DE1915695A1

DE1915695A1 - Plate heat exchangers for heating and cool - ing liquids and gases

Info

Publication number: DE1915695A1
Application number: DE19691915695
Authority: DE
Inventors: Balla Dipl-Phys Arnold
Original assignee: KYFFHAEUSERHUETTE VEB MASCHF
Current assignee: KYFFHAEUSERHUETTE VEB MASCHF
Priority date: 1969-02-06
Filing date: 1969-03-27
Publication date: 1970-09-03
Also published as: DK123550B; CS152337B2

Abstract

Heat exchanger comprises identical thin panels with profiled heat exchange surfaces and rectangular flow channels between the panels whose distance is greater than the height of the profiled elements supporting the panels reciprocally. Specifically, the mean ratio of plate distance of height is 1.

Description

Plattenwärmeaustauscher Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmeaustauscher zur Erhitzung oder Kühlung von Flüssigkeiten und Gasen, bestehend aus einer Anzahl im wesentlichen gleichartiger dtinner Wärmeaustauschplatten mit profilierter Wärmeaustauschfläche, wobei die Wärmeaustauschplatten so bemessen und unter Wahrung eines Abstandes aneinander gefügt sind, daß zwischen den jeweils benachbarten Wärmeaustauschplatten Strömungskanäle mit in Strdmungsrichtung veränderlichem und vorzugsweise rechteckigem Querschnitt derart entstehen, daß die Hbhe der Querschnittsfläche der Strömungskanäle klein gegen die Länge derselben ist.Plate heat exchanger The invention relates to a plate heat exchanger for heating or cooling liquids and gases, consisting of a number Essentially similar dtinner heat exchange plates with a profiled heat exchange surface, wherein the heat exchange plates are dimensioned and spaced from one another are joined that flow channels between the respective adjacent heat exchange plates with variable and preferably rectangular cross-section in the direction of flow arise in such a way that the height of the cross-sectional area of the flow channels is small is against its length.

Es sind Plattenwärmeaustauscher bekannt, bei denen die Wärmeaustauschflächen der einselnen Platten mit senkrecht oder mit einem bestimmten konstanten oder veriar derlichen Winkel sur Strömungsrichtung verlaufenden über die gesamte Wärmeaustauschflächen hintereinander angeordneten Wellen versehen sind. Die Wellen laufen dabei über die gesamte Plattenbreite oder werden ein bzw. mehrere Male unterbrochen. Die Wärmeaustauschplatten sind so aneinandergefügt, daß die Wellen der jaweils benachbarten Wäreaustausohplatten unter Wahrung eines Abstandes ineinanderragen und so getrennte Strömungskanäle für die im Wärmeaustausch befindlichen Medien bilden.Plate heat exchangers are known in which the heat exchange surfaces the individual plates with perpendicular or with a certain constant or veriar Such angles in the direction of flow extending over the entire heat exchange surfaces shafts arranged one behind the other are provided. The waves run over the entire plate width or are interrupted one or more times. The heat exchange plates are joined together in such a way that the waves of the neighboring Wäreaustausohplatten while maintaining a distance into each other and thus separate flow channels for form the media in heat exchange.

