DE102008003060A1

DE102008003060A1 - Plattenwärmetauscher

Info

Publication number: DE102008003060A1
Application number: DE200810003060
Authority: DE
Inventors: Michael Kas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-01-03
Filing date: 2008-01-03
Publication date: 2009-07-09

Abstract

Der Plattenwärmetauscher (1) zur Wärmeübertragung von Gasen und Gasgemischen (z. B. Luft) an flüssige Medien (z. B. Wasser oder Sole) soll hohe Austauschgrade bei minimalen Druckverlusten ermöglichen. Alle Bauteile des Plattenwärmetauschers (1) einschließlich des Verteilerrohres (6) und des Sammelrohres (7) sind als aktive Wärmeaustauschfläche am Wärmeaustausch beteiligt. Der Plattenwärmetauscher (1) besteht aus einzelnen mit Flüssigkeit durchströmten Platten (2) und zwischen den Platten befindlichen Strömungskanäle (11) für das im Gegenstrom geführte gasförmige Medium. Der erfindungsgemäße Plattenwärmetauscher (1) findet bevorzugt Verwendung in der Luft- und Klimatechnik zur Energierückgewinnung in kreislaufverbundenen Energierückgewinnungssystemen sowie in Rückkühlwerken und zur Beheizung und Kühlung verschmutzter gasförmiger Medien sowie in artverwandten Anwendungen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher zur Wärmeübertragung von Gasen und Gasgemischen (z. B. Luft) an flüssige Medien (z. B. Wasser oder Sole) und umgekehrt.
Der Plattenwärmetauscher soll einen hohen Übertragungsgrad bei geringen Temperaturdifferenzen zwischen den Medien unter besonderer Beachtung geringer Druckverluste der beteiligten Medien ermöglichen.
Der primäre Einsatzbereich des Plattenwärmetauschers ist in der Luft- und Klimatechnik zur Energierückgewinnung in kreislaufverbundenen Energierückgewinnungssystemen sowie in Rückkühlwerken und zur Beheizung und Kühlung verschmutzter gasförmiger Medien sowie in artverwandten Anwendungen.
Es ist bekannt, Wärmetauscher in kreislaufverbundenen Energierückgewinnungssystemen einzusetzen. Die Nachteile der üblicherweise verwendeten Wärmetauscherbauart mit quer zur Luftrichtung eingebauten berippten Rohren und mehrfacher Umlenkung der Strömungsrichtung wurden in der DE 10 2004 054 006 A1 ausführlich beschrieben.
In der DE 10 2004 054 006 A1 wird ein Wärmetauscher beschrieben, der nach dem Gegenstromprinzip arbeitet, wobei sich Verteiler und Sammler im Luftstrom befinden und aktiv am Wärmeaustausch teilnehmen.
Plattenwärmetauscher Luft/Wasser werden in der Luft- und Klimatechnik sehr selten eingesetzt, da die Zu- und Abführung des flüssigen Mediums ohne Blockade des Strömungsweges der Luft nur mit vergleichsweise hohem Aufwand möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Plattenwärmetauscher zur Wärmeübertragung von Gasen und Gasgemischen (z. B. Luft) an flüssige Medien (z. B. Wasser oder Sole) und umgekehrt zu entwickeln, der hohe Austauschgrade bei minimalen Druckverlusten der beteiligten Medien ermöglicht.
Alle Bauteile des Wärmetauschers einschließlich des Verteilers und des Sammlers sollen als aktive Wärmeaustauschfläche am Wärmeaustausch beteiligt sein.
Dabei ist es erforderlich, die Anbindung des Verteilers und des Sammlers an die flüssigkeitsdurchströmten Platten des Plattenwärmetauschers so auszuführen, dass Behinderungen der Strömung vermieden werden. Weiterhin sind Ecken, Kanten und Verdickungen zu vermeiden, die den Kondensatabfluss behindern und Schmutzablagerungen begünstigen können.
Der Plattenwärmetauscher soll leicht zu reinigen sein.
Die Wärmetauscherbauart soll die Bildung verschiedener Plattenwärmeaustauscherbaugrößen aus mehreren gleichartigen einzelnen Plattenwärmetauschern, die nebeneinander und übereinander angeordnet werden, ermöglichen.
Der Plattenwärmetauscher soll als rahmenlose und selbsttragende Konstruktion ausgeführt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen genannten Merkmale gelöst.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers werden nachfolgend anhand von beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die nachfolgenden Beschreibungen und die beiliegenden Zeichnungen haben nur einen beispielhaften Charakter und beschreiben bzw. zeigen jeweils eine von vielen möglichen Lösungen.
Der erfindungsgemäße Plattenwärmetauscher 1 besteht aus einzelnen mit Flüssigkeit durchströmten Platten 2 und zwischen den Platten 2 befindlichen Strömungskanäle 11 für das im Gegenstrom geführte gasförmige Medium.
Die Strömungskanäle 11 für das gasförmige Medium werden durch die Wandungen der Platten 2 und den senkrecht zwischen den Platten 2 befindlichen Stegen 12 gebildet.
Die Stege 12 können als durchlaufende Stege oder als nicht durchlaufende Stege mit Zwischenräumen ausgeführt werden.
Die Zwischenräume können zur besseren Kondensatableitung genutzt werden.
Die Platten 2 bestehen aus einem Verteilbereich 3 am Anfang der Platte 2 und daran anschließende Strömungskanäle 4 für das flüssige Medium sowie einen Sammelbereich 5 am Ende der Platte 2. Rechtwinklig zu den Platten 2 befindet sich ein vom gasförmigen Medium umströmtes Verteilerrohr 6 und an der gegenüberliegenden Plattenseite ein Sammlerrohr 7.
Die Platten 2 werden auf der Ein- und Austrittseite durch rechtwinklig zu den Platten 2 angeordnete Verbindungsrohre 8 im oberen und unteren Bereich der Platten 2 verbunden.
Die Verbindungsrohre 8 werden zur Entlüftung und Entleerung mittels Servicestutzen 10 sowie zur Stabilisierung des Plattenpakets benötigt.
Verteilerrohr 6, Sammlerrohr 7 und Verbindungsrohre 8 werden teilweise in die Platten 2 integriert.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers 1 sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
1 zeigt die Seitenansicht des Plattenwärmetauschers 1 mit einer Platte 2 mit Verteilerrohr 6 und Sammlerrohr 7 sowie den Verbindungsrohren 8.
2 zeigt einen Schnitt A-A des Plattenwärmetauschers 1 aus 1.
3 zeigt die Ansicht C-C aus 2.
Als vorteilhaft erweist sich der Umstand, dass das gasförmige und das flüssige Medium innerhalb des Plattenwärmetauschers 1 innerhalb von Strömungskanälen 4, 11 im Gegenstrom geführt werden. Da in diesem Bereich keinerlei Umlenkung erfolgt, ergeben sich geringe Druckverluste.
Die geradlinige Strömungsrichtung innerhalb der Strömungskanäle 4, 11 führt zu einer geringen Verschmutzungsneigung verbunden mit einem konstruktionsbedingten Selbstreinigungseffekt.
Bei bestimmten Betriebszuständen anfallendes Kondensat wird durch die Strömung des gasförmigen Mediums aus dem Strömungskanal 11 gespült.
Bei der Verwendung von nicht durchlaufenden Stegen 12 mit Zwischenräumen kann anfallendes Kondensat frühzeitig abgeführt werden. Dadurch wird ein Bereifen und Vereisen des Plattenwärmetauschers innerhalb der Strömungskanäle 11 minimiert.
Es ist weiterhin von Vorteil, dass das Verteilerrohr 6 und das Sammlerrohr 7 vom gasförmigen Medium umströmt werden. Dadurch nehmen diese Bauteile aktiv an der Wärmeübertragung teil.
Die Bauart des Plattenwärmetauschers 1 mit im Gasstrom angeordneten Verteilerrohr 6 und Sammlerrohr 7 ermöglicht eine maximale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Anströmfläche.
Dadurch wird einerseits die Anströmgeschwindigkeit im Vergleich zu Rippenrohrwärmetauschern mit seitlich angeordneten Verteilern und Sammlern reduziert und andererseits die angeströmte Wärmetauscherstirnfläche vergrößert.
Als vorteilhaft erweist sich ferner die Möglichkeit, mehrere Plattenwärmetauscher 1 nebeneinander und übereinander in Parallelschaltung zu verbinden.
Daraus resultieren geringe Fertigungs- und Lagerkosten.
Der erfindungsgemäße Plattenwärmetauscher 1 findet bevorzugt Verwendung in der Luft- und Klimatechnik zur Energierückgewinnung in kreislaufverbundenen Energierückgewinnungssystemen sowie in Rückkühlwerken und zur Beheizung und Kühlung verschmutzter gasförmiger Medien sowie in artverwandten Anwendungen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004054006 A1 [0004, 0005]

