DE1601151A1 - Plattenwaermetauscher - Google Patents

Description

DIPL.-INQ. F. THIELEKE DR.-INQ. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSOHWEIQ - MÜNCHEN

The A.P.V. Company limited

Manor Royal
Crawley, Sussex, England

Plat tenwärme tauseher

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Die Erfindung "betrifft einen Plattenwärmetauscher, der eine Mehrzahl von in Form eines Stapels angeordneten Platten umfaßt, welche ,jeweils zwischen sich, einen Strömungsraum für eines der Wärmetauschfluids begrenzen, welche Bäume nach aussen durch eine Umfangsdichtung abgeschlossen sind und mit Eingangs— und Abflußöffnungen versehen sind, welche in benachbarten Enden vorgesehen sind» Häufig haben die Platten Wellungen oder dergl. Unregelmäßigkeiten, die so angeordnet sind, daß sie eine gegenseitige Abstützung der Platten in dem Wärmetauschbereich unter dem Druck des Mediums bieten. .

Bei diesen Wärmetauschern in Plattenform erfolgt die Übertragung der Wärme von einem Fluid zum anderen auf kontinuErlichem Wege und zwar über das Material der Platten. Die Dichtungen sind jeweils in den einzelnen Platten vorgesehen und bilden einen in Umfangsrichtung verlaufenden Abschluß zwischen den Plattenflächen, sowie eine Begrenzung der eigentlichen Strömungsräume zwischen den Platten. Sie umschließen auch die Zugangs- und AbführungsÖffnungen· Die in solchen Platten

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normalerweise vorgesehenen Wellungen oder dergl. können gleichlaufend so angeordnet sein, daß sie zusammenpassen, wobei örtliche Eindrüokungen vorgesehen seih können, um einen gegenseitigen Kontakt an verschiedenen Stellen zu gewährleisten. Die Wellungen können aber auch so vorgesehen sein, daß der Zwischenkontakt erhalten wird dadurch, daß die Viellungen der einen Platte diejenigen der benachbarten Platten kreuzen*. :

Bei all diesen Platten kann die Wärmeüberfuhrung dadurch verbessert werden, daß man den Wellungen eine solche Form gibt, daß das quer zur Platte zwischen dem Eingang und dem Ausgang strömende Fluid veranlaßt wird sowohl seine Richtung als auch seine Strömungsgeschwindigkeit dadurch zu verändern, daß es nacheinander jeweils begrenzte Kammern von unterschiedlicher Form und Abmessungen durchströmt. Die allgemeine Bewegung des Fluids in solchen Platten, verlauft normalerweise entweder quer oder geneigt zu den Wellungen.

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In einer völlig anderen Gattung von Wärmetauschern, bei der ein Fluid durch lange Rohre fließt ist es an sich bekannt, die Geschwindigkeit des Wärmeübergangs dadurch zu vergrößern, daß man auf der Rohroberfläche spiralförmige Verformungen erzeugt.

Es ist Aufgabe der Erfindung einen Wärmetauscher der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden., daß die Vorteile eines Rohrbündelwärmetauschers und eines Plattenwärmetauschers kombiniert werden auf einfache Weise, ohne daß die Herstellung

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der Platten wesentlich ersehwert oder die Strömung behindert wird. ,

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wellungen in den einzelnen Platten so angeordnet sind, daß sie sich· im wesentlichen in Längsrichtung zwischen dem Eingang und dem Ausgang erstrecken, derart, daß das Fluid in'_ti ed em Strömungsraum im wesentlichen längs der Wellungen fließt, wobei jede Wellung zusätzliche Einprägungen oder Ausformungen aufweist, die unter einem spitzen Winkel zur Läiigs er Streckung der Wellung verlaufen und so angeordnet sind, daß sie in dem Strömungsmittel bei der Bewegung entlang der Wellungen eine Drallbewegung erzeugen.

