EP2972040B1 - Kondensatorbaugruppe für kältemittel - Google Patents
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- EP2972040B1 EP2972040B1 EP14709946.9A EP14709946A EP2972040B1 EP 2972040 B1 EP2972040 B1 EP 2972040B1 EP 14709946 A EP14709946 A EP 14709946A EP 2972040 B1 EP2972040 B1 EP 2972040B1
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Definitions
- the invention relates to a capacitor assembly according to the preamble of claim 1.
- FR 2 915 793 discloses such a capacitor assembly.
- refrigerant R1234yf instead of the previous refrigerant R134a results in motor vehicle air conditioners not negligible power reductions in the area of the refrigerant circuit.
- a greater undercooling of the already liquefied refrigerant is possible, i.
- the refrigerant is cooled in a subcooling to a temperature which is below the condensation temperature of the refrigerant.
- a capacitor assembly of a motor vehicle air conditioning system for refrigerants with such an approach to increase performance is for example from DE 10 2010 039 511 A1 known.
- This known capacitor assembly provides a header on a first longitudinal side of the refrigerant condenser assembly, two header tubes, heat transfer tubes in an overheating area for cooling the vapor refrigerant, a condensing area for condensing the refrigerant, and a subcooling area in which the subcooling area is formed with three cooling sections, at least two heat exchanger tubes being parallelly fluidly supplied with the refrigerant as a first subcooler parallel section; the first subcooler parallel portion empties refrigerant into a first subcooling intermediate flow channel.
- This first subcooling intermediate flow channel opens into at least two heat exchanger tubes as a second subcooler parallel section.
- This second subcooler parallel section opens into a second subcooling intermediate flow channel.
- the second subcooling intermediate flow channel opens into at least two heat exchanger tubes as the third subcooler parallel section, an outlet opening being arranged on a second longitudinal side of the refrigerant condenser subassembly.
- the percentage of the heat exchanger tubes of the first group results 26.162 ln S / dm 2 - 35.746 ⁇ P ⁇ 25,49 ln S / dm 2 - 32.842
- Such a configuration is particularly applicable for capacitors with a subcooling region, which has three cooling sections, each with at least two tubes in each cooling section.
- both R134, R1234yf but also other refrigerants can be used, which have approximately comparable properties with R 134 or R1234yf.
- the percentage is preferably given by 26.162 ln S / dm 2 - 40.746 ⁇ P ⁇ 26,126 ln S / dm 2 - 30 and preferably at a ratio of Lh to Lv of 1.0 25,49 ln S / dm 2 - 35 ⁇ 25,49 ln S / dm 2 - 27.842
- the capacitor assembly has at least four regions connected in series, wherein the first region of the series-connected regions occupies said percentage of the entire end surface.
- the percentage of the series-connected regions in the normal flow direction of the refrigerant can decrease from the first region to the second region.
- the percentage of the series-connected regions in the normal flow direction of the refrigerant can decrease from the second region to the third region.
- the percentage of the series-connected regions in the normal flow direction of the refrigerant decreases at the beginning of the series and is constant at the end of the series.
- the percentage of the first region of six regions connected in series in the normal flow direction of the refrigerant is greater than the percentage of the second region, and the percentage of the third region is preferably the same as the percentage of the fourth Area, the fifth area and the sixth area.
- the percentage of the first region of six regions connected in series in the normal flow direction of the refrigerant is preferably twice as large as the percentage of the second region, and the percentage of the third region is preferably the same percentage of the fourth region, the fifth region, and the sixth region, wherein the sum of the percentages of the third, fourth, fifth, and sixth regions is preferably equal to the percent of the second region, and the percent of the first region is preferably equal is large as the sum of the percentages of the remaining ranges.
- the deflection regions are preferably arranged within manifolds, wherein the refrigerant-receiving volume of the manifolds in the normal flow direction of the refrigerant in a first deflection region between the first region and the second region is preferably greater than in a second deflection region between the second region and the third region a collecting container is preferably arranged after the third region.
- the invention is particularly suitable for capacitor assemblies with three-flow subcooling, each with at least two heat exchanger tubes, but can also be used for other capacitor assemblies, for example, with einflutigem subcooling and dreiflutigem condensation region.
- a capacitor assembly 1 which is part of an automotive air conditioning system (not shown in detail) with a arranged in a refrigerant circuit evaporator and a compressor, has, arranged laterally, a first and second longitudinal side L1 and L2.
- the capacitor assembly 1 is usually installed in a motor vehicle such that the two longitudinal sides L1, L2 extend substantially in the vertical direction (y-direction) and are arranged spaced from each other in the z-direction.
