DE102017002500A1 - "Plate heat exchanger" - Google Patents
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Abstract
Ein Plattenwärmetauscher (1) ist aus über- bzw. nebeneinander angeordneten Wärmeaustauschplatten (2) ausgebildet, die voneinander getrennte Strömungskanäle (3, 6) für ein erstes Fluid und für ein zweites Fluid ausbilden und durch die hindurch thermische Energie zwischen den beiden Fluiden austauschbar ist.
Um den für einen derartigen Plattenwärmetauscher (1) zur Verfügung stehenden Bauraum optimal für den Wärmeaustausch zwischen den beiden Fluiden zu nutzen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Abmessungen der Wärmeaustauschplatten (2) nahezu oder genau entsprechend den Abmessungen des für den Plattenwärmetauscher (1) insgesamt vorgesehenen Bauraums gestaltbar sind.
A plate heat exchanger (1) is formed from over or adjacent heat exchange plates (2) forming separate flow channels (3, 6) for a first fluid and a second fluid and through which thermal energy is exchangeable between the two fluids ,
In order to optimally use the space available for such a plate heat exchanger (1) for the heat exchange between the two fluids, the invention proposes that the dimensions of the heat exchange plates (2) almost or exactly according to the dimensions of the plate heat exchanger (1) total provided space can be designed.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Plattenwärmetauscher mit über- bzw. nebeneinander angeordneten Wärmeaustauschplatten, die voneinander getrennte Strömungskanäle für ein erstes Fluid und für ein zweites Fluid ausbilden und durch die hindurch thermische Energie zwischen den beiden Fluiden austauschbar ist. Derartige Plattenwärmetauscher werden in großen Variationen und vielfältig eingesetzt, um thermische Energie zwischen zwei Fluidströmen auszutauschen.The invention relates to a plate heat exchanger with over or adjacent heat exchange plates forming separate flow channels for a first fluid and a second fluid and through which thermal energy between the two fluids is interchangeable. Such plate heat exchangers are used in wide variations and various ways to exchange thermal energy between two fluid streams.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Plattenwärmetauscher derart weiterzubilden, dass bei vorgegebenem Bauraum für den Plattenwärmetauscher der Austausch thermischer Energie zwischen den beiden den Plattenwärmetauscher durchströmenden Fluidströmen mit einem höheren Wirkungsgrad realisierbar ist.The invention has the object of developing the generic plate heat exchanger such that at a given space for the plate heat exchanger, the exchange of thermal energy between the two plate heat exchanger flowing through fluid streams can be realized with a higher efficiency.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abmessungen der Wärmeaustauschplatten des Plattenwärmetauschers nahezu oder genau entsprechend den Abmessungen des für den Plattenwärmetauscher insgesamt vorgesehenen Bauraums gestaltbar sind. Dadurch, dass die Abmessungen der Wärmeaustauschplatten und damit die Wärmeaustauschflächen derselben quasi der entsprechenden Flächenabmessung des Bauraums entsprechen, wird mittels des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers die Möglichkeit geschaffen, thermische Energie zwischen den beiden den Plattenwärmetauscher durchströmenden Fluidströmen auf einer größeren Wärmeaustauschfläche und damit mit höherem Wirkungsgrad zu realisieren.This object is achieved in that the dimensions of the heat exchange plates of the plate heat exchanger can be designed almost or exactly according to the dimensions of the plate heat exchanger total space provided. Characterized in that the dimensions of the heat exchange plates and thus the same heat exchange surfaces correspond to the corresponding surface dimension of the installation space is provided by means of the plate heat exchanger according to the invention the possibility to realize thermal energy between the two fluid flows through the plate heat exchangers on a larger heat exchange surface and thus with higher efficiency.
Zweckmäßigerweise ist der erfindungsgemäße Plattenwärmetauscher gehäuselos ausgebildet, so dass für irgendwelche Einhausungsmaßnahmen kein Bauraum erforderlich ist.Conveniently, the plate heat exchanger according to the invention is formed without a housing, so that no space is required for any housing measures.
