DE1911471A1

DE1911471A1 - Plate heat exchanger

Info

Publication number: DE1911471A1
Application number: DE19691911471
Authority: DE
Inventors: Skoog Malte Anker; Stadmark Nils Hagert Goete
Original assignee: Alfa Laval AB
Current assignee: Alfa Laval AB
Priority date: 1968-03-12
Filing date: 1969-03-06
Publication date: 1970-04-23
Also published as: BE729443A; NL6903652A; DE1967060B2; SE321492B; DK141346C; JPS4833663B1; AT317269B; SU409444A3; FR2003687B1; GB1211065A; DE1911471B2; DE1967060A1; FR2003687A1; DK141346B; CH502570A

Description

A 1148A 1148

PatentanwältePatent attorneys

Dr.-lng. HANS RUSCHKEDr.-lng. HANS RUSCHKE

DipL-lng. HEINZ AGULAR =- . _1f: DipL-lng. HEINZ AGULAR = -. _1f:

8 München 80. Pienzenauerstr 2 - ' ALFA - LAVAL AB 8 Munich 80. Pienzenauerstr 2 - ' ALFA - LAVAL AB

Tumba / SchwedenTumba / Sweden

PlattenwärmeaustausciierPlate heat exchangers

Die Erfindung betrifft Wärmeaustauscher von der Bauart mit einer Anzahl Wärmeaustauschplatten, welche in einem Rahmen zusammengehalten werden, zwischen welchen Platten durch Randdichtungen abgedichtete Zwischenräume für den Durchfluß von zwei Wärmeaustauschmedien gebildet werden. Im besonderen ist die Erfindung auf Piattemiärmeaustauscher von der Art gerichtet, bei welcher die Wärmeaustauschflächen der Platten mit Rippen versehen sind, welche in den erwähnten Zwischenräumen einander kreuzen und aneinander anliegen, um in diesen Bereiche zu schaffen, in welchen die durchströmenden Medien einer starken Verwirbelung ausgesetzt werden.The invention relates to heat exchangers of the type with a number of heat exchange plates which are held together in a frame, between which plates by edge seals sealed spaces are formed for the flow of two heat exchange media. In particular is the invention on Piattemi heat exchangers of the type directed, in which the heat exchange surfaces of the plates are provided with ribs, which in the mentioned spaces cross each other and lie against each other in order to create areas in which the flowing through Media are exposed to strong turbulence.

Gegenwärtig gibt es auf dem Markt für verschiedene Wärmeaustausch-Aufgaben eine grosse Zahl von Wärmeaustauschplatten, welche voneinander hinsichtlich der Gestaltung der vorerwähnten Verwirbelungsrippen in den Wärmeaustauschflächen abweichen. Jede Art von Wärmeaustauschplatten hat eine bestimmte thermische Länge, worunter die thermische Charakteristik eines Zwischenraums zwischen zwei benachbartenThere are currently on the market for various heat exchange tasks a large number of heat exchange plates, which differ from each other in terms of the design of the the aforementioned turbulence ribs differ in the heat exchange surfaces. Every type of heat exchange plate has one certain thermal length, including the thermal characteristic of a space between two adjacent ones

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Platten bei einem bestimmten Durchfluß durch diesen zu verstehen ist. I)a Werkzeuge für die Herstellung von Wärme aus *- tauschplatten sehr teuer sind, muß jeder Plattenhersteller seine Auswahl an Platten streng beschränken, was in der ^L Praxis bedeutet, daß sehr oft Wärmeaustauschaufgaben nicht in der wirtschaftlichsten V/eise gelöst werden können. Wenn beispielsweise für ein bestimmtes Wärmeaustauschproblem ein Plattenwärmeaustauscher gewählt wird, der eine bestimmte Zahl von Platten von der für die jeweilige Aufgabe geeignetsten Art besitzt, kann es geschehen, daß eine Endtemperatur für das eine Wärmeaustauschmedium erzielt wird, die etwas niedriger als die gewünschte Temperatur ist. Die Verwendung einer weiteren Wärmeaustauschplatte würde dazu führen, daß die Endtemperatur höher als die gewünschte Temperatur ist. Nach einem bekannten Verfahren ist es möglich, genau die gewünschte Endtemperatur eines Mediums dadurch zu erreichen, daß man das Medium durch Plattenzwischenräume von verschiedener Breite in dem gleichen Wärmeaustauscher hindurchtreten läßt. Dieses Verfahren ist jedoch teuer, da es •besondere Anordnungen für die Dichtungen und Abstandsstücke in denjenigen Plattenzwischenräumen erfordert, welche von den für die jeweiligen Platten normalen Zwischenräumen abweichen. Plates at a certain flow through this is to be understood. I) a tool for the production of heat from * - exchange plates are very expensive, each plate manufacturers must strictly limit its range of plates, resulting in the ^L practice means that very often heat exchange tasks can not be else dissolved in the most economical V /. If, for example, a plate heat exchanger is chosen for a particular heat exchange problem, which has a certain number of plates of the type most suitable for the respective task, it can happen that a final temperature for the one heat exchange medium is achieved which is somewhat lower than the desired temperature. The use of another heat exchange plate would result in the final temperature being higher than the desired temperature. According to a known method, it is possible to achieve precisely the desired final temperature of a medium by letting the medium pass through plate gaps of different widths in the same heat exchanger. This method is expensive, however, because it requires special arrangements for the seals and spacers in those plate gaps which differ from the gaps normal for the respective plates.