- the depth of the capacitor assembly 1 extends in the x-direction, the x-direction corresponding to the direction of air flow through the capacitor assembly 1, i. opposite to the normal direction of travel of the vehicle runs. Corresponding directions are used below to describe the capacitor assembly 1.
- an inlet opening 2 is arranged, through which refrigerant circulated in the refrigerant circuit, in the present case R1234yf, enters the capacitor assembly 1.
- a presently continuous collecting pipe 3 is arranged on each longitudinal side L1, L2 of the capacitor assembly 1.
- the headers 3 are connected via heat exchanger tubes 4, formed by flat tubes, in a known manner with each other.
- baffles are arranged to specify the flow path (indicated schematically by arrows in the drawing) of the refrigerant through the heat exchanger tubes 4 and separate individual deflection regions from each other.
- corrugated fins 5 are in a known manner arranged, which are in thermal and mechanical connection with the heat exchanger tubes 4 and enlarge the heat transfer surface of the heat exchanger tubes 4 and thus the capacitor assembly 1.
- the heat-transferring area of the condenser assembly 1 flows in a significantly larger, upper area in a z-shaped manner, whereby the height and thus the number of heat exchanger tubes 4 arranged in parallel and flowed through in one direction are greatly reduced downwards before the refrigerant at the lower end this upper portion obliquely opposite to the inlet port 2 flows into a collecting tank 6 constructed in a conventional manner in parallel with the collecting pipe 3 arranged on the second longitudinal side L2, in which a dryer and filter (not shown) is arranged.
- These individual areas A-C are each connected in series via said deflection areas. Due to the function, namely that the superheated, gaseous refrigerant is cooled to a saturation temperature in the corresponding upper region of the capacitor assembly 1, the first region A is also referred to as the overheating region.
- the second and third regions B and C are referred to collectively as the condensation region, since in this region the refrigerant cooled to the saturation temperature condenses and then passes as liquid into the collecting container 6.
- a subcooling region 7 is provided as a smaller, lower region as a further part of the capacitor assembly 1, to which the refrigerant liquefied in the condensation region is supplied.
- this subcooling region 7 is likewise flowed through in Z-shape, starting from the lower end region of the collecting container 6.
- the subcooling region 7 is, corresponding to FIG DE 10 2010 039 511 A1 , formed by three cooling sections, each by two mutually parallel heat exchanger tubes, and arranged therebetween deflection in the manifolds 3, wherein at the end of the refrigerant passes through the arranged on the first longitudinal side of the collection tube 3 3 to an outlet opening 8.
- these heat exchanger tubes are referred to as areas D, E and F in the order of the normal flow of refrigerant.
- the deflection of the refrigerant in the subcooling region 7 between the individual cooling sections is present in the headers 3 by baffles, corresponding to the deflection in the larger, upper area, but it can also be done in any other way, ie the headers 3, for example, above the subcooling. 7 ends and the deflection can be done by separately formed deflection.
- the manifolds 3, the heat exchanger tubes 2, the corrugated fins 5 and possibly the deflection areas are usually made of metal, in this case made of aluminum.
- the individual components are presently materially connected as solder joints with each other, but also another production with a corresponding structure is conceivable.
- all heat exchanger tubes 4 are formed with mutually corresponding and over the length of the heat exchanger tubes 4 constant free flow cross-sections, and all heat exchanger tubes 4 are arranged equidistantly over the height of the capacitor assembly 1.
- the entire flow path of the refrigerant within the heat transfer area AC and corresponding to the subcooling DE results due to the deflection respectively approximately 3 x Lh, wherein within the individual areas AF each have a plurality of parallel heat exchanger tubes 4 are provided, and the number of parallel heat exchanger tubes. 4 in the areas A, B, C respectively in the direction of the flow path decreases.
- the number of heat exchanger tubes 4 connected in parallel in regions D-E is presently constant. It can also correspond to the number of heat exchanger tubes in the area C connected in parallel. In the present case, the number of heat exchanger tubes connected in parallel in the regions C-F is two in each case.
- Essential for optimizing the cooling capacity of the condenser assembly 1 is the ratio of the aboard exclusivelytragerrohraniere (and thus the area ratio with respect to the end face S) of the first area A, hereinafter referred to as nA, the chimneyübertragerrohraniere nB of the second area B.
- nA the ratio of the nuclear radicals of the first area A
- nB the quantity of the nuclear radicals of the first area A
- the influence of the third area C with nC heat exchanger tubes is of minor importance for performance The condenser assembly 1.
