DE1751464A1

DE1751464A1 - Waermetauscher-Baugruppe

Info

Publication number: DE1751464A1
Application number: DE19681751464
Authority: DE
Inventors: Paddock David Anders; Speca Elio James
Original assignee: Air Preheater Co Inc
Current assignee: Alstom Power Inc
Priority date: 1967-06-08
Filing date: 1968-06-04
Publication date: 1971-07-15
Also published as: BE716248A; ES354808A1; AT287029B; FR1567831A; GB1209385A; NL6808071A

Description

B esc h r e i b u η g

zum Patentgesuch

der Pa* The Air Preheater Company, Inc., Wellsville, New York,USA

betreffend:

"Wärmetauscher-Baugruppe"

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscher-Baugruppe mit Wandungen zur Ausbildung von Fluid-Durchlässen. Aus einer Mehrzahl solcher Baugruppen kann ein&ompletter Wärmetauscher aufgebaut werden.

Derartige Wärmetauscher sollen einen möglichst intensiven Wärmeaustausch zwischen zwei Pluiden bewirken, die dabei voneinander getrennt gehalten werden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Wärmetauscher hinsichtlich der Wärmeübertragung zu verbessern, indem Oberflächenvorsp/rünge der Wandungen, die die beiden Fluide voneinander trennen, in einer ganz bestimmten Weise ausgebildet werden.

typischer rekuperativer Wärmetauscher für den Wärmeaustausch zwischen zwei voneinander getrennten Pluiden

2 -

τ o*t

besteht aus einer Anzahl von Baugruppen, diqpjeweils aus einem Paar im Abstand zueinander angeordneten Metallplatten, die so einen Durchlaß bilden, durch den - beispielsweise das relativ heißere Gas strömt. In vielen Wärmetauschern ist

eine Viezahl solcher Baugruppen vorgesehen, bei denen der Raum zwischen jedem Plattenpaar längs zwei einander gegenüberliegenden Kanten geschlossen ist als seitliche Begrenzung für den Durchlaß eines der Fluide· Diese Baugruppen werden dann • im Abstand zueinander parallel angeordnet, so daß sich zwischen ihnen der Durchlaß für das andere Fluid ergibt,wobei ^ die Zwischenräume zwischen den Baugruppen ihrerseits ebenfalls längs einem Paar einander gegenüberliegender Kanten geschlossen ist, um den Durchlaß für das zweite Fluid zu begrenzen.

Eine Serie seitlich benachbarter Baugruppen bildet eine Wärmetauschereinheit, die dann in ein Gehäuse"mit Einlaßund Auslaß-Sammelleitungen eingebracht wird, welche zu bzw. von den - beispielsweise Luft und Gas führenden Durchlässen führen.

Oft weisen die Wandungen dieser Wärmetauscher Oberflächenvorsprünge auf in Form von Rippen, die sich in die W vorbeifließende Fluidströmung erstrecken und damit die wirksame Oberfläche der Wandungen vergrößern, ohne daß deren Gesamtabmessungen erhöht werden·

Rekuperative Wärmetauscher können vom Plattentyp

»■

sein, bei dem zwischen Paaren von Baugruppen die Durchlässe gebildet sind, oder rnitnä aber sie können vom Rohrty sein, bei dem eines der Fluide durctoL eine Reihe von mite4taaa&i&@2? verbundenen im wesentlicften rohrförmigen Element«!! stimmt, während das zweite Fluid zum Wärmeaustausch über die Elemente geleitet wird· Die vorliegende Erfindung: bezieht sieh auf den; erstgenannten Typ.

Die Wärmetauscherbaugruppe gemäß der Erfindung mit Wandungen zur Ausbildung von Fluid-Durchlässen, welche Wandungen Qberflächenvorsprünge aufweisen, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenvorsprünge aus Wellungen dieser Wandungen bestehen, die sich unter einem Winkel zwischen 5° und 2o° zur Strömungserichtung des Fluids am Einlaß der Durchlässe erstrecken.

Der genannte Winkel ist in den Zeichnungen mit "x"

gekennzeichnet; die angegebenen Werte stellen einen optimalen A Wert einerseits bezüglich des Wärmeaustausches, andererseits hinsichtlich des Widerstandes für dfc durchflifiende Fluidströmung dar«

Die Wandungen können, wie es an sich üblich ist, aus Metallblech hergestellt seh, Zweckmäßigerweise werden einander benachbarte Metallbleche dann eo angeordnet, daß sich die Wellungen der beiden einander gegenüberstehenden Seiten unter einem "Winkel von lo,,.4o° schneiden, d.h. jeweils mit dem oben angegebenen Winkel bezüglich der Hauptdurchströmrichtung, aberrmit entgegengesetzter Neigung.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die so ausge- f bild eten Wandungen mit den Wellenkämmen gegeneinanderstoßend angeordnet werden. In den Kreuzungspunkten von jeweils zwei Wellungen können die beiden Bleche dann einander unterstützen und so den Widerstand der Wärmetauscherbaugruppe gegenüber etwaigen Druckdifferenzen erhöhen.

Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung im einzelnen erläutert werden.

■- 4 -

109829/0399

Pig, 1 zeigt perspektivisch einen Wärmetauscher gemäß der Erfindung,

Figo 2 ist eine diagrammartige Darstellung zur Erläuterung der Besonderheit dieses Wärmetauschers und

Fig, 5 ist eine Ansicht von der Linie 3 - 3 in Fig. 2.

