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DE102015008094A1 - Pillow plate heat exchangers - Google Patents

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DE102015008094A1
DE102015008094A1 DE102015008094.6A DE102015008094A DE102015008094A1 DE 102015008094 A1 DE102015008094 A1 DE 102015008094A1 DE 102015008094 A DE102015008094 A DE 102015008094A DE 102015008094 A1 DE102015008094 A1 DE 102015008094A1
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DE
Germany
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cushion
heat exchanger
welding
tube
tubes
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Application number
DE102015008094.6A
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German (de)
Inventor
Julian Tran
Eugeny Kenig
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Universitaet Paderborn
Original Assignee
Universitaet Paderborn
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kissenplatten-Wärmeübertrager, umfassend wenigstens eine Kissenplatte (1), bevorzugt umfassend ein Paket aus mehreren gestapelten Kissenplatten (1), wobei jede Kissenplatte (1) zwei Bleche umfasst, die an ihren Rändern umlaufend miteinander verbunden, insbesondere verschweißt sind und die zwischen den Rändern in mehreren Schweißbereichen (6), insbesondere Schweißpunkten oder Schweißlinien miteinander verbunden sind, wobei die wenigstens eine Kissenplatte (1), bevorzugt alle Kissenplatten (1) des Paketes, innerhalb wenigstens eines der Schweißbereiche (6), bevorzugt in jedem Schweißbereich (6) wenigstens ein Rohr (3) aufweist, welches die wenigstens eine Kissenplatte (1) im Schweißbereich (6) durchdringt, bevorzugt senkrecht zur Kissenplattenebene.The invention relates to a cushion plate heat exchanger comprising at least one cushion plate (1), preferably comprising a package of a plurality of stacked cushion plates (1), wherein each cushion plate (1) comprises two sheets which are peripherally connected at their edges, in particular welded and the at least one cushion plate (1), preferably all the cushion plates (1) of the package, within at least one of the welding regions (6), preferably in each welding region between the edges in several welding areas (6) (6) has at least one tube (3) which penetrates the at least one cushion plate (1) in the welding region (6), preferably perpendicular to the cushion plate plane.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kissenplatten-Wärmeübertrager umfassend wenigstens eine Kissenplatte, bevorzugt umfassend ein Paket aus mehreren gestapelten Kissenplatten, wobei jede Kissenplatte zwei Bleche umfasst, die an ihren Rändern miteinander verschweißt sind und die zwischen den Rändern in mehreren Schweißbereichen, insbesondere Schweißpunkten oder Schweißlinien miteinander verbunden sind.The invention relates to a cushion plate heat exchanger comprising at least one cushion plate, preferably comprising a package of a plurality of stacked cushion plates, wherein each cushion plate comprises two sheets which are welded together at their edges and which are interconnected between the edges in a plurality of welding areas, in particular welds or weld lines are.

Solche Kissenplatten-Wärmeübertrager sind im Stand der Technik bekannt und werden auch als Thermoblech-Wärmeübertrager bezeichnet. Beide Bezeichnungen stehen für dieselbe Konstruktion, bei der eine Kissenplatte aus zwei zunächst planen Blechen gefertigt wird, die am Rand, insbesondere komplett umlaufend bis auf Zu- und Abführöffnungen, verschweißt werden.Such cushion plate heat exchangers are known in the art and are also referred to as thermoplate heat exchangers. Both names stand for the same construction, in which a cushion plate is made of two initially flat sheets, which are welded at the edge, in particular completely circumferential except for feed and discharge openings.

In einer Richtung senkrecht zur Blechebene werden die Bleche miteinander in Schweißbereichen durch Schweißen verbunden, typischerweise in Schweißpunkten oder Schweißlinien. Eine solche noch plane Konstruktion wird unter Überdruck gesetzt, wodurch sich die Bleche zwischen den Schweißbereichen, in denen sie verbunden sind, kissenförmig ausbauchen. Durch die verbundenen Bereiche wird die Fluidführung eines Medium im Inneren definiert.In a direction perpendicular to the sheet plane, the sheets are joined together in welding areas by welding, typically at welds or weld lines. Such a still flat construction is placed under overpressure, which causes the sheets to bulge in a pillow shape between the welding areas in which they are connected. The connected areas define the fluid guidance of a medium in the interior.

Die Ausbauchung beider Bleche kann gleich sein, wenn z. B. gleichdicke Bleche in einer Kissenplatte verwendet werden oder auch unterschiedlich sein, wenn verschieden dicke Bleche verwendet werden und sich überwiegend oder ausschließlich das dünnere der beiden Bleche ausbaucht.The bulging of both sheets may be the same if z. B. sheets of the same thickness can be used in a cushion plate or be different when different thickness sheets are used and bulges predominantly or exclusively the thinner of the two sheets.

Eine Wärmeübertragung kann stattfinden zwischen einem Wärmeträgermedium, welches im Inneren der Kissenplatten strömt und einem Medium, das außen um die Platten herumströmt. Die Medien können flüssig und/oder gasförmig sein. Ein Wärmeträgermedium kann z. B. in einer möglichen Kondensator-Anwendung ein Kühlmedium sein.Heat transfer can occur between a heat transfer medium flowing inside the cushion plates and a medium flowing around the outside of the plates. The media may be liquid and / or gaseous. A heat transfer medium can, for. B. be a cooling medium in a possible capacitor application.

In Kissenplatten-Kondensatoren fließt im Regelfall innerhalb der Kissenplatten ein Medium, insbesondere ein flüssiges Kühlmedium und außerhalb wenigstens ein mindestens z. T. gasförmiges, insbesondere zu kühlendes Medium, das ggfs. bei Abkühlung auch zumindest zum Teil einer Phasenänderung zum Flüssigen unterliegen kann. Beispielsweise kann durch Kondensation eine Komponente eines mehrkomponentigen Mediums außerhalb der Kissenplatten abgeschieden werden.In cushion plate capacitors flows within the cushion plates usually a medium, in particular a liquid cooling medium and outside at least one at least z. T. gaseous, in particular to be cooled medium, which, if necessary. Upon cooling, at least partially subject to a change in phase to liquid. For example, by condensation, a component of a multicomponent medium may be deposited outside of the cushion plates.

