DE1124059B - Plattenwaermeaustauscher mit auf jeder Seite in parallelen Reihen angeordneten Rippen - Google Patents

Plattenwaermeaustauscher mit auf jeder Seite in parallelen Reihen angeordneten Rippen

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DE1124059B
DE1124059B DEK33231A DEK0033231A DE1124059B DE 1124059 B DE1124059 B DE 1124059B DE K33231 A DEK33231 A DE K33231A DE K0033231 A DEK0033231 A DE K0033231A DE 1124059 B DE1124059 B DE 1124059B
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Germany
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ribs
heat exchanger
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DEK33231A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Richard Kablitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JOHANN KASCHKIN KABLITZ DIPL I
RICHARD FAHRBACH
Original Assignee
JOHANN KASCHKIN KABLITZ DIPL I
RICHARD FAHRBACH
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  • Plattenwärmeaustauscher mit auf jeder Seite in parallelen Reihen angeordneten Rippen Die Erfindung bezieht sich auf einen Plattenwärmeaustauscher, insbesondere auf einen gußcisernen Kreuzstrom-Wärmeaustauscher, mit auf jeder Seite der Platten angeordneten, zur Wärmeübertragung und zur Führung der wärmeaustauschenden Medien dienenden Rippen, die in senkrecht zur Strömungsrichtung der wärmeaustauschenden Medien liegenden parallelen Reihen angeordnet sind.
  • Bei einem bekannten Wärmeaustauscher dieser Art liegen die beiderseitig im wesentlichen durch ebene Flächen begrenzten Rippen der in Strömungsrichtung aufeinanderfolgenden Rippengruppen fluchtend hintereinander, wobei die vorderen und hinteren Rippenenden aufeinanderfolgender Rippengruppen abwechselnd nach links und nach rechts verhältnismäßig scharfwinklig abgebogen sind. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß derartige verhältnismäßig scharfwinklige Abbiegungen an den Rippenenden Wirbelbildungen hinter jeder einzelnen Rippe auslösen, was höhere Strömungsverluste, geringere Wärmeübertragung und einen weitgehenden Ausfall des Staubes innerhalb des Wärmeaustauschers zur Folge hat. Andererseits hat es sich gezeigt, daß Rippen, die als über ihre ganze Länge ebene und glatte Körper gestaltet und versetzt zueinander angeordnet sind, bei geringem Strömungswiderstand allzu geringe Leistungen der Wärmeübertragung ergeben. Rippen wiederum, die derart gestaltet sind, daß sie in Strömungsrichtung plötzliche Querschnittsänderungen aufweisen, haben den Nachteil starker Wirbelbildung und erheblicher Staubablagerungen im W ärmeaustauscher.
  • Die Erfindung beruht auf der neuen Erkenntnis, daß alle beschriebenen Nachteile der bekannten Konstruktionen vermieden und Wärmeaustauscher verhältnismäßig hoher Wärmeübertragungsleistung erhalten werden, wenn die Rippen im zur Grundfläche der Platte parallelen Längsschnitt der gemäß ihrer Längsmittellinie halbierten strömungstechnischen Tropfenform entsprechen. Auf diese Weise ergeben , sich Wärmeaustauscher mit hohem Wärmeübertragungskoeffizienten, hoher Leistung bei kleinstem Raumbedarf, geringem Zugwiderstand und äußerst geringer Staubablagerung im Wärmeaustauscher. Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich bei Zu- , spitzung der auf der Gas- bzw. Luftzuströmseite gelegenen Rippenenden, so daß in ihrem Längsschnitt Rippen mit segmentähnlichem Querschnittsprofil erhalten werden. Dabei ist jeder Gas- bzw. Luftstau vor den Rippen ausgeschlossen; es ergibt sich der weitere ; Vorteil, daß die mit den Rippen versehenen Grundplatten in beiderseitiger Strömungsrichtung verlegbar sind und daß bei Reinigung des Wärmeaustauschers mit dem sogenannten Kugelregenverfahren die kugelförmigen Reinigungskörper auf den Rippen nicht liegenbleiben können, sondern den Wärmeaustauscher zuverlässig von oben bis unten reinigend durchwandern.
