EP1701124A1 - Tube and fin heat exchanger and fin for same - Google Patents

Abstract

u Through embossing, the flow direction of gas-like medium (7) forms a spike-like profile. At the tips of the spikes (9, 10, 11), there is a flow break for generating a turbulent flow pattern (13). The spike embossing may be periodically arranged at specific intervals (P) and between two opposing spikes (9, 11) the embossing height (PH) is such that the ratio of the height to the interval is either equal to or greater than 0.2 and is less than or equal to 0.25.The embossing height may be greater than 2 millimetres, preferably between 2.2 and 2.4 millimetres. There may be through-pipes (17) for heating rods, heating pipes or heating pipe rods, with the opening having no bordered edges.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lamelle für einen Lamellenwärmetauscher mit mehreren parallel angeordneten Lamellen zum Wärmeaustausch mit einem seitlich an die Lamellen anströmenden gasförmigen Medium, einen Lamellenwärmetauscher mit mehreren solchen Lamellen und eine Verwendung des Lamellenwärmetauschers.The invention relates to a blade for a fin heat exchanger with a plurality of parallel blades for heat exchange with a side of the slats flowing gaseous medium, a fin heat exchanger with a plurality of such fins and a use of the fin heat exchanger.

Bei Lamellenwärmetauschern ist eine Anzahl von in der Regel metallischen Lamellen parallel zueinander angeordnet und wird von einem oder mehreren Wärmeübertragungsrohren durchsetzt. Ein Lamellenwärmetauscher wird z. B. zur Kühlung oder Erwärmung gasförmiger Medien, insbesondere von Luft eingesetzt. Ein solcher Lamellenwärmetauscher zur Kühlung gasförmiger Medien ist z. B. in DE 197 09 176 A1 beschrieben. Durch das Wärmeübertragungsrohr strömt im Kühlbetrieb ein Kühlmittel, während durch den freien Raum zwischen den Lamellen das zu kühlende Medium strömt. Das abgekühlte Wärmeübertragungsrohr kühlt die Lamellen, die wiederum Wärme von dem strömenden gasförmigen Medium übernehmen.In finned heat exchangers, a number of generally metallic fins are arranged parallel to each other and is penetrated by one or more heat transfer tubes. A finned heat exchanger is z. B. used for cooling or heating gaseous media, in particular of air. Such a plate heat exchanger for cooling gaseous media is z. B. described in DE 197 09 176 A1. A coolant flows through the heat transfer tube in cooling operation, while the medium to be cooled flows through the free space between the slats. The cooled heat transfer tube cools the fins, which in turn absorb heat from the flowing gaseous medium.

Ohne besondere Maßnahmen ist die Strömung des gasförmigen Mediums im Wesentlichen laminar. Dementsprechend ist direkt an den Lamellen die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums gleich Null oder nur sehr gering und der Wärmeübergang begrenzt.Without special measures, the flow of the gaseous medium is substantially laminar. Accordingly, directly at the fins, the flow rate of the medium is zero or only very low and the heat transfer limited.

Ein besserer Wärmeaustausch wird durch turbulente Strömung erreicht. Bei bekannten Lösungen wird dazu die Lamelle bereichsweise geschlitzt und an den Schlitzen lappenartig nach außen gebogen. Die Strömung des gasförmigen Mediums reißt an dem Schlitz ab und muss sich als Anlaufströmung erst wieder an der Lamellenoberfläche anlegen. Gerade im Bereich dieser Anlaufströmung werden die höchsten örtlichen Wärme-übergänge erzielt. Bei Lamellenwärmetauschern, die zur Kühlung eingesetzt werden, kann sich Reif an der Lamellenoberfläche ablagern, der die Schlitze der Lamelle zusetzt. Um die Effizienz des Lamellenwärmetauschers aufrechtzuerhalten sind daher häufige Abtauvorgänge zur Entfernung des Reifs notwendig. Ebenso können sich geschlitzte Lamellen, die zur Erwärmung eines gasförmigen Mediums eingesetzt werden, mit Schmutz zusetzen. Diese Wärmetauscher müssen dann aufwendig gereinigt werden.A better heat exchange is achieved by turbulent flow. In known solutions, the slat is partially slotted and bent tab-like outwards on the slots. The flow of the gaseous medium breaks off at the slot and, as start-up flow, first has to rest against the lamellar surface. Especially in the area of this start-up flow, the highest local heat transfers are achieved. For finned heat exchangers, which are used for cooling, frost can deposit on the lamellar surface, which adds the slats to the slats. To maintain the efficiency of the finned heat exchanger, frequent defrosting operations are therefore necessary to remove the frost. Likewise slotted lamellae, which are used for heating a gaseous medium, can become clogged with dirt. These heat exchangers must then be cleaned consuming.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lamelle für einen Lamellenwärmetauscher und einen Lamellenwärmetauscher anzugeben, mit deren Hilfe dieser Nachteil des Standes der Technik vermieden werden kann und die einen effizienten Wärmeaustausch ermöglichen.The object of the present invention is to provide a fin for a fin heat exchanger and a fin heat exchanger, with the help of this disadvantage of the prior art can be avoided and allow efficient heat exchange.