In Kissenplatten-Verdampfern fließt im Regelfall innerhalb der Kissenplatten ein Medium, insbesondere ein flüssiges oder dampfförmiges Heizmedium und außerhalb wenigstens ein mindestens z. T. flüssiges, insbesondere zu beheizendes Medium, das ggfs. bei Beheizung auch zumindest zum Teil einer Phasenänderung zum Dampfförmigen unterliegen kann.In pillow plate evaporators usually flows within the cushion plates, a medium, in particular a liquid or vaporous heating medium and outside at least one at least z. T. liquid, in particular to be heated medium, which may be subject. When heated, at least in part, a phase change to the vapor.

Die Wärmeübertragung kann auch zwischen Medien erfolgen, ohne dass ein Phasenwechsel stattfindet. Ebenso können die Seiten der Medien vertauscht sein, auf denen sie strömen.The heat transfer can also take place between media without a phase change taking place. Likewise, the sides of the media on which they flow can be reversed.

In diesen Wärmeübertragern werden üblicherweise mehrere Kissenplatten gestapelt angeordnet, wobei die einzelnen Kissenplatten parallel zueinander angeordnet sind, mit Abstand oder auch einander kontaktierend. Üblicherweise werden an gegenüberliegenden Seiten eines solchen Stapels alle Kissenplatten an Verteiler/Sammler angeschlossen, über welche ein Wärmeträgermedium in das Innere der Kissenplatten eingeleitet und auch gegenüberliegend wieder herausgeleitet werden kann. Eine mechanische Verbindung eines Kissenplattenstapels kann dabei über die Verteiler/Sammler sowie zusätzliche Strukturen erfolgen.In these heat exchangers usually several cushion plates are arranged stacked, wherein the individual cushion plates are arranged parallel to each other, by far or even contacting each other. Usually, all cushion plates are connected to manifold / collector on opposite sides of such a stack, via which a heat transfer medium introduced into the interior of the cushion plates and also opposite can be led out again. A mechanical connection of a cushion plate stack can be done via the manifold / collector and additional structures.

Typische Anwendungsgebiete liegen bei der Trennung fluider Stoffgemische, insbesondere bei der mehrstufigen Destillation bzw. Rektifikation in Trennkolonnen. Die Anwendung der nachfolgend beschriebenen Erfindung ist jedoch nicht auf diese typischen Gebiete beschränkt.Typical applications are in the separation of fluid mixtures, especially in the multi-stage distillation or rectification in separation columns. However, the application of the invention described below is not limited to these typical areas.

Die an der Wärmeübertragung beteiligte Fläche einer jeden Kissenplatte ist zum einen durch die Oberfläche der verbundenen Bleche beschränkt und wird zum anderen noch verringert durch die Verbindungen, z. B. kreis- oder linienförmigen Verbindungen beider Bleche in den Schweißbereichen. Die Fläche eines jeden Schweißbereiches entfällt als wirksame Fläche, da dieser Bereich nicht mehr innenseitig vom Wärmeträgermedium erreicht wird, weil in einem jedem Schweißbereich die Bleche miteinander dicht verbunden werden, d. h. in den Schweißbereichen kann kein Medium mehr zwischen die Bleche gelangen.The involved in the heat transfer surface of each cushion plate is limited on the one hand by the surface of the joined sheets and on the other hand is still reduced by the compounds, for. B. circular or linear connections of the two sheets in the welding areas. The area of each welding area is eliminated as an effective area, since this area is no longer reached on the inside by the heat transfer medium, because in each welding area, the sheets are sealed together, d. H. In the welding areas no medium can get between the sheets.

Im Betrieb eines solchen Kondensators besteht weiterhin das Problem, dass in der Regel bei kondensierenden außen um die Kissenplatten geführten Medien die Kondensatbeladung der Kissenplatten zu einer Verschlechterung der Wärmeübertragung führt, die bei laminarer Filmströmung mit der Kondensatfilmdicke auf den Kissenplatten zunimmt. Ein weiteres Problem besteht in dem gleichen Zusammenhang in der Ausbildung von dicker werdenden Grenzschichten entlang des Strömungswegs auf der Außenseite des Wärmeübertragers, insbesondere bei der technisch sehr relevanten Kondensation unter Inertgaseinfluss und bei der Verdampfung.In the operation of such a condenser, there is still the problem that condensate loading of the cushion plates usually results in condensate loading of the cushion plates resulting in deterioration of heat transfer which increases with laminar film flow of the condensate film thickness on the cushion plates. Another problem exists in the same context in the formation of thicker boundary layers along the flow path on the outside of the heat exchanger, in particular in the technically very relevant condensation under inert gas influence and in the evaporation.

Vor den Hintergrund dieser Problematik ist es eine Aufgabe der Erfindung die wirksame Wärmeübertragungsfläche zu erhöhen, bevorzugt unter Erschließung weiterer Vorteile, wie die Reduzierung von Kondensat-Beladung bzw. Verbesserung von Kondensatabführung und die Verbesserung der Wärmeübertragung auf der Außenseite. Against the background of this problem, it is an object of the invention to increase the effective heat transfer area, preferably with the development of further advantages, such as the reduction of condensate loading and the improvement of heat transfer on the outside.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Wärmeübertrager der eingangs genannten Art, bei dem weiterhin die wenigstens eine Kissenplatte, bevorzugt alle Kissenplatten des Paketes bzw. Stapels, innerhalb wenigstens eines der Schweißbereiche, bevorzugt einer Mehrzahl und weiter bevorzugt in jedem Schweißbereich wenigstens ein Rohr aufweist, welches die wenigstens eine Kissenplatte im Schweißbereich durchdringt, bevorzugt senkrecht zur Kissenplattenebene, insbesondere als welche die Mittelebene einer Kissenplatte angesehen wird.This object is achieved with a heat exchanger of the type mentioned, in which furthermore the at least one cushion plate, preferably all cushion plates of the package or stack, within at least one of the welding areas, preferably a plurality and more preferably in each welding area has at least one tube which the at least one cushion plate penetrates in the welding area, preferably perpendicular to the cushion plate plane, in particular as which the center plane of a cushion plate is considered.

