DE2655088A1

DE2655088A1 - Platte fuer plattenwaermetauscher

Info

Publication number: DE2655088A1
Application number: DE19762655088
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Ing Schlegel
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: SCHLEGEL, RAINER, DIPL.-ING., 6234 HATTERSHEIM, DE
Priority date: 1976-12-04
Filing date: 1976-12-04
Publication date: 1978-06-08
Also published as: NL7713154A; GB1594740A; IT1089754B; FR2373025B1; FR2373025A1; BE861499A

Description

HOECHS T AKTIENGE SELLSCHAFT

Aktenzeichen:

- HOB 76/F 290

Datum: 3.12.1976

- DPh.HS/sch

Platte für Plattenwärmetauscher

Gegenstand der Erfindung sind Platten für Plattenwärmetauscher, die insbesondere aus Werkstoffen geringer Zähigkeit oder gerinqrer Festigkeit wirtschaftlich hergestellt werden können.

Für bestimmte Einsatzzwecke sind Plattenwärmetauscher, deren Platten aus metallischem Werkstoff hergestellt werden, nicht zu verwenden, da sie den korrosionstechnischen Anforderungen nicht gerecht werden. Bekannt sind Plattenwärmetauscher, deren Platten aus Polytetrafluoräthylen oder Hexafluorpropylen bestehen. Nachteilig bei diesen Wärmetauschern, ist die Konstruktion der Platten, die eine rationelle und damit wirtschaftliche Herstellung nicht zuläßt. Nachteilig ist ferner, daß der Wärmeaustausch über eine Folie stattfindet, die zusätzlich zwischen benachbarten Platten angeordnet werden muß.

Es besteht demnach die Aufgabe, Platten für Plattenwärmetauscher zu schaffen, die wirtschaftlich herstellbar sind und ohne Verwendung einer Folie zur Trennung der Wärmetauschmedien zu einem Wärmetauscher zusammengesetzt werden können.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Platte für Wärmetauscher vorgeschlagen, die mindestens auf.einer Oberfläche isit einer an ihrem Rand umlaufenden Rinne zum Aufnehmen einer Dichtung und mit Kanälen für die Wärmetauschmedien versehen ist, die in mit den jeweiligen Medienzu- und -ablaufen verbundene Verteiler- und Sammelkanäle münden, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kanäle aus Seitenwänden und einer Austauschwand gebildet und durch Querwände, die von Kanal zu Kanal gegeneinander versetzt angeordnet

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sind, unterbrochen werden und die Kanäle über düsenartige Verengungen in die Verteiler- und Sammelkanäle münden.

Zur besseren Aussteifung der Platte können die Querwände über Verdickungen in die Seitenwände einmünden. Ebenso kann die Austauschv?and in Strömungsrichtung des Wärmetauschmediums gewellt sein.

In den Figuren sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Platten beispielsweise gezeigt.

Figur 1 zeigt eine Ansicht der Platte.

Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine Platte entlang der Linie I -

I der Figur 1.

Figuren 3-8 zeigen Schnitte von Plattenstapeln mit verschiedenen

Plattenausführungen.

Die Platten 1, mit Ausnahme der Platten 1 a sind beidseitig am Rande mit umlaufender Rinne 2 zum Aufnehmen einer Dichtung 3 versehen. Die Platten 1 a sind nur einseitig mit einer Rinne 2 für eine Dichtung 3 versehen. An den Ecken weisen die Platten jeweils Öffnungen A₁ 5, 6, 7 für den Zu- bzw. Ablauf der Wärmetauschraedien auf. Auf jeder Seite der Platte, mit A\isnahme der Platte 1 a ist je ein Paar der Öffnungen 4, 6 bzw. 5, 7 mit zu den Öffnungen konzentrischenRinnen 8 zur Aufnahme von Dichtungen (nicht dargestellt) versehen. Durch die Dichtungen in den Rinnen 8 wird die Vermischung der Wärmetauschmedien verhindert. Die Öffnungen 4, 5, 6, 7 von zwei oder mehreren aneinander gefügten Platten bilden eine Förderleitung, in die Verteilerkanäle 9 bzw. Sammelkanäle 10 münden. Die Kanäle 9 und 10 stehen über düsenartigen Verengungen 11 mit Kanälen für die Wärmetauschmedien in Verbindung, die aus den Seitenwänden 12 und der Austauschwand 13 gebildet werden. Über die Austauschwand 13 findet der Wärmeaustausch zwischen den Medien statt. Die so gebildeten Kanäle werden von Querwänden 14, die über Verdickungen 15 in die Seitenwände 12 einmünden können, unterbrochen. Die Querwände 14 sind von Kanal zu Kanal versetzt angeordnet. Die Kanäle zweier benachbarter Platten bilden eine quasi Röhre, deren halber Querschnitt wechselweise durch die Querwände 14 verstellt sein kann, wodurch ein besonders guter Turbulenzgrad erreicht wird. Die Seitenwände 12 benachbarter Platten sind also gegenüberliegend, während die Quer-

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wände 14 benachbarter Platten und benachbarter Kanäle gegeneinander versetzt angeordnet sind. In Figur 1 ist das Verhältnis der Abstände der Querwände 14 zu den Abständen der Seitenwäncle 12 wie 2 : 1 gewählt. Andere Verhältnisse dieser Abstände sind möglich. So wird bei einem Verhältnis 1 : 1 zum Beispiel eine höchstmögliche Aussteifung der Austauschwand 13 erreicht. Werden die Querwände 14 in ihrer Höhe geringer gehalten als die Seitenwände 12, so wird ebenfalls ausreichende Aussteifung und Turbulenz erreicht; darüberhinaus wird der Gesaiatdruckverlust im Wärmeaustauscher günstig beeinflußt.