- the heat exchanger tube number in the fourth to sixth range nD, nE, nF is also of minor importance.
- the percentage of the first region A is about 10% below.
- the abovementioned ratio is valid, in particular, for end faces S in the range from 10 to 30 dm 2 , in particular in the range from 15 to 25 dm 2 , the plurality of capacitors used in the vehicle area having a correspondingly large end face S.
- the second area B is formed approximately the same size as the third to sixth area C-F together.
- a corresponding ratio to the percentage design of the first region A with respect to the entire heat-transferring end face S can also be used if the subcooling region is not formed as described above but in three-flowed, two-flow or multiple flow, the number of flat tubes in the subcooling region totaling at least 6 to 16 is.
- the o.g. Equation for P can also be used for nE and / or nF equal to zero, provided that the sum of the heat exchanger tubes in the subcooling range is in the range 6 to 16.
- the manifolds 3 may also be formed by individual, separately formed deflection regions, in particular can reduce their flow cross-sectional area and / or volume in the flow direction of the refrigerant, as in the DE 10 2011 007 216 A1 disclosed.
- a corresponding flow cross-sectional area reduction is advantageous in particular between the first deflection region (region between region A and region B) and the second deflection region (region between region B and region C), but may advantageously be additionally provided between the following regions.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Kondensatorbaugruppe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
FR 2 915 793 - Durch die Verwendung des Kältemittels R1234yf anstelle des bisherigen Kältemittels R134a ergeben sich bei Kraftfahrzeugklimaanlagen nicht vernachlässigbare Leistungsminderungen im Bereich des Kältemittelkreislaufs. Um die Leistung des Kältemittelkreislaufs zu erhöhen, ist beispielsweise eine stärkere Unterkühlung des bereits verflüssigten Kältemittels möglich, d.h. das Kältemittel wird in einem Unterkühlungsbereich auf eine Temperatur abgekühlt, die unterhalb der Kondensationstemperatur des Kältemittels liegt.
- Eine Kondensatorbaugruppe einer Kraftfahrzeugklimaanlage für Kältemittel mit einem derartigen Ansatz zur Leistungssteigerung ist beispielsweise aus der
DE 10 2010 039 511 A1 bekannt. Diese bekannte Kondensatorbaugruppe sieht einen Sammelbehälter an einer ersten Längsseite der Kältemittelkondensatorbaugruppe, zwei Sammelrohre, Wärmeübertragerrohre in einem Überhitzungsbereich zum Kühlen des dampfförmigen Kältemittels, einen Kondensationsbereich zum Kondensieren des Kältemittels und einen Unterkühlungsbereich vor, bei welchem der Unterkühlungsbereich mit drei Kühlabschnitten ausgebildet ist, wobei wenigstens zwei Wärmeübertragerrohre als ein erster Unterkühlparallelabschnitt fluidleitend mit dem Kältemittel parallel beaufschlagt sind, wobei das aus dem ersten Unterkühlparallelabschnitt ausströmende Kältemittel in einen ersten Unterkühlzwischenströmungskanal mündet. Dieser erste Unterkühlzwischenströmungskanal mündet in wenigstens zwei Wärmeübertragerrohre als zweiter Unterkühlparallelabschnitt. Dieser zweite Unterkühlparallelabschnitt mündet in einen zweiten Unterkühlzwischenströmungskanal. Der zweite Unterkühlzwischenströmungskanal mündet in wenigstens zwei Wärmeübertragerrohre als dritter Unterkühlparallelabschnitt, wobei eine Auslassöffnung auf einer zweiten Längsseite der Kältemittelkondensatorbaugruppe angeordnet ist. - Durch die vergrößerte Unterkühlstrecke, gebildet durch drei in Serie geschaltete Bereiche, ergibt sich - bei vergleichbarer Gesamtgröße der Kondensatorbaugruppe - ein verringerter Kondensationsbereich, wodurch sich der Hochdruck im Kältemittelkreislauf vergrößert. Eine derartige Kondensatorbaugruppe lässt daher noch Wünsche in Hinblick auf die Kälteleistung und Effizienz offen.
- Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kondensatorbaugruppe zur Verfügung zu stellen, welche eine bessere Kälteleistung und höhere Effizienz aufweist.
- Diese Aufgabe wird durch eine Kondensatorbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Durch eine Auslegung der Kondensatorbaugruppe, bei der sich der prozentuale Anteil der Wärmeübertragerrohre der ersten Gruppe ergibt aus
-
- Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere für Kondensatoren mit einem Unterkühlungsbereich, der drei Kühlabschnitte mit jeweils mindestens zwei Rohren in jedem Kühlabschnitt aufweist, anwendbar.