  • Erfindungsgemäß werden die aus der halbierten Tropfenform entwickelten Rippen derart auf ihrer Grundplatte in senkrecht zur Strömungsrichtung liegenden Reihen angeordnet, daß die in Strömungsrichtung hintereinanderliegenden Reihen abwechselnd Rippen mit nur nach der einen oder nur nach der anderen Seite konvexer Oberfläche aufweisen. Dabei können die Rippen jeder Reihe gegenüber den Rippen der in Strömungsrichtung nächstfolgenden Reihe in an sich bekannter Weise querversetzt angeordnet sein.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden in den senkrecht zur Strömungsrichtung liegenden Rippenreihen beispielsweise jede sechste Rippe in Strömungsrichtung um einen halben Abstand der Reihen voneinander versetzt angeordnet, was eine wesentliche Verbesserung der Festigkeit der Grundplatten zur Folge hat.
  • Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die Rippen auf ihrer Grundplatte so angeordnet, daß innerhalb jeder Reihe Rippen mit nach links und nach rechts gerichteten konvexen Außenflächen abwechseln und daß in hintereinanderliegenden Reihen die Rippen derart angeordnet sind, daß, in Strömungsrichtung der wärmeaustauschenden Medien gesehen, zwei mit den konvexen Außenflächen gegenüberliegende Rippen mit zwei mit den flachen Außenflächen gegenüberliegenden Rippen sich abwechseln, so daß auf sich verjüngende und wieder erweiternde Kanäle solche gleichbleibenden Querschnitte folgen. Hierdurch wird der sehr bedeutsame Vorteil erreicht, daß an den Übergangsstellen der strömenden Medien von einer zur nächstfolgenden Rippenreihe eine Aufspaltung der aus den sich erweiternden Querschnitten herauskommenden Gassträhnen in drei Teilsträhnen stattfindet, wodurch die Voraussetzungen für eine besonders intensive Wärmeübertragung an den Rippenwandungen geschaffen werden.
  • Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es stellen dar: Fig. 1 die tropfenförmige Grundform, aus der die Rippen erfindungsgemäß entwickelt sind, Fig. 2 die beiden halbtropfenartigen Grundformen der Rippenlängsschnitte parallel zu ihrer Grundfläche, Fig.3 die Draufsicht auf einen Ausschnitt der Grundplatte mit mehreren erfindungsgemäß ausgebildeten Rippen, Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Rippe gemäß Linie IV-IV nach Fig. 3, Fig.5 die Draufsicht auf einen Ausschnitt der Grundplatte mit versetzter Anordnung gewisser Rippen, Fig.6 die Draufsicht auf einen Ausschnitt der Grundplatte mit anderer Anordnung der erfindungsgemäßen Rippen zueinander.
  • Fig.1 zeigt die dem grundplattenparallelen Längsschnitt der Rippen zugrunde liegende Tropfenform, , die bekanntlich strömungstechnisch wegen der geringen Strömungsverluste besonders günstig ist. Die erfindungsgemäßen Längsschnittprofile werden aus der Tropfenform 1 dadurch entwickelt, daß der Tropfen entlang seiner Längsmittellinie 2 auf- ; gespalten wird, so daß zwei Halbtropfen 3 und 4 entstehen, deren spitze Auslaufenden einen Winkel von etwa ß° bilden, der ein wirbelfreies Überströmen der Medien von der einen Rippengruppe zur nächstfolgenden ermöglicht.
  • In Fig. 2 sind die oberen, stärkerwandigen Querschnittsprofile der Zuströmrichtung der Gase oder Luft zugekehrt, was bei Reinigung durch sogenanutes Kugelregenverfahren zur Folge haben kann, daß die Kugeln. auf den oberen Kanten der zahlreichen c Rippen liegenbleiben. Um dies zu verhüten, wird das auf der Zuströmseite liegende,Ende der halbtropfenförmigen Rippenlängsschnitte zweckmäßig, wie bei 5 dargestellt, zugespitzt, so daß sich aus den Abschnitten 3 und 5 zusammengesetzte Gesamtlängsschnitte der Rippen ergeben, die segmentähnliche Gestalt aufweisen.