Diese Aufgabe wird mit einer Lamelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. einem Lamellenwärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruches 6 gelöst. Eine besonders vorteilhafte Verwendung des Lamellenwärmetauschers ist Gegenstand des Anspruches 13. Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausgestaltungen gerichtet.This object is achieved with a blade having the features of claim 1 and a fin heat exchanger with the features of claim 6. A particularly advantageous use of the fin heat exchanger is the subject of claim 13. Subclaims are directed to preferred embodiments.

Eine erfindungsgemäße Lamelle weist eine Prägung auf, die in Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums ein zackenförmiges Profil hat, das derart geformt ist, dass an den Spitzen der Zacken ein Strömungsabriss zur Erzeugung eines turbulenten Strömungsmusters auftritt. Durch die Verwendung einer solchen zackenförmigen Prägung sind Schlitze in der Lamelle, die leicht mit Reif oder Schmutz zugesetzt werden können, nicht notwendig. Dennoch lässt sich mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung erreichen, dass die Strömung an den Spitzen der Zacken des zackenförmigen Profils abreißt und so die laminare Strömung an der Lamellenoberfläche unterbrochen wird. Es entsteht turbulente Strömung, deren Wirbel sich erst wieder an die Lamellenoberfläche anlegen müssen. Bei dieser Anlaufströmung ist der Wärmeübertrag besonders hoch.A lamella according to the invention has an embossing which has a serrated profile in the flow direction of the gaseous medium, the is shaped so that at the tips of the teeth a stall occurs to produce a turbulent flow pattern. By using such serrated embossing, slits in the sipe that can be easily added with frost or dirt are not necessary. Nevertheless, can be achieved with the embodiment of the invention that the flow breaks off at the tips of the teeth of the serrated profile and thus the laminar flow is interrupted at the fin surface. The result is turbulent flow, the vortex must first re-create the lamellar surface. In this start-up flow, the heat transfer is particularly high.

Das zackenförmige Profil kann unterschiedliche Ausgestaltungen haben. Besonders effektiv und einfach herstellbar ist ein zumindest bereichsweise periodisches Profil, das auch die Installation der einzelnen Lamellen eines Lamellenwärmetauschers vereinfacht.The jagged profile may have different configurations. Particularly effective and easy to produce is an at least partially periodic profile, which also simplifies the installation of the individual fins of a fin heat exchanger.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung stehen die Periode P und die zwischen zwei entgegengesetzt weisenden Spitzen des zackenförmigen Profils gemessene Prägungshöhe PH in vorbestimmter Beziehung zueinander. Der Quotient zwischen Prägungshöhe und Periode liegt vorteilhafterweise zwischen 0,2 und 0,25. Dieser Bereich gewährleistet, dass die "Täler" zwischen zwei Zacken nicht derart tief sind, dass ein zu großer Totraum entsteht, in dem keine Strömung mehr auftritt. Andererseits sind die Flanken der Zacken steil genug, um den Abriss der Strömung an den Zacken zu gewährleisten.In a particularly advantageous development, the period P and the embossed height PH measured between two oppositely pointing tips of the serrated profile are in a predetermined relationship to one another. The quotient between imprint height and period is advantageously between 0.2 and 0.25. This area ensures that the "valleys" between two points are not so deep that too much dead space is created, in which no flow occurs. On the other hand, the flanks of the tines are steep enough to ensure the torrential flow at the tines.

Besonders effizient ist ein Lamellenwärmetauscher mit erfindungsgemäßen Lamellen, wenn die Prägungshöhe PH größer als 2 mm ist, insbesondere in einem Bereich zwischen 2,2 mm und 2,4 mm. Dieses Maß für die Prägungshöhe ist gerade bei einer typischen Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Mediums von 1,5 bis 3,5 m/s besonders effektiv zur Bildung turbulenter Strömung.A lamellar heat exchanger with lamellae according to the invention is particularly efficient if the imprint height PH is greater than 2 mm, in particular in a range between 2.2 mm and 2.4 mm. This measure of embossing height is particularly effective in forming turbulent flow, especially at a typical gaseous medium flow rate of 1.5 to 3.5 m / s.