- Als Kältemittel können sowohl R134, R1234yf aber auch andere Kältemittel verwendet werden, welche annähernd mit R 134 oder R1234yf vergleichbare Eigenschaften haben.
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- Bevorzugt weist die Kondensatorbaugruppe mindestens vier in Serie geschaltete Bereiche auf, wobei der erste Bereich der in Serie geschalteten Bereiche besagten prozentualen Anteil der gesamten Stirnfläche einnimmt. Dabei kann der prozentuale Anteil der in Serie geschalteten Bereiche in normaler Strömungsrichtung des Kältemittels vom ersten Bereich zum zweiten Bereich abnehmen. Ferner kann der prozentuale Anteil der in Serie geschalteten Bereiche in normaler Strömungsrichtung des Kältemittels vom zweiten Bereich zum dritten Bereich abnehmen.
- Vorzugsweise nimmt der prozentuale Anteil der in Serie geschalteten Bereiche in normaler Strömungsrichtung des Kältemittels zu Beginn der Serie ab und ist am Ende der Serie konstant.
- Bei einer bevorzugten Kondensatorbaugruppe ist der prozentuale Anteil des ersten Bereichs von sechs, in normaler Strömungsrichtung des Kältemittels in Serie geschalteten Bereichen größer als der prozentuale Anteil des zweiten Bereichs, und der prozentuale Anteil des dritten Bereichs ist vorzugsweise jeweils gleich groß wie der prozentuale Anteil des vierten Bereichs, des fünften Bereichs und des sechsten Bereichs.
- Bei quadratischer Ausgestaltung der Stirnfläche ist der prozentuale Anteil des ersten Bereichs von sechs, in normaler Strömungsrichtung des Kältemittels in Serie geschalteten Bereichen vorzugsweise doppelt so groß wie der prozentuale Anteil des zweiten Bereichs, und der prozentuale Anteil des dritten Bereichs ist vorzugsweise jeweils gleich groß wie der prozentuale Anteil des vierten Bereichs, des fünften Bereichs und des sechsten Bereichs, wobei die Summe der prozentualen Anteile des dritten, vierten, fünften und sechsten Bereichs vorzugsweise gleich groß ist wie der prozentuale Anteil des zweiten Bereichs, und der prozentuale Anteil des ersten Bereichs vorzugsweise gleich groß wie die Summe der prozentualen Anteile der restlichen Bereiche ist.
- Die Umlenkbereiche sind vorzugsweise innerhalb von Sammelrohren angeordnet, wobei das kältemittelaufnehmende Volumen der Sammelrohre in normaler Strömungsrichtung des Kältemittels in einem ersten Umlenkbereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich vorzugsweise größer ist als in einem zweiten Umlenkbereich zwischen dem zweiten Bereich und dem dritten Bereich, wobei nach dem dritten Bereich vorzugsweise ein Sammelbehälter angeordnet ist.
- Die Erfindung ist besonders geeignet für Kondensatorbaugruppen mit dreiflutigem Unterkühlbereich mit jeweils mindestens zwei Wärmeübertragerrohren, kann aber auch für andere Kondensatorbaugruppen verwendet werden, beispielsweise mit einflutigem Unterkühlbereich und dreiflutigem Kondensationsbereich.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.
- Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Kondensatorbaugruppe mit drei Kühlabschnitten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
- Fig. 2
- eine ausschnittsweise, schematische Darstellung der Wärmeübertragungsfläche der Kondensatorbaugruppe von
Fig. 1 , - Fig. 3
- eine schematische Darstellung einer Kondensatorbaugruppe mit drei Kühlabschnitten gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, und
- Fig. 4
- ein Diagramm des prozentualen Anteils der Wärmeübertragerrohre eines ersten Bereichs über der wärmeübertragenden Stirnfläche.
- Eine Kondensatorbaugruppe 1, welche Teil einer Kraftfahrzeugklimaanlage (nicht näher dargestellt) mit einem in einem Kältemittelkreislauf angeordneten Verdampfer und einem Verdichter ist, weist, seitlich angeordnet, eine erste und zweite Längsseite L1 bzw. L2 auf. Die Kondensatorbaugruppe 1 ist üblicherweise in einem Kraftfahrzeug derart eingebaut, dass die beiden Längsseiten L1, L2 sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung (y-Richtung) erstrecken und in z-Richtung beabstandet voneinander angeordnet sind. Die Tiefe der Kondensatorbaugruppe 1 erstreckt sich in x-Richtung, wobei die x-Richtung der Luftströmungsrichtung durch die Kondensatorbaugruppe 1 entspricht, d.h. entgegengesetzt zur normalen Fahrtrichtung des Fahrzeugs verläuft. Entsprechende Richtungsangaben werden im Folgenden zur Beschreibung der Kondensatorbaugruppe 1 verwendet.