Eine andere bekannte Ausführungsform ist* daß bei nicht senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufender Wellung die Wellen der benachbarten Wärmeaustauschplatten nicht ineinanderragen, sondern die benachbarten Wärmeaustauschplatten sich auf den Wellenkämmen gegenseitig punktförmig abstützen. Neben den Plattenwärmeaustauschern, deren Wärmeaustauschplatten mit Wellenprofilen in ihren vielfältigsten Modifikationen versehen sind, sind auch solche mit aus kalotten-, pyramiden- und wabenförmigen Elementen bestehenden Profilen bekannt. Ihnen ist Jedoch allen gemeinsam, daß die Wärmeaustauschplatten im Plattenwärmeaustauscher so zusammengefügt sind, daß die Profilerhezungen benachbarter Wärmeaustauschplatten unter Wahrung eines Abstandes fUr den Durchfluß der wärmeaustauschenden Medien ineinander liegen und damit die HUhe der Profilerhebungen großer als der Plattenabstand ist oder bei gleichzeitiger Ausnutzung zur gegenseitigen punktfdrmigen Abstützung der benachbarten Wärmeaustauschplatten diese Profillerhebungen in ihrer Höhe dem Abstand der Wärmeaustauschplatten gleich sind. Die Höhe des in einem Plattenwärmeaustauscher zu erreichenden Wärmeaustauscheffekts hängt davon ab, in welchem Maße es durch eine geeignete Wahl der Geometrie der Strömungskanäle gelingt, die laminare Grenz- bzw. Unterschicht aufzureißen bzw den Aufbau der laminaren Grenzschieht durch Schaffung immer neuer Anlaufatrecken möglichst häufig zu unterbrechen. Bei den bekannten Plattenwärmeaustauschern soll dies durch die Profilierung der Wärmeaustausohflächen erreicht werden. Die Profilierung.dient neben einer Vergrdßerung der Wärmeaustauschfläche einer häufigen p periodischen Änderung des Strömungsquers ohnittes und damit der Strömungsgeschwindigkeit in den einzelnen Strömungkanälen des Plattenwärmeaustauschers, was zu einer Erhöhung des Turbulenzgrades führen soll.Another known embodiment is * that at not perpendicular the corrugations of the adjacent heat exchange plates to the corrugation running in the direction of flow do not protrude into each other, but the neighboring heat exchange plates on the Support each other at points on the crests of the waves. In addition to the plate heat exchangers, their heat exchange plates with wave profiles in their various modifications are provided, are also such with dome, pyramid and honeycomb elements known existing profiles. However, they all have in common that the heat exchange plates in the plate heat exchanger are joined together in such a way that the Profilerhezungen adjacent heat exchange plates while maintaining a Distance for the flow of the heat exchanging media in one another and so that the height of the profile elevations is greater than the plate spacing or at the same time Utilization for mutual punctiform support of the neighboring heat exchange plates these profile elevations are equal in height to the distance between the heat exchange plates are. The level of the heat exchange effect to be achieved in a plate heat exchanger depends on the extent to which it is achieved by a suitable choice of the geometry of the flow channels succeeds in tearing open the laminar boundary or sub-layer or the structure of the laminar To interrupt border crossings as often as possible by creating more and more new approach routes. In the known plate heat exchangers, this is due to the profiling of the Heat exchange surfaces can be achieved. The profiling serves in addition to an enlargement the heat exchange area of a frequent p periodic change in the flow cross ohnittes and thus the flow velocity in the individual flow channels of the plate heat exchanger, which should lead to an increase in the degree of turbulence.

Die Wirksamkeit des Profile der Wärmeaustauschflächen im Hinblick auf die Erhöhung des Wärmeaustauscheffektes hängt Jedoch nioht nur von der Gestaltung und Wahl der Einzelelemente des Profils selbst abt sondern auch in hohem Maße vom Abstand der jeweils benachbarten Platten da der Charakter der Strömung in den einnelnen Strömungskanälen von den geometrischen Abmessungen des Strömungskanals abhängt und diese wiederum neben von der Art des Profile auch maßgeblich vom Plattenabstand bestimmt werden. Es besteht dannach eine enge Wochselwirirung zwischen der Form der einselnen Profilelemente und dem Plattenabstand; die bei den bekannten Ausführungsformen fast ausschließliche Beachtung der Profilausbildung läßt daher keinen optimalen Slärmeaustauscheffekt erzielen, Ist z.B. bei einem bestimmten Profil die Höhe der einzelnen Profileiemente sehr groß gegen den Plattenabi stand, d.h., ragen die einzelnen Profilelemente' zweier benachbarter Wärmeaustauschplatten sehr weit ineinander, so wird das Profil selbst kaum den Strömungscharakter in den Strömungskanälen beeinflussen, -gleiches gilt für den Fall, daß die Profilerhebungen gegenüber dem Plattenabstand so klein sind, daß die Plattenwand mit diesen Profilerhebungen bereits als hydraulisch glatt angesehen werden kann.The effectiveness of the profile of the heat exchange surfaces in terms of However, the increase in the heat exchange effect does not depend only on the design and choice of the individual elements of the profile itself but also to a large extent from Distance between the adjacent plates as the character of the flow in the inner one Flow channels depends on the geometric dimensions of the flow channel and this in turn depends not only on the type of profile but also largely on the distance between the panels to be determined. There is then a close intermingling between the form the individual profile elements and the Plate spacing; the two known embodiments almost exclusive attention to the profile formation can therefore not achieve an optimal heat exchange effect, is e.g. at a certain Profile the height of the individual profile elements was very large against the Plattenabi, i.e., the individual profile elements protrude from two adjacent heat exchange plates very far into one another, the profile itself hardly becomes the character of the flow in the Influence flow channels - the same applies in the event that the profile elevations are so small compared to the plate spacing that the plate wall with these profile elevations can already be viewed as hydraulically smooth.

