DE102009033157A1

DE102009033157A1 - Plate heat exchangers

Info

Publication number: DE102009033157A1
Application number: DE102009033157A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr. Ing. Röben
Original assignee: MENERGA GmbH
Current assignee: MENERGA GmbH
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2009-07-13
Publication date: 2011-01-27
Also published as: WO2011006579A2; HRP20181760T1; EP2389555A2; WO2011006579A3; EP2389555B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmeübertrager im Gegenstrom mit zueinander beabstandeten Platten, wobei abwechselnd durch die zwischen den Platten befindlichen, aufeinander folgenden Zwischenräume einmal das wärmeabgebende Fluid in einer Richtung und im benachbarten Zwischenraum das wärmeaufnehmende Fluid in entgegengesetzter Richtung strömt und wobei die Zwischenräume in Teilbereichen in eine Vielzahl zueinander paralleler Strömungskanäle in Strömungsrichtung aufgeteilt sind, wobei die Zwischenräume jeweils so aufgeteilt sind, dass ein erster Zwischenraumbereich als "Kanalbereich" in Kanäle aufgeteilt ist und ein zweiter Zwischenraumbereich als "kanalfreier Bereich" keine Kanäle aufweist und dass in dem Bereich, in dem ein Zwischenraum einen Kanalbereich aufweist, der benachbarte Zwischenraum einen kanalfreien Bereich besitzt, und in dem Bereich, in dem ein Zwischenraum einen kanalfreien Bereich aufweist, der benachbarte Zwischenraum einen Kanalbereich besitzt.The invention relates to a plate heat exchanger in countercurrent with spaced plates, wherein alternately through the plates located between the plates, successive spaces once the heat-emitting fluid in one direction and in the adjacent space the heat-absorbing fluid flows in the opposite direction and wherein the spaces in some areas in a Are divided into each other parallel flow channels in the flow direction, wherein the spaces are each divided so that a first space area as "channel area" is divided into channels and a second space area as a "channel-free area" has no channels and that in the area in which Gap has a channel region, the adjacent gap has a channel-free region, and in the region in which a gap has a channel-free region, the adjacent gap has a channel region.

Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmeübertrager im Gegenstrom mit zueinander beabstandeten Platten, wobei abwechselnd durch die zwischen den Platten befindlichen, aufeinander folgenden Zwischenräume einmal das wärmeabgebende Fluid in einer Richtung und im benachbarten Zwischenraum das wärmeaufnehmende Fluid in entgegengesetzter Richtung strömt, und wobei die Zwischenräume in Teilbereichen in eine Vielzahl zueinander paralleler Strömungskanäle in Strömungsrichtung aufgeteilt sind.The The invention relates to a plate heat exchanger in countercurrent with spaced plates, alternately by the successive ones between the plates Interspaces once the heat-emitting fluid in one direction and in the adjacent interspace the heat-absorbing Fluid flows in the opposite direction, and wherein the Interspaces in subareas in a variety to each other parallel flow channels in the flow direction are divided.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 202008000496 U1 ist ein Plattenwärmeübertrager bekannt, bei dem die Zwischenräume zwischen den Platten Strömungskanäle bilden. Hierbei enden die Kanäle zu beiden Seiten in kanalfreie Bereiche, die als Verteilbereiche dienen.From the German utility model 202008000496 U1 a plate heat exchanger is known in which the spaces between the plates form flow channels. Here, the channels end on both sides in channel-free areas that serve as distribution areas.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Plattenwärmeübertrager der eingangs genannten Art in seiner Herstellung und Wirksamkeit zu verbessern. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einen Plattenwärmeübertrager der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass zusätzlich zu den Gegenströmen Quer- bzw. Kreuzströme bestehen, die weitere Funktionen ermöglichen.task The invention is a plate heat exchanger of the type mentioned in its preparation and effectiveness to improve. It is another object of the invention to provide a plate heat exchanger of the type mentioned above to improve that in addition to the countercurrents cross or cross currents exist, which allow further functions.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zwischenräume jeweils so aufgeteilt sind, dass ein erster Zwischenraumbereich als „Kanalbereich” in Kanäle aufgeteilt ist und ein zweiter Zwischenraumbereich als „kanalfreier Bereich” keine Kanäle aufweist, und dass in dem Bereich, in dem ein Zwischenraum einen Kanalbereich aufweist der benachbarte Zwischenraum einen kanalfreien Bereich besitzt und in dem Bereich, in dem ein Zwischenraum einen kanalfreien Bereich aufweist der benachbarte Zwischenraum einen Kanalbereich besitzt.These Tasks are achieved according to the invention, that the spaces are each divided so that a first gap area as "channel area" in FIG Channels is split and a second gap area as "channel-free area" no channels has, and that in the area in which a gap Channel area, the adjacent gap has a channel-free Owns area and in the area where a gap one channel-free area, the adjacent gap has a Has channel area.