- Auf der ersten Längsseite L1 oben an der Kondensatorbaugruppe 1 ist eine Einlassöffnung 2 angeordnet, durch welche im Kältemittelkreislauf umgewälztes Kältemittel, vorliegend R1234yf, in die Kondensatorbaugruppe 1 gelangt. Auf jeder Längsseite L1, L2 der Kondensatorbaugruppe 1 ist ein vorliegend durchgehendes Sammelrohr 3 angeordnet. Die Sammelrohre 3 sind über Wärmeübertragerrohre 4, gebildet durch Flachrohre, auf an sich bekannte Weise miteinander verbunden. In den Sammelrohren 3 sind Leitbleche angeordnet, um den Strömungsweg (in der Zeichnung schematisch durch Pfeile angedeutet) des Kältemittels durch die Wärmeübertragerrohre 4 vorzugeben und einzelne Umlenkbereiche voneinander zu trennen. Zwischen den Wärmeübertragerrohren 4 sind auf bekannte Weise Wellrippen 5 angeordnet, welche mit den Wärmeübertragerrohren 4 in thermischer und mechanischer Verbindung stehen und die Wärmeübertragungsfläche der Wärmeübertragerrohre 4 und damit der Kondensatorbaugruppe 1 vergrößern.
- Der wärmeübertragende Bereich der Kondensatorbaugruppe 1 wird vorliegend im deutlich größeren, oberen Bereich z-förmig durchströmt, wobei die Höhe und damit die Anzahl der parallel angeordneten, in einer Richtung von Kältemittel durchströmten Wärmeübertragerrohre 4 sich nach unten stark verringert, bevor das Kältemittel am unteren Ende dieses oberen Bereichs schräg gegenüberliegend zur Einlassöffnung 2 in einen parallel zum auf der zweiten Längsseite L2 angeordneten Sammelrohr 3 auf herkömmliche Weise aufgebauten Sammelbehälter 6 strömt, in welchem ein Trockner und Filter (nicht dargestellt) angeordnet ist. Hierbei wird auf die obere Gruppe der parallel in einer Richtung durchströmten Wärmeübertragerrohre 4 dieses oberen Bereichs als ersten Strömungsweg (erster Bereich A), auf die mittlere Gruppe der parallel und entgegen der oberen Gruppe durchströmten Wärmeübertragerrohre 4 dieses oberen Bereichs als zweiten Strömungsweg (zweiter Bereich B) und auf die untere Gruppe der parallel und entgegen der mittleren Gruppe durchströmten Wärmeübertragerrohre 4 dieses oberen Bereichs als dritten Strömungsweg (dritter Bereich C) Bezug genommen. Diese einzelnen Bereiche A-C sind jeweils über besagte Umlenkbereiche in Serie geschaltet. Aufgrund der Funktion, nämlich dass im entsprechenden oberen Bereich der Kondensatorbaugruppe 1 das überhitzte, gasförmige Kältemittel auf eine Sättigungstemperatur abgekühlt wird, wird der erste Bereich A auch als Überhitzungsbereich bezeichnet. Der zweite und dritte Bereich B und C werden insgesamt als Kondensationsbereich bezeichnet, da in diesem Bereich das auf die Sättigungstemperatur abgekühlte Kältemittel kondensiert und anschließend als Flüssigkeit in den Sammelbehälter 6 gelangt.