Um die Notwendigkeit teuerer Anordnungen dieser Art beim ^ Lösen einer bestimmten V/ärme aus t aus chauf gäbe zu vermeiden, für welche Aufgabe die verfügbaren Arten von Platten nicht zufriedenstellend sind, wenn herkömmliche Zusammenbauverfahren angewendet werden, wird erfindungsgemäß; ein Plattenwärmeaustauscher vorgeschlagen, bei dem zumindest ein Zwischenraum dutch Platten gebildet wird, die von verschieb ' denen Arten hinsichtlich eines oder mehrerer der Merkmale der Verwirbelungsrippen sind, nämlich hinsichtlich ihrer Zahl, ihrer Lage, ihrer Erstreckung und ihrer Richtung mit bezug auf eine bestimmte Linie in der Ebene der Platten. Durch die Bildung mit Hilfe solcher Platten von Zwischenräu-To avoid the need for expensive arrangements of this kind in the ^ Solving a certain V / arm from t from chauf would avoid giving for which task the available types of panels are unsatisfactory when using conventional assembly methods are applied, is according to the invention; a plate heat exchanger proposed, in which at least one gap is formed by plates, which are shifted from which types are in terms of one or more of the characteristics of the turbulence ribs, namely in terms of their Number, its location, its extent and its direction with respect to a certain line in the plane of the plates. Through the formation of intermediate spaces with the help of such plates

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men oder Kanälen für die Wärmeaustauschmedien, bei welchen eine geeignete Zahl von Punkten vorhanden sin'd, an welchen Rippen einander kreuzen und aneinander anliegen, eine geeignete gegenseitige Lage dieser Punkte erhalten wird oder Rippen in Anlage aneinander sich mit einem geeigneten Winkel (Winkeln) kreuzen, ist es möglich, für eine gewünschte Verwirbelung der durchströmenden Wärmeaustauschmedien Sorge zu tragen und dadurch eine gegebene Wärmeaustauschaufgabe genau und in der wirtschaftlichsten Weise zu lösen. Bs besteht daher keine Notwendigkeit, auf das Erfordernis zu verzichten, daß die gewöhnlichen Verwirbelungsrippen in den Wärmeaustauschflächen der Platten als Abstützpunkte in allen Plattenzwisohenräumen einander kreuzen und aneinander anliegen.men or channels for the heat exchange media in which an appropriate number of points exist sin'd at which Ribs cross each other and rest against each other, a suitable mutual position of these points is obtained or If ribs in contact with one another cross at a suitable angle (angles), it is possible to provide for a desired turbulence in the heat exchange media flowing through and thereby to solve a given heat exchange task precisely and in the most economical way. BS therefore exists there is no need to forego the requirement that the usual turbulence ribs in the heat exchange surfaces of the plates cross one another as support points in all plate spaces and bear against one another.

Die stärkste in einem Plattenzwischenraum erzielte Verwirbelungswirkung hat der Winkel, bei welchem die aneinander anliegenden Rippen einander kreuzen. Die meisten Veränderungsmöglichkeiten sind daher erzielbar, wenn die Platten im er-' findungsgemüssen Plattenwärmeaustauscher Rippen haben, die so geformt sind, daß die Rippen in einem zwischen zwei Platten von verschiedenen Arten gebildeten Zwischenraum einander mit einem Winkel kreuzen, der von demjenigen abweicht, bei welchem die jeweiligen Rippen sich mit Rippen einer benachbarten Platte in einem Zwischenraum kreuzen würden, welcher zwischen zwei Platten der gleichen Art gebildet wird. Für bestimmte Wärraeaustauschaufgaben kann es zweckmässig sein, daß bei dem ganzen Wärmeaustauscher jede zweite Platte von der einen Art ist, während die anderen Platten von der anderen Art sind.The strongest turbulence effect achieved in a plate gap has the angle at which the adjacent ribs cross each other. Most of the possibilities for change can therefore be achieved if the plates are plate heat exchanger according to the invention have fins that are shaped so that the ribs meet in a space formed between two plates of different types cross at an angle deviating from that at which the respective ribs would intersect with ribs of an adjacent plate in a space which is formed between two plates of the same type. For certain heat exchange tasks it can be useful that in the whole heat exchanger every other plate is of one type while the other plates are of the other type.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben und zwar zeigen Fig. 1, 2 und 3 drei verschiedene Arten von Ivärmeaustauschplatten, welche in einem erfindungsgemässen Flattenwärmeaustauscher verwendet werden können.The invention is described in more detail below in connection with the accompanying drawing, namely, Fig. 1, 2 and 3 three different types of heat exchange plates, which can be used in a flattened heat exchanger according to the invention.