Claims

Plattenwärmetauscher (1) zur Wärmeübertragung von Gasen und Gasgemischen (z. B. Luft) an flüssige Medien (z. B. Wasser oder Sole) und umgekehrt bestehend aus einzelnen zueinander beabstandeten und mit Flüssigkeit durchströmtem Platten (2) mit innerhalb der Platten (2) befindlichen Verteilbereichen (3) und parallel verlaufenden Strömungskanälen (4) und Sammelbereichen (5) wobei alle Platten in ein in die Platten teilintegriertes Verteilerrohr (6) und ein teilintegriertes Sammlerrohr (7) sowie in teilintegrierte Verbindungsrohre (10) münden, an die sich jeweils ein Versorgungsrohrstutzen (9) oder ein Servicestutzen (10) anschließt, wobei o. g. Rohre vom gasförmigen Medium umströmt werden und bis auf die Versorgungsrohr-(9) und Servicestutzen (10) jeweils rechtwinklig zu den Platten (2) stehen und Strömungskanälen (11) für das im Gegenstrom zur Flüssigkeit geführten gasförmige Medium, wobei diese Strömungskanäle (11) durch die Wandungen der Platten (2) selbst und rechtwinklig zu den Platten angeordneten Stegen (12) gebildet werden.
Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, wobei der Plattenwärmetauscher zwei oder n vom gasförmigen Medium umströmte Verteilerrohre (6) bzw. Sammlerrohre (7) enthält.
Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, wobei je Verteilerrohr (6) bzw. Sammlerrohr (7) zwei bis n Versorgungsrohrstutzen (9) angeordnet sind.
Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, wobei die Stege (12) durchlaufend oder mit Unterbrechungen ausgeführt sein können.
Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, wobei die Konstruktion des Plattenwärmetauschers selbsttragend und rahmenlos ist.