- Nachfolgend dem Sammelbehälter 6 ist als kleinerer, unterer Bereich ein Unterkühlbereich 7 als weiterer Teil der Kondensatorbaugruppe 1 vorgesehen, welchem das im Kondensationsbereich verflüssigte Kältemittel zugeführt wird. Dieser Unterkühlbereich 7 wird vorliegend ebenfalls z-förmig durchströmt, ausgehend vom unteren Endbereich des Sammelbehälters 6. Der Unterkühlbereich 7 ist, entsprechend der
DE 10 2010 039 511 A1 , durch drei Kühlabschnitte, jeweils durch zwei parallel zueinander verlaufende Wärmeübertragerrohre, sowie dazwischen angeordnete Umlenkbereiche in den Sammelrohren 3 gebildet, wobei am Ende das Kältemittel über das auf der ersten Längsseite L1 angeordnete Sammelrohr 3 zu einer Auslassöffnung 8 gelangt. Entsprechend der Bezeichnung der Bereiche des größeren, oberen Bereichs A-C wird auf diese Wärmeübertragerrohre in der Reihenfolge des normalen Durchströmens mit Kältemittel als Bereiche D, E und F Bezug genommen. Die Umlenkung des Kältemittels im Unterkühlbereich 7 zwischen den einzelnen Kühlabschnitten erfolgt vorliegend in den Sammelrohren 3 durch Leitbleche, entsprechend der Umlenkung im größeren, oberen Bereich, sie kann jedoch auch auf beliebige andere Weise erfolgen, d.h. die Sammelrohre 3 können beispielsweise auch oberhalb des Unterkühlbereichs 7 enden und die Umlenkung kann durch getrennt ausgebildete Umlenkbereiche erfolgen. - Die Sammelrohre 3, die Wärmeübertragerrohre 2, die Wellrippen 5 und ggf. die Umlenkbereiche bestehen üblicherweise aus Metall, vorliegend aus Aluminium. Die einzelnen Bauteile sind vorliegend stoffschlüssig als Lötverbindungen miteinander verbunden, jedoch ist auch eine andere Herstellung mit entsprechendem Aufbau denkbar.
- Im Folgenden wird auf die Auslegung der Strömungswege für eine optimale Kälteleistung der Kondensatorbaugruppe 1 näher eingegangen. Dabei wird auf die Fläche, die in der yz-Ebene liegt und in z-Richtung durch die (freie) Länge Lh der Wärmeübertragerrohre 4 zwischen den Sammelrohren 3 und in y-Richtung durch den Abstand Lv der Ober- und Unterkante des entsprechenden obersten bzw. untersten Wellrippe definiert wird, im Folgenden als Stirnfläche S Bezug genommen, d.h. die Stirnfläche S ergibt sich aus Lh x Lv. Auf Lh wird im Folgenden auch als Breite, auf die Lv auch als Höhe Bezug genommen. Die (freie) Länge Lh der einzelnen Wärmeübertragerrohre 4 im Bereich der Stirnfläche S ist in der beschriebenen Ausführung jeweils gleich. Bei alternativen Ausführungen kann diese jedoch auch unterschiedlich sein. Ferner sind alle Wärmeübertragerrohre 4 mit einander entsprechenden und über die Länge der Wärmeübertragerrohre 4 konstanten freien Strömungsquerschnitten ausgebildet, und alle Wärmeübertragerrohre 4 sind äquidistant über die Höhe der Kondensatorbaugruppe 1 angeordnet.
- Der gesamte Strömungsweg des Kältemittels innerhalb des wärmeübertragenden Bereichs A-C sowie entsprechend des Unterkühlbereichs D-E ergibt sich aufgrund der Umlenkung jeweils näherungsweise als 3 x Lh, wobei innerhalb der einzelnen Bereiche A-F jeweils mehrere parallel verlaufende Wärmeübertragerrohre 4 vorgesehen sind, und sich die Anzahl der parallelgeschalteten Wärmeübertragerrohre 4 in den Bereichen A, B, C in Richtung des Strömungsweges jeweils verringert. Die Anzahl der parallelgeschalteten Wärmeübertragerrohre 4 in den Bereichen D-E ist vorliegend konstant. Sie kann auch der Anzahl der parallelgeschalteten Wärmeübertragerrohren im Bereich C entsprechen. Vorliegend beträgt die Anzahl der parallelgeschalteten Wärmeübertragerrohre in den Bereichen C-F jeweils zwei.
- Soweit vorstehend beschrieben entsprechen sich die beiden Ausführungsbeispiele von
Fig. 1 und3 . - Wesentlich für eine Optimierung der Kälteleistung der Kondensatorbaugruppe 1 ist das Verhältnis der Wärmeübertragerrohranzahl (und damit der Flächenanteil in Bezug auf die Stirnfläche S) des ersten Bereichs A, im Folgenden als nA bezeichnet, zur Wärmeübertragerrohranzahl nB des zweiten Bereichs B. Der Einfluss des dritten Bereichs C mit nC Wärmeübertragerrohren ist von untergeordneter Bedeutung für die Leistung der Kondensatorbaugruppe 1. Die Wärmeübertragerrohranzahl im vierten bis sechsten Bereich nD, nE, nF ist ebenfalls von untergeordneter Bedeutung.