Durch ein Rohr, welches einen Schweißbereich durchdringt, bevorzugt mehrere Rohre, die jeweils in einem Schweißbereich diesen durchdringend angeordnet sind und bevorzugt durch Rohre in jedem der Schweißbereiche, insbesondere in Verbindung mit einer geeigneten Führung von Medien durch die Rohre können positive Wirkungen bei einem Kissenplatten-Wärmeübertrager erschlossen werden, die zu einer Effizienzerhöhung beitragen.Through a tube which penetrates a welding region, preferably several tubes, which are each arranged penetratingly in a welding region and preferably by tubes in each of the welding regions, in particular in connection with a suitable guidance of media through the tubes, can have positive effects on a pillow plate. Heat exchangers are developed, which contribute to an increase in efficiency.

Beispielsweise kann durch die Rohrkonstruktion eine vorteilhafte Strömungsführung erzeugt werden, ähnlich wie dies auch bei der Strömung auf der Innenseite durch die Schweißbereiche hervorgerufen wird. Dies gilt sowohl für Kondensation, für Verdampfung und für Wärmeübertragung ohne Phasenwechsel gleichermaßen. Die neuen Rohre wirken bevorzugt auf der Außenseite wie Turbulenzpromotoren, die der Ausbildung von dicken Grenzschichten entgegenwirken, die ansonsten die Wärmeübertragung verschlechtern.For example, an advantageous flow guidance can be generated by the pipe construction, similar to the way in which the flow on the inside is caused by the welding areas. This applies equally to condensation, evaporation and heat transfer without phase change alike. The new tubes preferably act on the outside, such as turbulence promoters, which counteract the formation of thick boundary layers that otherwise degrade heat transfer.

Dabei wird es in einem Kissenplatten-Wärmeübertrager mit einem Stapel von mehreren Kissenplatten bevorzugt vorgesehen sein, dass die in Stapelrichtung fluchtenden Schweißbereiche benachbarter gestapelter Kissenplatten von jeweils einem gemeinsamen Rohr durchdrungen sind.In this case, it will preferably be provided in a cushion plate heat exchanger with a stack of several cushion plates that the welding areas of adjacent stacked cushion plates, which are aligned in the stacking direction, are penetrated by one common pipe in each case.

Ein jedes solches Rohr kann erfindungsgemäß zur Führung eines Mediums genutzt werden, um die Schweißbereiche funktional zu erschließen.Each such tube can be used according to the invention for guiding a medium to develop the welding areas functional.

Dafür kann es in einem ersten Aspekt bevorzugt vorgesehen sein, dass wenigstens ein Rohr, bevorzugt ein jedes jeweiliges Rohr wärmeleitend mit der wenigstens einen Kissenplatte im Schweißbereich verbunden ist, insbesondere durch Schweißen, Löten oder Expandieren.For this purpose, in a first aspect it can preferably be provided that at least one tube, preferably one each tube, is heat-conductively connected to the at least one cushion plate in the welding area, in particular by welding, soldering or expanding.

Beispielsweise kann in einem jeweiligen Schweißbereich, der mit einem Rohr versehen werden soll, eine Durchgangsbohrung oder -stanzung eingebracht werden, durch die ein Rohr hindurchgeführt wird. Dieses wird hiernach am Umfang mit dem verbleibenden Schweißbereich stoffschlüssig verbunden (Schweißen/Löten) oder durch Expandieren kraftschlüssig verbunden, wodurch jeweils eine Wärmeleitung zwischen Rohr und Kissenplatte erreicht wird.For example, in a respective welding area, which is to be provided with a pipe, a through hole or punched through which a pipe is passed through. This is then cohesively connected to the circumference with the remaining welding area (welding / soldering) or by non-positive connection, whereby in each case a heat conduction between the pipe and the cushion plate is achieved.

Bei dieser und auch den später diskutierten Ausführungen weist bevorzugt ein jeweiliges Rohr einen Querschnitt auf, bevorzugt Außendurchmesser auf, der kleiner ist als der Querschnitt, insbesondere der Durchmesser des von dem Rohr durchdrungenen Schweißbereiches, in dem die Bleche einer Kissenplatte miteinander verbunden sind. Hierdurch wird sichergestellt, dass die gedichtete Verbindung der Bleche im Schweißbereich durch die Einbringung eines Rohres nicht aufgehoben wird.In this and the embodiments discussed below, preferably a respective tube has a cross-section, preferably outer diameter, which is smaller than the cross-section, in particular the diameter of the welding region penetrated by the tube, in which the plates of a cushion plate are connected to one another. This ensures that the sealed connection of the sheets in the welding area is not canceled by the introduction of a pipe.

Durch ein derart angeordnetes Rohr im Schweißbereich kann bevorzugt ein Wärmeträgermedium geführt werden, so dass eine Wärmeübertragung auch in den Schweißbereichen einer Kissenplatte erschlossen wird. Zudem trägt die neu hinzugefügte Mantelfläche der Rohre im Außenbereich zwischen den einzelnen Kissenplatten zu einer Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche und zu einer vorteilhaften Beeinflussung der Strömungsform des außen strömenden Mediums bei.By means of a pipe arranged in the welding region, a heat transfer medium can preferably be guided, so that heat transfer is also developed in the welding regions of a cushion plate. In addition, the newly added lateral surface of the pipes in the outer region between the individual cushion plates contributes to an enlargement of the heat transfer surface and to an advantageous influencing of the flow shape of the medium flowing outside.