Diese abwechselnde Anordnung von Kanalbereichen und kanalfreien Bereichen führt zu optimalen Wirkungsgraden der Wärmeübertragung. Hierbei sind die Vorteile gegeben, geringe Außenabmessungen, einfache und kostengünstige Herstellung, einfache Montage und hohe Funktionssicherheit bei hoher Lebensdauer und Dichtigkeit. Auch wird vorzugsweise vorgeschlagen, dass die kanalfreien Bereiche in Strömungsrichtung im Wesentlichen dieselbe Länge aufweisen wie die Kanalbereiche.These alternating arrangement of channel areas and channel-free areas leads to optimal efficiencies of heat transfer. Here are the benefits given, small external dimensions, simple and inexpensive production, easy installation and high functional reliability with high durability and tightness. It is also preferably proposed that the channel-free areas have substantially the same length in the flow direction like the channel areas.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in den kanalfreien Bereichen das dort hindurchströmende Fluid von einem quer zur Strömung gerichteten Strömungsmedium durchströmt wird. Hierbei wird vorgeschlagen, dass durch das quer zur Strömung gerichtete Strömungsmedium das Fluid behandelt wird. Eine solche Ausführung besitzt alle Vorteile eines Gegenstrom-Plattenwärmeübertragers und die zusätzlichen Vorteile der Behandlung des Fluids/der Fluide (die im Gegenstrom strömen) im Kreuzstrom. Damit ist ein hoher Wirkungsgrad der Wärmeübertragung bei gleichzeitigem, zusätzlichem Behandeln der Fluide insbesondere in Form eines Entfeuchtens und/oder Kühlens bzw. Erwärmens des Fluids im Kreuzstrom.Especially It is advantageous if in the channel-free areas which there flowing through Fluid from a flow medium directed transversely to the flow is flowed through. It is suggested that by the flow medium directed transversely to the flow the fluid is treated. Such a design has all the advantages of a counterflow plate heat exchanger and the additional benefits of treating the fluid (s) (which flow in countercurrent) in the cross flow. This is one high efficiency of heat transfer at the same time, additionally treating the fluids, especially in the form dehumidifying and / or cooling or heating of the fluid in cross flow.

Ferner besteht der erhebliche Vorteil, dass durch den Kreuzstrom/die Kreuzströme die Zwischenräume des Plattenwärmeübertragers bei geringem technischem Aufwand gründlich gereinigt werden können. Und dies sogar während des Betriebes, d. h. ohne den Plattenwärmeübertrager stillsetzen zu müssen.Further There is the significant advantage that through the cross-flow / the cross flows the spaces between the plate heat exchanger be thoroughly cleaned with little technical effort can. And this even during operation, d. H. without stopping the plate heat exchanger to have to.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Breite und Höhe der Kanäle dem Abstand der Platten voneinander und damit der Breite der Zwischenräume entspricht. Ferner ist für den Einsatz insbesondere den Anschluss eines solchen Plattenwärmeübertragers von Vorteil, wenn am Strömungsanfang und/oder Strömungsende der Zwischenräume jeweils ein Strömungsbereich besteht, mit dem die Strömung des Fluids um 30 bis 60 Grad vorzugsweise um 45 Grad in derselben Ebene umgelenkt wird. Hierbei können im Strömungsbereich am Strömungsanfang und Strömungsende im Zwischenraum Kanäle angeordnet sein, wenn ein kanalfreier Bereich anschließt, und keine Kanäle angeordnet sind, wenn ein Kanalbereich anschließt. Ferner wird vorteilhafterweise vorgeschlagen, dass die Platten und/oder Kanäle aus Kunststoff insbesondere aus Polypropylen bestehen.Preferably It is suggested that the width and height of the channels the distance of the plates from each other and thus the width of the spaces equivalent. Furthermore, for use in particular the Connection of such a plate heat exchanger advantageous if at the flow beginning and / or end of flow the spaces each a flow area consists, with which the flow of the fluid by 30 to 60 degrees preferably deflected by 45 degrees in the same plane. in this connection can in the flow area at the flow beginning and flow end disposed in the interstitial channels be if a channel-free area connects, and none Channels are arranged when a channel area connects. Furthermore, it is advantageously proposed that the plates and / or Channels made of plastic, in particular made of polypropylene.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigenOne Embodiment of the invention is in the drawings shown schematically and will be described in more detail below. Show it

1 einen Schnitt durch einen Zwischenraum, parallel zu den Platten, 1 a section through a gap, parallel to the plates,

2 einen entsprechenden Schnitt durch einen benachbarten Zwischenraum, 2 a corresponding section through an adjacent gap,

3 einen Querschnitt durch den Plattenwärmeübertrager, 3 a cross section through the plate heat exchanger,

4 einen Längsschnitt durch den Plattenwärmeübertrager. 4 a longitudinal section through the plate heat exchanger.