  • > Fig.3 zeigt, wie solche Rippen auf der Grundplatte 6 zweckmäßig angeordnet werden, indem senkrecht zur Strömungsrichtung Reihen von Rippen 7 mit rechts liegender konvexer Begrenzungsfläche mit Reihen von Rippen 8 mit links liegender konvexer Begrenzungsfläche abwechseln. Die Pfeile deuten an, wie die Gassträhnen bei ihrem Durchgang durch den Wärmeaustauscher beim Übergang von einer Rippenreihe zur nächstfolgenden aufgespalten werden. Fig. 4 zeigt beispielsweise den Mittelquerschnitt durch eine der Rippen 7.
  • Fig. 5 läßt erkennen, wie auf der Grundplatte 6 mehrere hintereinanderliegende Reihen von Rippen 7 und 8 angeordnet sind. Von den benachbarten Rippen 7 und den ebenfalls benachbarten Rippen 8 wird jeweils etwa die sechste Rippe 7 a,. 8 a in Strömungsrichtung um den halben Abstand der Rippenreihen voneinander versetzt angeordnet, und zwar sowohl auf der Gas- als auf der Luftseite, wodurch die mechanische Festigkeit der Grundplatte bedeutend verstärkt und verhindert wird, daß die Platte in den Zwischenräumen zwischen den Rippenreihen durchbricht.
  • Fig. 6 zeigt die Draufsicht auf eine andere Grundplatte 6 gemäß der Erfindung mit paarweise nebeneinandergestellten Rippen 9 a, 9 b, 10 a, 10 b; 9 a, 9 b usw., so daß in jeder Reihe senkrecht zur Strömungsrichtung die konvexen Oberflächen der Rippen abwechselnd auf der linken und auf der rechten Seite der Rippen liegen, während die Rippen in aufeinanderfolgenden Reihen so gestellt sind, daß, in Strömungsrichtung der wärmeaustauschenden Medien gesehen, auf zwei mit den konvexen Außenflächen gegenüberliegende Rippen der einen Reihe zwei mit den flachen Außenflächen gegenüberliegende Rippen der nächsten Reihe folgen, so daß gleichbleibende Strömungsquerschnitte K2 zwischen zwei Rippen 9 a, 9 b bzw. 10 a, 10 b mit sich verengenden und wieder erweiternden Strömungsquerschnitten K1 abwechseln. Die erfindungsgemäße Hintereineinanderstellung der Rippen in benachbarten Reihen ermöglicht die Aufspaltung einzelner Gas- oder Luftsträhnen in drei Teilsträhnen beim Übergang zur nächstfolgenden Rippenreihe, so daß eine sehr innige und fortwährend wechselnde wärmeübertragende Berührung unterschiedlicher Teile der Medien mit den Rippenwandungen erfolgt. Die Ausführungsform nach Fig. 6 ergibt eine gute und gleichmäßig starke Bespülung der Rippen, verstärkt durch den mitreißenden Mittelkern der Gassträhnen, wobei abwechselnd die Gase gleichzeitig in die Seitenräume hinausströmen und nach dem nächsten Rippenpaar wieder zusammenströmen. Da der Querversatz der Rippen in aufeinanderfolgenden Reihen gemäß Fig. 3 bei der Ausführung nach Fig. 6 entfällt, ergibt sich nach Fig. 6 bei gleicher Teilung ein größerer freier Zwischenraum zum Durchstoßen mit einem feilenartigen Flacheisen zwecks Reinigung. Dies ist wichtig, weil beim Reinigen durch Kugelregen mit Kugeln. von 6 mm Durchmesser und bei Teilung von Rippenmitte bis Rippenmitte = 15 mm, Wandstärke der Rippen = 3 mm und Verschmutzungsdicke auf den Rippen = 2 mm die Kugeln bei der Anordnung nach Fig. 3 steckenbleiben, jedoch bei der Anordnung nach Fig. 6 hindurchgehen können. Kugeln von 6 mm sind am Wirtschaftlichsten.
