen,
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Fläche eines Kanals mit
einer zickzackförmigen Ausprägung sowie in den Zacken
ausgebildeten V-förmigen Ausprägungen,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Kanal gemäß der
Fig. 1 mit nach innen ragenden Stegen,
Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Wärmetauschplatte mit
einer strömungsgünstig gerundeten Flanke sowie
Stegen mit unterschiedlichen geometrischen Quer
schnitten,
Fig. 7 einen Querschnitt einer Wärmetauschplatte, bei der
an der Oberfläche der Wärmetauschplatte eine quer zur
Strömung der Prozeßluft verlaufende Rippe vorgesehen
ist,
Fig. 8 den Querschnitt einer Wärmetauschplatte gemäß
Fig. 7, die zum Auffangen von Kondensat geneigt ist
und
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers
mit Wärmetauschplatten, die im Gehäuse des Wärme
tauschers gelagert sind.
Wärmetauscher für Kondensationswäschetrockner werden in der Re
gel aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, hergestellt. Die
Verwendung von Kunststoff zur Herstellung solcher Wärmetauscher
ist nicht bekannt. Die aufgeheizte und durch die Wäschestücke
feuchte Prozeßluft umströmt die Wärmetauschelemente quer zur
Strömungsrichtung der in den Wärmetauschelementen geführten
Kühlluft, wird abgekühlt, wobei der in der Prozeßluft enthalte
ne Dampf kondensiert. Dadurch verringert sich der Feuchtegehalt
der Prozeßluft, die wieder aufgeheizt und den Wäschestücken
erneut zugeführt werden kann. Durch die Verwendung von Wärme
tauschplatten aus Kunststoff ergeben sich vielfältige Gestal
tungsmöglichkeiten, insbesondere im Hinblick auf die Verbesse
rung wärme- und stoffübertragender Eigenschaften der Wärmeaus
tauschflächen. Diese Wärmetauschplatten können in einem konti
nuierlichen Herstellungsprozeß aus Kunststoff extrudiert
werden, wodurch die Kosten zur Herstellung von Wärmetauschern
gesenkt werden.
Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers für
Kondensationswäschetrockner, bei dem drei übereinander angeord
nete Lagen von Wärmetauschplatten (1) in einem Gehäuse (19) ge
halten sind, wobei in einer horizontalen Lage je drei Wärme
tauschplatten (1) mit Abstand hintereinander angeordnet sind.
Die Prozeßluft strömt gemäß der Pfeile (17) in Längsrichtung
des Gehäuses (19) durch den Wärmetauscher, wobei sie die Wärme
tauschplatten (1) umströmt. Am Ende des Gehäuses (19) verläßt
die Prozeßluft den Wärmetauscher. Die quer zur Strömung der
Prozeßluft angeordneten Wärmetauschplatten (1) sind an nicht
dargestellten Führungskanäle für die Kühlluft angeschlossen und
werden gemäß der Pfeile (18) von der Kühlluft durchströmt. An
den Wärmetauschflächen der Wärmetauschplatten (1), die von
Kühlluft durchströmt werden, kühlt sich die Prozeßluft ab und
bildet Kondensat, das aufgefangen und abgeleitet wird.
Fig. 1 zeigt eine aus Kunststoff extrudierte Wärmetauschplatte
(1), die in Strömungsrichtung des Kühlmediums hohl ausgebildet
ist und in Strömungsrichtung verlaufende Stege (2), die obere
und untere Wärmetauschwände (3, 4) verbinden, aufweist. Die
Wärmetauschwände (3, 4) weisen jeweils äußere Flächen (3a, 4a)
und innere Flächen (3b, 4b) auf. Die Stege (2) dienen zum einen
zur Bildung von Kanälen (5) für die Führung der Kühlluft, zum
anderen versteifen sie die Plattenkonstruktion. Die Wärme
tauschplatte (1) besitzt im wesentlichen eine Quaderform, durch
die zwischen den Wärmetauschwänden (3, 4) gezogenen Stege (2)
entstehen Kanäle (5) mit rechteckigem Querschnitt. Jeder Kanal
(5) besitzt an jeder Wärmetauschwand (3, 4) zwei obere (3a bzw.
3b) und zwei untere Flächen (4a bzw. 4b), an der der Wärmeüber
gang zwischen Prozeßluft und Kühlluft stattfindet. Bei dem Aus
führungsbeispiel in Fig. 1 sind obere und untere Wärmetausch
wände (3, 4) der Kanäle (5) mit nach innen ragenden Ausprä
gungen (6) versehen, die über einen Großteil der Breite eines
Kanals (5) ausgebildet sind und in Längsrichtung der Kanäle (5)
mit Abstand hintereinander angeordnet sind.