Ein erfindungsgemäßer Lamellenwärmetauscher zeichnet sich durch mehrere parallel angeordnete erfindungsgemäße Lamellen aus und hat unter anderem die bereits mit Bezug zu den einzelnen Lamellen geschilderten Vorteile.A plate heat exchanger according to the invention is characterized by a plurality of lamellae arranged in parallel in accordance with the invention and has, inter alia, the advantages already described with reference to the individual lamellae.

Um den Strömungsquerschnitt zwischen zwei Lamellen in Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums im wesentlichen konstant zu halten, ist es vorteilhaft, wenn die zackenförmigen Profile der einzelnen Lamellen des Lamellenwärmetauschers zueinander in Phase sind.In order to keep the flow cross-section between two lamellae substantially constant in the flow direction of the gaseous medium, it is advantageous if the jagged profiles of the individual lamellae of the lamellar heat exchanger are in phase with each other.

Für eine typische Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Mediums von 1,5 bis 3,5 m/s eignet sich besonders ein Lamellenabstand von 3 bis 8 mm, insbesondere in einem Bereich von zwischen 4 mm und 6 mm.For a typical flow velocity of the gaseous medium of 1.5 to 3.5 m / s is particularly suitable a fin spacing of 3 to 8 mm, in particular in a range of between 4 mm and 6 mm.

Lamellenwärmetauscher können von Wärmeübertragungsrohren durchsetzt sein, die Wärme mit den Lamellen austauschen um diese z. B. abzukühlen. Dabei kann es sich um ein einzelnes Wärmeübertragungsrohr handeln, das z. B. schlangenförmig durch die Lamellen geführt ist oder um mehrere parallel angeordnete, individuelle Wärmeübertragungsrohre. Ebenso können einzelne Wärmeübertragungsrohre außerhalb der parallel angeordneten Lamellen durch entsprechende Verbindungen zu einem schlangenförmigen Rohr verbunden sein. Im vorliegenden Text sind diese Alternativen umfasst, wenn allgemein von Wärmeübertragungsrohren gesprochen wird.Laminated heat exchangers can be interspersed by heat transfer tubes, the heat with the lamellae exchange these z. B. to cool. It may be a single heat transfer tube z. B. serpentine is guided by the slats or to a plurality of parallel, individual heat transfer tubes. Likewise, individual heat transfer tubes may be connected outside of the parallel slats by corresponding connections to a serpentine tube. In the present text these are Alternatives include when generally speaking of heat transfer tubes.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lamellenform kann bei Lamellenwärmetauschern eingesetzt werden, bei denen die Wärmeübertragungsrohre in rechtwinkligem Raster oder versetzt zueinander durch die Lamellen geführt sind. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Wärmeübertragungsrohre zueinander derart versetzt angeordnet, dass drei benachbarte Durchführungen für Wärmeübertragungsrohre ein etwa gleichschenkliges Dreieck bilden. Sowohl bei einer erfindungsgemäßen Lamelle als auch bei einem erfindungsgemäßen Lamellenwärmetauscher kann dabei das Verhältnis des Durchmessers eines Wärmeübertragungsrohres bzw. einer dafür vorgesehenen Durchführung zu der Länge eines Schenkels des Dreieckes z.B. zwischen 0,25 und 0,33 gewählt werden.The inventive design of the slat shape can be used in fin heat exchangers, in which the heat transfer tubes are guided in a rectangular grid or offset from one another by the slats. In a preferred embodiment, the heat transfer tubes are arranged offset to one another such that three adjacent passages for heat transfer tubes form an approximately isosceles triangle. In the case of a lamella according to the invention as well as a lamellar heat exchanger according to the invention, the ratio of the diameter of a heat transfer tube or a passage provided therefor to the length of a limb of the triangle, e.g. between 0.25 and 0.33 are chosen.

Es können Heizvorrichtungen zum Abtauen der Lamellen vorgesehen sein. So können durch die Lamellen nicht nur Wärmeübertragungsrohre sondern auch Heizrohre, Heizstabrohre oder Heizstäbe geführt sein. Durch Heizrohre kann ein heißes Medium geschickt werden um die Lamellen abzutauen. Heizstäbe können zum selben Zweck z.B. elektrisch geheizt werden. Schließlich dienen Heizstabrohre der einfachen Einführung von Heizstäben.There may be provided heaters for defrosting the fins. Thus, not only heat transfer tubes but also heating tubes, heating rod tubes or heating rods can be guided by the slats. Through heating pipes, a hot medium can be sent to defrost the slats. Heating rods can be used for the same purpose e.g. be electrically heated. Finally, heating rod tubes are used for the simple introduction of heating elements.

