DE1911471B2 - Arrangement in a heat exchanger; with panels stacked in a frame - Google Patents
Arrangement in a heat exchanger; with panels stacked in a frameInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung in einem Wärmetauscher mit in einem Rahmen gestapelten Platten mit Randdichtungen zwischen benachbarten Platten zur Bildung von nebeneinanderliegenden Strömungsräumen, die jeweils abwechselnd von einem der beiden Wärmetauscherfluide durchströmt sind, bei der die Platten Zu- und Abströmöffnungen sowie Durchtrittsöffnungen und beidseitig Rippen aufweisen und die Rippen nebeneinanderliegender Platten im Strömungsraum aneinanderliegen und sich kreuzen, und bei der je zwei benachbarte gleiche Platten zur Ausbildung eines Strömungsraums 180° im Verhältnis zueinander in der Plattenebene gedreht sind.The invention relates to an arrangement in a heat exchanger with stacked in a frame Panels with edge seals between adjacent panels to form adjacent panels Flow spaces through which one of the two heat exchanger fluids flows alternately are, in which the plates inflow and outflow openings as well as passage openings and ribs on both sides have and the ribs of adjacent plates lie against one another in the flow space and one another cross, and in each of the two adjacent identical plates to form a flow space 180 ° in Relation to each other are rotated in the plane of the plate.
Eine derartige Anordnung in einem Wärmetauscher ist durch die deutsche Patentschrift 948 251 bekanntgeworden. Darin ist ein Plattenwärmetauscher beschrieben, der aus nur einer Art Platten aufgebaut ist. In einem derartigen Plattenwärmetauscher sind die Platten identisch zueinander ausgebildet, d. h. sie beSuch an arrangement in a heat exchanger has become known from German patent specification 948 251. It describes a plate heat exchanger that is made up of only one type of plate is. In such a plate heat exchanger, the plates are identical to one another, i. H. they be
sitzen auf die Längsachse der Wärmetauscherplatten ausgerichtete V-förmige Verwirbelungsrippen, die abwechselnd um 180° in der Ebene der Platten gegeneinander verdreht sind, wobei die Verwirbelungsrippen benachbarter Platten an vielen verschiedenen Punkten aufeinander aufliegen und sich kreuzen. Hierbei entsteht nur eine einzige Sorte von Strömungsräumen zwischen den Platten.sit on the longitudinal axis of the heat exchanger plates aligned V-shaped turbulence ribs, the are rotated alternately by 180 ° in the plane of the plates against each other, the turbulence ribs adjacent plates rest on each other at many different points and cross each other. This creates only a single type of flow space between the plates.
In der DE-PS 515870 ist ein Wärmetauscher beschrieben, bei dem zwei verschiedene Arten von Wärmetauscherplatten abwechselnd aufeinander gelegt werden. Die eine Plattenart besteht aus in Längsrichtung flach gewellten Platten, während die andere Plattenart aus in Querrichtung steil gewellten Platten mit ebenen Wellenflanken und verhältnismäßig scharfen Wellenspitzen besteht. Die Wellen der jeweiligen Plattenarten verlaufen in etwa senkrecht zueinander. Obwohl zwei verschiedene Plattenarten abwechselnd verwendet werden, gleichen sich wiederum die von den Platten umgrenzten Strömungsräume.In DE-PS 515870 a heat exchanger is described, in which two different types of heat exchanger plates are alternately placed on top of one another will. One type of plate consists of flat corrugated plates in the longitudinal direction, while the other type of plate made of sheets that are steeply corrugated in the transverse direction, with flat wave flanks and relatively sharp There are shaft peaks. The corrugations of the respective types of panels run approximately perpendicular to each other. Again, although two different types of plates are used alternately, those of flow spaces delimited by the plates.
Aus der US-PS 3 151 675 ist ein Plattenwärmetauscher bekanntgeworden, der ebenfalls aus zwei verschiedenartigen Arten von Wärmetauscherplatten aufgebaut ist. Aber auch in diesem Falle gleichen sich die von den verschiedenen Plattenarten umgrenzten Strömungsräume.A plate heat exchanger is known from US Pat. No. 3,151,675 became known, which also consists of two different types of heat exchanger plates is constructed. But in this case, too, those delimited by the different types of panels are the same Flow spaces.