Aus Fig. 5 ist zu erkennen, daß die Ausprägungen (6) in die an
sich glatten Wärmetauschwände (3, 4) hineingedrückt sind und
somit in etwa die gleiche Wandstärke aufweisen wie der glatte
Bereich der Wärmetauschwände (3, 4). Eine solche Strukturierung
der Wärmetauschwände (3, 4) vergrößert zum einen die Flächen
(3a, 3b, 4a, 4b) für einen Wärmeaustausch, zum anderen wird die
Strömung von Kühlluft und Prozeßluft vorteilhaft beeinflußt und
schließlich wird die Steifigkeit der Anordnung erhöht.
Die Ausbildung dieser Ausprägungen (6) in den Wärmetausch
platten (1) ist in einfacher Weise während des Extrudiervor
gangs zur Herstellung der Wärmetauschplatten (1) möglich. Es
können beispielsweise Masken mit der Negativform der Ausprä
gungen (6) während des Extrudierprozesses eingefügt werden,
durch Beaufschlagung der Masken mit Unterdruck wird der warme,
verformbare Kunststoff in die Vertiefungen der Masken gesaugt.
Es ist auch möglich, die Ausprägungen (6) von der Außenseite
der Wärmetauschplatte (1) her einzudrücken, indem von außen
angelegte Formen mit entsprechend den Ausprägungen (6) ange
ordnete Öffnungen mit Druck beaufschlagt werden.
Fig. 2 läßt erkennen, daß die Ausprägungen (6) an der Fläche
(3a) der Wärmetauschwand (3) eines Kanals (5) quer zur Längs
richtung des Kanals (5) ausgebildet sind und in Längsrichtung
des Kanals (5) parallel hintereinander mit einem Abstand, der
in etwa der Länge einer Ausprägung (6) entspricht, voneinander
angeordnet sind. Die Ausprägungen (6) sind mit weichen Run
dungen versehen, da zum einen scharfe Kanten Strömungsabrisse
verursachen, und zum anderen diese weichen Formen einfacher
herzustellen sind.
In Fig. 3 sind die Ausprägungen (6) der Fläche (3a) der Wärme
tauschwand (3) eines Kanals (5) zum einen als quer zur Längs
richtung des Kanals (5) ausgebildete Ausprägungen (6) wie in
Fig. 2 vorgesehen, zwischen je zwei solcher Ausprägungen (6)
sind jedoch drei nebeneinander angeordnete, in Strömungsrich
tung der Kanäle (5) ausgebildete Ausprägungen (7) eingebettet.
Diese Anordnungen von Ausprägungen (6, 7) können jeweils auf
oberen und unteren Flächen (3a, 3b, 4a, 4b) der Wärmetausch
wände (3, 4) eines Kanals (5) vorgesehen sein. Die hier be
schriebenen Anordnungen sind nur ein Auszug einer Vielzahl von
möglichen Profilen, Anzahl und Anordnung der Ausprägungen
bestimmen sich aus den strömungstechnischen und thermischen
Randbedingungen der zu lösenden Aufgabe.
Ein weiteres Beispiel für die Anordnung von Profilierungen
zeigt Fig. 4, in der eine zickzackförmige Ausprägung (9) symme
trisch zur Mittellängsachse des Kanals (5) zur Innenseite des
Kanals (5) hin ausgeprägt ist. Zusätzlich zur Zickzackausprä
gung (9) sind V-förmige Ausprägungen (8) in den jeweiligen Eck
bereichen der Zickzackausprägung (9) ausgeprägt.
Die Ausprägungen (6, 7, 8, 9) der Fig. 2, 3, 4 sind sicken
förmig in die Flächen (3a) der Wärmetauschplatte (1)
eingebettet.
In Fig. 6 ist eine Wärmetauschplatte (1) gezeigt, die mit einer
strömungstechnisch günstigen abgerundeten Flanke (10) versehen
ist. Diese Flanke (10) ist auf der Seite der Wärmetauschplatte
(1) angebracht, die gegen die einströmende Prozeßluft gerichtet
ist. Die Prozeßluft kann so strömungsgünstig um die Wärmetausch
platte (1) herumströmen. Der Wirkungsgrad des Trocknungsprozes
ses wird sowohl durch die Vergrößerung der Anströmflächen als
auch durch die Optimierung der Strömung der Wärmetauschmedien
verbessert.
Die Fig. 6 stellt weiterhin auch unterschiedliche Formen von
Stegen (11, 12, 13, 14, 15) zur Versteifung der Wärmetausch
platte (1) dar. Dabei können sich zur Mitte hin verengende
bikonkave (14) oder dreieckige (12, 13) Querschnitte zum Ein
satz kommen, die bei vorgegebenem Wärmestrom einen minimierten
Werkstoffaufwand haben. Der Abstand der Stege zueinander muß
dabei nicht notwendigerweise über die gesamte Breite der Wärme
tauschplatte (1) konstant sein, da sich die Abstände aus den
Wärme- und Stoffübergangsverhältnissen auf der Außenseite
bestimmen. Zudem kann vorgesehen sein, daß Stege nicht durch
gehend die obere Fläche der Wärmetauschplatte (1) mit der
unteren (4b) verbinden, sondern daß diese als einander gegen
überliegende Stege (11, 15) mit beispielsweise quadratischem,
rechteckigem (11) oder trapezförmigem (15) Querschnitt in
Längsrichtung der Kanäle (5) nur über einen Teil des Hohlraumes
ausgebildet sind. Dadurch wird beispielsweise ein Kanal (5)
verbreitert, gleichzeitig sorgen die Stege (11, 15) jedoch noch
für eine ausreichende Führung der Kühlluft. Es können sich
erhebliche Materialeinsparungen ergeben, die das Gewicht einer
Wärmetauschplatte (1) verringern.