Dabei kann eine Ausführung vorsehen, dass das Innere wenigstens einer Teilanzahl aller Rohre, bevorzugt das Innere jedes Rohres mit einem Wärmeträgermedium durchströmt ist, insbesondere mit demselben Wärmeträgermedium durchströmt ist, wie das Innere einer jeweiligen Kissenplatte.In this case, an embodiment provide that the interior of at least a part number of all tubes, preferably the interior of each tube is traversed by a heat transfer medium, in particular with the same heat transfer medium flows through, such as the interior of a respective cushion plate.

Besonders dann, wenn im Inneren der Rohre dasselbe Wärmeträgermedium strömen soll wie im Inneren der Kissenplatte(n), kann es die Erfindung weiterhin vorsehen, dass ein jedes mit demselben Wärmeträgermedium durchströmte Rohr an seinem anströmseitigen Ende an einem anströmseitigen Verteiler/Sammler der wenigstens einen Kissenplatte und an seinem abströmseitigen Ende an einem abströmseitigen Verteiler/Sammler der wenigstens einen Kissenplatte angeschlossen ist. Die Verteiler/Sammler von Rohren und Kissenplatten können also dieselben sein. Die Rohre können jedoch beidendig auch eigene Verteiler/Sammler aufweisen.In particular, if inside the tubes the same heat transfer medium to flow as inside the cushion plate (s), it can further provide the invention that each flowed through with the same heat transfer medium pipe at its upstream end to an upstream distributor / collector of at least one cushion plate and connected at its downstream end to a downstream manifold / collector of the at least one cushion plate. The distributor / collector of pipes and cushion plates can therefore be the same. However, the tubes can also have their own distributor / collector at both ends.

Durch die Anordnung der Rohre in den Schweißbereichen und das Durchströmen derselben mit einem Wärmeträgermedium, insbesondere demselben, das in den Platten strömt, kann die an der Wärmeübertragung insgesamt teilnehmende Fläche aus Platten und Rohren über die Größe der Oberfläche der Kissenplatten alleine hinaus erhöht werden.By the arrangement of the tubes in the welding areas and the flow through them with a heat transfer medium, in particular the same, which flows in the plates, the total of the heat transfer participating surface be increased from plates and pipes beyond the size of the surface of the cushion plates alone.

So kann es die Erfindung sogar erzielen, dass die Oberfläche aller an der Wärmeübertragung teilnehmenden Rohre mindestens 10%, bevorzugt mindestens 20%, weiter bevorzugt mindestens 30% der gesamten an der Wärmeübertragung teilnehmenden Oberfläche ausmacht.Thus, the invention can even achieve that the surface of all tubes participating in the heat transfer constitutes at least 10%, preferably at least 20%, more preferably at least 30% of the total surface participating in the heat transfer.

Gemäß einem anderen Aspekt der Funktionalisierung der Schweißbereiche kann die Erfindung vorsehen, dass wenigstens eines der Rohre, bevorzugt mehrere, ggfs. alle eine Öffnung in der Mantelfläche aufweist/aufweisen. Bei dieser Ausführung muss keine wärmeleitende Verbindung zwischen Kissenplatte und Rohr vorliegen, wenngleich es sein kann. Die Rohre können genauso in die Schweißbereiche eingebracht werden, wie zuvor beschrieben.According to another aspect of the functionalization of the welding regions, the invention can provide that at least one of the tubes, preferably a plurality, if appropriate, all has an opening in the lateral surface. In this embodiment, there is no need for a thermally conductive connection between the cushion plate and the tube, although it may be. The tubes can be inserted into the weld areas in the same way as described above.

Eine solche Öffnung kann zwischen zwei Kissenplatten angeordnet sein, insbesondere aber auch so positioniert sein, dass sie an einen jeweiligen Schweißbereich angrenzt. Hierunter kann bevorzugt verstanden werden, dass die Mittenebene einer Kissenplatte die Öffnung schneidet, bevorzugt hierdurch sich die Öffnung im Schweißbereich beidseits einer Kissenplatte erstreckt.Such an opening may be arranged between two cushion plates, but in particular may also be positioned such that it adjoins a respective welding area. This may preferably be understood to mean that the center plane of a cushion plate intersects the opening, preferably as a result of which the opening in the welding region extends on both sides of a cushion plate.

Die Positionierung einer jeweiligen Öffnung kann so vorgenommen werden, dass die jeweilige Öffnung bei einer vertikalen Ausrichtung der Kissenplattenebene (Mittenebene) nach oben weist.The positioning of a respective opening can be made so that the respective opening faces upward in a vertical orientation of the cushion plate plane (center plane).

Das Innere eines solchen geöffneten Rohres kann sodann beaufschlagt sein durch ein Prozessmedium, das in einem Wärmeübertrager außerhalb einer Kissenplatte vorliegt und bevorzugt selbsttätig durch eine jeweilige Öffnung in ein Rohr eintritt. Das Prozessmedium kann in der Anwendung einer Rektifikation z. B. dasjenige sein, das unter Einsatz von Hilfsmedien (Heiz- bzw. Kühlmedium) aufgetrennt werden soll.The interior of such an open tube can then be acted upon by a process medium, which is present in a heat exchanger outside a cushion plate and preferably automatically enters through a respective opening in a tube. The process medium may be in the application of a rectification z. B. be that which is to be separated using auxiliary media (heating or cooling medium).

Durch eine an einen Schweißbereich angrenzende Positionierung einer nach oben weisenden Öffnung kann erzielt werden, dass z. B. auf der Kissenplattenoberfläche abgeschiedenes nach unten laufendes Kondensat in das Innere eines Rohres eintritt und über das jeweilige Rohr abgeleitet wird, insbesondere aus dem Wärmeübertrager heraus. Dabei kann die dampfförmige Phase an einem unerwünschten Austritt gehindert werden, bspw. indem durch ein Ventil ein Flüssigkeitsstand im Ablaufrohr gehalten wird.By an adjacent to a welding area positioning an upwardly facing opening can be achieved that z. B. deposited on the cushion plate surface downwardly running condensate enters the interior of a pipe and is discharged through the respective pipe, in particular from the heat exchanger out. In this case, the vapor phase can be prevented from undesirable leakage, for example. By a liquid level in the drain pipe is held by a valve.

