Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher und ein Verfahren zur Temperierung zumindest eines gerichteten Fluidstroms.

Bei derartigen Wärmetauschern bzw. Temperierungsverfahren wird der gerichtete Fluidstrom mit einer geeignet temperier¬ ten Oberfläche in Kontakt gebracht, so daß der Fluidstrom in gewünschter Weise Energie aufnehmen bzw. abgeben kann.

Zwar kann die Oberfläche in jeder geeigneten Weise tempe- riert werden, jedoch wird häufig der die Oberfläche aufwei¬ sende Körper durch Kontakt mit einem zweiten Fluidstrom anderer Temperatur temperiert. Andererseits werden auch andere, bekannte Wärmequelle bzw. -senken - z. B. Heizungen oder Kühleinrichtungen, insbesondere auch elektrische - zur Temperierung dieser Oberflächen genutzt.

Bei oben genannten Wärmetauschern, bei welchen die Oberflä¬ che durch einen zweiten Fluidstrom temperiert wird, unter¬ scheidet man zwischen rekuperativen und regenerativen Syste- men. Bei rekuperativen Wärmetauschern ist ein wärmetauschen¬ der Körper über eine erste Oberfläche mit dem ersten Fluid¬ strom und über eine zweite Oberfläche mit dem zweiten Fluid¬ strom in thermischen Kontakt. Aufgrund der Wärmeleitfähig¬ keit des wärmetauschenden Körpers wird der erste Fluidstrom bzw. werden beide Fluidströme wie gewünscht temperiert.

Bei regenerativen Wärmetauschern wird der wärmetausehende Körper bzw. dessen Oberfläche abwechselnd mit dem ersten und dem zweiten Fluidstrom in thermischen Kontakt gebracht. Hierbei nimmt die mit dem entsprechenden Fluid in thermi- sehen Kontakt gebrachte Oberfläche bzw. der in der Umgebung der Oberfläche befindliche Teil des wärmetauschenden Körpers die Temperatur des entsprechenden Fluides an und temperiert auf diese Weise - in Abhängigkeit von Wärmekapazität, Wärme¬ leitfähigkeit, Dauer des thermischen Kontaktes der beteilig- ten Medien u. ä. - das Fluid bzw. die Fluide.

Zur Verbesserung der wärmetauschenden Eigenschaften aus dem Stand der Technik bekannter Wärmetauscher wird die wärme¬ tauschende Oberfläche erhöht. Die Vergrößerung der mit den jeweiligen Fluiden in Kontakt kommenden Oberfläche bedingt jedoch eine entsprechende Erhöhung des Strömungswiderstandes dieser Wärmetauscher.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungs- gemäßen Wärmetauscher bzw. ein gattungsgemäßes Tem¬ perierungsverfahren bereitzustellen, bei welchem trotz ver¬ hältnismäßig großer, mit dem gerichteten Fluidstrom in Kon¬ takt kommender Oberfläche der Strömungswiderstand des Wärme¬ tauschers ansich möglichst gering ist.

Als Lösung wird ein gattungsgemäßer Wärmetauscher mit zumin¬ dest einer geeignet temperierten, sich im wesentlichen zu sich selbst tangential bewegenden Oberfläche bzw. mit zumin¬ dest einem geeignet temperierten, sich im wesentlichen zu sich selbst tangential bewegenden Oberflächenbereich vorge¬ schlagen, wobei der Fluidstrom in der Nähe der Oberfläche bzw. des Oberflächenbereiches eine der Bewegungsrichtung der Oberfläche bzw. des Oberflächenbereichs gleichgerichtete Be¬ wegungskomponente aufweist. Desweiteren wird die obige Auf- gäbe durch ein gattungsgemäßes Verfahren gelöst, bei welchem der Fluidstrom in die unmittelbare Nähe zumindest einer/s

geeignet temperierten, sich im wesentlichen zu sich selbst tangential bewegenden Oberfläche bzw. Oberflächenbereichs, geführt wird, deren/dessen Bewegungsrichtung eine dem Fluid¬ strom gleichgerichtete Bewegungskomponente aufweist.