In der FR-PS 845942 sind unterschiedlich gestaltete Wärmetauscherplatten gezeigt, wobei ein Wärmetauscher aus diesen Platten dadurch aufgebaut wird, daß zwei unterschiedliche Wärmetauscherplatten jeweils abwechselnd aufeinander angeordnet werden. Der Abstand zwischen den Platten wird durch die Höhe der Randdichtungen derart bestimmt, daß sich Rippen der Wärmetauscherplatten in den Strömungsräumen nicht berühren. Es ist nur eine Sorte von Strömungsräumen vorhanden.In FR-PS 845942 differently designed heat exchanger plates are shown, with a heat exchanger is constructed from these plates in that two different heat exchanger plates are alternately arranged one on top of the other. The distance between the panels is determined by the height of the edge seals is determined in such a way that ribs of the heat exchanger plates are in the flow spaces do not touch. There is only one type of flow space.
Durch die DE-PS 835007 ist ein Wärmetauscher beschrieben, bei dem die Strömungsräume variabel gestaltet sind, indem die Randdichtungen zwischen den identischen flachen Platten, die sogenannten » Kanalplatten«, unterschiedliche Höhe haben. Es gibt ebensoviele Sorten von Strömungsräumen wie es unterschiedliche Randdichtungen oder »Kanalplatten« gibt.DE-PS 835007 describes a heat exchanger in which the flow spaces are variable are designed by placing the edge seals between the identical flat plates, the so-called "Channel plates" have different heights. There are as many types of flow spaces as there are different ones Edge seals or "channel plates" exist.
Wie unter anderem aus dem erwähnten Stand der Technik folgt, gibt es für verschiedene Wärmeaustauschaufgaben auf dem Markt eine große Zahl von verschiedenen Wärmetauscherplatten, die sich voneinander hinsichtlich der Gestaltung der vorerwähnten Verwirbelungsrippen in den Wärmetauscherflächen unterscheiden. Jede Art von Wärmetauscherplatten hat eine bestimmte thermische Länge, worunter die thermische Charakteristik eines Zwischenraumes zwischen zwei benachbarten Platten bei einem bestimmten Durchfluß durch diesen zu verstehen ist. Da die Werkzeuge für die Herstellung von Wärmetauscherplatten sehr kostspielig ist und da auch die Lagerhaltung einer großen Zahl von verschiedenen Arten von Platten sehr teuer ist, ist es stets das Bestreben eines jeden Plattenherstellers gewesen, seine Auswahl an Wärmetauscherplatten streng zu beschränken. Aus diesem Gesichtspunkt heraus waren die zu Stapeln von Wärmetauscherplatten kombinierbaren Wärmetauscherplatten eines einzigen Typs (DE-PS 948251) ein erheblichtr Fortschritt. In der Praxis haben aber sehr oft Wärnietauscheraufgaben nicht in der wirtschaftlich optimalen Weise gelöst werden können, wie dies im Nachfolgenden erläutertAs follows, inter alia, from the prior art mentioned, there are various heat exchange tasks on the market a large number of different heat exchanger plates that differ from each other with regard to the design of the aforementioned turbulence ribs in the heat exchanger surfaces differentiate. Each type of heat exchanger plate has a certain thermal length, including the thermal characteristics of a space between two adjacent plates a certain flow through this is to be understood. As the tools for making Heat exchanger plates is very expensive and there is also the need to keep a large number of different ones in stock Types of plates is very expensive, it has always been the aim of every plate manufacturer strictly limit its selection of heat exchanger plates. From this point of view were the heat exchanger plates of a single type which can be combined to form stacks of heat exchanger plates (DE-PS 948251) a considerable advance. In practice, however, they very often have heat exchanger tasks cannot be solved in the economically optimal way, as explained below
19 Π 47119 Π 471