  • Die Vorteile nach Fig. 6 lassen sich besonders intensiv nutzbar machen, wenn bei der Reinigung durch Kugelregen, Sandstrahl oder Wasserstrahl der Plattenwerkstoff eine besonders starke, verschleißfeste Gußhaut hat und das unter dieser Gußhaut liegende Eisen abgeschreckt ist. Ersteres erzielt man durch Maßnahmen und Zusätze beim Formen und der Sandaufbereitung, letzteres durch die scharfen Enden, die beim Gießen erfahrungsgemäß abgeschreckt werden. Die ganzen scharfen Ränder der Rippen bestehen nunmehr aus fellfestem Gußeisen, wobei die Legierung der Platte selbst aus relativ elastischem, spannungsfreiem Gußeisen hergestellt werden kann.
  • Die Erfindung ist nicht nur für den Wärmeaustausch zwischen zwei gasförmigen Medien anwendbar, sondern grundsätzlich auch dann, wenn die gasförmigen Medien durch flüssige ersetzt werden.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Plattenwärmeaustauscher, insbesondere gußeiserner Kreuzstrom-Wärmeaustauscher, mit auf jeder Seite der Platten angeordneten Rippen, die in senkrecht zur Strömungsrichtung der wärmeaustauschenden Medien liegenden parallelen Reihen angeordnet sind, dädurch gekennzeichnet, daß die Rippen (3, 4) im zur Grundfläche der Platten (6) parallelen Längsschnitt der gemäß ihrer Längsmittellinie (2) halbierten strömungstechnischen Tropfenform (1) entsprechen und gegebenenfalls auf ihrer Zuströmseite (5) zugespitzt sind.
  2. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Strömungsrichtung hintereinanderliegenden Reihen abwechselnd Rippen mit nur nach der einen oder nur nach der anderen Seite konvexer Oberfläche aufweisen (Fig. 3).
  3. 3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (7) jeder Reihe gegenüber den Rippen (8) der in Strömungsrichtung nächstfolgenden Reihe in an sich bekannter Weise querversetzt angeordnet sind (Fig. 3).
  4. 4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den senkrecht zur Strömungsrichtung liegenden Rippenreihen beispielsweise jede sechste Rippe (7a, 8a) in Strömungsrichtung um einen halben Abstand der Reihen voneinander versetzt angeordnet ist (Fig. 5).
  5. 5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jeder Reihe Rippen mit nach links (9a, 10a) und nach rechts (9 b, 10 b) gerichteten konvexen Außenflächen abwechseln und daß in hntereinanderliegenden Reihen die Rippen derart angeordnet sind, daß, in Strömungsrichtung der wärmeaustauschenden Medien gesehen, zwei mit den konvexen Außenfiächen gegenüberliegende Rippen mit zwei mit den flachen Außenflächen gegenüberliegenden Rippen sich abwechseln (Fig. 6).
  6. 6. Verfahren zur Herstellung gußeiserner, mit Rippen versehener Platten für Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen bei ihrer Herstellung eine mechanisch widerstandsfähige Gußhaut erhalten, wobei das unter der Gußhaut liegende Gußeisen beim Gießen an den Rändern der Rippen abgeschreckt wird, so daß sich messerscharfe, harte Rippenränder bilden, während die die Rippen tragende Platte selbst aus elastischerem, spannungsfreiem Gußeisen hergestellt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 635 688; deutsche Patentanmeldung A 2348 I a/ 17f (bekanntgemacht am 31. 7. 1952); französische Patentschrift Nr. 882 208; Werbeschrift Nr. 510 der Firma Deutsche Richard Kablitz-Gesellschaft.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005032818A1 (de) * 2005-07-12 2007-01-25 BRÜNDERMANN, Georg Verfahren zur Reinigung von Kraftwerkskesseln

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE635688C (de) * 1933-03-01 1936-09-22 Valerie Strasser Geb Kablitz Gusseiserner Plattenwaermeaustauscher
FR882208A (fr) * 1942-01-16 1943-05-21 Perfectionnements aux échangeurs de chaleur

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DE102005032818B4 (de) * 2005-07-12 2007-07-19 BRÜNDERMANN, Georg Verfahren zur Reinigung von Kraftwerkskesseln

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