Die tangentiale Bewegung der Oberfläche bzw. des Oberflä¬ chenbereichs vermeidet weitgehend ein Entstehen von Turbu¬ lenzen, die unweigerlich zur Erhöhung des Strömungswider¬ standes des Wärmetauschers führen würden. Die Gefahr des Entstehens von Turbulenzen verringert sich des weiteren da¬ durch, daß der Fluidstrom in der Nähe der Oberfläche bzw. des Oberflächenbereichs eine der Bewegungsrichtung der Ober¬ fläche bzw. des Oberflächenbereichs gleichgerichtete Bewe¬ gungskomponente aufweist. Hierdurch wird der in der Nähe der Oberfläche vorhandene Geschwindigkeitsgradient in dem Fluid¬ strom reduziert und hierdurch die Gefahr der Turbulenzent¬ stehung verringert. Die Geschwindigkeit der Oberfläche bzw. des Oberflächenbereichs kann bei geeigneter Ausgestaltung des Wärmetauschers so erhöht werden, daß dieser - zumindest im Bereich der wärmetauschenden Körper, speziell im Bereich obiger/n Oberfläche bzw. des Oberflächenbereichs - dem Fluß des gerichteten Fluidstromes keinen nennenswerten Strömungs¬ widerstand entgegen setzt, oder sogar die Bewegung des Flu¬ idstroms fördert.

Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Wärmetauscher einen von zwei geeignet temperierten, aufeinander zuweisen¬ den, sich im wesentlichen zu sich selbst tangential und parallel zueinander bewegenden Oberflächen bzw. Oberflächen- bereichen begrenzten Raumbereich aufweist, durch welchen der Fluidstrom strömt, wobei der Fluidstrom zwischen den Ober¬ flächen bzw. Oberflächenbereichen eine der Bewegungsrichtung der Oberflächen bzw. Oberflächenbereiche gleichgerichtete Bewegungskomponente aufweist. Hierdurch ist es möglich den in dem Fluid auftretenden Geschwindigkeitsgradienten weiter zu reduzieren, diesen sogar - bei Wahl geeigneter Randbedin-

gungen - auf Null zu reduzieren. Durch die parallele Tangen- tialbewegung der Oberflächen bzw. Oberflächenbereiche wird der zwischen diesen Oberflächen bzw. Oberflächenbereichen vorhandene bzw. obengenannten Raumbereich durchströmende Fluidstrom in besonders geeigneter Weise, weil ohne Vorhan¬ densein unnötiger Geschwindigkeitsgradienten, laminar be¬ schleunigt.

Die vorteilhaften Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers ergeben sich insbesondere, wenn der Abstand der Oberflächen bzw. Oberflächenbereiche zwischen 1 mm und 50 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 6 mm, liegt.

Zwar kann/können die bewegte/n Oberfläche/n bzw. die/der bewegte/n Oberflächenbereich/e in jeder geeigneten Weise - z. B. durch Wärmeleitung, elektrische Heiz- bzw. Kühlvor¬ richtungen, elektromagnetische Strahlung oder ähnliches - in gewünschter Weise temperiert werden. Es ist jedoch insbeson¬ dere vorteilhaft einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher rege- nerativ zwischen einem ersten Fluidstrom und einem zweiten Fluidstrom auszugestalten, derart daß die verschiedenen Fluidströme verschiedene Raumbereiche durchströmen und die bewegte/n Oberfläche/n bzw. die/der bewegte/n Oberflächenbe¬ reich/e zumindest den einen Raumbereich und den anderen Raumbereich abwechselnd, vorzugsweise periodisch ab¬ wechselnd, begrenzt. Es versteht sich, daß die Oberfläche/n bzw. die/der Oberflächenbereich/e zwischenzeitlich andere, z. B. nicht von einem Fluid durchströmte oder nicht in er¬ findungsgemäßer Weise durchströmte, Raumbereiche begrenzen kann/können.

Durch eine verhältnismäßig hohe Geschwindigkeit der Ober¬ fläche/n bzw. des/der Oberflächenbereiche/s - und gegebenen¬ falls eine entsprechend hochfrequente Periodizität des Wech- sels der Oberfläche oder des Oberflächenbereiches zwischen ersten und zweiten Fluidstrom - und/oder durch eine mög-

ERSATIBLAπ(REGEL26)

liehst geringe Masse bzw. Wärmekapazität des die Oberflä¬ che/n bzw. den/die Oberflächenbereich/e aufweisenden Körper läßt sich ein besonders schneller, erfindungsgemäßer Wärme¬ austausch gewährleisten. Es ist auch denkbar, die Geschwin- digkeit der Oberfläche/n bzw. des/der Oberflächenbereiche/s wesentlich höher als die Fluidgeschwindigkeit zu wählen, um die wärmetauschenden Eigenschaften unter leichter Erhöhung des Risikos einer Turbulenzentstehung zu verbessern. Es versteht sich, daß die gewählten Geschwindigkeiten, Materia- lien und Massen den jeweiligen Erfordernissen angepaßt wer¬ den können.

