VERDAMPFER-WÄRMETAUSCHER

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen leitungsförmigen Wärmetauscher (1), insbesondere Verdampfer-Wärmetauscher zum Verdampfen eines außerhalb des leitungsförmigen Wärmetauschers (1) befindlichen ersten Fluids (3) mittels eines in dem leitungsförmigen Wärmetauscher (1) strömenden zweiten Fluid (4), bei dem der leitungsförmige Wärmetauscher (1) von einem formschlüssig anliegenden Metallgewebe (2) umgeben ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, insbesondere Verdampfer einer Adsorptionswärmepumpe oder thermischen Kühlung.

[0002] Bei Adsorptionswärmepumpen befinden sich ein Adsorber/Desorber und ein Verdampfer-Kondensator-Wärmetauscher in einem abgeschlossenen Behälter. Ein Kältemittel wird im Adsorptionsprozess am Boden des Behälters mittels des Verdampfer-Wärmetauschers verdampft und vom Adsorber aufgenommen. In der Desorptionsphase agiert der Adsorber als Desorber. Das Kältemittel wird im Desorber desorbiert und kondensiert am Kondensator-Wärmetauscher, wodurch es sich unten im Behälter sammelt. Während des Verdampfungsprozesses muss der Verdampfer-Wärmetauscher in Kontakt mit dem Kältemittel treten.

[0003] Bei bekannten derartigen Wärmetauschern liegt eine Rohrschlange auf deren Rippen auf dem Boden eines Vakuumbehälters auf. Dadurch ergibt sich jedoch der Nachteil nur sehr kleiner Auflageflächen der Rippen und damit bei gefluteter Komponente eine kleine Wärmetauschfläche für den Verdampfer und Kondensator, besonders bei geringer Kältemittelmenge.

[0004] Aus DE 10033972 B4 ist eine Variante bekannt, bei welcher die Rippen des Rippenrohres entlang einer Sehne abgeflacht sind und das Rippenrohr auf dieser Abflachung der Rippen auf der Platte aufliegt. Hierdurch kommt eine größere Rippenfläche bei geringem Füllstand in Berührung mit dem Kältemittel.

[0005] Nachteilig ist, dass die obere Hälfte des Verdampfers in der Regel nicht in Kontakt mit dem Kältemittel tritt und somit nur über Wärmeleitung zur Unterseite an der Verdampfung beteiligt ist. Der Verdampfer weist eine füllstandsabhängige Leistungscharakteristik auf.

[0006] Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen Wärmetauscher der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem für die Verdampfung eine große Fläche Wärme auf das Kältemittel übertragen kann.

[0007] Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, dass ein leitungsförmiger Wärmetauscher formschlüssig von einem Metallgewebe umgeben wird. Hierdurch vergrößert sich einerseits die Oberfläche. Andererseits wird hierdurch auch bei geringem Füllstand der gesamte überzogene Wärmetauscher mit zu verdampfendem Fluid benetzt, so dass sich die aktive Verdampferfläche erhöht und die spezifischen Leistungsdaten sowie den UA-Wert erhöhen.

[0008] Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.

[0009] Ist das Metallgewebe ein Gestrick, so verfügt es über eine Elastizität. Hierdurch lässt sich das Gestrick einerseits leicht montieren. Andererseits ermöglicht es stets einen Formschluss, da auch bei Temperaturänderungen und den damit verbundenen Längenänderungen eine Spannung zwischen dem Wärmetauscher und dem Gewebe gegeben ist.

[0010] Durch die Verwendung von Edelstahl ergibt sich einen hohe Korrosionsbeständigkeit.

[0011] Ist das Metallgewebe mehrlagig, so erhöht sich - wie bei porösen Strukturen - die aktive Wärmetauscherfläche entsprechend.

[0012] Das Metallgewebe kann mittels Lötung, Klebung oder einer anderen Art mit dem leitungsförmiger Wärmetauscher verbunden werden. Eine metallische Verbindung erhöht dabei den Wärmeübergang.

[0013] Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher sowie

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher in einem Behälter mit einem zu verdampfendem Fluid.

