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Wärmeaustauschplatte für Platten-Wärmeaustauscher und mit solchen
Platten hergestellter Wärmeaustauscher
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vorliegende Erfindung betrifftwird, wogegen das die Kondensatmengen, die, was das Volumen anbelangt, sehr klein sind, allein durch einen Mitteldurchlass abgeführt werden. Durch die erfindungsgemässe Anordnung ergibt sich ein kleiner
Fliesswiderstand für Flüssigkeit und Dampf auch dadurch, dass die Länge des Strömungsweges in jedem
Plattenzwischenraum auf praktisch das halbe Ausmass des sonstigen Wertes vermindert wird, und ferner deshalb, weil auch die Strömungsgeschwindigkeit in den Plattenzwischenräumen auf die Hälfte sinkt.
Gleichzeitig mit der auf diese Weise erzielten Verminderung des Fliesswiderstandes auf ein Achtel jenes
Wertes, der ansonsten vorhanden wäre, wird die Temperaturdifferenz, die zwischen den beiden am Wär- meaustausch beteiligten Medien besteht, vergrössert, so dass der zwischen den beiden Platten über die beiden Medien vor sich gehende Wärmeaustausch um etwa 50 "/0 vergrössert wird.
Die erfindungsgemässe Anordnung bedingt auch einen verminderten Materialverbrauch für die Wär- meaustauschplatten, was von grösster Wichtigkeit ist, da in Betracht gezogen werden muss, dass die Plat- ten gewöhnlich aus hochwertigem rostfreiem Stahl bestehen. Da des weiteren die Platten unter Verwen- dung desselben Presswerkzeuges hergestellt werden können, das auch zur Erzeugung der gewöhnlichen Plat- ten dient, nachdem einige geringfügige Anpassungen einiger seiner Konstruktionsteile vorgenommen wur- den, lässt sich das erforderliche Presswerkzeug mit geringfügigen zusätzlichen Kosten herstellen.
Eine weitere Verbesserung der Wärmeübertragung durch die erfindungsgemäss beschaffenen Wärme- austauschplatten hindurch, wird erhalten, indem diese vertikal über der Unterkante in dem Platten-Wärmeaustauscher angeordnet werden, weil bei Anordnung des Kondensatauslasses bzw. dieser Auslässe in der Unterkante der Platte diese Auslassanordnung eine rasche Abfuhr des Kondensates, das sich auf den wärmeübertragenden Plattenoberfläcnen niederschlägt, erlaubt.
Die Erfindung wird im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. beschrieben, in denen einerseits die Fig. 1 - 10 schematisch fünf verschiedene grundsätzliche Arten von paarweise angeordneten
Wärmeaustauschplatten und anderseits die Fig. 11 und 12 ein Plattenpaket in Vorder-bzw. Seitenansicht darstellen, welches aus Platten. entsprechend den Fig. 7 und 8 besteht und schliesslich die Fig. 13 eine der
Verdampfung dienende Platten-Wärmeaustauscheranlage oder Verdämpfungsanlage zeigt, die aus einer Mehrzahl solcher Plattenpakete besteht.
Sämtliche in den Zeichnungen dargestellten Platten besitzen rechteckige Grundform und sind in ihren vier Eckbereichen mit Durchlässen 1, 2,3, 4 versehen. Die Platten nach den Fig. 1 und 2 sind in der Mitte. einer Längsseite mit einem weiteren Durchlass 5 versehen. In der Platte nach Fig. 1 liegen die Durchlässe 1 und 2 innerhalb einer Dichtungsschnur 6, die längs dem Plattenrand verläuft. Die Durchlässe 3,4 und 5 sind hingegen ausserhalb der Dichtungsschnur angeordnet. In der Platte nach Fig. 2 sind die Durchlässe 3,4 und 5 demgegenüber innerhalb, die Durchlässe l und 2 hingegen ausserhalb einer entsprechenden Dichtungsschnur 7 angeordnet. Die ausserhalb der Dichtungsschnüre 6 und 7 liegenden Durchlässe sind je von einem Dichtungsring 8 umgeben.
Wenn man eine Mehrzahl der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Platten auf eine solche Weise zusammenfügt, dass jede zweite Platte der einen Art und die restlichen Platten der andern Art angehören, so erhält man auf bekannte Weise ein Plattenpaket, in welchem die Plattenzwischenräume zwei Gruppen von parallelgeschalteten Räumen oder Kanälen auf solche Weise bilden, dass jeder zweite Zwischenraum der einen Gruppe derPrimärseite, und die andern Zwischenräume der an- dern Gruppe, der Sekundärseite, angehören. Die Zwischenräume der einen Gruppe stehen untereinander durch die Durchlässe 1, 2 in Verbindung, die Zwischenräume der andern Gruppe sind in ähnlicher Weise u. zw. durch die Durchlässe 3,4 und 5 verbunden.