Die vorgenannten erfindungsgemäßen Merkmale lassen sich in besonders einfacher Weise realisieren, wenn die Oberfläche/n bzw. der/die Oberflächenbereich/e auf einem Rotor angeordnet ist/sind. Hierbei ist es von Vorteil, wenn der Rotor um eine senkrecht auf einer Strömungsebene des Fluidstromes stehende Achse rotiert. Als Strömungsebene wird in vorliegender Of¬ fenbarung eine Ebene definiert in welcher zumindest eine durch den erfindungsgemäßen Wärmetauscher hindurchführende

Stromlinie liegt. Vor bzw. nach dem Passieren des Wärmetau¬ schenden Körpers auftretende Abweichungen aus dieser Ström¬ ungsebene hingegen schränken vorgenannte Definitionen der Strömungsebene nicht ein.

Besonders wirkungsvoll und besonders einfach in der Kon¬ struktion ist ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher, bei wel¬ chem der Rotor zumindest zwei um eine gemeinsame Achse ro¬ tierende, voneinander beabstandete Scheiben umfaßt. Insbe- sondere sollten die Scheiben im wesentlichen parallel zuein¬ ander angeordnet sein. Hierbei kann fast die gesamte Ober¬ fläche der Scheiben dem Wärmeaustausch dienen. Der zu tempe¬ rierende Gasstrom wird derart auf die rotierenden, vonein¬ ander beabstandeten Scheiben geleitet, daß die Stromlinien des Fluidzustroms senkrecht auf der Scheibenachse stehen. Desweiteren ist der Fluidzustrom so ausgerichtet, daß über-

ERSATZBLÄΓT(REGEL 26)

wiegend der in Strömungsrichtung rotierende Teil der Schei¬ ben bzw. der zwischen diesen Teilen liegende Raumbereich von den Strömungslinien dieses Fluidstromes durchsetzt ist. Auf diese Weise bewegt sich die Oberfläche der rotierenden Scheiben in erfindungsgemäßer Weise tangential und mit einer zum Fluidstrom identischen Komponente, so daß der diese Scheiben umfassende Wärmetauscher keinen bzw. einen redu¬ zierten Strömungswiderstand aufweist.

Die rotierenden Scheiben beschleunigen den Fluidstrom von der Scheibenachse weg. Hierdurch werden die Stromlinien in einer senkrecht auf der Scheibenachse stehenden Ebene, näm¬ lich einer Strömungsebene, abgelenkt.

Zwar können die rotierenden Scheiben in jeder geeigneten

Weise gewünscht temperiert werden. Besonders vorteilhaft erscheint jedoch die Verwendung dieser rotierenden Scheiben bei einem gegenströmenden, regenerativen Wärmetauscher. Hierbei werden zwei gegeneinander gerichtete Fluidzuströme in oben beschriebener Weise den rotierenden Scheiben zuge¬ führt. Da beide Fluidströme während des Passierens der ro¬ tierenden Scheiben von der Scheibenachse weg beschleunigt werden, läßt sich durch geeignete Anordnung der Zu- bzw. Abströmdüsen eine Vermengung der beiden Fluidströme vermei- den. Die rotierenden Scheiben bzw. deren Oberfläche gelangt periodisch abwechselnd mit den Fluidströmen in Kontakt, so daß eine Zwischenform zwischen rekuperativem und regenerati¬ vem Wärmeaustausch stattfindet. - Grundsätzlich läßt sich diese Art des Wärmeaustausches auch mit nur einer rotieren- den Scheibe vorteilhaft nutzen. Es zeigt sich, daß die Rota¬ tionsgeschwindigkeiten, Scheibendicken, Scheibendurchmesser, Scheibenabstände, Scheibenanzahl im Vergleich zu den hier¬ durch bedingten bzw. zu den geforderten Strömungsverhältnis¬ sen derart angepaßt werden können, daß die beiderseitigen Fluidabströme die gleiche Temperatur aufweisen. Hierbei hat es sich konkret als vorteilhaft erwiesen, wenn der Abstand

der Scheiben zwischen 1 mm und 50 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 6 mm, der Scheibendurchmesser zwischen 10 mm und 1.000 mm und die Scheibendicke zwischen 0,1 mm und 10 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 2 mm, beträgt.

Es versteht sich, daß die Scheiben nicht unbedingt eine konstante Dicke aufweisen müssen. Vielmehr kann es von Vor¬ teil sein, wenn die Scheibendicke über den Radius variiert, und durch die Ausgestaltung des Scheibendurchmessers der Wärmetauscher den hydro- bzw. thermodynamischen Erfordernis¬ sen angepaßt wird. Die aufeinander zuweisenden Oberflächen bzw. Oberflächenbereiche müssen also nicht unbedingt par¬ allel zueinander angeordnet sein, vielmehr genügt es, wenn diese in ausreichender Weise einen Raumbereich einschließen, in welchen sie durch ihre Tangentialbewegung den Fluidstrom in erfindungsgemäßer Weise beeinflussen.

