DE838639C

DE838639C - Heat storage disks

Info

Publication number: DE838639C
Application number: DEA1871A
Authority: DE
Inventors: Gustav William Karl Boestad; Kurt Svenningson
Original assignee: Ljungstroms Angturbin AB
Current assignee: Ljungstroms Angturbin AB
Priority date: 1949-06-22
Filing date: 1950-06-11
Publication date: 1952-05-12
Also published as: FR1018691A; GB682884A; US2696976A

Description

Wärmespeicherplatten Die l,.rfinduiig betrifft parallele Wärmespeicherplatten mit Einbuchtungen, z. B. in Strömungsrichtung verlaufende Rippen u. dgl. zur Abstandfestlegung, bei denen in bekannter Weise die wärmeabgebenden und wärmeaufnehmenden Stoffe abwech.seind durch die Zwischenräume zwischen geeignet angeordneten Platten eines Elementes hindurchfließen, die auf diese Weise abwechselnd erwärmt und abgekühlt werden. Der umlaufende Ljungström-Vorerhitzer'kann als typisches Beispiel eines solchen Wärmeaustausc'hers der Regeneratorbauart genannt werden.Heat storage plates The 1, .rfinduiig relates to parallel heat storage plates with indentations, e.g. B. ribs running in the direction of flow and the like to determine the distance, in which the heat-emitting and heat-absorbing substances alternate in a known manner flow through the spaces between suitably arranged plates of an element, which are alternately heated and cooled in this way. The rotating Ljungström preheater can named as a typical example of such a heat exchanger of the regenerator type will.

Um vom Gesichtspunkt der Wärmewirtschaft aus die bestmöglichen Ergebnisse zu erhalten, sollte dler Wärmeübergang zwischen Gas und Elementenplatte so hoch wie möglich sein, wobei ein gewisser Druckabfall beim Gasfluß durch die Zwischenräume geopfert wird, und gleichzeitig sollen die Kosten für die Herstellung der Platten und ihren Zusammenbau zu Elementen so klein wie möglich sein. Die Möglichkeit, die Plattenoberflächen von Ruß u. dgl. mit Hilfe von Luft- oder Dampfdüsen zu befreien,. ist auch für die Bemessung der Zwischenräume zwischen dien Platten und damit für die Ausbildung der Plattenselber von Bedeutung. Außerem sollten diese Platten derart konstruiert sein, daß sie durch Rauchgastei,le möglichst wenig berußt werden.To get the best possible results from the point of view of heat management the heat transfer between gas and element plate should be as high as possible, with some pressure drop in gas flow through the interstices is sacrificed, and at the same time the cost of making the panels should be and assemble them into elements as small as possible. The possibility of the To free plate surfaces from soot and the like with the aid of air or steam nozzles. is also for the dimensioning of the gaps between the plates and thus for the training of recorders is important. Besides, these panels should be like this be designed so that they are sootized as little as possible by smoke gas parts.

Entsprechend einer bekannten Ausführung sind die Platten im Element abwechselnd als gewellte und gefurchte Platteen ausgebildet. Zwiscme jedem Plattenpaar sind Zwischenräume gebildiet, die vollständig von den Zwischenräumen begrenzt Nverden, die zwischen jedem benachbarten Plattenpaar gebildet sind.According to a known embodiment, the plates are in the element alternately designed as corrugated and grooved plates. Between each pair of plates gaps are formed, which are completely bounded by the gaps Nverden, the are formed between each adjacent pair of plates.

