[发明专利]热交换器

说明书

本发明涉及一种热交换器(1)，其包括第一流体流过的容积(6)，容积中设置具有管体(14)的管束(13)，与第一流体分离的第二流体流过这些管体。在相关联的横截面(12)中，管体(14)的所有外周(24)的总和至少对应于容积(6)的内周(17)的5.5倍，和/或在相关联的横截面(12)中，管体(14)的所有外表面(25)的总和至多对应于容积(6)的内表面(16)的64％，这实现了热交换器(1)效率的提高和/或热交换器(1)重量的减轻。

技术领域

本发明涉及一种热交换器，特别是用于废气的热交换器，其具有第一流体流过的容积，容积中设置有第二流体流过的管束。

背景技术

热交换器用于第一流体和第二流体之间的热交换。在特定的应用中，希望在这种热交换器中使用管束。这种也称为管束热交换器的热交换器具有包括多个管体的管束。管束布置在由外壳限定的容积内，其中第一流体流过容积，而与第一流体流体分离的第二流体流过管体，从而在热交换器操作期间，流体之间发生热交换。

为了提高这种热交换器的效率，在已知技术中，设置进入管体中的称为小翼的元件。小翼使相关的管体内的第二流体形成湍流，从而改善第二流体与管体之间的热交换，进而改善流体之间的热交换。

为了提高此类热交换器的效率，根据现有技术，例如DE 10 2004 045 923 A1和DE10 2005 029 321 A1，优化小翼在各管体中的布置和/或设置。小翼的设置和布置的优化可能性是有限的，因为这会影响流动横截面。此外，如果小翼直接形成在相关联的管体上，则管体的壁厚和制造小翼期间造成的材料变薄同样形成对小翼的设置和布置的限制。

因此，本发明的目的是提供开头提到的类型的热交换器的改进的实施例，或者至少是其他的实施例，其优点在于热交换器的更高效率和/或更轻重量。

发明内容

本发明的目的是通过独立权利要求1的内容来解决。优选的实施方案是从属权利要求的内容。

本发明基于这样的理念，即在包括第一流体流过的容积的热交换器中设置包括多个管体的管束，管体由第二流体流过，管体的外侧表面与容积使得所有外部侧表面(也称为外表面)之和相对容积增大，以及因此管体的总外表面相对于容积增大。令人惊讶的是认识到，减少各个管体的尺寸和管体相互之间相应的设置导致管体总外表面的增加。这又改善了流体之间的传热，从而提高了热交换器的效率。此外，采用这样的管体导致管束重量的减少，从而减轻了热交换器的重量。

根据本发明的构思，热交换器有一个外壳，外壳沿长度方向、横向于长度方向的宽度方向、以及在横向于长度方向和横向于宽度方向的高度方向延伸，并且限定容积，在操作期间第一流体流过该容积。此外，热交换器具有管束，因此可以称为管束热交换器。管束具有多个管体，这些管体设置在容积中并且沿长度方向延伸。在操作中，与第一流体流体分离的第二流体流经管体，从而在热交换器运行中发生两个流体之间的热交换。热交换器沿长度方向具有多个横截面，这些横截面由宽度方向和高度方向限定。在各个横截面中容积包含内表面和内周。此外，各个管体在各横截面中具有一个外表面和外周。在沿长度方向延伸的、包含热交换器的多个横截面的至少一个部分中，优选是沿着整个管束，管体的外周之和与各相关联的横截面中的容积的内周之间的比值最少是5.5和/或在该部分中，容积的每个内表面由管体的所有外表面的总外表面覆盖64％。在各个横截面中，容积的内表面最多由管体的外表面覆盖64％，和/或在横截面中管体的外周最少是容积的内周的5.5倍。这是适合的，使得管体限定操作期间内表面的由第一流体流经的剩余横截面，从而第一流体能够优选地在长度方向上流过各个相关的横截面。

热交换器原则上可在任何用途中使用。热交换器尤其是用于废气的热交换器。借助热交换器尤其实现了废气的冷却，其中所得的热量可用于其他地方。该热交换器尤其是一种废气热交换器。

这里的第一流体可以是冷却剂，例如空气，第二流体可以是废气。各个流体优选沿长度方向流过热交换器。