Diese erfindungsgemäße Konstruktion hat zwei positive Effekte. Zum einen wird durch das bloße Vorhandensein der Rohroberflächen das anfallende Kondensat auf eine größere Oberfläche im Wärmeübertrager verteilt im Vergleich zu einem Kissenplattenwärmeübertrager ohne die Rohre, so dass bei gleicher angenommener Kondensatmenge die gebildete Filmdicke geringer ist und der Wärmeübergang weniger beeinträchtigt ist. Zum anderen wird hierdurch aktiv Kondensat aus einem Wärmeübertrager abgeleitet und die Filmdicke somit aktiv weiter verringert.This construction according to the invention has two positive effects. Firstly, due to the mere presence of the tube surfaces, the resulting condensate is distributed over a larger surface in the heat exchanger compared to a cushion plate heat exchanger without the tubes, so that the same assumed condensate amount, the film thickness formed is less and the heat transfer is less affected. On the other hand, this actively drains condensate from a heat exchanger and thus actively reduces the film thickness further.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung können die zuvor diskutierten Ausführungen auch miteinander kombiniert werden.In a further aspect of the invention, the embodiments discussed above can also be combined with each other.

So kann es eine Ausführung vorsehen, dass in einem Kissenplatten-Wärmeübertrager eine Gesamtanzahl von Rohren eine erste Teilanzahl von Rohen umfasst, deren Inneres mit einem Wärmeträgermedium durchströmt ist, bevorzugt mit demselben wie im Inneren einer jeweiligen Kissenplatte und eine zweite Teilanzahl von Rohren umfasst, die jeweils, bevorzugt in wenigstens einem der Schweißbereiche, die das jeweilige Rohr durchdringt, eine Öffnung in der Mantelfläche aufweisen, insbesondere bei einer vertikalen Ausrichtung der Kissenplattenebene eine nach oben weisende Öffnung.Thus, it may provide an embodiment that in a pad plate heat exchanger, a total number of tubes comprises a first part number of tubes, the interior of which is flowed through with a heat transfer medium, preferably with the same as inside a respective cushion plate and a second part number of tubes, the in each case, preferably in at least one of the welding regions, which penetrates the respective tube, have an opening in the lateral surface, in particular, in the case of a vertical orientation of the cushion plate plane, an upward-pointing opening.

So kann bei dieser Kombination sowohl ein aktiver Wärmeübertrag in den Schweißbereichen (einem ersten Teil von Schweißbereichen) und in den Mantelflächen der Rohre erschlossen werden sowie auch die Führung von Prozessmedium in den Rohren, bevorzugt von sich im Schweißbereich (einem zweiten Teil) sammelnder Kondensatflüssigkeit einer Kissenplatte, die über die Rohre abführbar ist.Thus, in this combination, both an active heat transfer in the welding areas (a first part of welding areas) and in the lateral surfaces of the pipes can be developed as well as the management of process medium in the pipes, preferably of condensate liquid collecting in the welding area (a second part) Cushion plate, which can be discharged via the pipes.

Die Erfindung kann auch vorsehen, dass wenigstens eines der Rohre, bevorzugt eine Mehrzahl oder alle, doppelwandig ausgebildet ist. Mit einem solchen Rohr kann sowohl ein Prozessmedium geführt werden, z. B. Kondensat, das außerhalb der Kissenplatten vorliegt, als auch ein Wärmeträgermedium, insbesondere welches innerhalb der Kissenplatten vorliegt.The invention can also provide that at least one of the tubes, preferably a plurality or all, is double-walled. With such a tube, both a process medium can be performed, for. B. condensate, which is present outside the cushion plates, as well as a heat transfer medium, in particular which is present within the cushion plates.

Die beiden verschiedenen Medien können auf diese Weise koaxial geführt werden, wobei insbesondere ein Prozessmedium von außerhalb der Kissenplatten durch eine Öffnung im Rohrmantel in dieses einführbar ist.The two different media can be performed coaxially in this way, in particular, a process medium from outside the cushion plates through an opening in the pipe jacket is inserted into this.

Hierbei kann die Öffnung so positioniert sein, wie zuvor zu den geöffneten Rohren beschrieben wurde. Diese Öffnung kann dabei entweder mit der koaxial innenliegenden oder mit der koaxial außenliegenden Kavität des doppelwandigen Rohres verbunden sein. Bei einer Verbindung mit der innenliegenden Kavität ist der Öffnungsrand mittels eines Kanalabschnittes mit der innenliegenden Kavität verbunden, wobei der Kanalabschnitt die außenliegende Kavität in z. B. radialer Richtung durchdringt.In this case, the opening may be positioned as previously described for the open tubes. This opening can be connected either with the coaxial inner or with the coaxial outer cavity of the double-walled tube. In a connection with the inner cavity of the opening edge is connected by means of a channel portion with the inner cavity, wherein the channel portion of the outer cavity in z. B. penetrates radial direction.

Bei einer Verbindung der Öffnung mit der außen liegenden Kavität kann somit das Wärmeträgermedium innen strömen und das Prozessmedium außen, wobei ein Wärmeübergang zum Wärmeträgermedium sodann mittelbar über das Prozessmedium, z. B. Kondensat erfolgt. In a compound of the opening with the outer cavity thus the heat transfer medium can flow inside and outside the process medium, wherein a heat transfer to the heat transfer medium then indirectly via the process medium, eg. B. condensate takes place.

Die Erfindung kann vorsehen, dass mehrere Rohre strömungstechnisch in Reihe geschaltet sind, oder aber auch dass mehrere Rohre strömungstechnisch parallel geschaltet sind.The invention can provide that a plurality of tubes are fluidically connected in series, or even that a plurality of tubes are fluidically connected in parallel.