Alle in der Zeichnung gezeigten Platten haben vier durchge-All plates shown in the drawing have four continuous

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hende Öffnungen 1 und weisen an ihren beiden schmalen. Enden ,. eine Ausnehmung 2 auf, die als Führungen dienen, wenn eine Anzahl Platten zu einem Paket in einem Plattenwärmeaustauscher' rahmen zusammengebaut werden soll. Die Platten tragen ferner Randdichtungen, zusammen mit welchen sie abgedichtete Kanäle zwischen sich für den Durchfluß von Wärmeaustauschmedien begrenzen. Diese Dichtungen sind in den Zeichnungen nicht gezeigt.existing openings 1 and point at both of them narrow. End up ,. a recess 2, which serve as guides when a number of plates to form a package in a plate heat exchanger ' frame to be assembled. The plates also wear Edge seals, together with which they sealed ducts limit between them for the flow of heat exchange media. These seals are not in the drawings shown.

Wie aus der Zeichnung ferner ersichtlich ist, weichen die drei Platten voneinander hinsichtlich der gezeigten parallelen Linie 3 in der Wärmeaustauschfläche der jeweiligen Platte ab, welche Linien den Verlauf der Verwirbelungsrippen der Platten darstellen. Diese Rippen sollen einander kreuzen und aneinander als Abstützpunkte zwischen den Platten anliegen, wenn die letzteren in einen Rahmen eingebaut sind. Die in Fig. 1 dargestellte Platte weicht von der Platte nach Fig. hinsichtlich der Zwischenräume zwischen den Scheiteln der sich nebeneinander erstreckenden Rippen ab und von der Plat» te nach Fig. 3 hinsichtlich des Winkels, mit welchem sich die Rippen beispielsweise mit bezug auf die langen Seiten der Platten erstrecken. Die Platte nach Fig. 2 weicht von der Platte nach Fig. 3 in den beiden genannten Merkmalen ab.As can also be seen from the drawing, the soft three plates from each other with respect to the parallel line 3 shown in the heat exchange surface of the respective plate from which lines the course of the vortex ribs of the Represent plates. These ribs should cross each other and rest against each other as support points between the plates, when the latter are built into a frame. The plate shown in Fig. 1 differs from the plate according to Fig. with regard to the spaces between the apices of the adjacent ribs from and from the plat » te according to Fig. 3 with regard to the angle at which the ribs, for example with respect to the long sides of the plates extend. The plate according to FIG. 2 differs from the plate according to FIG. 3 in the two features mentioned away.

Wenn zwei Platten nach Fig. i so zusammengebaut werden, daß sie einander überdecken, wobei eine derselben um 180° in ihrer eigenen Ebene mit bezug auf die andere gedreht ist, wird zwischen den Platten ein Kanal mit bestimmten thermischen Eigenschaften erhalten· Wenn zwei Platten nach Fig. oder zwei Platten nach Fig. 3 in der entsprechenden Weise zusammengebaut werden, werden Kanäle von anderen thermischen Eigenschaften erzielt. Weitere Kanäle mit verschiedenen thermischen Eigenschaften lassen sich durch ihr KombinierenWhen two panels of Fig. I are assembled so that they overlap each other, one of which is rotated 180 ° in its own plane with respect to the other, a channel with certain thermal properties is obtained between the plates If two plates according to Fig. or two plates of Fig. 3 are assembled in the corresponding manner, channels of other thermal Properties achieved. Other channels with different thermal properties can be combined by using them von zwei Platten von verschiedenen Arten erzielen.to achieve from two panels of different types.

