CS256531B1

CS256531B1 - Recuperation plate heat exchanger with largely counter-flow arrangement

Info

Publication number: CS256531B1
Application number: CS867661A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Hejny
Original assignee: Vladimir Hejny
Priority date: 1986-10-23
Filing date: 1986-10-23
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS766186A1

Abstract

Rekuperační deskový výměník s převážně protlproudým uspořádáním je určen pro věrtaeí zařízení se zpětným získáním tepla z odpadního vzduchu. Je tvořen soustavou obdélníkových profilovaných desek, které v krajníoh částech tvoří soubor podélnýoh a příčných Štěrbinových kanálů s kolmým prouděním a ve střední části z boků, zakrytá dolním a horním krytem, tvoří protiproudé uspořádání.Na čeleoh je soustava desek opatřena vstupem a výstupem prvního proudu plynu a na booícb v koncovýoh čáeteoh bočními vstupy a výstupem druhého proudu plynu. Vně horního krytu je uspořádán kanál opatřený Škrticím elementem pro regulaci obtoku druhého proudu plynu k přídavnému vstupu druhého proudu plynu.Recuperative plate heat exchanger with predominantly a counter current arrangement is intended for heat recovery device from the exhaust air. It consists of a system rectangular profiled boards that in the extreme parts, the set consists of a longitudinal axis and transverse slot channels flowing and in the middle of the hips, covered by the lower and upper covers, is countercurrent arrangement plates are provided with inlet and outlet first the gas flow and the boom in the end gas lateral entrances and the second outlet gas flow. It is arranged outside the top cover a channel provided with a throttle element for controlling the bypass of the second gas stream to the additional gas entering a second gas stream.

Description

Rekuperační deskový výměník s převážně protlproudým uspořádáním je určen pro věrtaeí zařízení se zpětným získáním tepla z odpadního vzduchu. Je tvořen soustavou obdélníkových profilovaných desek, které v krajníoh částech tvoří soubor podélnýoh a příčných Štěrbinových kanálů s kolmým prouděním a ve střední části z boků, zakrytá dolním a horním krytem, tvoří protiproudé uspořádání.Na čeleoh je soustava desek opatřena vstupem a výstupem prvního proudu plynu a na booícb v koncovýoh čáeteoh bočními vstupy a výstupem druhého proudu plynu. Vně horního krytu je uspořádán kanál opatřený Škrticím elementem pro regulaci obtoku druhého proudu plynu k přídavnému vstupu druhého proudu plynu.The recuperative plate heat exchanger with a predominantly counter-current arrangement is intended for drilling equipment with heat recovery from exhaust air. It consists of a set of rectangular profiled plates, which in the outer parts are a set of longitudinal and transverse slotted channels with perpendicular flow and in the middle part of the sides, covered by the lower and upper cover, forms a countercurrent arrangement. and on the side of the end section through the side inlets and the outlet of the second gas stream. Outside of the upper housing there is a channel provided with a throttle element for regulating the bypass of the second gas stream to the additional inlet of the second gas stream.

Vynález Se týká rekuperačního výměníku s převážně protiproudým uspořádáním.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a recuperation exchanger having a predominantly countercurrent arrangement.

Rekuperační deskové výměníky užívané v zařízeních zpětného získávání tepla z odváděných plynů jsou konstruovány převážně pro sdílení tepla při křížovém, navzájem kolmém, proudění obou plynů.Recuperative plate heat exchangers used in heat recovery systems are designed primarily for heat transfer in cross-flow, perpendicular to each other.

Toto uspořádání jé výhodné z hlediska vlastní výroby a spojování desek převážně čtvercového tvaru a zajištuje vytváření navzájem kolmých štěrbinových kanálů se snadným oddělením vstupů a výstupů obou proudů plynů. Nevýhody tohoto uspořádání jsou: větší prostorové nároky způsobené nutností zvětšit teplosmřnný povrch křížového výměníku v porovnání s protiproudým vlivem nižší účinnosti křížového proudu, prostorové nároky při umístění výměníku do skříně s diagonálními vstupy a převrácení polohy výstupů obou proudů plynů oproti vstupům, které . komplikuje konstrukci obtoků.This arrangement is advantageous from the point of view of the manufacture and joining of plates of predominantly square shape and ensures the formation of mutually perpendicular slot channels with easy separation of the inlets and outlets of the two gas streams. The disadvantages of this arrangement are: greater space requirements due to the need to increase the heat exchange surface of the cross-exchanger compared to the countercurrent effect of lower cross-flow efficiency, space requirements when placing the exchanger in a diagonal inlet housing and inverting the outlets of both gas streams. complicates the construction of bypasses.