Zur Vermeidung eventuell auftretender Leckströme kann zwi¬ schen den rotierenden Scheiben jeweils ein Abstandhalter mit kleinerem Durchmesser als dem Scheibendurchmesser angeordnet sein. Hierdurch wird vermieden, daß Partikel in einen Be¬ reich verhältnismäßig niedriger Oberflächengeschwindigkeit gelangen, die eine diese Partikel ausreichend ablenkende Beschleunigung nicht gewährleistet. Die den Partikeln zu- gewandte Oberfläche der Abstandhalter dient desweiteren ebenfalls dem Wärmeaustausch und der Beschleunigung der Fluidpartikel in die gewünschte Richtung.

Wie bei regenerativen Wärmetauschern häufig der Fall, be- steht die Gefahr von Leckströmen durch an der/den Oberflä¬ che/n bzw. dem/den Oberflächenbereich/en anhaftende Parti¬ kel. Durch geeignete, bezüglich der/des sich bewegenden Oberfläche/n bzw. Oberflächenbereiche/s ortsfeste Leitbleche lassen sich derartige Lecks minimieren. Insbesondere können derartige Leitbleche auch als Abstreifer ausgebildet sein.

Der Gütegrad eines rotierende Scheiben aufweisenden, erfin¬ dungsgemäßen Wärmetauschers von 50% läßt sich erhöhen, wenn der Wärmetauscher in Strömungsrichtung hintereinander an¬ geordnete Achsen mit um diese rotierende Scheiben aufweist. Der Gütegrad E folgt dann in Abhängigkeit von der Achsen¬ anzahl n nach E = 100% * n/(n+l). Es versteht sich, daß generell die Anordnung mehrere wärmetauschender Oberflächen bzw. Oberflächenbereiche und auch die Anordnung mehrerer Rotoren in Strömungsrichtung hintereinander vorteilhaft den Gütegrad eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers erhöht.

Zur Erhöhung der Eindringtiefe der durch die sich tangential bewegenden Oberflächen bzw. Oberflächenbereiche aufgebrach¬ ten Beschleunigung können diese Oberflächen bzw. Oberflä- chenbereiche eine Struktur aufweisen. Bei der Verwendung rotierender Scheiben können dieses z. B. in den Scheiben befindliche, im wesentlichen parallel zur Scheibenachse ausgerichtete Bohrungen sein. Hierbei wird zwischen der durch diese Oberflächenstrukturen bedingten Störung der laminaren Strömung und der Erhöhung der Eindringtiefe - sprich einer virtuellen Viskositätserhöhung - abzuwägen sein.

Es zeigt sich, daß der Wirkungsgrad der sich bewegenden Oberflächen, insbesondere bei der Verwendung rotierender Scheiben, sehr hoch ist, so daß die Oberflächen bzw. die Scheiben verhältnismäßig weit beabstandet sein können. Durch eine Oberflächenstruktur läßt sich dieser notwendige Abstand weiter erhöhen.

Aufgrund des durch diese guten wärmetauschende Eigenschaften bedingten großen Abstandes können die Oberflächen bzw. die rotierenden Scheiben wesentlich weiter beabstandet sein als bei allen bekannten Lamellen- bzw. Kühlrippenanordnungen. Hierdurch bedingt reduziert sich der durch einen erfindungs¬ gemäßen Wärmetauscher bedingte Eingriff in den Strömungsweg

zusätzlich in nicht vorhersehbarer Weise, so daß der Druck¬ abfall bzw. ein entstehendes Strömungsgeräusch weiter redu¬ ziert werden. Trotz der sich bewegenden Baugruppen eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers ist dieser verhältnismäßig leise, da dieser einen laminaren Fluidstrom ermöglicht.

Die die erfindungsgemäßen Oberflächen bzw. Oberflächenberei¬ che aufweisenden, wärmetauschenden Körper - Rotoren, Schei¬ ben u. a. - können aus jedem beliebigen, geeigneten Material bestehen, insbesondere auch aus Kunststoff, Papier, Keramik. Ebenso kann es vorteilhaft sein, die Oberfläche dieser Kör¬ per zur Beeinflussung ihrer wärmetauschenden und den Strö¬ mungsweg beeinflussenden Eigenschaften zu beschichten, auf¬ zurauhen oder sonstig geeignet zu behandeln.