Fig. 7 zeigt eine Wärmetauschplatte (1), bei der beispielsweise
während des Extrudiervorgangs entlang einer Kante (20) an der
oberen Fläche (3a) der Wärmetauschplatte (1) der im wesent
lichen quaderförmigen Wärmetauschplatte (1) eine Rippe (16)
angeformt wurde. Diese Rippe (16) ist insbesondere bei geneig
ten Wärmetauschplatten (1) von Vorteil. Ein Wärmetauscher be
steht entsprechend Fig. 9 aus einem Verbund übereinander ange
ordneter Wärmetauschplatten (1), bei denen beispielsweise eine
solche Rippe (16) die anströmende Prozeßluft (17) kurz vor dem
Austritt umlenken kann, um sie beispielsweise an der darüber
liegenden Wärmetauschplatte (1) vorbeiströmen zu lassen. Da
durch kann zusätzlich zur Fläche (3a) einer Wärmetauschplatte
(1) die untere Fläche (4a) einer darüberliegenden Wärmetausch
platte (1) bei einer Anordnung ähnlich Fig. 9 angeströmt
werden. Diese zusätzlichen Anströmflächen können den Wirkungs
grad der Trocknung weiter verbessern. Zudem kann diese Rippe
(16), wie es in Fig. 8 dargestellt ist, bei geneigter Wärme
tauschplatte (1) anfallendes Kondensat sammeln und abführen, so
daß es beispielsweise nicht in den Bereich der Prozeßluft der
darunterliegenden Wärmetauschplatten (1) gelangt.
Claims (12)
1. Wärmetauscher mit mindestens einer hohlen, im wesent
lichen quaderförmigen Wärmetauschplatte aus Kunststoff mit im
Hohlraum in Längsrichtung verlaufenden Zwischenwänden zur
Bildung von Strömungskanälen zur Führung eines Wärmetausch
mediums, insbesondere für Kondensationswäschetrockner, dadurch
gekennzeichnet, daß die inneren und/oder äußeren Flächen (3b,
4b, 3a, 4a) der Wärmetauschwände (3, 4) der Wärmetauschplatte
(1) mit Profilierungen (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16)
versehen sind.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Profilierungen als Stege (11, 12, 13, 14, 15) zwischen
den oberen und unteren Wärmetauschwänden (3, 4) ausgebildet
sind.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stege (12, 13, 14) die Zwischenwände bilden und ihr
Querschnitt sich über die Höhe ändert, insbesondere zur Mitte
der Wärmetauschplatte (1) hin abnimmt.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stege (11, 15) sich nur über einen Teil der Höhe des
Hohlraums erstrecken.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Profilierungen (6) als Ausprägungen (6, 7, 8, 9) an den
Flächen (3a, 3b, 4a, 4b) ausgebildet sind.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausprägungen (6) an den Flächen (3a, 3b, 4a, 4b) jedes
Kanals (5) quer zur Strömungsrichtung der Kühlluft mit Abstand
hintereinander angeordnet sind.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ausprägungen (6, 7, 8, 9) von der
inneren Fläche (3b, 4b) nach innen ragen.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ausprägungen (6, 7, 8, 9) von der
äußeren Fläche (3a, 4a) nach außen ragen.
9. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausprägungen (9) zick
zackförmig über die Länge der Kanäle (5) ausgebildet sind.
10. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß über die Länge eines Kanals
(5) an den Flächen (3a, 3b, 4a, 4b) des Kanals (5) parallel
nebeneinander angeordnete längsgerichtete Ausprägungen (7)
alternierend mit mindestens einer Ausprägung (6) ausgebildet
sind.
11. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 10 mit außen von Prozeßluft umströmten und innen von Kühl
luft durchströmten Wärmetauschplatten, dadurch gekennzeichnet,
daß an der Oberfläche der Wärmetauschplatte (1) an einer quer
zur Strömung der Prozeßluft liegenden Kante (20) eine von der
Oberfläche (3a) abragende längsverlaufende Rippe (16) vorge
sehen ist.
12. Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rippe (16) senkrecht abragt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3929004A DE3929004A1 (de) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | Waermetaeuscher |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3929004A DE3929004A1 (de) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | Waermetaeuscher |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3929004A1 true DE3929004A1 (de) | 1991-03-07 |
Family
ID=6388386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3929004A Withdrawn DE3929004A1 (de) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | Waermetaeuscher |
Country Status (1)
Country | Link |
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