Z hlediska prostorového jsou výhodnější rekuperátory konstruované na protiproud obou plynů, při němž může být docíleno vyššího využití teplosměnné plochy. . Komplikace však přináší umístění vstupů a výstupů při dostatečně těsném oddělení obou proudů plynů. Pokud pomineme technologicky i materiálově náročnou variantu s diagonálními vstupy a výstupy, jsou desky protiproudých výměníků obdélníkového tvaru.From a spatial point of view, recuperators designed for countercurrent of both gases are preferable, whereby a higher utilization of the heat exchange surface can be achieved. . However, there is a complication with the location of the inlets and outlets with a sufficiently tight separation of the two gas streams. Apart from the technologically and materially demanding variant with diagonal inputs and outputs, the countercurrent heat exchanger plates are rectangular in shape.

Při technické neschůdnosti oddělení obou pró&ů plynů v čelech deskového složence je nutné minimálně dva ze čtyř vstupů - výstupů zavést do složence kolmo na požadovaný protiproudý směr. Tyto úseky kolmého proudění zkracují účinnou délku protiproudu. Části teplosměnné plochy v uvedených úsecích jsou pro rekuperaci sice využity kolmým proudem, značná část v rozích kanálů proti kolmým vstupům - výstupům však zůstává vlivem nedefinovaného proudění prakticky • nevyužitá. Vytváření směrovacích kanálů v deskách, které přivádějí proud plynu až do rohu nebývá dostatečně účinné vzhledem k jejich vzájemné netěsnosti a zpravidla nevyváží nárůst tlakové ztráty výměníku, mimoto tato úprava vyžaduje pro výrobu desek složence výměníku dva rozdílné tvarovací nástroje.In the case of the technical impossibility of separating both gaseous gases in the faces of the board fold, it is necessary to introduce at least two of the four inlets - outlets perpendicular to the desired countercurrent direction into the fold. These perpendicular flow segments shorten the effective countercurrent length. Parts of the heat exchange surface in these sections are used for perpendicular current recovery, but a considerable part in the corners of the channels against perpendicular inputs - the outputs, however, remain virtually unused due to undefined flow. The formation of routing channels in the plates that feed the gas stream to the corner is not sufficiently effective due to their leakage with each other and generally does not compensate for the increase in the pressure drop of the exchanger.

Uvedené nevýhody obou typů výměníků snižuje rekuperační deskový výměník s převážně protiproudým uspořádáním podle vynálezu.The recuperative plate heat exchanger with a predominantly counter-current arrangement according to the invention reduces the mentioned disadvantages of both types of exchangers.

- 2 Podstata vynálezu spočívá v tom, že soustava obdélníkových tvaravaných desek tvoří v koncových částech soubor sousedících podélných štěrbinových kanálů a příčných štěrbinových kanálů s kolmým prouděním, zatímco ve střední části opatřené horním a dolním krytem tvoří soustava desek protiproude uspořádání, přičemž na straně čelního vstupu prvního proudu plynu je soustava desek opatřena bočním výstupem druhého proudu plynu a na straně čelního výstupu prvního proudu plynu je opatřena hlavním bočním vstupem a na protilehlé straně vedlejším bočním vstupem druhého proudu plynu. Obdélníkové tvarované desky jsou v krajních částech s kolmým prouděním opatřeny bradavkovitými rozpěrnými prvky a ve střední protiprodé části podélnými rozpěrnými prvky.SUMMARY OF THE INVENTION The set of rectangular shaped plates forms in the end portions a set of adjacent longitudinal slotted channels and transverse slotted channels with a perpendicular flow, while in the central part provided with upper and lower covers the plate system forms a countercurrent arrangement with the front inlet side In the first gas stream, the plate assembly is provided with a side outlet of the second gas stream, and on the side of the front outlet of the first gas stream is provided with a main side inlet and on the opposite side with a secondary side inlet of the second gas stream. The rectangular shaped plates are provided with nipple-like spacing elements in the perpendicular flow portions and longitudinal spacing elements in the central counterpart portion.

Od hlavního bočního vstupu je vně horního krytu vyveden kanál zaústěný přídavným vstupem, tvořeným štěrbinami, do koncové oblasti desek naproti, bočnímu výstupu druhého proudu plynu. Kanál je opatřen škrtícím elementem pro regulaci obtoku druhého proudu plynu k přídavnému vstupu.From the main side inlet, outside the upper housing, a channel is led through an additional inlet formed by slits into the end region of the plates opposite the side outlet of the second gas stream. The channel is provided with a throttle element for regulating bypassing of the second gas stream to the additional inlet.

Výhoda deskového výměníku podle vynálezu spočívá v tom, že umožňuje vyšší využití teplosměnhé plochy obdélníkových desek výměníku s protiproudým typem proudění a spojuje konstrukčně technologické výhody, výměníku s křížovým typem proudění s příznivějšími poměry pro přestup tepla protiproudého výměníku. Přídavný vstup druhého proudu plynu proti bočnímu výstupu druhého proudu plynu zajištuje využití rohu soustavy desek proti bočnímu výstupu druhého proudu přídavným kolmým prouděním.The advantage of the plate heat exchanger according to the invention is that it allows a higher utilization of the heat exchange surface of the rectangular plates of the counter-flow exchanger and combines the design and technological advantages of the cross-flow exchanger with more favorable heat transfer ratios. The additional inlet of the second gas stream opposite the lateral outlet of the second gas stream provides for utilizing a corner of the plate assembly against the lateral outlet of the second stream with an additional perpendicular flow.