Wenn die Durchlässe 1 mit einer gemeinsamen Abfuhrleitung und die Durchlässe 2 mit einer gemeinsamen Speiseleitung verbunden werden, so stellt sich in den zugehörigen Zwischenräumen eine dem Pfeil der Fig. 1 entsprechende Strömung ein. Die Durchlässe 3 und 4 seien mit einer gemeinsamen Auslassleitung für eines der am Wärmeaustausch teilnehmenden Medien verbunden und der Durchlass 5 mit einer Speiseleitung für dasselbe Medium. Diese Alternative, in welcher der Durchfluss durch die den Durchlässen 3,4 und 5 zugeordneten Zwischenräume im Sinne des aus Fig. 2 ersichtlichen Pfeiles erfolgt, wird angewendet, wenn ein flüssiges Medium zugeführt werden soll, welches in diesen Plattenzwischenräumen gänzlich oder teilweise verdampft wird.
In diesem Falle wird dieses Medium während seines Durchganges durch jeden Plattenzwischenraum in zwei parallele Teilströme geteilt, wodurch sowohl die Strömungsgeschwindigkeit in diesem Zwischenraum als auch die Länge des Strömungs- weges durch ihn auf die Hälfte vermindert wird. Da der Strömungswiderstand der Länge des Strömungsweges und dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit direkt proportional ist, wird der Strömungswiderstand durch die vorgeschlagene Teilung offensichtlich verkleinert, u. zw. auf ein Achtel des sonst vorhandenen Wertes.
Die Platten gemäss den Fig. 3 und 4 sind in der gleichen Weise wie die Platten nach den Fig. 1 und 2 mit einem weiteren Durchlass 5 versehen, der in der Mitte einer Längsseite vorgesehen ist. Dieser ist je-
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Abstand von den beiden Eckdurchlässen befindet, die mit demselben Plattenzwischenraum in Verbindung stehen.
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gebaut ist, ist schematisch in den Fig. 11 und 12 dargestellt.
Die Wärmeaustauschplatten 21 sind hier auf gebräuchliche Weise mittels Bolzen od. dgl. zwischen Druckplatten 22 und 23 zusammengehalten, von denen die eine Platte 22, mit dem Fussboden zweckmässig verbunden und mit den erforderlichen An- schlnssleinmgen versehen ist, wogegen die andere Druckplatte 23, abnehmbar ausgebildet ist, um eine
Reinigung durch Überprüfung der Platten zu ermöglichen. Ein solcher Wärmeaustauscher findet mit Vor- teil zur Eindampfung oder Anreicherung von Flüssigkeiten Verwendung. Der für diesen Zweck erforder- licheDampf von-vergleichsweise hoher Temperatur wird in diesem Fall durch zwei Speiseleitungen 24, 25 den Plattenzwischenräumen der Primärseite zugeführt, welche Zwischenräume demnach durch das heisse- ste der beiden am Wärmeaustausch beteiligten Medien durchströmt werden.
Nach Abgabe seiner Wärme tritt das Medium der Primärseite als Kondensat durch einen Auslass 26 aus. Das am Wärmeaustausch be- teiligte Medium der Sekundärseite, d. h. das kältere Medium, wird durch eine Speiseieitung 27 zuge- führt und tritt, nach einer mehr oder minder vollständigen Abdampfung, durch die beiden Abfuhrrohre 28,29 aus, die in einen gemeinsamen Sammelbehälter 30 öffnen, in dem die dampfförmige und die flüssige Phase des Mediums voneinander getrennt werden. Der Dampf wird sodann durch einen Auslass 31 aus dem Oberteil des Behälters 30, die Flüssigkeit durch einen Auslass 32 aus dem unteren Teil dieses Behälters entlassen.
Die Speiseleitung 27 kann, wie dies die Zeichnung darstellt, mit dem Flüssigkeit enthaltenden Teil des Behälters 30 über eine besondere Leitung 33 verbunden werden, so dass man eine Kreislaufanordnung erhält, durch welche man die Flüssigkeit über einen längeren oder kürzeren Zeitraum umlaufen lässt, bis die beabsichtigte Konzentration erreicht ist, was dadurch ermöglicht wird, dass man auf geeignete Weise die Menge an Konzentrat, das durch den Auslass 32 abgezogen wird und die Menge an durch den Einlass 27 zugeführter Flüssigkeit im Verhältnis zueinander und zur Verdampfungsleistung des Apparates einstellt. Dampf, der sich in den Plattenzwischenräumen der Sekundärseite bildet, bewegt sich dauernd in Richtung von unten nach oben und erleichtert dadurch den Umlauf von Flüssigkeit und Dampf durch den Apparat.