Wenn beispielsweise für ein bestimmtes Wärmetauscherproblem ein Plattenwärmetauscher gewählt wird, der eine bestimmte Anzahl von Platten von der für die jeweilige Aufgabe am meisten geeigneten Art besitzt, kann es geschehen, daß eine Endtemperatur für das eine Wärmetauscherfluid erzielt wird, die etwas niedriger ist als die gewünschte Temperatur, wenn die Bedingungen hinsichtlich der Strömungsgeschwindigkeit und des Druckgefälles in dem Plattenwärmetauscher erfüllt werden. Wenn zum Erreichen der gewünschten Endtennperatur weitere Wärmetauscherplatten hinzugefügt werden, führt dies dann dazu, daß bei dem in Frage stehenden Wärmetauscherfluid das am Plattenwärmetauscher erhaltene Druckgefälle höher ist als das bei der vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit gewünschte. Die Wärmetauschaufgabe kann demzufolge nicht genau erfüllt werden, und da eine große Anzahl von Platten verwendet werden muß, wird außerdem der Plattenwärmetauscher sehr teuer. Nach einen; bekannten Verfahren (DE-PS 835007) ist es zwar möglich, die gewünschte Endtemperatur eines Fluids bei einem gewünschten Druckgefälle und einer gewünschten Strömungsgeschwindigkeit des Wärmetauscherfluids dadurch zu erhalten, daß man das Fluid in dem Wärmetauscher durch Plattenzwischenräume von verschiedener Weite hindurchtreten läßt; dieses Verfahren ist jedoch ebenfalls relativ teuer, da es besondere Anordnungen für die Dichtungen und Abstandsstücke bei denjenigen Plattenzwischenräumen erfordert, die von den für die jeweiligen Platten normalen »Zwischenräumen« abweichen.For example, if a plate heat exchanger is chosen for a specific heat exchanger problem of the type most suitable for the task at hand possesses, it can happen that a final temperature for the one heat exchange fluid is achieved which is somewhat is lower than the desired temperature if the flow rate conditions and the pressure drop in the plate heat exchanger are met. When to achieve If further heat exchanger plates are added to the desired final temperature, this then results to the fact that in the case of the heat exchanger fluid in question, the one obtained on the plate heat exchanger Pressure gradient is higher than that desired at the predetermined flow rate. The heat exchange task therefore cannot be exactly satisfied and uses a large number of disks must be, the plate heat exchanger is also very expensive. After a; known procedures (DE-PS 835007) it is possible to achieve the desired end temperature of a fluid at a desired Pressure gradient and a desired flow rate of the heat exchange fluid thereby to obtain that the fluid in the heat exchanger through plate gaps of different widths can pass through; however, this method is also relatively expensive because it is special Requires arrangements for the gaskets and spacers in those plate gaps which deviate from the »gaps« normal for the respective panels.
Es. ist hiernach die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, einen Plattenwärmetauscher vorzusehen, bei dem trotz der Verwendung einer sehr beschränkten Anzahl von verschiedenen Arten von Platten (oder Bauteilen) eine gestellte Wärmetauscheraufgabe auf kostengünstigere und exaktere Weise als bisher gelöst werden kann.It. is hereafter the underlying task of the invention to provide a plate heat exchanger, in spite of the use of a very limited number of different types of panels (or components) a set heat exchanger task in a more cost-effective and precise way than before can be solved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens Platten einer weiteren Art enthalten sind, die mit den zuerst erwähnten Platten kombinierbar sind und sich von diesen Platten wenigstens in bezug auf eines der Merkmale der Rippen unterscheiden, nämlich in ihrer Zahl, ihrer Anordnung, ihrer Längserstreckung und ihrer Richtung.This object is achieved according to the invention in that at least contain plates of a further type which can be combined with the first-mentioned panels and at least differ from these panels differ in relation to one of the characteristics of the ribs, namely in their number, their arrangement, their length and direction.