Es versteht sich, daß ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher alle dem Stand der Technik entnehmbaren Einrichtungen auf¬ weisen kann, die derartigen Wärmetauschern zu- bzw. beige¬ ordnet werden können - wie z. B. zusätzliche Ventilatoren, Heizungen, Kühleinrichtungen, Befeuchtungseinrichtungen, Verdampfer, Verdunster, Kondensatoren und ähnliches. Ins¬ besondere ist es denkbar einen erfindungsgemäßen Wärmetau¬ scher mit dem Stand der Technik entnehmbaren Wärmetauschern in vorteilhafter Weise zu kombinieren bzw. diese dem Stand der Technik entnehmbaren Wärmetauscher mit einem erfindungs¬ gemäßen Wärmetauscher nachzurüsten.

Zum Beispiel läßt sich bei einem erfindungsgemäßen Wärmetau¬ scher, bei welchem ein erster Fluidstrom und ein zweiter Fluidstrom durch verschiedene Raumbereiche geleitet werden und die bewegte/n Oberfläche/n bzw. der/die bewegte/n Ober- flächenbereich/e zumindest den einen Raumbereich und den anderen Raumbereich abwechselnd begrenzen oder durchlaufen, einer der beiden Fluidströme vor Eintritt in den von ihm durchströmten Raumbereich mit einer verdampfenden Flüssig¬ keit beaufschlagen. Die für das Verdampfen notwendige Ener-

gie wird dann diesem Flüssigkeitsstrom entzogen, wodurch sich dessen Temperatur absenkt. Besonders vorteilhaft ist ein derartiger Wärmetauscher bzw. ein derartiges Verfahren zur Temperierung eines Luftraumes, wenn der mit der verdamp- fenden Flüssigkeit beaufschlagte Fluidstrom ein Gasstrom, vorzugsweise ein Luftstrom ist und die verdampfende Flüssig¬ keit in Form feiner Tröpfchen bzw. als Nebel aufgegebenes Wasser umfaßt.

Insbesondere kann ein Wärmetauscher mit den obengenannten

Merkmalen als Airconditioner vorteilhaft Verwendung finden, wobei der nicht mit einer verdampfenden Flüssigkeit beauf¬ schlagte Fluidstrom ein Luftstrom ist, der einem mit kühler Luft zu versorgenden Innenraum zugeleitet wird. Bei einem derartigem Wärmetauscher kann unter Beibehaltung des ansich bekannten Prinzip der Luftkühlung durch Beaufschlagung mit einer verdampfenden Flüssigkeit auf verhältnismäßig lange Wegstrecken, auf welchen die Flüssigkeit verdampft, verzich¬ tet werden. Insbesondere besteht bei einer deratigen Anord- nung keine Gefahr der Verletzung bestehender Richtlinien bzw. Vorschriften, gemäß welcher die Zugabe von Flüssig¬ keitströpfchen in Innenraumluft untersagt ist, denn die Flüssigkeit wird nur dem zweiten Fluidstrom aufgegeben. Ein nur unvollständiges Verdampfen der Flüssigkeit ist somit un- schädlich. Insbesondere können auch Flüssigkeitströpfchen auf die wärmetauschenden Oberflächen selbst gelangen. Um einen Übertritt dieser Flüssigkeitströpfchens in den ersten, zu dem Innenraum geleiteten Luftstrom zu vermeiden, kann die Bewegung dieser Oberflächen derart ausgestaltet sein, daß die Flüssigkeitströpfchen durch die Fliehkraft oder aber durch oben angesprochene Abstreifer vor Eintritt in den ersten Fluidstrom von der Oberfläche entfernt werden. Vor¬ teilhafterweise ist der Wärmetauscher jedoch derart ausge¬ legt, daß nur ausreichend kleine Flüssigkeitströpfchen auf den wärmetauschenden Oberflächen niederschlagen, daß diese,

noch während sie mit dem zweiten Fluidstrom in Kontakt sind, verdampfen.

Der auf diese Weise ausgebildete Airconditioner ist, ins¬ besondere wegen der fehlenden Notwendigkeit einer verhält¬ nismäßig langen Verdampfungsstrecke, im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Airconditioner bei gleicher Leistung und Verwendung des gleichen Luftkühlungsprinzips wesentlich kleiner ausgebildet.

Die vorgenannten, sowie die beanspruchten und in den Aus¬ führungsbeispielen beschriebenen, erfindungsgemäß zu ver¬ wendenden Bauteile unterliegen hinsichtlich ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so daß die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien un¬ eingeschränkt Anwendung finden können.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei¬ bung der zugehörigen Zeichnung, in der - beispielhaft - bevorzugte Ausführungsformen erfindungsgemäßer Wärmetauscher dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Wärmetauschers im Schnitt entlang der Linie I-I in Fig. 2;

Fig. 2 den Wärmetauscher nach Fig. 1 im Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 in einem Ausschnitt;

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemä¬ ßen Wärmetauschers in ähnlicher Darstellungsart wie Fig. 1;

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemä¬ ßen Wärmetauschers in perspektivischer Darstellung zum Teil aufgebrochen; und

Fig. 5 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemä¬ ßen Wärmestauschers als Airconditioner in ähnli¬ cher Darstellungsart wie Fig. 1.