Es können auch zwei oder mehr Wärmeaustauscher der in den Fig. 11 und 12 gezeigten Bauart kombiniert werden. Beispielsweise können sie parallelgeschaltet werden und als einstufiger Verdampfer arbeiten und in diesem Falle mit einem gemeinsameu Tank versehen sein. Auf diese Weise wird die Gefahr, dass der Widerstand in den Plattendurchlässen oder in den Plattenzwischenräumen zu gross wird, vermieden. Sie können jedoch auch in Serie geschaltet werden, so dass sie einen mehrstufigen Verdampfer bilden, in welchem die verschiedenen Plattenpakete zweckmässig übereinander angeordnet werden und die Dampfzufuhr am Boden erfolgt, wodurch die Rohrleitungen so kurz wie möglich werden ; gleichzeitig kann das gebildete Kondensat in den Röhren nach abwärts fliessen, um in einem tieferliegenden Apparat verdampft zu werden.
Die Fig. 13 zeigt schematisch eine solche Anlage, in der eine Mehrzahl von Plattenapparaten oder Paketen paarweise parallelgeschaltet sind und die Paare ihrerseits in Serie liegen, um einen dreistufigen Verdampfer zu bilden. Die Plattenpakete sind mit 34,35, 36,37, 38 und 39 bezeichnet. Es sei angenommen, dass die diese Pakete bildenden Platten, die aus den Fig. 7 und 8 ersichtliche Form besitzen. Aus Gründen der Klarheit sind jedoch die Auslässe, die zu den Durchlässen 10 gehören, in Fig. 13 nicht eingezeichnet. Die beiden tiefstliegenden Plattenpakete 34,35 werden primärseitig durch eine Zufuhrleitung 40 mit Dampf und sekundärseitig mit der zu verdampfenden Flüssigkeit durch eine Leitung 41 und ihre nach abwärts weisenden Äste gespeist.
Durch die Auslässe 42,43 tritt eine Mischung von Dampf und Flüssigkeit aus den Plattenzwischenräumen der Sekundärseite in einen Sammelbehälter 44 aus, wo die beiden Phasen voneinander getrennt werden. Der Dampf wird aus dem Behälter 44 durch einen Dampfauslass 45 abgeführt, welcher den Einlass der Primärseite in den beiden folgenden Plattenpaketen 36, 37 bildet. Aus dem Flüssigkeitsabteil des Behälters 44 erstreckt sich ein Flüssigkeitsauslass 46, der mit dem Einlass 41 der Sekundärseite der Plattenpakete 36 und 37 und, durch eine Zweigleitung 47 mit dem Einlass 41 der Sekundärseite der Plattenpakete 34, 35 verbunden ist.
Die im Behälter 44 abgesonderte Flüssigkeit kann dadurch einerseits zum Einlass der Sekundärseite im Plattenpaket 34,35 zurückgeführt werden, um in diesen Paketen abermals einer Verdampfung unterworfen zu werden, anderseits aber auch zum Einlass der Sekundärseite der Plattenpakete 36,37 zwecks fortgesetzter Verdampfung überführt werden. Wie weit ein Teil der Flüssigkeit diesen Wegen folgt, hängt vom Fliesswiderstand ab und könnte durch ein Ventil geregelt werden ; das in die Leitung 46 passend eingesetzt aber in der Zeichnungnichtdargestellt ist. Die Plattenpakete 38, 39 sind an die Plattenpakete 36,37 mittels Vorrichtungen angeschlossen, die den entsprechenden Vorrichtungen zwischen den Plattenpaketen in der ersten und zweiten Stufe analog
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sind und daher in der Zeichnung gleiche Bezugsziffern tragen.
Die endgültig ausgedampfte Flüssigkeit wird demzufolge durch den Auslass 46 der dritten Stufe entnommen. Der Dampfauslass dieser Stufe ist an eine Vakuumpumpe od. dgl. anzuschliessen. Das in den Primärseiten der verschiedenen Stufen gebildete Kondensat kann entweder direkt aus dem System entfernt werden oder es wird mit dem Dampf vereinigt, der von der Sekundärseite zur Primärseite der nächsten Stufe übertragen wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wärmeaustauschplatte für Platten-Wärmeaustauscher, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausser den üblichen vier Eckdurchlässen (1, 2,3, 4) mit einem oder mehreren zusätzlichen Durchlässen (5, 9, 10, 11,14, 15) versehen ist, welche in der Plattenmitte angeordnet und in solcher Weise den Eckdurchlässen zugeordnet oder mit diesen verbunden sind, dass eines oder jedes der in den Plattenzwischenräumen vorhandenen, am Wärmeaustausch beteiligten Medien zwei oder mehr parallele Teilstrom bildet, die zumindest näherungsweise spiegelbildlich symmetrisch hinsichtlich des Mitteldurchlasses oder der Mitteldurchlässe sind.