- Auf den prozentualen Anteil der Wärmeübertragungsfläche des ersten Bereichs A im Verhältnis zur gesamten Wärmeübertragungsfläche, d.h. zur gesamten Stirnfläche S, wird im Folgenden mit P bezeichnet.
- Hierbei ergibt sich bei einem Verhältnis von Lh zu Lv im Bereich von 0,5 bis 1,0 und einer Angabe der Fläche in dm2 bei einem Verhältnis von
- D. h. es ergibt sich beispielsweise für eine wärmeübertragende Stirnfläche S von 25 dm2 ein vorteilhafter Anteil von Wärmeübertragerrohren 4 im ersten Bereich von ca. 54%. Damit ergibt sich automatisch auch ein entsprechendes Verhältnis P (in %) der Anzahl der Wärmeübertragerrohre 4 des ersten Bereichs A zur Gesamtzahl der Wärmeübertragerrohre 4 von
Fig. 1 als erstes Ausführungsbeispiel eine Kondensatorbaugruppe 1 mit einem Verhältnis von Lh/Lv von 1,0 dargestellt. - Bei einem Verhältnis von Lh zu Lv von 0,5, also bei doppelt so großer Breite wie Höhe der Stirnfläche, ergibt sich ein vorteilhafter Anteil (von Wärmeübertragerrohren 4 im ersten Bereich A) von ca. 43%, wie in
Fig. 3 als zweites Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Vorsorglich sei angemerkt, dass sich der prinzipielle Aufbau der Wärmeübertragungsfläche mit Wärmeübertragerrohren 4 und Wellrippen 5 nicht unterscheidet. Einziger Unterschied ist die Anordnung der nicht näher dargestellten Leitbleche in den Sammelrohren 3, welche zu einer unterschiedlichen Durchströmungsrichtung in Teilbereichen der Wärmeübertragungsfläche führen, sprich die erste Richtungsumkehr ist im Verhältnis zur Gesamthöhe bei der Kondensatorbaugruppe 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel etwas weiter oben. - Somit werden bei quadratischer Ausgestaltung der Stirnfläche S und einer Größe derselben von ca. 25 dm2, wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen, ca. die Hälfte aller Wärmeübertragerrohre 4 dem ersten Bereich A zugeordnet. Vergrößert man jedoch die Stirnfläche S, so steigt der Anteil der dem ersten Bereich A vorteilhafterweise zuzuordnenden Wärmeübertragerrohre 4 an, verringert man die Größe der Stirnfläche S, so sinkt der Anteil, bei einer Stirnfläche S von beispielsweise 10 dm2 auf ca. 30%.
- Bei einer rechteckförmigen Ausgestaltung der Stirnfläche S mit einem Verhältnis von Lh zu Lv von 0,5, wie gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen, liegt der prozentuale Anteil des ersten Bereichs A jeweils ca. 10% darunter.
- Unter Berücksichtigung eines Sicherheitsbereichs von 5% nach oben und unten ergibt sich ein Verhältnis von
- Das o.g. Verhältnis ist insbesondere für Stirnflächen S im Bereich von 10 bis 30 dm2, insbesondere im Bereich von 15 bis 25 dm2, gültig, wobei die Mehrzahl im Fahrzeugbereich verwendeter Kondensatoren eine entsprechend große Stirnfläche S aufweist.
- Gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist der zweite Bereich B annähernd gleich groß ausgebildet wie der dritte bis sechste Bereich C-F zusammen.
- Ein entsprechendes Verhältnis zur prozentualen Auslegung des ersten Bereichs A in Bezug auf die gesamte wärmeübertragende Stirnfläche S kann auch herangezogen werden, wenn der Unterkühlbereich nicht, wie vorstehend beschrieben, dreiflutig sondern zweiflutig oder mehrflutig ausgebildet ist, wobei die Anzahl der Flachrohre im Unterkühlbereich insgesamt mindestens 6 bis 16 beträgt. Damit kann die o.g. Gleichung für P auch für nE und/oder nF gleich null herangezogen werden, sofern die Summe der Wärmeübertragerrohre im Unterkühlbereich im Bereich 6 bis 16 liegt.
- Obwohl gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und in der Zeichnung als durchgehende Rohre mit Leitblechen beschrieben, können die Sammelrohre 3 auch durch einzelne, getrennt ausgebildete Umlenkbereiche gebildet sein, insbesondere kann sich deren Strömungsquerschnittsfläche und/oder Volumen in Strömungsrichtung des Kältemittels verringern, wie in der
DE 10 2011 007 216 A1 offenbart. Eine entsprechende Strömungsquerschnittsflächenverringerung ist insbesondere zwischen dem ersten Umlenkbereich (Bereich zwischen Bereich A und Bereich B) und dem zweiten Umlenkbereich (Bereich zwischen Bereich B und Bereich C) vorteilhaft, kann vorteilhafterweise jedoch zusätzlich zwischen den folgenden Bereichen vorgesehen sein.