Bei dem Plattenwärmetauscher ger^äß der Erfindung sind also eine Vielzahl von Platten in einem Stapel so angeordnet., daß Strömungsräume für das Wärmetauschfluid zwischen ihnen gebildet sind, welche allgemein durch ümfangsdichtungen begrenzt sind. Eingänge und Ausgänge sind in den Platten nahe den Enden vorgesehen, während die Platten Wallungen aufweisen, die sich allgemein in Längsrichtung über die Strömunsrszöne der Platte zwischen dem Eingang und dem Ausgang erstrecken, so daß sich in jedem Strömungsraum ein Bittlerer Strom allgemein in Längs— richtung der Weisungen einstellt. Weiterhin sind die Wellungen mit deii zusätzlichen Einprägun^en und Verformungen vorgesehen, die unter dem spitzen Winkel zu den Wellung,en verlaufen und dem Längsstrom zusätzlich einen Drall oder ../eine'"-spiralförmige

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Bewegungskomponente erteilen. Dadurch wird der innige Kontakt mit den Platten wesentlich verbessert und bei gleichen Abmessungen eine höhere Wärmeübergangsgesohwindigkeit zwischen den beiden Medien erzielt»

Gewellte Platten sind von Natur aus steif in Bezug auf die Materialdicke und sie können daher relativ dünn gehalten werden und besitzen eine höhere Wärmeübergangsleistung als Vergleichsweise dicke Rohrwände, wie sie in Rohrwärmetauschern benötigt werden. Gleichzeitig wird die Steifigkeit der mit Wellungen versehenen Platten durch die zusätzlichen Ausformungen noch erhöht. Vornehmlich haben diese aber die Aufgabe in den Fluids durch die Drallbewegüng einen besseren Wärmeübergang zwischen dem Fluid und den Platten zu gewährleisten* Gleichzeitig hat die neue Ausbildung aufgrund der Längsströmung auch noch den Vorteil, daß nur ein sehr geringer Druckabfall über den Strömungsweg zischen zwei Platten auftritt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig.1 ist eine Draufsicht auf eine Wärmetauschplatte 'für einen Wärmetauscher gemäß einer Ausführungsform der Erfindung»

Fig.2 ist ein Schnitt entlang der'Schnittlinie A-A der Fig* 1 und zeigt Teile von drei übereinanderliegenden Platten in einem vergrößerten Haßstabe.

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Mg.3 ist eine Ausschnittsansicht eines Teils der Fig.2»

Fig. 4 ist eine Ansicht ähnlich der nach Pig.3 und zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, während

Pig.5 eine Ansicht ähnlich der der Mg.2 ist und eine abgewandelte Ausführungsform wiedergibt.

Fig.1 zeigt· in Draufsicht eine· Wärme tauschplatte mit Eingangsund Ausgangsöffnungen a und einer allgemein in Umfangsrichtung verlaufenden Abdichtung b. Fig.2 zeigt Teile von drei benachbarten Flatten, zwischen denen Strömungskanäle c und d für alternative Fluidströme zwischen den Wellungen e der Flatten begrenzt sind. Diese Viellungen haben Ergänzungsnuten oder Vertiefungen f oder Einprägungen, die an kritischen Stellen so eingeprägt sind, daß sich eine Rotations- oder Drallbewegung in dem Fluid ergibt, wenn dieses entlang der Wellungen strömt. In Verbindung mit der allgemeinen Bewegung der Fluid entlang der Kanäle erhält das ganze Strömungsmuster die" Tendenz eine Spiral strömung zu sein.' . , ^ .

Die Ergänzungseinprägungen oder Nuten f können quer zu den Wellungen angeordnet sein, wobei jedes entlang eines schraubenförmigen Bogens geführt ist, wie dies Fig*3 vefanschaulicht. Alternativ dazu können diese zusätzlichen Einprägungen auch in Draufsicht gesehen, gerade oder anderweitig gekrümmt sein.

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Eine gerade Form der Nut oder Einprägungen kann leicht während des Pressens dadurch erzielt werden, daß ein Teil der Preßfläche des Preßstempels, welcher die Wellungen einpreßt, entfernt wird, so daß an dieser Stelle das Metall nicht zur vollen Tiefe eingeprägt wird und eine kleine Nut oder Eindrückung verbleibt. Bei der Ausführungsform nach Fig.1 bis Fig.3 erstrecken sich die Hauptwellungen e im wesentlichen senkrecht zwischen dem Eingang und dem Ausgang über die Platte und parallel zu der allgemeinen Strömungsbewegung entlang des Strömungskanals zwischen den Öffnungen.