Wenn ein Plattenwärmeaustauscher für eine bestimmte Wärme-If a plate heat exchanger is used for a specific heat

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austausrhaufgabe zusammengebaut werden soll, werden er-. findungsgemäß Platten der einen Art mit Platten der anderen Art gemischt. Das Mischen von drei verschiedenen Arten von Platten in dem gleichen Plattenwärmeaustauscher dürfte nicht notwendig sein, da die Kombinationsmöglichkeiten bereits mit zwei Arten von Platten groß sind. Im besonderen ergibt eine Kombination von Platten nach Fig. 3 mit Platten nach Fig. 1 (oder mit Platten nach Fig. 2) eine grosse Zahl von Kombinationsmöglichkeiten, da diese Platten in mehr als einer Weise zusammengebaut werden können. Infolge des Umstandes, daß die Rippen der einen Art von Platten einen anderen Winkel mit den langen Seiten der Platten als die Rippen der anderen Art von Platten bilden, kreuzen die Rippen einander in den Zwischenräumen zwischen den Platten unabhängig davon, in welcher gegenseitigen Lage die verschiedenen Platten im Plattenpaket zusammengebracht werden.replacement task is to be assembled. according to the invention plates of one type with plates of the other Kind of mixed. Mixing three different types of plates in the same plate heat exchanger is likely not be necessary, as the combination options are already large with two types of panels. In particular a combination of plates according to FIG. 3 with plates according to FIG. 1 (or with plates according to FIG. 2) results in a large number of possible combinations as these panels can be assembled in more than one way. As a result of the fact that the ribs of one type of plate have a different angle with the long sides of the plates than that Forming ribs of the other type of panels, the ribs cross each other in the spaces between the panels regardless of the mutual position in which the various plates are brought together in the plate pack.

Innerhalb des Rahmens der Erfindung können die verschiedenen Platten voneinander auch hinsichtlich der Höhe der Vemrbelungsrippen abweichen. Vorzugsweise haben jedoch die Rippen aller Platten die gleiche Höhe, damit die Nuten für die Dichtungen in allen Platten gleichmässig hergestellt werden können. Dies bedeutet, daß die Werkzeugelemente zur Bildung der Rippen austauschbar sein können, während die komplizierteren Werkzeugelemente zur Bildung der Nuten in den Platten für die Dichtungen und der Teile um die Öffnungen 1 herum für alle Arten von Platten gemeinsam sein können.Within the scope of the invention, the various Plates also differ from one another in terms of the height of the vaulting ribs. Preferably have however the ribs of all plates the same height so that the grooves for which seals can be made uniformly in all panels. This means that the tool elements to form the ribs can be interchangeable, while the more complicated tool elements to form the Grooves in the plates for the seals and the parts around the openings 1 are common for all types of plates could be.

In der Zeichnung ist nur eine kleine Anzahl verschiedener Arten von Platten gezeigt. Innerhalb des Rahmens der Erfindung können jedoch mehrere andere Arten von Platten in einem erfindungsgemässen Plattenwärmeaustauscher verwendet werden,Only a small number of different types of panels are shown in the drawing. Within the scope of the invention However, several other types of plates can be used in a plate heat exchanger according to the invention will,

Patent claims:

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Claims

1./Heat exchanger with a number of heat exchange plates assembled in a frame, between which plates sealed spaces or channels for the flow of two heat exchange media are formed with the aid of edge seals, the heat exchange surfaces of the plates being provided with fins which are inserted into the Channels between the plates cross each other and abut one another in order to form in these areas in which the media flowing through are subjected to a strong turbulence, characterized in that at least one channel is formed by plates which are of different types with regard to one or more of the features of the turbulence ribs, namely with regard to their number, their position, their extent and their direction with reference to a certain line in the plane of the plates *

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that in a channel formed between two plates of different types, ribs cross and abut one another at an angle which deviates from the angle at which the respective ribs join the ribs of an adjacent plate in a channel ' which is formed between two panels of the same type. .

3, heat exchanger according to the preceding claims, at

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welchem die Rippen jeder der Wärmeaustauschplatten gleiche Winkel bilden und so angeordnet sind, daß die Halbierenden dieser Winkel zusammenfallen, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Winkel in der einen Platte grosser als in der anderen sind.which the ribs of each of the heat exchange plates form equal angles and are arranged so that the bisectors of these angles coincide, characterized in that the angles mentioned are in the one plate are bigger than in the other.

4· Wärmeaustauscher nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Räume zwischen den Scheiteln der nebeneinander befindlichen, sich parallel er-• streckenden Rippen in der einen Platte grosser als in einer anderen sind.4 · Heat exchanger according to the preceding claims, characterized in that the spaces between the vertices of the adjacent, parallel extending ribs in one plate are larger than in someone else.

5· Wärmeaustauscher nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen in der einen Platte höher als in der anderen sind.5 · Heat exchanger according to the preceding claims, characterized in that the ribs in one plate are higher than in the other.

089817/1227 _0R1Q1NAL089817/1227 _0R1Q1NA L.

L e e r s e i t eL t e eersei