DE1153390B - Waermeaustauschplatten fuer einen Stapelplattenwaermetauscher mit einer Wellung von gleichfoermiger Wellenlaenge - Google Patents

Description

• Wärmeaustauschplatten für einen Stapelplattenwärmetauscher mit einer Wellung von gleichförmiger Wellenlänge Es sind verschiedene Ausführungen von Platten für Stapelplattenwärmetauscher bekannt. Bei der Kanalplatte wird das Medium durch dauernden Richtungswechsel über die Platte gerührt, was durch kanalartige Nuten erreicht wird. Durch ungenügendes Abdichten der Kanäle treten hierbei sich nachteilig auswirkende Kurzschlußströmungen von Kanal zu Kanal auf. Ein weiterer Nachteil ist der verhältnismäßig hohe Druckverlust im Plattenbündel. Daher hat sich in den letzten Jahren die Einstromplatte gegenüber der Kanalplatte durchgesetzt. Als wirksamste Art der Einstromplatte erwies sich die Ausführung mit quer zur Strömungsrichtung wellenförmiger Oberfläche. Neben einer erheblichen Vergrößerung der wärmeübertragenden Oberfläche gibt die Wellenform einen ständig wechselnden Abstand für den zwischen zwei aufeinanderfolgenden Platten liegenden Strömungsweg. Diese Querschnittserweiterungen und -verengungen führen zu Wirbeln, deren Impulsachsen quer zur Strömungsrichtung liegen. Die damit verursachte Erhöhung der Turbulenz bewirkt eine Steigerung der Wärmedurchgangszahl durch die Platte. Bei verschiedenen Ausführungen der Einstromplatte wird dieser Effekt durch zusätzliche Verformung der Welle noch erhöht. B; kannterweise erfolgt dies dadurch, daß entweder auf der Grundwelle Oberwellen mit kleinerer Amplitude und kürzerer Periode aufgebracht werden oder aber durch zusätzliche Verformungen auf der Grundwelle, welche in ihrer Form nicht dem Wellencharakter entsprechen. Während die erste Art einen häufigeren Querschnittswechsel mit darauffolgender Erhöhung der .quer zur Strömung liegenden Drehimpulse bringt, beruht die Wirkung der wellenfremden Ausprägung auf der Bildung zusätzlicher Wirbel, deren Impulsachsen beliebig und auch wechselnd zur. Strömungsrichtung liegen.
• Bereits bekannt ist eine Plattenausführung, bei der Reihen von schräg zur Strömungsrichtung liegenden Rippen oder Wellen mit jeweils entgegengesetzter Schrägstellung vorgesehen sind, wodurch die Plattenfläche eine Zickzackstruktur aufweist. Bei dieser Ausführung ist aber weder vorgesehen, die Amplitude der Wellen abschnittsweise verschieden auszuführen, noch dieZickzackstrukturen benachbarterPlatten sich kreuzen zu lassen.
• Außerdem sind schon Wärmeaustauschplatten für einen Stapelplattenwärmetauscher mit einer Wellung von gleichförmiger Wellenlänge bekanntgeworden, wobei die Wellenscheitel senkrecht zu der in Plattenlängsrichtung liegenden Strömungsrichtung verlaufen und bei den zwei, einen Strömungskanal begrenzenden Platten die Wellen derart in Phase liegen, daß der Strömungsquerschnitt über die Plattenlänge im wesentlichen konstant ist, mit dein Merkmal, daß die Wellung von Abschnitten unterbrochen ist, die - soweit man hier von Am- plituden sprechen kann - andere Amplitude als die Wellung besitzen und die ebenfalls in Strömungsrichtung hintereinanderliegen. Bei dieser Ausführung stellt sich ungewollt eine Strömung ein, die neben Wirbeln mit zur Strömungsrichtung querliegender Achse auch solche aufweist, deren Achsen in Strömungsrichtung liegen.
• Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, diese bekannte Ausführung bewußt zur Turbulenzerhöhung anzuwenden, und zwar so abgeändert, daß die zusätzlichen Wirbel lediglich durch derartige Veränderungen der Grundwelle herbeigeführt werden, welche die charakteristische Form der Welle nicht verändern.