Bei dem Wärmetauscher gemäß der ersten und dritten Ausfüh- rungsbeispiele (siehe Fig. 1, 2 und 4) wird ein erster Fluidzustrom 1 und ein zweiter Fluidzustrom 2 mehreren, auf einer Achse 3 angeordneten, durch Abstandhalter 4 beabstan¬ deten, um die Achse 3 drehbaren, durch einen Motor 11 (siehe Fig. 4) drehangetriebenen Scheiben 5 zugeführt. Nach deren Abkühlung bzw. Aufheizung sowie - gegebenenfalls - erfolgter

Beschleunigung verlassen die Fluidströme den Bereich zwi¬ schen den Scheiben 5 als zweiter Fluidabstrom 6 und erster Fluidabstrom 7.

Durch zwei seitliche Begrenzungsflächen 12 und 13, die im wesentlichen parallel zu einer Strömungsebene und senkrecht zur Achse 3 angeordnet sind, werden die Fluidströme 1, 7 und 2, 6 seitlich begrenzt (siehe Fig. 4). Von der Achse 3 weg¬ weisend wird der erste Fluidstrom 1, 7 durch ein Begren- zungsblech 17 und der zweite Fluidstrom 2, 6 durch ein Be¬ grenzungsblech 26 begrenzt. Zwischen den beiden Fluidströmen 1, 7 und 2, 6 sind zwei Trennbleche 16 und 27 angeordnet, wobei das Trennblech 16 den ersten Fluidzustrom 1 und den zweiten Fluidabstrom 6 und das Trennblech 27 den zweiten Fluidzustrom 2 und den ersten Fluidabstrom 7 trennt. Es versteht sich, daß sowohl die Trennbleche 16 und 27 als auch die seitlichen Begrenzungsbleche 12 und 13 zum Wärmetausch beitragen.

Die Fluidzuströme 1 und 2 sind derart auf die Scheiben 5 ausgerichtet, daß jeweils eine Hälfte jeder Scheibe 5 bzw.

des wirksamen Scheibenringes von dem ersten Fluidstrom 1, 7 und die andere Hälfte von dem zweiten Fluidstrom 2, 6 um¬ spült wird. Die Rotation jeder Scheibe 5 bedingt, daß jeder Oberflächenbereich jeder Scheibe 5 abwechseln mit dem ersten Fluidstrom 1, 7 und dem zweiten Fluidstrom 2, 6 in direkten Kontakt kommt. Hierbei ist der Fluidzustrom 1, 2 jeweils so ausgerichtet, daß - im wesentlichen - der Fluidstrom und der Richtungssinn der rotierenden Scheibe 5 eine gleichgerichte¬ te Bewegungskomponente aufweisen.

Die Begrenzungsbleche 17 und 26 des ersten Ausführungsbei¬ spiels verlaufen im Bereich der Fluidzuströme 1, 2 im we¬ sentlichen geradlinig, während diese Begrenzungen im Bereich der Fluidabströme 7 und 6 von der Achse 3 wegweisen. Während des Betriebes des Wärmetauschers ist so - auch durch die Ausbildung der Trennbleche 16 und 27 - der Fluidabstrom 7, 6 in einer Ebene senkrecht zur Achse 3 von der Achse 3 weg geneigt. Hierdurch wird, in vorteilhafter Weise, die durch die Scheiben 5 bedingte Beschleunigung der Fluidpartikel während des Durchgangs durch den Wärmetauscher ohne Energie¬ verlust in eine Strömungsrichtungsänderung überführt. Eine derartige Winkeländerung ist häufig bei Anwendungen von Wärmetauschern erwünscht und kann in der Regel bei den aus dem Stand der Technik bekannten Wärmetauschern nur durch Umlenkbleche bzw. unter Druckverlust realisiert werden.

Der Radius der Scheiben 5 ist so gewählt, daß diese den ge¬ samten Querschnitt der Strömung 1, 7 und 2, 6 jedes Fluides zur Gänze durchschneiden bzw. seitlich begrenzen.