Die Rippen oder Wellungen in den Platten haben die Aufgabe, den Hauptgasstrom derart abzulenken, daß in jedem durch zwei l7enaclnl>arte Rippen begrenzten Zwischenraum quer gerichtete sekundäre Wirbel gebildet werden, wodurch der Wärmeaustausch verbessert wird. Diese Verbesserung des Wärmeaustausches wird jedoch offenbar nicht nur durch die Schaffung sekundärer Wirbel verbessert, sondern auch dadurch, daß die auf jeder Plattenolrerfläohv beim Durchgang dies Gases gebildete Grenzschicht zerstört wird. Je wirksamer diese Grenzschicht unterbrochen oder in irgendeiner anderen Weise zerstört wird und je häufiger der gasförmige Stoff gegen die Plattenoberfläche strömt, d; sto wirksamer wird der Wärmeaustausch.The ribs or corrugations in the plates have the task of carrying the main gas flow to be deflected in such a way that in each space delimited by two l7enaclnl> arte ribs transversely directed secondary eddies are formed, whereby the heat exchange improves will. However, this improvement in heat exchange is apparently not only due to the creation of secondary vertebrae is enhanced, but also by having the on each Plattenolrerfläohv when this gas passes through the boundary layer is destroyed. The more effectively this boundary layer is broken or destroyed in any other way becomes and the more frequently the gaseous substance flows against the plate surface, d; The heat exchange becomes more effective.

Uni die Wärmeleitung im Plattenwerkstoff selbst von den wärmeren zu den kälteren Teilen herabzusetzen, wurde bereits vorgeschlagen, die Platten niit einer Anzahl schmaler Öffnungen oder Lücken zu versehen, die d'urc'h Prägen des Plattenmaterials erhalten wurden. Dieses Arbeitsverfahren ist nur dann von Bedeutung, wenn die Plattendicke groß im Verhältnis zu den Zwischenräumen ist, da der Wirkungsgrad des Wärmeaustauschers ohne diese öffnungen sonst infolge des Wärmeflusses in der eigentlichen Platte herabgesetzt würde.Uni the heat conduction in the panel material even from the warmer ones To reduce the colder parts, it has already been suggested that the plates should not be used to provide a number of narrow openings or gaps, the d'urc'h embossing of the Plate material were obtained. This working procedure is only important if when the plate thickness is large in proportion to the gaps, since the efficiency of the heat exchanger without these openings otherwise due to the heat flow in the actual disk would be lowered.

Von dem Gedanken ausgehend, die Grenzschicht der Strömung an der Plattenoberfläche wirksam zu unterbrechen, werden :gemäß der Erfindung eingangs genannte Wärinespeicherplatten derart ausgebildet, daß in den Platten an sich bekannte Schlitze quer zur Strömungsrichtung angeordnet sind, deren sie beiderseitig begrenzende Plattenkanten und damit die zwischen je zwei dieser Schlitze verbleibenden Plattenelemente, vorzugsweise gegeneinander versetzt, außerhalb der ursprünglichen Plattenebene angeordnet sirnd@. Hierdurch werden günstige Bedingungen für die Wärme-Übertragung geschaffen, da die Grenzschicht an der Plattenoberfläche abgerissen und zerstört wird, bevor sie den nächsten Plattenstreifen erreicht, und die gebildeten Ablösungswirbel bewirken in Verbindung mit der wiederholt gegen die aufeinanderfolgenden Plattenkanten gerichteten Strömung eine Vergrößerung der Wärmeübertragung um einen höheren Betrag, als wenn der Druckabfall steigt.Based on the idea, the boundary layer of the flow on the plate surface effectively interrupt, are: according to the invention mentioned heat storage disks designed such that in the plates known slots transversely to the direction of flow are arranged, their mutually delimiting plate edges and thus the between each two of these slots remaining plate elements, preferably against each other offset, arranged outside the original plane of the plate sirnd @. Through this favorable conditions for heat transfer are created as the boundary layer at the plate surface is torn off and destroyed before the next plate strip achieved, and the separation vortices formed cause in conjunction with the repeated against the successive edges of the plate an enlargement the heat transfer by a higher amount than when the pressure drop increases.