Claims (11)
- Kondensatorbaugruppe (1), aufweisend eine Mehrzahl von äquidistant unter Zwischenlage von Wellrippen (5) angeordneten Wärmeübertragerrohren (4), die beidseitig in Umlenkbereichen münden,
die Wärmeübertragerrohre (4) eine freie, der Wärmeübertragung dienende Länge (Lh) haben, und
die Wärmeübertragerrohre (4) in Verbindung mit den Wellrippen (5) eine Stirnfläche (S) mit einer Breite entsprechend der freien Länge (Lh) der Wärmeübertragerrohre (4) und einer Höhe (Lv) bilden, so dass sich die Stirnfläche (S) durch das Produkt von Breite und Höhe ergibt,
die Wärmeübertragerrohre (4) in Gruppen parallel und die einzelnen Gruppen in Serie geschaltet sind, wobei die Wärmeübertragerrohre (4) der einzelnen Gruppen benachbart angeordnet sind und jede Gruppe aus mindestens zwei Wärmeübertragerrohren (4) besteht,
dadurch gekennzeichnet, dass sich der prozentuale Anteil (P) der Wärmeübertragerrohre (4) der ersten Gruppe ergibt aus - Kondensatorbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Gruppen als Strömungswege in dem Unterkühlbereich vorgesehen sind.
- Kondensatorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatorbaugruppe (1) mindestens vier in Serie geschaltete Bereiche (A-F) aufweist, wobei der erste Bereich (A) der in Serie geschalteten Bereiche (A-F) besagten prozentualen Anteil (P) der gesamten Stirnfläche (S) einnimmt.
- Kondensatorbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der prozentuale Anteil der in Serie geschalteten Bereiche in normaler Strömungsrichtung des Kältemittels vom ersten Bereich (A) zum zweiten Bereich (B) abnimmt.
- Kondensatorbaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der prozentuale Anteil der in Serie geschalteten Bereiche in normaler Strömungsrichtung des Kältemittels vom zweiten Bereich (B) zum dritten Bereich (C) abnimmt.
- Kondensatorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der prozentuale Anteil der in Serie geschalteten Bereiche (A-F) in normaler Strömungsrichtung des Kältemittels zu Beginn der Serie abnimmt und am Ende der Serie konstant ist.
- Kondensatorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der prozentuale Anteil (P) des ersten Bereichs (A) von sechs, in normaler Strömungsrichtung des Kältemittels in Serie geschalteten Bereichen (A-F) größer als der prozentuale Anteil des zweiten Bereichs (B) ist, und der prozentuale Anteil des dritten Bereichs (C) jeweils gleich groß wie der prozentuale Anteil des vierten Bereichs (D), des fünften Bereichs (E) und des sechsten Bereichs (F) ist.
- Kondensatorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei quadratischer Ausgestaltung der Stirnfläche (S) der prozentuale Anteil des ersten Bereichs (A) von sechs, in normaler Strömungsrichtung des Kältemittels in Serie geschalteten Bereichen (A-F) doppelt so groß wie der prozentuale Anteil des zweiten Bereichs (B) ist, und der prozentuale Anteil des dritten Bereichs (C) jeweils gleich groß wie der prozentuale Anteil des vierten Bereichs (D), des fünften Bereichs (E) und des sechsten Bereichs (F) ist, wobei die Summe der prozentualen Anteile des dritten, vierten, fünften und sechsten Bereichs (C-F) gleich groß wie der prozentuale Anteil des zweiten Bereichs (B) ist, und der prozentuale Anteil des ersten Bereichs (A) gleich groß wie die Summe der prozentualen Anteile der restlichen Bereiche (B-F) ist.
- Kondensatorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkbereiche innerhalb von Sammelrohren (3) angeordnet sind, wobei das kältemittelaufnehmende Volumen der Sammelrohre (3) in normaler Strömungsrichtung des Kältemittels in einem ersten Umlenkbereich zwischen dem ersten Bereich (A) und dem zweiten Bereich (B) größer als in einem zweiten Umlenkbereich zwischen dem zweiten Bereich (B) und dem dritten Bereich (C) ist, wobei nach dem dritten Bereich (C) ein Sammelbehälter (6) angeordnet ist.
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