Um die Abdichtung des Plattenwärmetauschers hinsichtlich der dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid zugeordneten Strömungskanäle zu bewerkstelligen, ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich des ersten Fluids einerseits und dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich des zweiten Fluids andererseits Folienblätter auf den Außenkanten der Wärmeaustauschplatten angebracht sind. Mittels derartiger Folienblätter, die 140 bis 300 µm dick sein können, wird der Plattenwärmetauscher zwischen den Eintrittsbereichen und den Austrittsbereichen abgedichtet.In order to accomplish the sealing of the plate heat exchanger with respect to the flow channels associated with the first fluid and the second fluid, it is advantageous if between the inlet region and the outlet region of the first fluid on the one hand and the inlet region and the outlet region of the second fluid on the other hand foil sheets on the outer edges of the heat exchange plates are attached. By means of such film sheets, which may be 140 to 300 microns thick, the plate heat exchanger between the inlet areas and the outlet areas is sealed.
Vorteilhaft sind die Folienblätter mit den Außenkanten der Wärmeaustauschplatten in den genannten Außenkantenbereichen der Wärmeaustauschplatten verschweißt.Advantageously, the foil sheets are welded to the outer edges of the heat exchange plates in said outer edge regions of the heat exchange plates.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers ist es möglich, zwischen dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich des ersten Fluids einerseits und dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich des zweiten Fluids andererseits an den Außenkanten der Wärmeaustauschplatten sich etwa rechtwinklig zur Wärmeaustauschfläche der Wärmeaustauschplatten erstreckende Kragen auszubilden, mittels denen benachbarte Wärmeaustauschplatten abdichtend aneinander verbindbar, vorzugsweise verschweißbar, sind.According to an alternative embodiment of the plate heat exchanger according to the invention, it is possible between the inlet region and the outlet region of the first fluid on the one hand and the inlet region and the outlet region of the second fluid on the other hand at the outer edges of the heat exchange plates form approximately at right angles to the heat exchange surface of the heat exchange plates extending collar, by means of which adjacent Heat exchange plates sealingly connected to each other, preferably welded, are.
Die aus den Wärmeaustauschplatten gebildete Matrix des Plattenwärmetauschers kann vorteilhaft selbsttragend ausgestaltet sein.The matrix formed by the heat exchange plates of the plate heat exchanger can advantageously be configured self-supporting.
Sofern der Plattenwärmetauscher mit Folienblättern ausgestaltet ist, kann die Einheit aus der aus den Wärmeaustauschplatten gebildeten Matrix und den Folienblättern selbsttragend ausgestaltet sein.If the plate heat exchanger is configured with foil sheets, the unit of the matrix formed from the heat exchange plates and the foil sheets can be made self-supporting.
Um den Plattenwärmetauscher in einfacher Weise recyclebar zu gestalten, ist es vorteilhaft, wenn die Wärmeaustauschplatten und ggf. die Folienblätter aus demselben Werkstoff, vorzugsweise aus einem thermoplastischen Werkstoff, ausgebildet sind. Diese werkstoffmäßige Ausgestaltung der Wärmeaustauschplatten und ggf. der Folienblätter erleichtert auch die zwischen den Wärmeaustauschplatten bzw. zwischen den Wärmeaustauschplatten und den Folienblättern zu realisierende abdichtende Schweißverbindung.In order to make the plate heat exchanger easily recyclable, it is advantageous if the heat exchange plates and possibly the foil sheets of the same material, preferably made of a thermoplastic material are formed. This material configuration of the heat exchange plates and possibly the foil sheets also facilitates the sealing between the heat exchange plates or between the heat exchange plates and the foil sheets to be realized sealing weld.
Vorteilhaft können die Wärmeaustauschplatten und ggf. die Folienblätter aus Polyester ausgebildet sein.Advantageously, the heat exchange plates and possibly the foil sheets may be formed of polyester.
Um den erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher mit einer planen Ober- und/oder Unterfläche auszugestalten, ist es vorteilhaft, wenn der Plattenwärmetauscher eine obere und/oder eine untere plane Abschlussplatte aufweist.In order to design the plate heat exchanger according to the invention with a planar upper and / or lower surface, it is advantageous if the plate heat exchanger has an upper and / or lower flat end plate.
Die Abschlussplatte kann vorteilhaft als Hohlraumplatte, vorzugsweise als Doppelstegplatte, ausgebildet sein.The end plate may advantageously be formed as a cavity plate, preferably as a double-skin plate.
Zweckmäßigerweise ist jede Abschlussplatte aus demselben Werkstoff wie die Wärmeaustauschplatten des Plattenwärmetauschers ausgebildet.Conveniently, each end plate is formed of the same material as the heat exchange plates of the plate heat exchanger.