Durch die rotierenden Scheiben wird der jeweilige Fluidstrom 1, 7; 2, 6 jeweils von der Achse 3 wegbeschleunigt. Hier¬ durch wird eine verhältnismäßig gute Trennung beider Fluid¬ ströme 1, 7; 2, 6 bedingt. Zur Verminderung eines etwa auf- tretenden Leckstroms sind jeweils zwei Leitbleche 8 vorgese¬ hen, die zwischen die Scheiben 5 bis zu den Abstandhaltern

4 eingreifen und ein Trennen der jeweiligen Fluidpartikel von den Scheiben 5 fördern.

Exemplarisch sind in den Figuren 1 und 2 zwei Raumbereiche 9' und 9'' dargestellt, in denen das durch diese Raumberei¬ che 9 ' und 9 ' ' strömende Fluid eine der Bewegung der diese Raumbereiche 9' bzw 9'' begrenzenden, auf den Scheiben 5 ausgebildeten Oberflächen gleichgerichtete Geschwindigkeits¬ komponente besitzt. Der den Raumbereich 9' zu einem Zeit- punkt begrenzende Oberflächenbereich der Scheiben 5 begrenzt nach einer gewissen Zeit den Raumbereich 9 ' ' . Diese Begren¬ zung wechselt in erfindungsgemäßer Weise periodisch ab.

Die Scheibenabstände, Scheibendicken und die Rotationsge- schwindigkeit der Scheiben sind so aufeinander bzw. auf die

Fluidströme 1, 7; 2, 6 und die jeweiligen Temperaturen der Fluidzuströme 1, 2 abgestimmt, daß die Fluidabströme 6, 7 die gleiche Temperatur aufweisen.

In konkreter Ausgestaltung des ersten Ausführungsbeispieles werden 35, jeweils 5 mm beabstandete Scheiben mit einer Dicke von 1 mm und einem Durchmesser von 200 mm durch einen 15 W Elektromotor angetrieben. Die Scheiben selbst bestehen aus Polypropylen mit einer glatten Oberfläche. Der Wärmetau- scher ansich hat eine Größe von 215 x 220 x 250 mm ³ . In dieser Ausführungsform fördert der Wärmetauscher 2 Fluid¬ ströme von jeweils 250 m ³ /h. Beispielhafte Temperaturver¬ hältnisse sind in Tabelle I aufgelistet.

Tabel le I

In einer zweiten konkreten Ausführungsform des Wärme¬ tauschers werden 110 Aluminiumscheiben mit einem Durchmesser von 350 mm und einer Dicke von 1 mm, die 6 mm von einander beabstandet sind, durch einen Elektromotor mit einer Lei¬ stung von 150 W angetrieben. Bei einer Größe des Wärmetau¬ schers von 360 x 450 x 900 mm ³ können mit diesem Wärmetau¬ scher zwei Fluidströme von jeweils 2500 m ³ /h gefördert wer¬ den. Hierbei wurden die in Tabelle II dargestellten Tempera- turverhältnisse gemessen.

Tabelle II

Das zweite Ausführungsbeispiel umfaßt zwei in Strömungsrich¬ tung hintereinander angeordnete Achsen 3, auf welchen Schei¬ ben 5 und zwischen diesen angeordneten Abstandhalter 4 ro¬ tieren. Der Aufbau entspricht im wesentlichen dem Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels. Jedoch wird bei diesem Ausfüh¬ rungsbeispiel auf jeweils ein Leitblech 8 verzichtet. Zwi¬ schen den jeweils um eine Achse 3 rotierenden Scheibenanord¬ nung ist ein Trennblech 10 vorgesehen, welches ein Vermi¬ schen der beiden Fluidströme 1, 7 und 2, 6 außerhalb der Scheibenanordnung verhindert.

Insbesondere bei diesem Ausführungsbeispiel wird deutlich, daß die durch die rotierenden Scheiben bedingte Beschleuni¬ gung der Fluidströme 1, 7 und 2, 6 jeweils eine Reduktion des Kanalquerschnitts im Bereich des Fluidabstroms 7 bzw. 6 ermöglicht. Denkbare weitere Leibleche 8' sind in Fig. 3 strichpunktiert eingezeichnet.

In konkreter Ausgestaltung dieses zweiten Ausführungsbei¬ spiels werden jeweils 35, auf jeder der beiden Achsen ange¬ ordnete Scheiben durch jeweils einen 15 W Elektromotor mit 2500 Rotationen pro Minute angetrieben. Die Scheiben waren aus Polypropylen mit einer Dicke von 1 mm und einem Durch¬ messer von 200 mm sowie 5 mm von einander beabstandet. Der gesamte Wärmetauscher wies eine Größe von 215 x 220 x 500 mm ³ auf und förderte zwei Fluidströme von je 250 m ³ /h. Ausgewähl¬ te Temperaturverhältnisse sind in Tabelle III dargestellt.