Die Rohre können miteinander durch Rohrbögen verbunden sein, bevorzugt diejenigen, die in Hauptströmungsrichtung des Prozessmediums in Reihe geschaltet sind. Ebenso kann die Erfindung zusätzliche vertikal ausgerichtete Sammler-Verteilerrohre vorsehen, die mit den einzelnen horizontal ausgerichteten Rohren verbunden sind.The tubes may be connected to each other by bends, preferably those connected in series in the main flow direction of the process medium. Likewise, the invention may provide additional vertically oriented manifold manifolds connected to the individual horizontally oriented tubes.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren erläutert.Embodiments of the invention will be explained with reference to FIGS.

Die 1 zeigt einen Kissenplatten-Wärmeübertrager umfassend einen Stapel von mehreren Kissenplatten 1. Jede Kissenplatte 1 weist hier im Wesentlichen kreisförmige nicht visualisierte Schweißbereiche 6 auf, in denen die beiden aufeinanderliegenden Bleche einer jeden Kissenplatte 1 miteinander verbunden sind. An gegenüberliegenden Seiten sind die Kissenplatten an Verteiler/Sammler 2 angeschlossen, so dass ein Wärmeträgermedium durch die Kissenplatten 1 geleitet werden kann.The 1 shows a cushion plate heat exchanger comprising a stack of several cushion plates 1 , Every cushion plate 1 here essentially has circular non-visualized welding areas 6 on, in which the two superimposed sheets of each pillow plate 1 connected to each other. On opposite sides, the cushion plates are on manifold / collector 2 connected, leaving a heat transfer medium through the cushion plates 1 can be directed.

In der 1 sind in jedem Schweißbereich 6 der Kissenplatte, insbesondere diese senkrecht durchdringend, Rohre 3 angeordnet, um die Schweißbereiche 6 einer Funktion zuzuführen, die von der Art der Verwendung der Rohre 3 abhängt.In the 1 are in every welding area 6 the cushion plate, in particular these penetrating vertically, tubes 3 arranged to the welding areas 6 to provide a function of the type of use of the pipes 3 depends.

Die 2 zeigt eine Ausführung, bei der ein Teil der Schweißbereiche 6 mit Rohren 3 versehen ist. Ober- und unterseitig sind jeweils zwei Rohrenden bogenförmig verbunden, so dass ein Medienweg von einer Seite des Wärmeübertragers durch die Rohre 3 zur anderen Seite erschlossen ist. Hierbei strömt das Medium in den Rohren 3 im Kreuzstrom zu den Medien in und außerhalb der Kissenplatten 1.The 2 shows an embodiment in which a part of the welding areas 6 with pipes 3 is provided. On top and bottom, two pipe ends are arcuately connected, so that a media path from one side of the heat exchanger through the tubes 3 is opened to the other side. In this case, the medium flows in the pipes 3 in cross flow to the media inside and outside the cushion plates 1 ,

Die mäanderförmig verbundenen Rohre 3 können an den beidseitigen Enden an eigene Verteiler/Sammler 4 angeschlossen sein. Hier kann es vorgesehen sein, dass in den Rohren 3 dasselbe Wärmeträgermedium strömt, wie in den Kissenplatten, z. B. wenn die Verteiler/Sammler 2 und 4 jeweils verbunden werden. Zwischen den Sammlern 4 sind mehrere parallele Medienwege, hier insbesondere konkret 7 Wege, durch die Rohre 3 erschlossen.The meandering connected pipes 3 can at the two-sided ends to own distributor / collector 4 be connected. Here it can be provided that in the pipes 3 the same heat transfer medium flows, as in the cushion plates, z. B. if the distributor / collector 2 and 4 each connected. Between the collectors 4 are several parallel media routes, here in particular concrete 7 Paths, through the pipes 3 developed.

3 zeigt eine Ausführung, in welcher im Wesentlichen alle Schweißbereiche 6 von einem Rohr durchdrungen sind. Die beidseits von dem Stapel der Kissenplatten 1 liegenden Rohrenden derjenigen Rohre 3a, welche ein Wärmeträgermedium führen, sind hier wiederum bogenförmig verbunden, um mit diesen Rohren 3a jeweils einen mäanderförmigen Weg durch den Wärmeübertrager zu bilden. Mehrere solche Wege sind parallel ausgebildet. 3 shows an embodiment in which substantially all welding areas 6 are penetrated by a tube. The two sides of the stack of cushion plates 1 lying pipe ends of those pipes 3a , which lead a heat transfer medium, here again arcuately connected to these pipes 3a each to form a meandering path through the heat exchanger. Several such paths are formed in parallel.

Die Rohre 3a sind endseitig an die beiden Verteiler/Sammler 4 angeschlossen, z. B. um wie bei der vorherigen Ausführung mit Wärmeträgermedium versorgt zu werden, z. B. mit demselben wie innerhalb der Kissenplatten 1.The pipes 3a are end to the two manifold / collector 4 connected, z. B. to be supplied as in the previous version with heat transfer medium, z. B. with the same as inside the cushion plates 1 ,

Andere Rohre 3b dienen dazu an den Kissenplatten 1 niedergeschlagenes Kondensat aus dem Wärmeübertrager herauszuleiten. Gruppen von Rohren 3b sind in mehreren horizontalen Bereichen B1, B2...BN in Fließrichtung von niedergeschlagenem Kondensat zunächst durch ein jeweiliges im Wesentlichen horizontales Rohr 3d zusammengefasst, wobei ein jeweiliges Rohr 3d in ein, bevorzugt vertikales Fallrohr 3e führt, durch welches das Kondensat aus dem Wärmeübertrager herausgeleitet wird.Other pipes 3b serve on the cushion plates 1 to lead precipitated condensate out of the heat exchanger. Groups of pipes 3b are in several horizontal areas B1, B2 ... BN in the flow direction of precipitated condensate, first through a respective substantially horizontal tube 3d summarized, with a respective tube 3d in a, preferably vertical downpipe 3e leads, through which the condensate is led out of the heat exchanger.