Bei einer in der Herstellung besonders günstigen Ausführungsform befinden sich die Heizstabrohre, Heizrohre oder Heizstäbe zwischen je zwei Wärmeübertragungsrohren, deren Verbindungslinie schräg zur Strömungsrichtung ist. Bei der Herstellung eines solchen Lamellenwärmetauschers kann die Lamelle in gewünschter Größe einfach geschnitten werden.In a particularly favorable embodiment in the production, the heating rod tubes, heating tubes or heating rods between each two heat transfer tubes whose connecting line is oblique to the flow direction. In the production of such a finned heat exchanger The slat can be easily cut to the desired size.

Bei bekannten Lösungen für Lamellenwärmetauscher mit Heizrohren, Heizstabrohren bzw. Heizstäben sind die dafür in den Lamellen vorgesehenen Durchführungen an ihren Rändern aufgebördelt. Auch bei dem erfindungsgemäßen Lamellenwärmetauscher mit geprägten Lamellen und den erfindungsgemäßen Lamellen können die Durchführungen für die Heizrohre, Heizstäbe bzw. Heizstabrohre aufgebördelt sein. Um den Strömungswiderstand für das durch den Lamellenwärmetauscher strömende gasförmige Medium nicht zu hoch werden zu lassen, wird jedoch bei einer Weiterbildung der Erfindung auf die Aufbördelung verzichtet. Erstaunlicherweise wird der Wärmeübertrag dadurch nicht wesentlich verschlechtert. Um den Wärmeübertrag noch weiter zu verbessern, können bei einer Ausgestaltung mit Heizrohren oder Heizstabrohren die Rohre in den Öffnungen der Lamellen aufgeweitet werden, so dass sie in den Lamellen fest verpresst sind.In known solutions for finned heat exchangers with heating pipes, Heizstabrohren or Heizstäben provided for in the slats bushings are crimped at their edges. Also, in the finned heat exchanger according to the invention with embossed fins and lamellae according to the invention, the bushings for the heating pipes, heating rods or Heizstabrohre can be crimped. In order to make the flow resistance for the flowing through the finned heat exchanger gaseous medium is not too high, however, is waived in a further development of the invention to the flanging. Surprisingly, the heat transfer is not significantly deteriorated thereby. In order to improve the heat transfer even further, the tubes can be widened in the openings of the slats in an embodiment with heating pipes or Heizstabrohren so that they are firmly pressed in the slats.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Lamellenwärmetauschers zur Kühlung, insbesondere von Luft, da es dabei besonders leicht zur Reifbildung kommen kann.Particularly advantageous is the use of a fin heat exchanger according to the invention for cooling, in particular of air, since it can be particularly easy to frost formation.

Die Erfindung wird anhand der anliegenden Figuren im Detail erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1

eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts aus einem Lamellenblock eines erfindungsgemäßen Lamellenwärmetauschers,

Fig. 2

eine seitliche Draufsicht auf einen Ausschnitt aus einem Lamellenblock der Figur 1,

Fig. 3

eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Lamelle, und

Fig. 4

eine seitliche Draufsicht auf diese Lamelle in Blickrichtung IV der Fig. 3.

The invention will be explained in detail with reference to the attached figures. It shows

Fig. 1

a perspective view of a section of a fin block of a fin heat exchanger according to the invention,

Fig. 2

2 is a side plan view of a detail of a lamella block of FIG. 1,

Fig. 3

a plan view of a blade according to the invention, and

Fig. 4

a lateral plan view of this lamella in the direction of view IV of Fig. 3rd

In Fig. 1 ist der Ausschnitt aus einem Lamellenpaket eines Lamellenwärmetauschers gezeigt, der im Folgenden am Beispiel eines Luftkühlers beschrieben wird. Das Lamellenpaket besteht aus einer großen Anzahl Lamellen, von denen hier nur drei dargestellt sind. In Richtung 7 wird Luft durch den Lamellenwärmetauscher geströmt, die sich an den Lamellen 1, 3, 5 abkühlt. Diese sind dazu von Wärmeübertragungsrohren durchsetzt, die Wärme von den Lamellen abführen und an ein Kühlmittel abgeben, das in den Rohren fließt. Die Wärmeübertragungsrohre sind der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1 nicht gezeigt.In Fig. 1, the detail of a disk set of a fin heat exchanger is shown, which will be described below using the example of an air cooler. The disk pack consists of a large number of disks, of which only three are shown here. In direction 7, air is passed through the finned heat exchanger, which cools at the fins 1, 3, 5. These are interspersed with heat transfer tubes that dissipate heat from the fins and give off to a coolant flowing in the tubes. The heat transfer tubes are not shown in FIG. 1 for the sake of clarity.

Mehrfach vorhandene Elemente, also hier z. B. nach oben weisende Zacken 9 sind nicht notwendigerweise alle mit einem Bezugszeichen versehen.Multiple elements, so here z. B. up-facing teeth 9 are not necessarily all provided with a reference numeral.