Zweck der Erfindung ist, die aufgezeigten Mängel der bekannten Ausführungen zu beseitigen und einen Plattenwärmeaustauscher zu schaffen, der bei geringem technischen Aufwand einen möglichst hohen Wärmeaustausch zweier Medien ermöglicht.The purpose of the invention is to address the identified shortcomings of the known designs to eliminate and to create a plate heat exchanger with little technical Effort enables the highest possible heat exchange between two media.

Aufgabe der Erfindung ist, durch Beachtung der engen Wechselwirkung zwischen Platten abstand und Profilausbildung den Wärmeaustaus cheffekt bei Plattenwärmeaustauschern unter Verwendung im wesentlichen bekannter Profile durch geeignete Wahl des Plattenabstandes zu erhöhen.The object of the invention is by observing the close interaction between plate spacing and profile formation the heat exchange effect in plate heat exchangers using essentially known profiles through a suitable choice of the plate spacing to increase.

Es wurde gefunden, daß die Wechselwirkung zwischen Plattenabstand und Profil hauptsachlich durch das Verhältnis von Plattenabstand zur Höhe der einzelnen Profilelemente der Wärmeaustauschfläche bestimmt wird.It has been found that the interaction between plate spacing and profile mainly through the ratio of the distance between the plates and the height of the individual Profile elements of the heat exchange surface is determined.

Erfindungsgemäß werden die einzelnen Wärmeaustauschplatten, deren Wärmeaustauschfläche mit einem- Profil versehen ißt, 80 Zu einem Plattenwärmeaustauscher aneinandergefAgt, daß der Abstand zwischen den Wärmeaustauschplatten größer als die Höhe aller nicht der gegenseitigen Abstutzung dienenden Profilelemente ist, wobei der mittlere Wert des Verhältnisses von Plattenabstand zur Höhe der einzelnen Profilelemente größer als eins ist, wodurch zwischen den Erhebungen der einzelnen Profilelemente zweier benachbarter Wärmeaustauschplatten ein lichter Durchtritt verbleibt. Durch die erfindungsgemäße Ab stimmung zwischen dem Plattenabstand und der Höhe der gewählten Profilelemente ergibt sich eine wesentliche Erhöhung des Wärmeaustauscheffektes gegenüber anderen Plattenabständen bei gleicher Profilausführung.According to the individual heat exchange plates, their Heat exchange surface provided with a profile, 80 to a plate heat exchanger juxtaposed that the distance between the heat exchange plates is greater than is the height of all profile elements that are not used for mutual support, where is the mean value the ratio of plate spacing to Height of the individual profile elements is greater than one, creating between the elevations the individual profile elements of two adjacent heat exchange plates a light Passage remains. Due to the invention from tuning between the plate spacing and the height of the selected profile elements results in a substantial increase the heat exchange effect compared to other plate spacings with the same profile design.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeiapiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt in Strömungsrichtung eines aus dem Profilteil von zwei Wärmeaustauschplatten gebildeten Strömungskanals, wobei die Profilelemente (Wellen) die gleiche Höhe aufweisen, Fig. 2 einen Längsschnitt in Strömungsrichtung eines aus den Profilteilen von zwei Wärmeaustauschplatten gebildeten Strömungskanals, wobei die Profilelemente (Wellen) unterschiedliche Höhe aufweisen.The invention is to be described in more detail below using an exemplary embodiment explained. The accompanying drawings show: FIG. 1 a longitudinal section in the direction of flow one formed from the profile part of two heat exchange plates Flow channel, wherein the profile elements (waves) have the same height, Fig. 2 shows a longitudinal section in the direction of flow of one of the profile parts of two heat exchange plates formed flow channel, the profile elements (waves) of different heights exhibit.