In der Zeichnung sind sieben Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. In den Fig. i bis 3 bezeichnet io eine Wärmespeicherplatte mit heraüsgepreßten, geraden Rippen 12, die als Abstandsglieder zwischen den verschiedenen Platten und gleichzeitig zur Schaffung gerader Strömungsdurchgänge 14 für das Gas dienen. Zwischen den Rippen 12 sind die Platten geschlitzt, wie dies bei 16 angedeutet ist, und die so erhaltenen Teilflächen 18 sind in einer schiefen Stellung herausgepreßt, wie dies den Fig. 2 und 3 klarentnommen werden kann. Normalerweise sollte diese Pressung nur so weit geführt werden, als daß die hal'lae Breite des Zwischenraumes, d. h. des Abstandes zwischen den Platten, noch frei von den geneigten Teilflächen 18 bleibt. Die Rippen 12 haben die übliche Form, aber sie können auch in anderer Weise ausgebildet sein, d. 'h. sie können aus aufgeschweißten Drähten bestehen, gewellt sein usw.In the drawing there are seven exemplary embodiments of the subject matter of the invention shown. In Figs. I to 3 io denotes a heat storage plate with pressed out, straight ribs 12, which act as spacers between the various plates and at the same time serve to create straight flow passages 14 for the gas. Between the ribs 12, the plates are slotted, as indicated at 16, and the partial surfaces 18 obtained in this way are pressed out in an inclined position, such as this can be seen clearly in Figs. Usually this pressure should be are only guided so far that the half-width of the gap, i.e. H. the distance between the plates, still remains free of the inclined partial surfaces 18. The ribs 12 have the usual shape, but they can also be designed in other ways be, d. 'H. they can consist of welded wires, be corrugated, etc.

Fig. q. zeigt Platten io der auch in Fig. i bis 3 dargestellten Art; in diesem Fall ist aber die zweite Platte io° in bezug auf die Stellung der herausgedrückten Flächenteile 18 von oben nach. unten und vorzugsweise derart angeordnet, daß die Teilflächen zwischen zwei benachbarten Platten im Winkel zueinander stehen, statt parallel zueinander in derselben Richtung zii verlaufen.Fig. Q. shows panels io of the type also shown in FIGS. 1 to 3; in this case, however, the second plate is 10 ° with respect to the position of the pushed out Area parts 18 from the top to. below and preferably arranged so that the Partial areas between two adjacent plates are at an angle to each other instead run parallel to each other in the same direction zii.

Die in Fig. 5 bis 7 dargestellte Wärmespeicherplatte ist in derselben Weise wie bei den vorerwä'hntenAusführungsbeispielen mit Rippen und Schlitzen versehen, aber die Teilflächen 18 sind parallel zueinander versetzt, anstatt geneigt zu sein, und zwar entweder dadurch, d'aß jeder zweite Streifen oder Flächenteil 18 herausgepreßt ist oder daß alle diese Streifen abwechselnd in .entgegengesetzter Richtung aus der Grundebene herausgedrückt wurden., Aus Gründen der Festigkeit und zur weiteren Verbesserung des Wärmeüberganges ist es günstig, die Teilflächen geschwungen oder gebogen zu pressen, wie dies durch die beiden einander ähnlichen Ausführungsbeispiele gemäß Fig.8 und 9 bzw. Fig-io oder gemäß den beiden Abänderungen in den Fig. 12, 13 und 14 dargestellt ist.The heat storage plate shown in Figs. 5 to 7 is provided with ribs and slots in the same way as in the aforementioned embodiments, but the partial surfaces 18 are offset parallel to one another instead of being inclined, either by virtue of every other strip or surface part 18 is pressed out or that all these strips have been pressed out alternately in the opposite direction from the base plane. For reasons of strength and to further improve the heat transfer, it is advantageous to press the part surfaces in a curved or curved manner, as is done by the two against each other Similar embodiments according to FIGS. 8 and 9 or FIG. 10 or according to the two modifications in FIGS. 12, 13 and 14 are shown.

Die Teilflächen brauchen notwendligerweise nicht. durch Schlitze 16 gebildet zu werden, die rechtwinklig zu den Rippen 12 angeordnet sind, sondern die Schlitze können auch geneigt angeordnet sein, wie sich dies aus Fig. i i-ergibt. ' Die Rippen 12 können auch geschlitzt und in derselben Weise wie die Teilflächen 18 versetzt sein, wodurch der Wärmeübergang verbessert wird, da dann die ganze Wärmespeicherplatte entsprechend dem Erfindungsgedanken ausgenutzt wird. Eine solche Ausführungsform ist beispielsweise in den Fig. 15 und 16 dargestellt.The partial areas do not necessarily need. through slots 16 to be formed, which are arranged at right angles to the ribs 12, but the Slots can also be inclined, as can be seen from FIG. The ribs 12 can also be slotted and in the same way as the partial surfaces 18 be offset, whereby the heat transfer is improved, since then the whole heat storage plate is exploited in accordance with the concept of the invention. Such an embodiment is shown in FIGS. 15 and 16, for example.

Gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform können dieTeilflächen inVerbirndung mit den Kanten oder schließlich aus der Grundfläche der Platte zur Bügelform gebogen werden und dadurch gleichzeitig als Abstandsrippen dienen. Ein Ausführungsbeispiel gemäß diesem Gedanken ergibt sich aus den Fig. 17 und 18. Eine rippenlose ebene Platte io ist durch Gruppen von Schlitzen 16 geeigneter Länge unterteilt, zwischen denen Teile 22 der Platte io stehenbleiben, die dazu :dienen, die Teilflächen 18 zusammenzuhalten; die dazwischenliegendien Plattenelemente aus abwechselnd konvex und konkav offenen Zylinderflächentei,len, die die in Strömungsrichtung verlaufenden Rippen bilden, deren Erzeugende parallel zur Strömungsrichtung liegen, sind in denjenigen Fällen, in dienen nur diese Plattenform benutzt wird, tiefer ausgewölbt als ihrem gegenseitigen Abstand entspräche, so daß die Platten beim Zusammenbau zusammengedrückt werden.According to another embodiment of the invention, the partial surfaces in connection with the edges or ultimately from the base of the plate to Bow shape are bent and thereby serve as spacer ribs at the same time. A Embodiment according to this idea emerges from FIGS. 17 and 18. One ribless flat plate io is divided by groups of slots 16 of suitable length, between which parts 22 of the plate io remain, which serve to: serve the partial surfaces 18 to hold together; the plate elements in between are alternately convex and concavely open cylinder surface parts which run in the direction of flow Forming ribs whose generatrices are parallel to the direction of flow are in those Cases in which only this plate shape is used, arched more deeply than yours mutual distance would correspond, so that the plates are pressed together during assembly will.

Die Wärmespeicherplatten gemäß dieser Ausführungsform können entweder unmittelbar aneinand'erlie-gen, oder es werden besonders gewellte 1'lattett 24 etttshrechett<I 1, ig. 1,'# zwischen den einzelnen Platten eingefügt, in welchem Falle die erwähnte Fortn naturgemäß nicht eingehalten zu werden braucht.The heat storage plates according to this embodiment can either directly next to one another, or they become particularly wavy 1'lattett 24 etttshrechett <I 1, ig. 1, '# inserted between the individual panels, in which If the aforementioned Fortn naturally does not need to be adhered to.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Parallel artefactor plates with indentations, z. 13. with lzips and the like running in the direction of flow to determine the distance, characterized in that slots known per se in the plates are transverse to the direction of flow are all-ordered, the border of which they border on both sides and thus the plate elements remaining between each two of these slots, preferably offset from one another, are all-ordered outside the original plane of the plate. 2. \ Värmespeicherplatten according to claim t, characterized in that the plate elements are arched. 3. V4'iirmespeicherplattl according to claim 2, characterized in that that the slots to the 1) direction of passage run at an acute angle mtd #lie l'latteneletnente form an open cylindrical surface, the generatrix of which is parallel to the slots is. 4. \\ 'heat storage disks according to claim 2, characterized in that; that the transversely arranged slots are arranged in a row in the direction of flow are and the d! a Zwischenli, egend'en plate elements alternately convex and there are concave open cylindrical surface parts, the l: rzeugetrd'e parallel to the The direction of flow lies in such a way that the cylinder surfaces are at the same time used to determine the distance serve between the plates. 5. Wärmespeic'herplattennachAnspruch 4, characterized in that that the depth of the bulges is greater than their mutual distance (FTg. 17, I8). G. \\ 'heat storage plates with; indented ones running in the direction of flow Ribs for setting the spacing according to Claim 4, characterized in that the ribs are interrupted by slots lying transversely to the direction of flow and the direction of the outcrops between each two slits in alternating order is.