Das System aus den Seitenwänden 12 und Querwänden 14 bildet ein stabiles Gerüst für die Austauschwände 13, über die der eigentliche Wärmeaustausch stattfindet. Aufgrund der erfindungsgeinäßen Konstruktion kann die Platte aus Werkstoffen geringerer Stabilität gebaut werden, zum Beispiel aus Polytetx*afluoräthylen, das eine hohe chemische Beständigkeit aufweist. Die Austauschwand 13 kann sehr dünn ausgeführt werden.

Das Wärmetauschmedium gelangt entsprechend der Darstellung über Öffnung 6 in den Verteilerkanal 9 und von dort über die düsenartigen Verengungen 11 in die durch die Seitenwände 12 und die Austauschwand 13 gebildeten Kanäle, die sich über die ganze Platte verteilen. Durch die quer dazu verlaufende Querwände 14 wird das Medium umgelenkt und es entstehen Turbulenzen. Am Ende der Kanäle sind wiederum düsenartige Verengungen 11 angeordnet, um eine gleichmäßige Belastung aller Kanäle sicherzustellen. Über den Sammelkanal 10 gelangt das Medium in Öffnung 4 und von dort in die Leitung 16. Der Boden der Verteiler- und Sammelkanäle 9 und 10 dient ebenfalls als Wärmeaustauschfläche. 17, 18 und 19 deuten weitere Leitungen an.

In den Figuren 3-8 sind verschiedene Formen von Plattenkonstruktionen dargestellt. Allen Ausführungsformen sind die gegenüberliegenden zur Strömungsrichtung verlaufenden Seitenwände 12 gemeinsam. Wenn die Stabilität des Werkstoffes es zuläßt, können quer verlaufende Wände 14 teilweise weggelassen und die Umlenkung des Wärmeaustauschmediums durch gewellte oder gezackte Formgebung der Austauschwände 13 erzwungen werden. In den Figuren 3 und 4 sind solche Fälle dargestellt. Die Figur 5 zeigt eine Variation aussteifender Querwände 14

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ORiGSNAL IMSPECTED

mit geringerer Höhe. Die Turbulenzen werden bei den Formen der Figuren 3-5 durch die aufeinander zulaufenden Austauschwände 13 erzeugt, da durch die Engstellen 2Ö eine düsenartige Wirkung hervorgerufen wird.- Die in Figur 7 gezeigten Platten erfüllen ebenfalls die gestellte Aufgabe.

Sie sind fertigungstechnisch bei bestimmten

Materialien, zum Beispiel Gußmetall, eine günstigere Lösung. In Figur 8 sind Platten gezeigt, die sich konstruktiv von den Platten der Figur 2 lediglich durch die gezackte Formgebung der Austauschwand 13 unterscheiden. Diese Konstruktion bringt den Vorteil einer größeren Wärmetauscherflache bezogen auf die projezierte Grundfläche und gleichzeitig eine gute Aussteifung der Platte. Dieses Modell läßt sich besonders als Spritzgußmodell kostengünstig herstellen.

Mit den erfindungsgemäßen Platten können zwar die Wärmedurchgangszahlen von zum.Beispiel aus Blechen gepressten Wärmetaxischerplatten nicht erreicht werden; man erreicht aber die liärmedurchgangszahlen von Standardrohrbündelwärmetauschern. Die Vorteile von Plattenwärmetauschern können daher in Anspruch genommen werden. Die Fertigung von derartigen Platten ist auch wirtschaftlich, so daß mit dieser Konstruktion ein Wärmetauscher geschaffen wurde, der extremen Korrosionsbedingungen und einer beachtlichen Temperaturbeanspruchung ausgesetzt werden kann. Diese Plattenkonstruktion läßt sich selbstverständlich auch mit metallischen Werkstoffen sinnvoll verwirklichen, zum Beispiel in Gußmetall oder Gußlegierungen oder G-las.

Plattenwärmetauscher, die aus den erfindungsgemäßen Platten zusammengesetzt sind, lassen sich bei entsprechender Diraensionierung der Ein- und Äustrittsquerschnitte und der Verteiler- und Sammelkanäle der Platten für flüssige und/oder gasförmige Wärmetauschmedien verwenden.

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Leerseite

Claims

HOE 76/F 290 PZiTENTANSP]RUCHE

1. Platte für Plattenwärmetauscher, die mindestens auf einer Ober- ^ fläche mit einer an ihrem Rand umlaufenden Rinne zum Aufnehmen einer Dichtung und mit Kanälen für die Wärmetauschmedien versehen, ist, die in mit den jeweiligen Medienzu- und -ablaufen verbundene Verteiler- und Sammelkanäle münden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle aus Seitenwänden 12 und Austauschwand 13 gebildet und durch Querwände 14, die von Kanal zu Kanal gegeneinander versetzt angeordnet sind, unterbrochen werden und die Kanäle über düsenartige Verengungen 11 in die Verteiler9 und Sammelkanäle 10 münden.

2. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände 14 über Verdickungen 15 in die Seitenwände 12 einmünden.

3. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstauschwand 13 in Richtung der Strömung des Wariaetauschmediums gewellt ist. ·

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