• Außerdem soll durch Kombination mit weiteren, bekannten Maßnahmen die Turbulenz und insbesondere die Neigung zu Wirbeln, deren Achse in der Strömungsrichtung liegt, weiter erhöht werden. Demgemäß wird vorgeschlagen, daß die Wellung über die Plattenbreite abschnittsweise verschiedene Amplitude aufweist, die einander entsprechenden Abschnitte gleicher Amplitude von einander folgenden Halbwellen in zur Strömungsrichtung schräger Richtung hintereinanderliegen, diese Richtungen zickzackförmig gebrochene Linienzüge bilden und bei zwei einen Strömungskanal begrenzenden Platten diese Richtungen sich in an sich bekannter Weise kreuzen. Dadurch, daß den Querwellen eine Zickzackstruktur überlagert wird und diese Struktur in den beiden, einen Kanal hauptsächlich begrenzenden Flächen sich überkreuzend vorgesehen ist, wird ein besonders hoher Turbulenzgrad und damit Wärmeübergang bei verhältnismäßig niedrigem Druckverlust erreicht.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, daß bei einem Teil der Wellen die äußeren Wellenabschnitte in Spitzen auslaufen, die unmittelbar an die Dichtungsnut der Platten herangeführt werden und im Zusammenwirken mit stumpf abgeschnittenen und nicht bis an die Nut herangeführten äußeren Wellenabschnitten der Gegenplatte Querschnittseinschnürungen bilden, die das Entstehen einer Kurzschlußströmung entlang der Dichtungsnut verhindern.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Plattenteil, Fig. 2 einen Schnitt der Fig. 1 entlang der Linie A-B, Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Plattenteil mit darunterliegender, gestrichelt angedeuteter Gegenplatte, Fig. 4 eine Draufsicht auf einen spitz auslaufenden Wellenkamm, Fig. 5 eine Draufsicht auf einen stumpf auslaufenden äußeren Wellenkamm, Fig. 6 einen Schnitt durch den äußeren Teil zweier aneinandergelegter Platten.
• In der Draufsicht nach Fig. 1 gibt der Pfeil E die Strömungsrichtung an. Eine neben dem inneren Rand 7 der Dichtungsnut liegende Blechzone, die in der Hauptebene der Platte liegt, wurde mit 1 bezeichnet. Quer zur Strömungsrichtung liegen die sich über die ganze Plattenbreite 12 erstreckenden Wellen. Diejenigen Kämme, die man sich, im Hinblick auf den Betrachter, in die Zeichenebene hineinragend denken muß, sind durch Linien 9 umgrenzt gezeichnet. Die anderen Kämme muß man sich aus der Zeichenebene herausragend denken. Mit 10 sind Scheitelstücke großer Amplitude bezeichnet, 11 gibt analoge Stellen mit kleinerer Amplitude an. Die Abschnitte 14 und 14' liegen in der Richtung F, die schräg zur Strömungsrichtung E liegt, hintereinander.
• In Fig. 2 sind die große Amplitude 4, die Wellenlänge 3 und zwei aufeinanderfolgende Halbwellen 13, 13' gezeigt.
• Aus Fig. 3 ersieht man, wie die Richtungen F bei zwei aufeinandergelegten Platten sich kreuzen. Fig. 4 zeigt ein spitz auslaufendes Ende 6 und Fig. 5 ein stumpf auslaufendes Ende 8 eines Wellenkammes.
• In Fig. 6 ist die Verengung gezeigt, die durch die abwechselnde Ausbildung nach Fig. 4 und 5 erreicht wird. Durch die mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Wellen erzielte Turbulenz wird eine hohe Wärmedurchgangszahl erreicht, die bei der Anwendung dieser Wärmeaustauschplatte eine Wirtschaftlichkeit bei einfacher Herstellung garantiert. Durch die eigenartige Verformung erhält die Platte außerdem eine große Steifigkeit, die bei unterschiedlicher Beaufschlagung die Durchbiegung gering hält. Durch die unterschiedliche Ausbildung der Wellenenden 6 und 8 wird eine Kurzschlußströmung entlang des Randes 7 der Dichtungsnut mit Sicherheit verhindert.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Wärmeaustauschplatten für einen Stapelplattenwärmetauscher mit einer Wellung von gleichförmiger Wellenlänge, wobei die Wellenscheitel senkrecht zu der in Plattenlängsrichtung liegenden Strömungsrichtung verlaufen und bei den zwei einen Strömungskanal begrenzenden Platten die Wellen derart in Phase liegen, daß der Strömungsquerschnitt über die Plattenlänge im wesentlichen konstant ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellung über die Plattenbreite (12) abschnittsweise verschiedene Amplitude (4) aufweist, die einander entsprechenden Abschnitte (14, 14') gleicher Amplitude von einander folgenden Halbwellen (13, 13') in zur Strömungsrichtung (E) schräger Richtung (F) hintereinanderliegen, diese Richtungen (F) zickzackförmig gebrochene Linienzüge bilden und bei den zwei einen Strömungskanal begrenzenden Platten die Richtungen (F) sich in an sich bekannter Weise kreuzen.
2. 2. Wärmeaustauschplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die querliegenden Wellen abwechselnd stumpf und spitz (6) und in abwechselndem Abstand vom Rand (7) der Dichtungsnut in die Hauptebene der Platte auslaufen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 843 094; deutsche Auslegeschrift Nr. 1003 773; britische Patentschriften Nr. 521285, 513 589; Zeitschrift »Maelkevejen«, 12, 1957, Nr.
3. 3, S. 31.