Der Gegenstrom-Plattenwärmeübertrager ist vorzugsweise vollständig oder in seinen wesentlichen Teilen aus Kunststoff gefertigt. Hierbei weist der Plattenwärmeübertrager eine Vielzahl von dünnen Platten 1 auf, die parallel zueinander in gleichen Abständen S angeordnet sind und damit zwischen sich Zwischenräume 2a, 2b bilden, durch die die beiden Fluide strömen. Durch jeden zweiten Zwischenraum 2a fließt das wärmeabgebende Fluid und durch die übrigen dazwischen liegenden Zwischenräume 2b das wärmeaufnehmende Fluid.The countercurrent plate heat exchanger is preferably made entirely or in its essential parts of plastic. Here, the plate heat exchanger has a plurality of thin plates 1 on, which are arranged parallel to each other at equal intervals S and thus between spaces 2a . 2 B form, through which the two Fluids flow. Through every second space 2a flows the heat-emitting fluid and through the other intermediate spaces 2 B the heat-absorbing fluid.

Jeder Zwischenraum 2a, 2b ist in Strömungsrichtung in zwei unterschiedliche Bereiche 3, 4 aufgeteilt, die dieselbe Breite bzw. Länge L besitzen. Der Zwischenraumbereich 3 ist in eine hohe Anzahl von Kanälen 5 aufgeteilt, die parallel zur Strömungsrichtung 6 liegen und deren Breite B gleich dem Abstand S der Platten 1 voneinander und damit der Breite des Zwischenraumes 2a, 2b entspricht, wobei die Höhe H jedes Kanals 5 in etwa seiner Breite entspricht, so dass der Kanalquerschnitt vorzugsweise quadratisch ist. Der in Kanäle aufgeteilte Zwischenraumbereich 3 wird im Folgenden „Kanalbereich” 3 genannt.Every gap 2a . 2 B is in the flow direction in two different areas 3 . 4 split, which have the same width or length L. The gap area 3 is in a high number of channels 5 split, parallel to the flow direction 6 lie and whose width B equal to the distance S of the plates 1 from each other and thus the width of the gap 2a . 2 B corresponds, where the height H of each channel 5 is approximately equal to its width, so that the channel cross-section is preferably square. The interspaces area divided into channels 3 is hereinafter referred to as "channel area" 3 called.

Die zwischen den Kanalbereichen 3 liegenden Zwischenraumbereiche 4 sind frei von Kanälen, so dass sie große zusammenhängende Räume bilden. Im Folgenden werden sie „kanalfreie Bereiche” 4 genannt. Somit wechseln innerhalb aller zwischen zwei Platten liegenden Zwischenräume 2a, 2b die Kanalbereiche 3 und die kanalfreien Bereiche 4 einander regelmäßig ab. Hierbei können aber auch innerhalb eines Zwischenraums nur ein einziger Kanalbereich 3 und ein einziger kanalfreier Bereich 4 angeordnet sein.The between the channel areas 3 lying intermediate space areas 4 are free of channels, so they form large coherent spaces. In the following they will be "channel-free areas" 4 called. Thus, change within all intermediate spaces between two plates 2a . 2 B the channel areas 3 and the channel-free areas 4 each other regularly. In this case, however, only a single channel region can also be within a gap 3 and a single channel-free area 4 be arranged.

Bei den nebeneinander liegenden Zwischenräumen 2a, 2b ist dafür gesorgt, dass seitlich neben einem Kanalbereich 3 eines Zwischenraumes ein kanalfreier Bereich 4 im benachbarten Zwischenraum liegt, und ferner neben einem kanalfreien Bereich 4 in einem Zwischenraum ein Kanalbereich 3 im benachbarten Zwischenraum liegt. Hierbei überdecken sich die quer zur Strömungsrichtung nebeneinander liegenden Bereiche 3 und 4 vollständig, so dass der Wechsel vom Bereich 3 zum Bereich 4 und vom Bereich 4 zum Bereich 3 stets an denselben Stellen 7 erfolgt, wie 4 zeigt.In the adjacent spaces 2a . 2 B It is ensured that the side next to a canal area 3 a gap a channel-free area 4 in the adjacent space, and further adjacent to a channel-free area 4 in a space a channel area 3 lies in the adjacent space. In this case, the areas adjacent to each other across the flow direction overlap 3 and 4 completely, making the change from the area 3 to the area 4 and from the area 4 to the area 3 always in the same places 7 done, like 4 shows.