Die einzelnen Lamellen sind zackenförmig geprägt. Im Wesentlichen ist die Prägung zumindest insofern periodisch, dass immer drei Zacken 9 direkt nebeneinander angeordnet sind. Zwischen den in Fig. 1 nach oben weisenden Zacken 9 liegen nach unten weisende Zacken 11. Nur zwischen einzelnen nach oben weisenden Zacken befindet sich ein schmaler waagerechter Bereich 12 im Bereich der Heizstabdurchführungen 17 (siehe Fig. 3), um z.B. das Ablaufen von Tauwasser von der Lamelle zu vereinfachen.The individual lamellae are embossed. In essence, the embossing is periodic at least insofar that always three prongs 9 are arranged directly next to each other. Between the in Fig. 1 upwardly pointing serrations 9 are down-facing spikes 11. Only between individual up-facing spikes is a narrow horizontal Area 12 in the field of Heizstabdurchführungen 17 (see Fig. 3), for example, to facilitate the drainage of condensation from the lamella.

Fig. 2 zeigt eine seitliche Draufsicht auf den Ausschnitt des Lamellenblocks. Der Abstand zweier nach oben weisender Zacken 9 ist als Periode P bezeichnet. Der Abstand der Lamellen ist mit A bezeichnet, während die Prägungshöhe, die die Höhe zwischen einer nach oben weisenden und einer nach unten weisenden Spitze angibt, mit PH bezeichnet ist. 13 bezeichnet am Beispiel der Zacke 10 die Entstehung turbulenter Strömung, die durch das Abreißen der Strömung an der Spitze der benachbarten Zacke 10 erzeugt wird.FIG. 2 shows a lateral plan view of the section of the lamella block. FIG. The distance between two upwardly pointing serrations 9 is designated as period P. The spacing of the lamellae is designated A, while the embossing height, which indicates the height between an upwardly pointing and a downwardly pointing tip, is designated by PH. 13 denotes the example of the tine 10, the formation of turbulent flow, which is generated by the tearing of the flow at the top of the adjacent tine 10.

Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf eine Lamelle, wobei hier auch die Durchführungen 15 für die Wärmeübertragungsrohre und Durchführungen 17 für Heizstabrohre gezeigt sind.Fig. 3 shows the top view of a lamella, here also the passages 15 for the heat transfer tubes and bushings 17 are shown for Heizstabrohre.

In nicht gezeigter Weise sind durch die Wärmeübertragungsrohrdurchführungen 15 die Wärmeübertragungsrohre geführt, die im beschriebenen Kühlbetrieb Wärme von den Lamellen abtransportieren sollen. Durch die bördelfreien Durchführungen für die Heizstabrohre sind in ebenfalls nicht gezeigter Weise Heizstabrohre geführt, die durch inneres Aufweiten nach dem Durchschieben in den Lamellen verpresst worden sind. Durch die Heizstabrohre 17 können Heizstäbe auf einfache Weise eingeführt werden, mit deren Hilfe die Lamelle z. B. abgetaut werden kann, um Reif zu entfernen. Auch die Wärmeübertragungsrohre sind durch inneres Aufweiten in den Öffnungen der Lamellen verpresst.In a manner not shown, the heat transfer tubes 15 are guided through the heat transfer tube bushings, which are to remove heat in the described cooling operation of the slats. Through the flare-free bushings for the Heizstabrohre Heizstabrohre are also performed in a manner not shown, which have been pressed by internal expansion after pushing through the slats. By Heizstabrohre 17 heating elements can be easily inserted, with the help of the lamella z. B. can be defrosted to remove frost. The heat transfer tubes are pressed by internal expansion in the openings of the slats.

Die Wärmeübertragungsrohrdurchführungen 15 sind in einem Raster derart angeordnet, dass drei benachbarte Wärmeübertragungsrohre ein gleichschenkliges Dreieck bilden. Das Verhältnis des Durchmessers eines Wärmeübertragungsrohres bzw. einer Wärmeübertragungsrohrdurchführung 15 zu der Länge eines Schenkels des Dreieckes beträgt z.B. zwischen 0,25 und 0,33. In der gezeigten Anordnung befinden sich die Heizstabrohrdurchführungen 17 jeweils zwischen zwei Wärmeübertragungsrohrdurchführungen 15.The heat transfer tube ducts 15 are arranged in a grid such that three adjacent heat transfer tubes form an isosceles triangle. The ratio of the diameter of a heat transfer tube or passage 15 to the length of a leg of the triangle is e.g. between 0.25 and 0.33. In the arrangement shown, the Heizstabrohrdurchführungen 17 are each between two heat transfer tube ducts 15th

Die Ausbildung des Lamellenwärmetauschers mit zackenförmig geprägten Lamellen hat sich als besonders günstig für so genannte versetzte Systeme erwiesen, in denen die einzelnen Wärmeübertragungsrohrdurchführungen wie in Fig. 3 dargestellt nicht in einem rechtwinkligen Raster angeordnet sind. Im Gegensatz zu einer fluchtenden Anordnung wird hier die Ausbildung einer turbulenten Strömung noch weiter unterstützt.The design of the plate heat exchanger with serrated lamellae has proven to be particularly favorable for so-called offset systems in which the individual heat transfer tube bushings as shown in Fig. 3 are not arranged in a rectangular grid. In contrast to an aligned arrangement here the formation of a turbulent flow is further supported.