Eine andere Ausführungsförm gemäß Fig.4 zeigt, daß die Wellungen g auch ein wenig zu der allgemeinen Strömungsrichtung geneigt angeordnet sein können. In diesem Falle müssen die Kronen der Wellungen der einen Platte ein klein wenig im Abstand von den tiefsten Stellen der Wellungen der benachbarten Platten entfernt liegen, so daß eine mittlere Strömung von einem Kanal zwischen den Wellungen zum nächsten Kanal eintreteijfeann und eine Vermischung der Teilströme stattfindet.

Wie in Fig.2 kann der Abstand und die Neigung, der Wellungen so gewählt sein, daß die tiefsten Stellen der einen Platten in Fluchtung mit den Kronen der benachbarten Platten liegen,

so daß die Steifigkeit der Platte und die Aufrechterhaltung des Plattenabstandes durch MnIenbertihrung zwischen den Platten verbessert werden. Wie jedoch zuvor beschrieben, ist

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in einer Aüöführungsform die Notwendigkeit, daß die tiefsten· und hööfcsten Stellungender Wellungen sich nicht berühren. In diesem Falle" können die zusätzlichen Eintragungen h in MgV5 so vorgesehen sein, daß sie zwischen den Plätten zusammenwirken und den Strömungskanal gegen den Arbeitsdruck aufrecht erhalt en» Alternativ dazu können auch Hilf siiuten f in ⁼ einer solchen"Weise und mit einer solqheh iiefe'vorgesehen sein, daß sie zusätzlich diese Punktion erfüllen«

Die Hilfflnuten f können so angeordnet sein, daß sie in benachbarten Strömungskanälen, z»B. in fiten Kanälen c eine Drehbewegung von der gleichen Richtung oder von entgegengesetzter Richtung erzeugen» In ähnlicher Weise können die Hilfsnuten f auch so vorgesehen sein, daß die Drehbewegung gleichzeitig zwei Teilströmen erteilt wird, von denen der eine in dem Kanal c und der andere in den Kanal dfließt, wobei die Strßmungsriehtung und damili die Drallrichtung gleich oder entgegengesetzt sein können:· \ . ^{: ;} ' ' ^?:■' ^:

,.■■"■„. Ansprüche

Claims (4)

1. []J Plattenwärmetauscher mit einer Mehrzahl von als Stapel angeordneten Platten, die- zwischen, sich von einer,LTmfangsdichbung abgedichtete Strömungsräume für die Wärmetauschfluids bilden und Eingangs- und Ausgangsöffnungen aufweisen,.-wobei die einzelnen. Platten deren Steifigkeit erhöhende. Wellungen auf-. weisen, dadurch g e k e η η z" e i c h η e _:t .,,-. daß die ^r Wellungen (e, g) in der eigentlichen Wärmetauschzone in Längsrichtung zwischen Eingangs- und Ausgangsöffnung (a, a) angeordnet sind und zusätzliche Verformungen oder Einprägungen (t, h) aufweisen, die unter einem spitzen Winkel zur Längsrichtung der Wellungen so geneigt sind, daß den Teilströmungen eiitlang der zwischen den Wellungen gebildeten Strömungskanälen (c) eine Dreh- oder Drallbewegung erteilt wird.
2. 2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dad urch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Verformungen in Form von kleinen Grübchen oder !Tuten vorgesehen sind, die sich von den Kronen der Wellungen nach unten bzw. von dessen tiefsten Stellen nach oben erstrecken.
3. 3· Plattenwärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h ne τ , daß die Grübchen oder Nuten in Draufsicht gerade verlaufen.
4. 4. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2 oder 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Wellungen (g)

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   geringfügig geneigt zur Längsrichtung, der Platten verlaufen CFig.4)v

   5· Plattenwärnetauscher nach Anspruch 4, dadurch g e Ic e η η ze ic h η e t , daß die Kronen der Wellüngen der einen Platte von den tiefsten Stellen der Wellungen der benachbarten Platte durch die zusätzlichen Verformungen (h) in Abstand gehalten sind.'

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