Die kanalfreien Bereiche 4 sind quer zur Strömungsrichtung beidseitig (insbesondere oben und unten) zugänglich, so dass die Bereiche 4 beidseitig jeweils einen Eingangsschlitz 8 und einen Ausgangsschlitz 9 bilden, um ein Strömungsmedium von Schlitz 8 zu Schlitz 9 durch den kanalfreien Bereich 4 hindurchströmen lassen zu können. Das Strömungsmedium kreuzt somit das Fluid innerhalb des Bereichs 4 und wirkt hierdurch auf das Fluid ein. Hierdurch kann u. a. ein Kühlen, Erhitzen, Entfeuchten und/oder Befeuchten des Fluids erfolgen.The channel-free areas 4 are accessible transversely to the flow direction on both sides (in particular above and below), so that the areas 4 on both sides each have an entrance slot 8th and an exit slot 9 form a flow medium of slot 8th to slot 9 through the channel-free area 4 to be able to flow through it. The flow medium thus crosses the fluid within the range 4 and thereby acts on the fluid. This can be done, inter alia, cooling, heating, dehumidifying and / or humidifying the fluid.

Am Strömungsanfang und/oder Strömungsende der Zwischenräume besteht jeweils ein Strömungsbereich 10, 11, mit dem die Strömung des Fluids um 30 bis 60 Grad vorzugsweise um 45 Grad in derselben Ebene umgelenkt wird. Hierbei sind im Strömungsbereich 10, 11 am Strömungsanfang 10 und Strömungsende 11 im Zwischenraum 2a, 2b Kanäle 5 angeordnet, wenn ein kanalfreier Bereich 4 anschließt, und keine Kanäle 5 angeordnet sind, wenn ein Kanalbereich 3 anschließt.At the flow beginning and / or flow end of the intermediate spaces there is a respective flow region 10 . 11 with which the flow of the fluid by 30 to 60 degrees, preferably by 45 degrees in the same plane is deflected. Here are in the flow area 10 . 11 at the beginning of the flow 10 and flow end 11 in the space 2a . 2 B channels 5 arranged when a channel-free area 4 connects, and no channels 5 are arranged when a channel area 3 followed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 202008000496 U1 [0002]

Claims

Plate heat exchanger in countercurrent with spaced plates, wherein alternately passing through the interposed plates, successive spaces once the heat-emitting fluid (F) in one direction (A) and in the adjacent space the heat-absorbing fluid (F) in the opposite direction (B) , and wherein the intermediate spaces are divided in partial regions into a multiplicity of parallel flow channels in the flow direction, characterized in that the intermediate spaces ( 2a . 2 B ) are each divided such that a first gap area is called a "channel area" ( 3 ) into channels ( 5 ) and a second gap area as a "channel-free area" ( 4 ) no channels ( 5 ), and that in the region in which a gap is a channel region ( 3 ), the adjacent gap has a channel-free area ( 4 ) and in the area in which a gap has a channel-free area ( 4 ), the adjacent gap has a channel region ( 3 ) owns.

Plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that the channel-free areas ( 4 ) in the flow direction have substantially the same length (L) as the channel regions ( 3 ),

Plate heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that in the channel-free areas ( 4 ) flowing therethrough fluid (F) is flowed through by a transverse to the flow flow medium (M).

Plate heat exchanger according to claim 3, characterized in that through the transverse to the flow directed flow medium (M) the fluid (F) treated becomes.

Plate heat exchanger according to claim 4, characterized in that the flow medium (M) the fluid (F) cools and / or dehumidifies.

Plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the width and height of the channels ( 5 ) the distance of the plates ( 1 ) of each other and thus the width of the spaces ( 2a . 2 B ) corresponds.

Plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that at the flow beginning and / or flow end of the intermediate spaces in each case a flow area ( 10 . 11 ), with which the flow of the fluid is deflected by 30 to 60 degrees, preferably by 45 degrees in the same plane.

Plate heat exchanger according to claim 7, characterized in that in the flow area ( 10 . 11 ) at the beginning of the flow ( 10 ) and flow end ( 11 ) in the space ( 2a . 2 B ) Channels ( 5 ) are arranged when a channel-free area ( 4 ), and no channels ( 5 ) are arranged when a channel area ( 3 ).

Plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the plates ( 1 ) and / or channels ( 5 ) made of plastic, in particular made of polypropylene.