Durch die Verwendung von zwei Plattenarten können Strömungsräume von drei verschiedenen Sorten gebildet werden, nämlich eine Sorte von Strömungsräumen zwischen Platten der einen Art, die zweite Sorte von Strömungsräumen zwischen Platten der zweiten und die Sorte von Strömungsräumen zwischen zwei Platten der beiden verschiedenen Alten. Bei geeigneter Ausbildung der zwei Arten von Platten kann sogar eine vierte Sorte von Strömungsräumen vorgesehen werden, da die zwei verschiedenen Platten bei ausreichendem Unterschied zwischen ihnen auf zwei Weisen miteinander kombiniert werden können.By using two types of plates, flow spaces of three different types can be created be formed, namely a kind of flow spaces between plates of one kind, the second Kind of flow spaces between plates of the second and the kind of flow spaces between two plates of the two different ancients. With a suitable design the two types of panels can even a fourth type of flow space can be provided, since the two different plates are used sufficient difference between them can be combined in two ways.
Die Rippen an den Wärmetauscherplatten sind vorzugsweise in an sich bekannter Weise V-förmig ausgebildet. Die zweite Art von Platten kann V-förmige Rippen mit gegenüber der ersten Art unterschiedlichem spitzem Winkel aufweisen. Auch kann sich die zweite Art von Rippen dadurch von der ersten Art unterscheiden, daß der Abstand zwischen den Rippen unterschiedlich ausgebildet ist.The ribs on the heat exchanger plates are preferably V-shaped in a manner known per se educated. The second type of panels can have V-shaped ribs with different ribs from the first type have an acute angle. This can also distinguish the second type of rib from the first Differentiate type that the distance between the ribs is different.
Durch die Erfindung wird ein Plattenwärmetauscher angegeben, der die oben erwähnte Aufgabe löst. Indem mit Hilfe von Platten der angegebenen Arten Strömungaräume oder Kanäle für die Wärmetauschermedien gebildet werden können, in welchen a)The invention provides a plate heat exchanger which achieves the above-mentioned object. By using plates of the specified types flow spaces or channels for the heat exchanger media can be formed in which a)
*> eine geeignete Zahl von Punkten vorhanden sind, an denen Rippen einander kreuzen und aneinanderliegen, b) eine geeignete gegenseitige Lage dieser Punkte erhalten wird, oder c) aneinanderliegende Rippen sich unter einem geeigneten Winkel (Winkeln) kreuzen,*> there are a suitable number of points where ribs cross and lie against one another, b) a suitable mutual position of these points is obtained, or c) adjacent ribs cross at a suitable angle (s),
ι» wird es möglich, für eine gewünschte Verwirbelung der hindurchströmenden Wärmeaustauschmedien Sorge zu tragen und dadurch eine gegebene Wärmetauschaufgabe genau und in der wirtschaftlichsten Weise zu lösen.ι »it becomes possible for a desired turbulence to take care of the heat exchange media flowing through and thereby a given heat exchange task to solve accurately and in the most economical way.
r> Die stärkste Einwirkung auf die in einem Strömungsraum erzielte Verwirbelungswirkung hat der Winkel, bei welchem die aneinander anliegenden Rippen einander kreuzen. Die meisten Veränderungsmöglichkeiten sind daher erzielbar, wenn Plattenr> The strongest effect on that in a flow space The swirling effect achieved is the angle at which the adjacent Ribs cross each other. Most of the possibilities for change are therefore achievable when plates
•o verwendet' werden, bei denen die Rippen der einen Platte einen unterschiedlichen Wickel zu den Rippen der anderen Platte aufweisen.• o used 'in which the ribs of the one Plate a separate wrap to the ribs the other plate.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben, und zwar zeigenThe invention is described in more detail below in connection with the drawing, namely show
-'Ί Fig. 1, 2 und 3 drei verschiedene Arten von Wärmeaustau^chplatten, welche in einer erfindungsgemäßen Anordnung verwendet werden können.-'Ί Fig. 1, 2 and 3 three different types of heat exchange plates, which can be used in an arrangement according to the invention.