In den horizontalen Bereichen B1, ...BN sind in dieser Ausführungen Rohre 3b von jeweils zwei untereinander liegenden horizontalen Ebenen zusammengeführt. Die Erfindung kann auch vorsehen, in einem horizontalen Bereich B1, ...,BN nur die Rohre 3b genau einer horizontalen Ebene oder auch von mehr als 2 untereinander liegenden horizontalen Ebenen zusammenzufassen. Die Rohre 3d können in Richtung zum Rohr 3e ein von der exakten horizontalen Ausrichtung abweichendes leichtes Gefälle haben. Dafür kann auch der Wärmeübertrager insgesamt eine Neigung aufweisen.In the horizontal areas B1, ... BN are in these embodiments tubes 3b each brought together by two horizontal planes lying below each other. The invention may also provide only the tubes in a horizontal region B1, ..., BN 3b exactly one horizontal plane or even more than two horizontal planes lying one below the other. The pipes 3d can move towards the pipe 3e have a slight slope different from the exact horizontal orientation. For the heat exchanger can also have a total inclination.

Durch die Rohre 3d und 3e wird auch sichergestellt, dass in höheren Bereichen gesammeltes Kondensat nicht durch die Rohre 3b in tieferen Bereichen wieder in den Wärmeübertrager eintritt.Through the pipes 3d and 3e It also ensures that condensate collected in higher areas will not pass through the pipes 3b in deeper areas enters the heat exchanger again.

Die 4 verdeutlicht im Detail die für die Kondensatableitung verwendete konstruktive Ausgestaltung. Hier ist erkennbar, dass ein Rohr 3b eine Öffnung 3c aufweist, die nach oben weist. Die Öffnung 3c erstreckt sich bevorzugt beidseitig der Mittelebene der Kissenplatte 1, insbesondere bis über die beidseitigen Oberflächen der Kissenplatte 1 hinaus. Kondensat, das sich auf der Oberfläche der Kissenplatte 1 niederschlägt, kann im Schweißbereich 6 durch die Öffnung 3c in das Rohrinnere eindringen und von dort abgeleitet werden, wie es zur 3 beschrieben wurde. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit ist hier nur eine Kissenplatte 1 und ein Rohr 3b gezeigt, sowie keine das Wärmeträgermedium führenden Rohre 3a.The 4 clarifies in detail the structural design used for the condensate drainage. Here you can see that a pipe 3b an opening 3c which points upward. The opening 3c preferably extends on both sides of the center plane of the cushion plate 1 , in particular to over the two-sided surfaces of the cushion plate 1 out. Condensate, which is on the surface of the cushion plate 1 can precipitate in the welding area 6 through the opening 3c penetrate into the interior of the pipe and be derived from there, as is the case 3 has been described. To improve the clarity here is just a cushion plate 1 and a pipe 3b shown, as well as no heat transfer medium pipes leading 3a ,

5 zeigt im Detail eine Ausführung, hier auch nur anhand eines Rohres, bei der das Rohr doppelwandig ausgebildet ist. Hier können zwei verschiedene Medien koaxial geführt werden, z. B. Wärmeträgermedium und ein Prozessmedium, z. B. Kondensat aus dem Bereich außerhalb der Kissenplatten 1. Z. B. kann im inneren Rohr 3a Wärmeträgermedium geführt werden und im Bereich zwischen dem Innenrohr 3a und dem äußeren Rohr 3b Kondensat, das über die Öffnung 3c in diesen Bereich eindringen kann. 5 shows in detail an embodiment, here only with reference to a tube in which the tube is double-walled. Here, two different media can be performed coaxially, z. B. heat transfer medium and a process medium, for. B. Condensate from the area outside the cushion plates 1 , For example, in the inner tube 3a Be carried heat transfer medium and in the area between the inner tube 3a and the outer tube 3b Condensate over the opening 3c can penetrate into this area.

Claims (11)