Fig. 4 zeigt eine seitliche Ansicht in Blickrichtung IV, wie sie in Fig. 3 angedeutet ist. Hier ist insbesondere erkennbar, dass die Durchführungen 17 für die Heizstäbe keine Aufbördelungen aufweisen. Die Aufbördelungen der Wärmeübertragungsrohrdurchführungen 15 sind mit 16 bezeichnet.4 shows a side view in the viewing direction IV, as indicated in FIG. 3. Here it can be seen in particular that the bushings 17 for the heating elements have no Aufbördelungen. The flanges of the heat transfer tube bushings 15 are designated 16.

Die Heizstabrohrdurchführungen 17 unterstützen die Bildung der turbulenten Strömung. In der Regel sind nicht alle Durchführungen tatsächlich von Heizstabrohren durchsetzt. Die nicht verwendeten Heizstabrohrdurchführungen fördern den Strömungsabriss und die Bildung der turbulenten Strömung. Um den Strömungswiderstand für das durch das Lamellenpaket strömende Gas nicht zu hoch werden zu lassen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Heizstabrohrdurchführungen 17 keine Randbördelung aufweisen, wie es in der seitlichen Ansicht der Fig. 4 erkennbar ist.The Heizstabrohrdurchführungen 17 support the formation of turbulent flow. As a rule, not all feedthroughs are actually penetrated by heating rod tubes. The unused heater tube feedthroughs promote stall and turbulent flow formation. In order not to let the flow resistance for the gas flowing through the disk pack be too high, it has proved to be advantageous if the Heizstabrohrdurchführungen 17 no edge flanging have, as can be seen in the side view of FIG.

Ein erfindungsgemäßer Lamellenwärmetauscher wird wie folgt z. B. als Luftkühler verwendet. Durch die in den Figuren nicht gezeigten Wärmeübertragungsrohre wird in an sich bekannter Weise Kühlmittel gefördert.An inventive plate heat exchanger is z. B. used as an air cooler. By the heat transfer tubes, not shown in the figures, coolant is conveyed in a conventional manner.

Die zu kühlende Luft 7 wird zwischen den Lamellen durch das Lamellenpaket geschickt. An den Spitzen der Zacken 9, 10, 11 der Lamellen 1, 3, 5 wird der Luftstrom abgelenkt und reißt an den Spitzen ab. Dadurch entsteht eine turbulente Strömung 13, die beispielhaft an einer Zacke 10 der Lamelle 3 in Fig. 2 dargestellt ist. Die turbulente Luftströmung muss sich erst wieder an die Lamellenoberfläche anlegen. Bei diesem Anströmvorgang wird sehr effektiv Wärme übertragen. Die Erzeugung der turbulenten Luftströmung 13 verhindert die Ausbildung einer laminaren Strömung, die für den Wärmeübertrag sehr ineffizient wäre, weil direkt an der Lamelle selbst eine stehende Luftschicht vorhanden wäre.The air to be cooled 7 is sent between the slats through the disk pack. At the tips of the teeth 9, 10, 11 of the slats 1, 3, 5, the air flow is deflected and breaks off at the tips. This results in a turbulent flow 13, which is exemplified at a tine 10 of the blade 3 in Fig. 2. The turbulent air flow must first rest against the lamellar surface. Heat is transferred very effectively during this approach. The generation of the turbulent air flow 13 prevents the formation of a laminar flow, which would be very inefficient for heat transfer, because directly on the blade itself a standing air layer would be present.

Bildet sich durch die Abkühlung der Luft Reif an der Lamelle oder den Wärmeübertragungsrohren, wird dieser mit Hilfe von durch die Heizstabrohre geführten, z. B. elektrisch beheizten Heizstäben, abgetaut.Formed by the cooling of the air frost on the lamella or the heat transfer tubes, this is guided by means of guided by the Heizstabrohre, z. B. electrically heated heating rods, defrosted.