[0014] Figur 1 zeigt einen leitungsförmigen Wärmetauscher 1 mit einem diesen formschlüssig umgebenen Metallgewebe 2. Figur 2 zeigt im Schnitt diesen leitungsförmigen Wärmetauscher 1 mit einem diesen formschlüssig umgebenen Metallgewebe 2 in Form eines Halbkreises in einem Behälter 5; hierbei kann es sich um ein Modul einer Adsorpionswärmepumpe oder einer solaren Kühlungsanlage handeln, in dem sich außer dem Kältemittel keine weiteren Gase oder Flüssigkeiten befinden. Im Folgenden wird ein Modul einer Adsorpionswärmepumpe mit dem erfindungsgemäßen leitungsförmigen Wärmetauscher 1 beschrieben. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diesen Anwendungsfall.

[0015] Der leitungsförmige Wärmetauscher 1 mit dem Metallgewebe 2 ist auf dem Boden des Behälters 5 angeordnet. Auf dem Boden des Behälters 5 befindet sich ebenfalls Kältemittel 3 als erstes Fluid. Ein Teil des leitungsförmigen Wärmetauschers 1 befindet sich im Flüssigkeitsspiegel des Kältemittels 3. Innerhalb des leitungsförmigen Wärmetauschers 1 strömt ein zweites Fluid 4.

[0016] In der Verdampfungsphase strömt das zweite Fluid 4 durch den leitungsförmigen Wärmetauscher 1. Das Kältemittel 3 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels wird über die Kapillarwirkung des Metallgewebes 2 in das gesamte Metallgewebe 2 gezogen und dort von der Wärme des zweiten Fluids 4 erwärmt und verdampft. Hierbei dient die gesamte Oberfläche des Metallgewebes 2 als Wärmeübertrageroberfläche. Wird Kältemittel 3, das sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Metallgewebe 2 befindet, verdampft, so trocknet das Metallgewebe 2 hierdurch; durch den Kapillareffekt strömt Kältemittel 3 von unten nach, so dass der Prozess kontinuierlich stattfinden kann.

[0017] Bei dem Metallgewebe 2 handelt es sich um ein feinmaschiges Gestrick aus korrosionsfesten, feinen Edelstahlgarnen mit dreidimensionaler Gestrickstruktur, das auf handelsüblichen Spinnmaschinen als Metallstrumpf hergestellt werden kann. Dieses weist eine gewisse Elastizität auf, so dass es wie ein üblicher Strumpf über den leitungsförmigen Wärmetauscher 1 gezogen werden kann und dort durch die Elastizität formschlüssig fest sitzt. Durch die Verwendung von Edelstahl wird Korrosion vermieden.

[0018] Zur Montage wird das Metallgewebe 2 über den leitungsförmigen Wärmetauscher 1 gezogen und anschließend optional mit diesem verlötet.

[0019] Insbesondere wenn ein mehrlagiges Metallgewebe 2 verwendet wird, stellt sich eine besonders große Wärmeübertrageroberfläche mit einer offenporigen Schichtstruktur, welche kapillare Stofftransporte begünstigt, ein.

Bezugszeichenliste

[0020] 

1

leitungsförmiger Wärmetauscher

2

Metallgewebe

3

Kältemittel / erstes Fluid

4

zweite Fluid

5

Behälter

Ansprüche

1. Leitungsförmiger Wärmetauscher (1), insbesondere Verdampfer-Wärmetauscher zum Verdampfen eines außerhalb des leitungsförmigen Wärmetauschers (1) befindlichen ersten Fluids (3) mittels eines in dem leitungsförmigen Wärmetauscher (1) strömenden zweiten Fluid (4),
dadurch gekennzeichnet, dass der leitungsförmige Wärmetauscher (1) von einem formschlüssig anliegenden Metallgewebe (2) umgeben ist.

2. Leitungsförmiger Wärmetauscher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgewebe (2) ein Gestrick ist.

3. Leitungsförmiger Wärmetauscher (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgewebe (2) aus Edelstahl hergestellt ist.

4. Leitungsförmiger Wärmetauscher (1) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgewebe (2) mehrlagig ist.

5. Leitungsförmiger Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgewebe (2) mittels Klebung, Lötung, Schweißung oder einer anderen Verbindungsmethode mit dem leitungsförmigen Wärmetauscher (1) verbunden ist.

Zeichnung