Der erfindungsgemäße Plattenwärmetauscher kann als Gegenstromwärmetauscher oder als Kreuzstromwärmetauscher ausgebildet sein. Die mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Plattenwärmetauschers einhergehenden Vorteile ergeben sich sowohl für seine Ausgestaltung als Gegenstromwärmetauscher als auch für seine Ausgestaltung als Kreuzstromwärmetauscher.The plate heat exchanger according to the invention can be designed as a countercurrent heat exchanger or as a crossflow heat exchanger. The advantages associated with the inventive design of the plate heat exchanger arise both for its design as a countercurrent heat exchanger and for its design as a cross-flow heat exchanger.
Um bei dem Betrieb derartiger Plattenwärmetauscher bei bestimmten Anforderungsprofilen unter Umständen auftretende thermische Risiken zu reduzieren, ist es vorteilhaft, wenn die Wärmeaustauschplatten und ggf. die Folienblätter aus schwer entflammbarem Kunststoff ausgebildet sind. In order to reduce the occurrence of thermal risks occurring in the operation of such plate heat exchanger under certain requirement profiles, it is advantageous if the heat exchange plates and possibly the foil sheets are formed from flame-retardant plastic.
Das genannte Risiko lässt sich weiter minimieren bzw. beseitigen, wenn die Wärmeaustauschplatten und ggf. die Folienblätter aus nicht brennbarem Kunststoff ausgebildet sind.The mentioned risk can be further minimized or eliminated if the heat exchange plates and possibly the foil sheets are formed from non-combustible plastic.
Bei bestimmten Anforderungsprofilen an die erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher kann es vorteilhaft sein, wenn die Wärmeaustauschplatten und ggf. die Folienblätter aus Aluminium ausgebildet sind.For certain requirement profiles of the plate heat exchanger according to the invention, it may be advantageous if the heat exchange plates and possibly the foil sheets are formed of aluminum.
Zweckmäßigerweise können bei derartigen aus Aluminium ausgebildeten Plattenwärmetauschern die Folienblätter mit den Außenkanten der Wärmeaustauschplatten verfalzt sein.Conveniently, in such formed from aluminum plate heat exchangers, the foil sheets may be crimped with the outer edges of the heat exchange plates.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.In the following the invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the drawing.
Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers; -
2 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers; -
3 eine Prinzipdarstellung eines Folienblatts der in1 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers; -
4 eine Prinzipdarstellung eines zweiten Folienblatts der in1 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers; und -
5 eine Prinzipdarstellung eines Folienblatts der in2 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers.
-
1 a perspective view of a first embodiment of a plate heat exchanger according to the invention; -
2 a perspective view of a second embodiment of the plate heat exchanger according to the invention; -
3 a schematic representation of a foil sheet of in1 illustrated embodiment of the plate heat exchanger according to the invention; -
4 a schematic diagram of a second foil sheet of in1 shown embodiment of the plate heat exchanger according to the invention; and -
5 a schematic representation of a foil sheet of in2 illustrated embodiment of the plate heat exchanger according to the invention.
Eine in
Im Wechsel zu den Strömungskanälen
Der in
Die Abmessungen der Wärmeaustauschplatten
Die Wärmeaustauschplatten
Zur Abdichtung des aus den Wärmeaustauschplatten
Die Wärmeaustauschplatten
An den Abschnitten der Außenkanten
Um eine plane untere und obere Abschlussfläche des Gegenstromwärmetauschers 1 vorzusehen, können die untere bzw. die obere Wärmeaustauschplatte jeweils als untere bzw. obere Abschlussplatte ausgebildet sein. Die Abschlussplatten bestehen ebenfalls aus demselben Werkstoff wie die Wärmeaustauschplatten 2, wobei sowohl die untere Abschlussplatte als auch die obere Abschlussplatte als Hohlraumplatte, insbesondere als Doppelstegplatte, ausgebildet sein kann.In order to provide a flat lower and upper end surface of the countercurrent heat exchanger 1, the lower and the upper heat exchange plate may be formed as a lower and upper end plate, respectively. The end plates are also made of the same material as the
In einer abgewandelten Ausführungsform des vorstehend geschilderten Gegenstromwärmetauschers
Stattdessen ist an den Eckbereichen
Entsprechend sind an den Seitenbereichen
Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform des Gegenstromwärmetauschers mit den Folienblättern
Die in
Statt zweier Eckbereiche und zweier Seitenbereiche hat der in
Wie im Falle des in
Die Verbindung zwischen den den Eckbereichen
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