Die Prägungshöhe wird für eine Luftgeschwindigkeit von 1,5 bis 3,5 m/s z.B. zwischen 2,2 mm bis 2,4 mm und der Lamellenabstand zwischen 3 mm und 8 mm gewählt. Die Periode ist derart gewählt, dass der Quotient zwischen Prägungshöhe und Periode zwischen 0,2 und 0,25 liegt.The embossing height is selected for an air velocity of 1.5 to 3.5 m / s, for example, between 2.2 mm to 2.4 mm and the fin spacing between 3 mm and 8 mm. The period is chosen such that the quotient between imprint height and period lies between 0.2 and 0.25.

Die besondere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lamellen und des erfindungsgemäßen Lamellenwärmetauschers gewährleistet eine optimale Ausbildung von turbulenter Strömung an der Lamellenoberfläche, ohne dass die Gefahr besteht, dass wie beim Stand der Technik Schlitze in den Lamellen durch Reif zugesetzt werden. Das erfindungsgemäße System ermöglicht daher auch über längere Zeiträume einen effektiven Betrieb und verringert die notwendige Anzahl von Abtauvorgängen. Die geeignete Auswahl der Dimensionen der geprägten Lamelle führt zu einem besonders effektiven Wärmeaustausch zwischen Lamelle und strömendem Medium.The particular configuration of the lamellae according to the invention and of the lamellar heat exchanger according to the invention ensures optimal formation of turbulent flow on the lamellar surface, without the risk that, as in the prior art, slits in the lamellae are added by frost. Therefore, the system according to the invention allows effective operation over longer periods of time and reduces the necessary number of defrosting operations. The appropriate selection of the dimensions of the embossed lamella leads to a particularly effective heat exchange between the lamella and the flowing medium.

Zur Verbesserung des Wärmeübertrages können die Heizstabrohre bzw. Heizrohre durch Aufweitung in den Öffnungen 17 verpresst sein. So kann mit verpressten Rohren während des Heizens eine höhere Lamellentemperatur bei gleichzeitig geringerer Oberflächentemperatur des Heizstabrohres bzw. Heizrohres erreicht werden. Dadurch wird eine unerwünschte Dampfbildung am Heizstabrohr bzw. Heizrohr beim Abtauen verringert.To improve the heat transfer, the heating rod tubes or heating tubes can be compressed by widening in the openings 17. So can be achieved with compressed tubes during heating a higher fin temperature at the same time lower surface temperature of the Heizstabrohres or heating tube. As a result, undesired vapor formation on the heating rod tube or heating tube during defrosting is reduced.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 3, 51, 3, 5

Lamellelamella

77

Strömung des gasförmigen MediumsFlow of the gaseous medium

9, 10, 119, 10, 11

Zacken der LamellenprägungSerrations of the lamella embossing

1212

waagrechte Bereiche der Lamellenprägunghorizontal areas of lamella embossing

1313

turbulente Strömungturbulent flow

1515

Durchführungen für WärmeübertragungsrohreFeedthroughs for heat transfer tubes

1616

Aufbördelungflaring

1717

HeizstabrohrdurchführungenHeizstabrohrdurchführungen

PP

Periode der LamellenprägungPeriod of lamella embossing

PHPH

Prägungshöhe der LamellenprägungEmbossing height of the lamella embossing

AA

Lamellenabstandfin spacing

Claims (15)

Lamelle für einen Lamellenwärmetauscher mit mehreren parallel angeordneten Lamellen zum Wärmeaustausch mit einem seitlich an die Lamellen anströmendem gasförmigem Medium,
gekennzeichnet durch
eine Prägung, die in Strömungsrichtung (7) des gasförmigen Mediums ein zackenförmiges Profil hat, das derart geformt ist, dass an den Spitzen der Zacken (9, 10, 11) ein Strömungsabriss zur Erzeugung eines turbulenten Strömungsmusters (13) auftritt.Lamella for a plate heat exchanger with a plurality of lamellae arranged in parallel for heat exchange with a gaseous medium flowing laterally against the lamellae,
marked by
an embossment which has a serrated profile in the flow direction (7) of the gaseous medium, which is shaped such that a stall occurs at the tips of the serrations (9, 10, 11) to produce a turbulent flow pattern (13). Lamelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zackenförmige Prägung zumindest bereichsweise in etwa periodisch ist.Lamella according to claim 1,
characterized in that
the serrated embossment is at least regionally approximately periodic. Lamelle nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Periode P und die zwischen zwei entgegengesetzt weisenden Spitzen (9, 11) der zackenförmigen Prägung gemessene Prägungshöhe PH folgende Beziehung erfüllen: $$0,2\le \mathrm{P}\mathrm{H}/\mathrm{P}\le 0,25.$$

Lamella according to claim 2,
characterized in that
the period P and the imprint height PH measured between two oppositely pointing tips (9, 11) of the serrated embossing have the following relationship: $$0.2\le \mathrm{P}\mathrm{H}/\mathrm{P}\le 0.\mathrm{25th}$$

Lamelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zwischen zwei entgegengesetzt weisenden Spitzen (9, 11) der zackenförmigen Prägung gemessene Prägungshöhe PH größer als 2mm ist, vorzugsweise etwa 2,2 mm bis 2,4mm beträgt.Lamella according to one of claims 1 to 3,
characterized in that
the embossed height PH measured between two oppositely pointing tips (9, 11) of the serrated embossment is greater than 2 mm, preferably approximately 2.2 mm to 2.4 mm. Lamelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch
Durchführungsöffnungen (17) für Heizrohre, Heizstäbe oder Heizstabrohre, wobei die Öffnungen keine aufgebördelten Ränder haben.Lamella according to one of claims 1 to 4,
marked by
Through openings (17) for heating pipes, heating rods or Heizstabrohre, wherein the openings have no flared edges. Lamellenwärmetauscher mit mehreren parallel angeordneten Lamellen (1, 3, 5) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.Laminated heat exchanger with a plurality of parallel lamellae (1, 3, 5) according to one of claims 1 to 5. Lamellenwärmetauscher nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Prägungen der parallel angeordneten Lamellen (1, 3, 5) in Phase sind.Laminated heat exchanger according to claim 6,
characterized in that
the embossments of the parallel lamellae (1, 3, 5) are in phase. Lamellenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstand A der Lamellen 3 bis 8 mm, vorzugsweise zwischen 4 mm und 6 mm beträgt.Laminated heat exchanger according to one of claims 6 or 7,
characterized in that
the distance A of the slats is 3 to 8 mm, preferably between 4 mm and 6 mm. Lamellenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lamellen (1, 3, 5) jeweils Durchführungen für mehrere Wärmeübertragungsrohre aufweisen, die zum Wärmeaustausch mit den Lamellen dienen, wobei drei benachbarte Durchführungen (15) für Wärmeübertragungsrohre jeweils ein etwa gleichschenkliges Dreieck bilden.Laminated heat exchanger according to one of claims 6 to 8,
characterized in that
the lamellae (1, 3, 5) each have passages for a plurality of heat transfer tubes, which serve for heat exchange with the lamellae, wherein three adjacent passages (15) for heat transfer tubes each form an approximately isosceles triangle. Lamellenwärmetauscher nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verhältnis zwischen dem Durchmesser einer Wärmeübertragungsrohrdurchführung (15) und der Länge eines Schenkels des Dreieckes zwischen 0,25 und 0,33 liegt.Laminated heat exchanger according to claim 9,
characterized in that
the ratio between the diameter of a heat transfer tube bushing (15) and the length of a leg of the triangle is between 0.25 and 0.33. Lamellenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lamellen (1, 3, 5) parallel zu den Wärmeübertragungsrohren von einem oder mehreren Heizrohren, Heizstäben oder Heizstabrohren zum Abtauen durchsetzt sind, wobei die Heizrohre, Heizstäbe oder Heizstabrohre jeweils fluchtend zwischen je zwei Wärmeübertragungsrohren (15) angeordnet sind, deren Verbindungslinie schräg zur Strömungsrichtung der gasförmigen Mediums ist.Laminated heat exchanger according to one of claims 9 or 10,
characterized in that
the lamellae (1, 3, 5) are interspersed parallel to the heat transfer tubes of one or more heating tubes, heating rods or heating rods for defrosting, wherein the heating tubes, heating rods or Heizstabrohre are each arranged in alignment between each two heat transfer tubes (15) whose connecting line obliquely to Flow direction of the gaseous medium is. Lamellenwärmetauscher nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Heizrohre, Heizstäbe oder Heizstabrohre durch Öffnungen (17) in den Lamellen (1, 3, 5) geführt sind, die keine aufgebördelten Ränder haben.Laminated heat exchanger according to claim 11,
characterized in that
the heating tubes, heating rods or Heizstabrohre through openings (17) in the slats (1, 3, 5) are guided, which have no flared edges. Lamellenwärmetauscher nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
Heizrohre oder Heizstabrohre vorgesehen sind, die durch Aufweitung in Öffnungen (17) der Lamellen (1, 3, 5) verpresst sind.Laminated heat exchanger according to claim 12,
characterized in that
Heating pipes or Heizstabrohre are provided which are compressed by widening in openings (17) of the slats (1, 3, 5). Verwendung eines Lamellenwärmetauschers nach einem der Ansprüche 6 bis 13 zur Kühlung oder Erwärmung eines gasförmigen Mediums.Use of a plate heat exchanger according to one of claims 6 to 13 for cooling or heating a gaseous medium. Verwendung nach Anspruch 14 zur Kühlung oder Erwärmung von Luft.Use according to claim 14 for cooling or heating air.

Images