W . In Fig» 1 ist eine Mehrzahl geschlossener Baukörper, die seitlich aneinander angeordnet sind, dargestellt, wobei die relativen Strömungswege der Fluide durch die Pfeile ^Ma" und "b? angedeutet sind. Die vorspringenden Oberflächenverformungen oder Wellungen der einander gegenüberliegenden Seiten jeder Baugruppenwandung erstrecken sich in ähnlicher Weise in der gleichen Richtung, wobei im zusammengebauten Zustand an einander gegenüberliegenden Seiten einer Baugruppe der Grat jeweils einer Wellung von einer Wandung die Grate der Wellungeder Baugruppe kreuzt und miteinander in Kontakt stehen an den Kreuzungspunkten, um eine Verformung zu verhindern und außerdem einen gewundenen Pfad für die

fe Fluidströmung durch die so gebildete Baugruppe auszubilden.

Ein fertiger Wärmetauscher umfaßt gewöhnlich eine Mehrzahl aneinanderstoßender Baugruppenabschnitte, die zusammen eine Gesamtfläche besitzen, die der gewünschten Abstrahlfläche entspricht« Darüberhinaus kreuzen außerdem die Wellungen jeder Baugruppe die Wellungen der nächstbenachbarten Baugrpuppe unter gegenseitiger Anlage, so daß eine von der anderen unterstützt wird und eine Beschädigung vermMen wird, wenn der Druck innerhalb einer Baugruppe tatsächlich den Druck zwischen den Baugruppen überschreiten sollte.

- 5 -109829/0 39 9

175H6A

Bei der in Figo 2 dargestellten Konstruktion ist ein Paar verformter Platten β miteinander längs ihrer Seitenkanten bei 8 verbunden, um so ein Zusammengesetztes · röhrenartiges Element Io zu bilden« Die Platten 6 sind ursprünglich bei 12 gewellt worden längs einer Seitenfläche mit einer Höhe der Wellungen, die ungefähr gleich ist der Höhe der Kurve an dem Flansch 14 an der Seite, wie in Fig# j5 dargestellt, wobei bei der Vereinigung miteinander, die Platten eine zusammengesetzte Röhre bilden,und die Erhebungen der Wellungen an einander gegenüberliegenden Seiten an ihren Kreuzungspunkten gegeneinanderstoßen. Die einander gegaüber- m liegenden Seiten jeder Röhre oder Baugruppe unterstützen demnach einander, wenn der Druck außerhalb der Röhre, die so gebildete worden ist, den Druck innerhalb der Höhre überschreitet. -

Die Verbindung der Platten miteinander bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung· Es sei nur darauf hingewiesen, daß die Platten 6 miteinander durch Sohweißen, Hartlöten oder eine andere übliche Methode miteinander verbunden werden können.

Da der Erfindungsgedanke auf der geometrischen Auslegung der Wandungen beruht, ist das Material der verwendeten " Bleche selbst von der Erfindung unabhängig und kann ausge« wählt werden je nach den Erfordernissen, so daß rostfreier Stahl, Kupfer, Aluminium oder andere Metalle verwendet werden können,und die Erfindung gleichwohl anwendbar bleibt. Wichtig ist nur, daß die Wellungen jeder Röhre gemäß der Erfindung unter einem vorgegebenen Winkel χ zur Strömungsrichtung des Fluids stehen, so daß der Wärmeübergang wesentlich verbessert wird, während der Widerstand gegenüber der Fluidströmung selbst verhältnismäßig nMrlg bleibt.

Der Winkel der Wellungen relativ zu dem durchströmenden Fluid wird vorzugsweise unter 2o°, bezogen auf die Richtung der Fluidströmung, gehalten und sollte 5° nicht unterschreiten. D.h. in den Kreuzungspunkten der Wellungen einander benachbarter Bleche erstrecken sich tiie Wellungen zueinander unter einem Winkel, der das Doppelte dieses Wertes beträgt, also unter einem Winkel zwischen Io und Ψο °, Die Anordnung gemäß der Erfindung ist ohne weiteres anwendbar, jedoch keineswege beschränkt auf Gegenstromanordnungen, und insbesondere für die Verwendung in Flüssigkeits-Gaswärmetauschern, wobei die Flüssigkeit gewöhnlich durch den am meisten gewundenen Strömungspfad geleitet wird. Die Form . der Wellenquerschnitte für einen optimalen Wärmeübergang und optimale Fluidreibung bildet keinen Teil dieser Erfindung, ist aber andererseits auch in den meisten Fällen nicht kritisch. Γ

Ein Gehäuse mit undurohbrochenen Seitenwandungen l6 und Endflansehen 18 wird vorgesehen, um die Gruppe aus den Wärmetauscherbaugruppen, welche nebeneinander angeordnet sind, zu umisehließen und unabhängig voneinander die und kalten Flijidgtröme hindurehzuleiten.

Claims

Patentansprüche

l.J Mrmetauscher-Baugruppe mit Wandungen zur Ausbildung von Fluid-Durehlässen, welche Wandungen Oberflächenvorsprünge aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenvorsprünge aus Wellungen dieser Wandungen bestehen, die sich unter einem Winkel zwischen 5° und 2o° zur Strömungsriohtung des Fluids am Einlaß der Durchlässe erstrecken.
2. Wärme tauscher-Bs>augruppe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Wandungen aus Metallblech.
3. Wärmetauscher-Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wellungen benachbarter Bleche unter einem Winkel zwischen lo° und 4o° zueinander erstrecken!
4. Wärmetauseher-Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenkämme eines Blechs auf den Wellenkämmen des nächstbenachbarten Blechs aufsitzen·

5·- Wärmetauscher-Baugruppe nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche einander gegenseitig in den Kreuzungspunkten der Wellenkämme abstützen.

10982 9/0399

Leer seife

ORIGINAL INSPECTED