Alle in der Zeichnung gezeigten Platten haben vier durchgehende Zu- und Abströmöffnungen 1 und wei-All plates shown in the drawing have four continuous inflow and outflow openings 1 and white
i» sen an ihren beiden schmalen Enden eine Ausnehmung 2 auf, die als Führungen dienen, wenn eine Anzahl Platten zu einem Paket in einem Plattenwärmeaustauscherrahmen zusammengebaut werden soll. Die Platten tragen ferner Randdichtungen, mit wel-have a recess at their two narrow ends 2, which act as guides when assembling a number of plates into a package in a plate heat exchanger frame to be assembled. The plates also have edge seals with which
r> chen sie Kanäle zwischen sich für den Durchfluß der Wärmeaustauscherfluide begrenzen. Diese Dichtungen sind in den Zeichnungen nicht gezeigt.r> open channels between them for the flow of the Limit heat exchange fluids. These seals are not shown in the drawings.
Wie aus den Zeichnungen ferner ersichtlich ist, weichen die drei Platten hinsichtlich des Verlaufes derAs can also be seen from the drawings, the three plates give way in terms of the course of the
in Verwirbelungsrippen 3,3', 3" der Platten voneinander ab. Diese Rippen sollen einander kreuzen und aneinanuer als Abstützpunkte zwischen den Platten anliegen, wenn die letzteren in einem Rahmen eingebaut sind. Die in Fig. 1 dargestellte Platte weicht von derin turbulence ribs 3,3 ', 3 "of the plates from each other away. 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 that
r> Platte nach Fig. 2 hinsichtlich der Zwischensräume zwischen den Scheiteln der sich nebeneinander erstreckenden Rippen ab und von der Platte nach Fig. 3 hinsichtlich des Winkels, mit welchem sich die Rippen beispielsweise mit Bezug auf die langen Seiten derr> plate according to FIG. 2 with regard to the intermediate spaces between the vertices of the adjacent ones Ribs from and from the plate of Fig. 3 with regard to the angle at which the ribs are for example with respect to the long sides of the
.η Platten erstrecken. Die Platte nach Fig. 2 weicht von der Platte nach Fig. 3 in den beiden genannten Merkmalen ab..η plates extend. The plate of Fig. 2 differs from the plate of FIG. 3 in the two features mentioned.
Wenn zwei Platten nach Fig. 1 so zusammengebaut wird;!;, daß sie einander überdecken, wobei eine der-If two plates according to Fig. 1 are assembled so that they overlap, one of the
>', selben um 180° in ihrer eigenen Ebene mit Bezug auf die andere georeht ist, wird zwischen den Platten ein Kanal mit bestimmten thermischen Eigenschaften erhalten. Wenn zwei Platten nach Fig. 2 oder zwei Platten nach Fig. 3 in der entsprechenden Weise zu-> ', same by 180 ° in its own plane with reference on the other, a channel with certain thermal properties is created between the plates obtain. If two plates according to FIG. 2 or two plates according to FIG. 3 are added in the corresponding manner
Wi sammengebaut werden, werden Kanäle von anderen thermischen Eigenschaften erzielt. Weitere Kanäle mit verschiedenen thermischen Eigenschaften lassen sich durch Kombinieren von zwei Platten von verschiedenen Arten erzielen. Those that are assembled become channels of others thermal properties achieved. Let more channels with different thermal properties obtained by combining two panels of different types.
Wenn ein Plattenwärmetauscher für eine bestimmte Wärmeaustauschaufgabe zusammengebaut werden soll, werden Platten der einen Art mit Platten der anderen Art gemischt. Das Mischen von drei ver-When a plate heat exchanger is assembled for a specific heat exchange task is to be, plates of one type are mixed with plates of the other type. Mixing three different
19 W 19 W
schiedenen 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 köndifferent types of plates in the same plate heat exchanger shouldn't be necessary, as the combination options already exist with two types of panels are large. In particular, a combination of plates according to FIG. 3 with plates according to FIG Fig. 1 (or with plates according to Fig. 2) a large number of possible combinations, since these plates in can be assembled in more than one way
nen. 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 Strömungsräumen zwischen den Platten unabhängig davon, in welcher gegenseitigen Lage die verschiedenen Platten im Plattenpaket zusammengebracht werden. nen. As a result of the fact that the ribs of one type of plate have a different angle with the long ones Sides of the panels than the ribs form the other type of panels, the ribs cross each other in the Flow spaces between the plates regardless of the mutual position in which the different Plates are brought together in the plate pack.
Hierzu 1 Bhitt Zeichnungen1 Bhitt drawings
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