Tabelle III

Der Aufbau des dritten Ausführungsbeispiels entspricht weit¬ gehend dem Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels. Aller¬ dings sind - wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Begrenzungsbleche 17 und 26 sowie die Trennbleche 16 und 27 eben ausgebildet.

Das vierte Ausführungsbeispiel entspricht dem dritten Aus¬ führungsbeispiel, bei welchem der erste Fluidzustrom 1 über eine Wasserzufuhr 14 und zwei Nebeldüsen 15 mit einem Was¬ sernebel beauschlagt wird. Die verdampfenden Tröpfchen ent¬ ziehen dem Fluidstrom 1, 7 zum Verdampfen Energie. Ein Teil der Wassertröpfchen schlägt sich auf den rotierenden Schei¬ ben 5 bzw. der radial außenliegenden Oberflächen der Ab- standhalter 4 nieder. Die rotierenden Scheiben 5 sowie die Abstandhalter 4 werden folglich zum einen durch die auf ihrer Oberfläche angelagerten, verdampfenden Wassertropfen und zum anderen durch den bereits vorgekühlten Fluidstrom 1, 7 gekühlt. Ähnlich wie die Rotation der Scheiben ein ein- dringen des Fluidstromes 1, 7 in den Fluidstrom 2, 6 verhin¬ dert, wird durch die Rotation der Scheiben 5 auch ein Ein¬ treten von Wasser in den Fluidstrom 2, 6 vermieden. Insbe¬ sondere dienen hierfür die durch die Rotation bedingten Zen¬ trifugalkräfte. Auf diese Weise kann das ansich bekannte Verfahren der Luftkühlung mittels Verdampfen eines Wasser¬ nebels genutzt werden, ohne daß hierdurch der Feuchtigkeits¬ gehalt des Fluidstrom 2, 6 erhöht wird. Dieser Fluidstrom 2, 6 kann dann einem mit kühler Luft zu versorgenden Innenraum zugeführt werden.

In konkreter Ausgestaltung weist ein gemäß des vierten Aus¬ führungsbeispiels ausgestalteter Airconditioner 35 Polypro¬ pylenscheiben mit einer Dicke von 1 mm, einem Durchmesser von 200 mm und einer glatten Oberfläche auf, die 5 mm von- einander beabstandet sind und von einem 15 W Elektromotor mit 2500 Rotationen pro Minute angetrieben werden. Dem

Fluidzustrom 1 wird 1 1/h Wasser in Form von 20 bis 50 mm ³ großen Wassertropfen aufgegeben. Bei einer Größe von 215 x 220 x 300 mm ³ fördert dieser Airconditioner einen Fluidstrom 2, 6 von 250 m ³ /h in einen Innenraum. Mit einer Temperatur von 27 C° und einer relativen Feuchtigkeit von 46 % zuge¬ führte Fluidzuströme 1 und 2 ermöglichen auf diese Weise einen Fluidabstrom 6 von 22 C° bei einer Kühlleistung von 350 W und einer COP von COP = 23. Weisen die Fluidzuströme 1 und 2 eine Temperatur von 35 C° und eine relative Feuch¬ tigkeit von 50 % auf, so folgt eine Temperatur des Fluid- abstroms 6 von 26,5 C° bei einer Kühlleistung von 400 W und einer COP von COP = 26.

Bei einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers, welcher im Aufbau weitgehend der zweiten Ausführungsform entspricht werden durch drei 15 W Elektromo¬ toren drei Achsen mit jeweils 35 Polypropylenscheiben mit 2500 Rotationen pro Minute rotiert. Die Scheiben sind je¬ weils 1 mm dick, haben einen Durchmesser von 200 mm, sind jeweils 5 mm voneinander beabstandet und weisen eine glatte

Oberfläche auf. Bei einer Größe von 215 x 250 x 750 mm ³ fördert dieser Wärmetauscher jeweils 250 m ³ /h Luft. Die Temperaturverhältnisse sind der Tabelle IV entnehmbar.

Tabelle IV

Bezugszeichenliste

1 erster Fluidzustrom

2 zweiter Fluidzustrom

3 Achse

4 Abstandhalter

5 Scheibe

6 zweiter Fluidabstrom

7 erster Fluidabstrom

8 Leitblech 8' Leibleche

9' Raumbereich

9' ' Raumbereich

10 Trennblech

11 Motor

12 seitliches Begrenzungsblech

13 seitliches Begrenzungsblech

14 Wasserzufuhr

15 Nebeldüse

16 Trennblech

17 Begrenzungsblech 26 Begrenzungsblech 27 Trennblech