Der Plattenwärmeaustauscher besteht nach Fig. 1 aus einer Ansahl von aneinandergefügten Wärmeaustauschplatten 1* deren eigentliche Wärmeaustauschfläche profiliert ist wobei die Höhe 3 der einzelnen Profilelemente 5 gleich ist. Der Abstand 2 der benachbarten Wärmeaustauschplatten 1 ist größer als die Höhe 3, der profilierten Wärmeaustauschflächen der Wärmeaustauschplatten 1, wodurch zwischen den maximalen Erhebungen der Profilelemente 5 sbn lichter Durchtritt 4 entsteht.According to FIG. 1, the plate heat exchanger consists of a number of heat exchange plates joined together 1 * their actual heat exchange surface is profiled, the height 3 of the individual profile elements 5 being the same. The distance 2 of the adjacent heat exchange plates 1 is greater than the height 3, the profiled Heat exchange surfaces of the heat exchange plates 1, whereby between the maximum Elevations of the profile elements 5 sbn clear passage 4 is created.

Figur 2 zeigt den Längaschnitt eines von den Profilelementen 5a; 5b zweier benachbarter Wärmeaustauschplatten 1a gebildeten Strömungskanals, bei die Profile mente 5a; 5b eine unterschiedliche Höhe 3a; 3b besitzen.FIG. 2 shows the longitudinal section of one of the profile elements 5a; 5b two adjacent heat exchange plates 1a formed flow channel, in which Profiles mente 5a; 5b a different height 3a; 3b own.

Der Plattenabstand 2a ist größer als die Höhe Da bzw die HUhe 3b oder höchstens gleich der größeren der bei den Höhen 3a; 3b. Die Verhältnisse des Plattenabstandes 2a zu den beiden Höhen 3a; 3b sind unterschiedlich.The plate spacing 2a is greater than the height Da or the height 3b or at most equal to the greater of the heights 3a; 3b. The ratios of the plate spacing 2a to the two heights 3a; 3b are different.

Dabei ist der mittlere Wert des Verhältnisses des Plattenabstandes 2a zu den Höhen 3a; 3b größer als eins, wodurch wiederum ein zwischen den lichten Durchtritten 4a; 4b liegender mittlerer lichter Durchtritt entsteht.Here is the mean value of the ratio of the plate spacing 2a to heights 3a; 3b greater than one, which in turn creates a between the light Passages 4a; 4b lying central light passage is created.

Claims

Patent claims

1. Plate heat exchangers for heating and cooling liquids and gases consisting of a number of substantially similar thin heat exchange plates with profiled heat exchange surface * whereby the heat exchange plates are dimensioned in this way and are joined to one another while maintaining a spacing that between the adjacent heat exchange plates with flow channels with preferably rectangular Cross-section arise in such a way that the height of the cross-sectional area of the flow channels is small compared to the length thereof, characterized in that the plate spacing (2) between the heat exchange plates (1) greater than the height (3) of all not the mutual support of the plates serving profile elements (5).

2. Plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that that the mean ratio of plate spacing (2a) to the heights (3a; 3b) is greater than one is