Kissenplatten-Wärmeübertrager, umfassend wenigstens eine Kissenplatte (1), bevorzugt umfassend ein Paket aus mehreren gestapelten Kissenplatten (1), wobei jede Kissenplatte (1) zwei Bleche umfasst, die an ihren Rändern umlaufend miteinander verbunden, insbesondere verschweißt sind und die zwischen den Rändern in mehreren Schweißbereichen (6), insbesondere Schweißpunkten oder Schweißlinien miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kissenplatte (1), bevorzugt alle Kissenplatten (1) des Paketes, innerhalb wenigstens eines der Schweißbereiche (6), bevorzugt in jedem Schweißbereich (6) wenigstens ein Rohr (3) aufweist, welches die wenigstens eine Kissenplatte (1) im Schweißbereich (6) durchdringt, bevorzugt senkrecht zur Kissenplattenebene.Pillow plate heat exchanger, comprising at least one cushion plate ( 1 ), preferably comprising a package of a plurality of stacked cushion plates ( 1 ), each cushion plate ( 1 ) comprises two sheets, which are peripherally connected to one another at their edges, in particular welded, and which are welded between the edges in a plurality of welding regions ( 6 ), in particular welding points or welding lines are interconnected, characterized in that the at least one cushion plate ( 1 ), preferably all cushion plates ( 1 ) of the package, within at least one of the welding areas ( 6 ), preferably in each welding area ( 6 ) at least one pipe ( 3 ), which comprises the at least one cushion plate ( 1 ) in the welding area ( 6 ) penetrates, preferably perpendicular to the cushion plate plane. Kissenplatten-Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Paket von Kissenplatten (1) die in Stapelrichtung fluchtenden Schweißbereiche (6) benachbarter Kissenplatten (1) von einem gemeinsamen Rohr (3) durchdrungen sind.Pillow plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that in a package of cushion plates ( 1 ) the welding areas aligned in the stacking direction ( 6 ) of adjacent cushion plates ( 1 ) from a common pipe ( 3 ) are penetrated. Kissenplatten-Wärmeübertrager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Rohr (3) bevorzugt jedes jeweilige Rohr (3) wärmeleitend mit der wenigstens einen Kissenplatte (1) im Schweißbereich (6) verbunden ist, insbesondere durch Schweißen, Löten oder Expandieren.Cushion plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that at least one tube ( 3 ) preferably each respective tube ( 3 ) thermally conductive with the at least one cushion plate ( 1 ) in the welding area ( 6 ), in particular by welding, soldering or expanding. Kissenplatten-Wärmeübertrager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Rohr (3), bevorzugt jedes jeweilige Rohr (3) einen Querschnitt, bevorzugt Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Querschnitt, insbesondere der Durchmesser des von dem Rohr (3) durchdrungenen Schweißbereiches (6), in dem die Bleche einer Kissenplatte (1) miteinander verbunden sind.Pillow plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that at least one tube ( 3 ), preferably each respective tube ( 3 ) has a cross section, preferably outer diameter, which is smaller than the cross section, in particular the diameter of the tube ( 3 ) penetrated welding area ( 6 ), in which the sheets of a cushion plate ( 1 ) are interconnected. Kissenplatten-Wärmeübertrager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innere wenigstens einer Teilanzahl aller Rohre (3), bevorzugt das Innere jedes Rohres (3) mit einem Wärmeträgermedium durchströmt ist, insbesondere mit demselben Wärmeträgermedium durchströmt ist wie das Innere einer jeweiligen Kissenplatte (1), insbesondere ein jedes mit demselben Wärmeträgermedium durchströmte Rohr (3) an seinem anströmseitigen Ende an einem anströmseitigen Sammler (2) der wenigstens einen Kissenplatte (1) und an seinem abströmseitigen Ende an einem abströmseitigen Sammler (2) der wenigstens einen Kissenplatte (1) angeschlossen ist.Pillow plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the interior of at least a part number of all tubes ( 3 ), preferably the interior of each tube ( 3 ) is flowed through by a heat transfer medium, in particular with the same heat transfer medium is flowed through as the interior of a respective cushion plate ( 1 ), in particular each tube through which the same heat transfer medium flows ( 3 ) at its upstream end to an upstream collector ( 2 ) the at least one cushion plate ( 1 ) and at its downstream end to a downstream collector ( 2 ) the at least one cushion plate ( 1 ) connected. Kissenplatten-Wärmeübertrager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Rohre (3), insbesondere jedes Rohr (3) eine Öffnung (3c) in der Mantelfläche aufweist, insbesondere wobei die Öffnung (3c) an einen Schweißbereich (6) angrenzt, bevorzugt die Öffnung (3c) bei einer vertikalen Ausrichtung der Kissenplattenebene nach oben weist, bevorzugt über das Innere jedes solchen Rohres (3) ein Prozessmedium, bevorzugt abzuleitendes Kondensat leitbar ist, insbesondere aus dem Wärmeübertrager heraus.Pillow plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the tubes ( 3 ), in particular each tube ( 3 ) an opening ( 3c ) in the lateral surface, in particular wherein the opening ( 3c ) to a welding area ( 6 ), preferably the opening ( 3c ) with a vertical orientation of the cushion plate plane upwards, preferably over the interior of each such tube ( 3 ) is a process medium, preferably derived condensate can be conducted, in particular from the heat exchanger out. Kissenplatten-Wärmeübertrager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche aller an der Wärmeübertragung teilnehmenden Rohre (3) mindestens 10%, bevorzugt mindestens 20%, weiter bevorzugt mindestens 30% der gesamten an der Wärmeübertragung teilnehmenden Oberfläche ausmacht.Pillow plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of all participating in the heat transfer tubes ( 3 ) at least 10%, preferably at least 20%, more preferably at least 30% of the total participating in the heat transfer surface. Kissenplatten-Wärmeübertrager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtanzahl von Rohren (3) eine erste Teilanzahl von Rohren (3a) umfasst, deren Inneres mit einem Wärmeträgermedium durchströmt ist, bevorzugt mit demselben wie im Inneren einer jeweiligen Kissenplatte (1) und eine zweite Teilanzahl von Rohren (3b) umfasst, die jeweils wenigstens eine Öffnung (3c) in der Mantelfläche aufweisen, bevorzugt in wenigstens einem der Schweißbereiche (6), die das jeweilige Rohr (3b) durchdringt.Pillow plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that a total number of tubes ( 3 ) a first part number of tubes ( 3a ), the interior of which flows through a heat transfer medium, preferably with the same as inside a respective cushion plate ( 1 ) and a second part number of tubes ( 3b ), each having at least one opening ( 3c ) in the lateral surface, preferably in at least one of the welding regions ( 6 ), which the respective pipe ( 3b ) penetrates. Kissenplatten-Wärmeübertrager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Rohre (3), bevorzugt eine Mehrzahl oder alle, doppelwandig ausgebildet ist, insbesondere wobei mit einem solchen doppelwandigen Rohr (3) sowohl ein Prozessmedium führbar ist, bevorzugt Kondensat, das außerhalb der Kissenplatten (1) vorliegt, als auch ein Wärmeträgermedium, insbesondere welches innerhalb der Kissenplatten (1) vorliegt.Pillow plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the tubes ( 3 ), preferably a plurality or all, is formed double-walled, in particular wherein with such a double-walled tube ( 3 ) both a process medium is feasible, preferably condensate, outside the cushion plates ( 1 ), as well as a heat transfer medium, in particular which within the cushion plates ( 1 ) is present. Kissenplatten-Wärmeübertrager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rohre (3) strömungstechnisch in Reihe geschaltet sind.Pillow plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a plurality of tubes ( 3 ) are connected in series in terms of flow. Kissenplatten-Wärmeübertrager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rohre (3) strömungstechnisch parallel geschaltet sind.Pillow plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of tubes ( 3 ) are connected in parallel fluidically.
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