S dalším zvyšováním množství druhého plynu procházejícího kanálem do přídavného vstupu otvíráním škrtícího elementu, dochází ke zkratu druhého proudu plynu mezi. přídavným vstupem a bočním výstupem druhého proudu plynu a tím k částečnému obtoku, který umožňuje měnit výstupní parametry druhého proudu plynu v jeho bočním výstupu a závisle i. výstupní parametry prvního proudu plynu v jeho čelním výstupu.As the amount of second gas passing through the channel to the additional inlet is increased by opening the throttle element, the second gas flow is shorted between. an additional inlet and a side outlet of the second gas stream and thereby a partial bypass, which allows to change the output parameters of the second gas stream in its side outlet and, depending on the output parameters of the first gas stream in its front outlet.

Na připojeném výkresu je znázorněn příklad provedení deskového výměníku podle vynálezu. Na obr.l je řez výměníkem v rovině jedné ze štěrbin mezi deskami. Obr.2 je pohled shora na hlavní a přídavný vstup druhého proudu plynu.The attached drawing shows an exemplary embodiment of a plate heat exchanger according to the invention. Fig. 1 is a cross-sectional view of the exchanger in the plane of one of the slots between the plates. Fig. 2 is a top view of the main and auxiliary inlets of the second gas stream.

V příkladu provedení vytváří soustava obdélníkových tvarovaných desek 18 v koncových částech soubor spusedících podélných štěrbinových kanálů £ a příčných štěrbinových kanálů 6 s kolmým prouděním, zatímco ve střední části opatřené horním krytem 13 a dolním krytem 12 tvoří soustava desek 18 proti256531 proude uspořádání. Obdélníkové tvarované desky jsou v krajních částech opatřeny bradavkovitými rozpěrnými prvky 15 a ve střední části podélnými rozpěrnými prvky 14. Na Straně čelního vstupu 2 prvního proudu plynu j_ je soustava desek 18 opatřena bočním výstupem 11 druhého proudu plynu opačná koncová část soustavy s čelním výstupem 2 prvního proudu plynu je opatřena hlavním bočním vstupem T_ a vedlejším ’ bočním vstupem 8 druhého proudu plynu 2. Nad horním krytem 13 je od hlavního bočního vstupu T_ vyveden kanál 16, zaústěný přídavným vstupem 9 tvořeným štěrbinami 10 do koncové oblasti desek 18 naproti bočnímu výstupu 11 druhého proudu plynu 2» Kanál 16 je opatřen škrtícím elementem 17 pro regulaci obtoku druhého proudu plynu 2 k přídavnému vstupuIn the exemplary embodiment, the array of rectangular shaped plates 18 in the end portions forms a plurality of adjacent longitudinal slotted channels 6 and transverse slotted channels 6 with a perpendicular flow, while in the central portion provided with an upper cover 13 and a lower cover 12. The rectangular shaped plates are provided with nipple spacing members 15 at the outer portions and longitudinal spacing members 14 in the middle portion. On the side of the front inlet 2 of the first gas stream 1, the plate assembly 18 is provided with The gas flow is provided with a main side inlet T1 and a secondary side inlet 8 of the second gas stream 2. Above the upper cover 13, a channel 16 extends from the main side inlet T1 and opens through an additional inlet 9 formed by slots 10 The gas flow channel 16 is provided with a throttling element 17 for regulating the bypass of the second gas flow 2 to the additional inlet

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1.

A recuperative plate heat exchanger having a predominantly countercurrent arrangement, consisting of rectangular profiled plates forming heat exchange surfaces, characterized in that the plate assembly (18) forms a plurality of adjacent longitudinal slotted channels (4) and transverse slotted channels (6) with perpendicular flow in the end portions. in the central part provided with the upper cover (13) and the lower cover (12), the plate assembly (18) forms a counter-current arrangement, wherein on the inlet side (3) of the first gas stream (1) the plate assembly (18) is provided with a lateral outlet (11) The gas stream (2) and at the front outlet (5) side of the first gas stream (1) are provided with a main side inlet (7) and a secondary side inlet (8) of the second gas stream (2).

Recuperative plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that the plates (18) are provided with nipple-like spacer elements (15) in their end portions and longitudinal elements (14) in the middle portions.

Recuperative plate heat exchanger according to Claims 1 and 2, characterized in that from the main side inlet (7) outside of the upper housing (13), a kc-channel (16) leads to the end region through an additional inlet (9) formed by slots (10). the plate assembly (18) opposite the side outlet (11) of the second gas stream (2).

Recuperative plate heat exchanger according to Claims 1, 2 and 3, characterized in that the channel (16) is provided with a throttling element (17) for regulating the bypass of the second gas stream (2) to the additional inlet (9).