DE2161604B2 - Plattenwärmetauscher, insbesondere zur KOhlung eines verdichteten Gases mittels einer Flüssigkeit, bestehend aus einem Stapel in gleicher Weise gewellter Blechtafeln - Google Patents

Description

wänden des Plattenstapels und an der Leitkanalhaube, Sie ergibt beste Wege für beide Fiuide, bei besten Wärmetauschergebnissen, Mit dem Strömungsweg für das verdichtete Gas ist eine besonders gute Verteilung dieses Fluids über den gesamten Querschnitt bei 5 niedrigsten Druckabfall erzielbar. Alle Maßnahmen, die infolge unterschiedlicher Wärmedehnung miteinander funktionierender Teile bisher komplizierte, aufwendige und störanfällige Gestaltgebungen erforderten, sind auf einfache, Ieicnt herstellbare und dauerhafte Weise gelöst, wobei die Abdichtungsstellen baulich einfach und betriebssicher ausbildbar sind. Von besonderem Vorteil ist die Möglichkeit, daß der Abscheider ohne vergrößernde Ausführung des zylindrischen Gefäßes an der Stelle mit größtem Querschnitt anbringbar ist. Die Strömungswege mit rundem Querschnitt können durch quer dazu verlaufende Sicken verbunden sein, so daß in vorteilhafter Weise ein Queraustausch zwischen den einzelnen Strömungswegen, eine gute Durchmischung und eine völlige Abstützung aller Blechtafeln erzielt werden kann.

Die wärmetechnische Ausnutzbarkeit ist ganz besonders wirkungsvoll, da die Wärmeübergangsfläche für das Fluid mit geringerer Wärmeübergangszahl, also das Gas, wesentlich größer ausbildbar ist als für das Fluid mit größerer Wärmeübergangszahl. Auch die einfache Reinigungsmöglichkeit der Strömungswege im Plattenstapel und im Behälter ist als besonders zweckmäßig hervorzuheben, da diese wesentlich zur Erhöhung der Wirkungsweise und der Lebensdauer beitragen können, jo

Es ist besonders günstig und zweckmäßig, wenn gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauschers die hin- und hergeführten Strömungswege mit rundem Querschnitt mittels zwischen den zugeordneten Trennwänden in den 3ί Umlenkkästen angeordneten Dichtstäben unterteilt sind, wodurch sich die Trennung der Strömungswege in besonders einfacher Weise erzielen läßt.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers dargestellt.

F i g. 1 und 2 zeigt einen Längs- und einen Querschnitt durch einen Plattenwärmetauscher, der im wesentlichen aus einem Plattenstapel 4 in einem an beidtn Stirnseiten mittels der Böden 2 und 3 abgeschlossenen zylindrischen Behälter 1 besteht. Der Plattenstapel 4 ist aus in v> gleicher Weise gewellten runden Blechtafeln 6, 7, 8 und 9 zusammengesetzt. Die Ränder dtr Blechtafeln sind abwechselnd mit dem Rand der einen bzw. der anderen benachbarten Blechtafel abdichtend verbunden, so daß zwischen den Blechtafeln 6 und 7 bzw. 8 und 9 Strömungswege gemäß der Pfeile 10 und 11 mit wellenförmigen Querschnitt und senkrecht dazu Strömungswege mit rundem Querschnitt 12, 13 ausgebildet sind. Die runden Strömungswege verlaufen der Länge nach durch den Plattenstapel 4 und münden beiderseits 5i an den Stirnflächen 14, 15. Der Strömungsweg für das verdichtete Gas beginnt in einem Eintrittsstutzen 16 gemäß der Pfeile 17 und führt in einen durch eine Leitkanalhaube 18 und Leitflächen 19 gebildeten Leitkanal zur möglichst gleichmäßigen Verteilung des zu kühlenden Gasgemisches an die Oberfläche des Plattenstapels 4, wo er gemäß der Pfeile 10 in die Sirömungswege mit wellenförmigem Querschnitt eintritt. Er verläßt diese gemäß der Pfeile 11. wobei er an den Leitblechen 20 um etwa 180° gemäß der Pfeile 21 umgelenkt wird, so daß er seitwärts des Plattenstapels 4 zwischen diesem und der Behälterwand 1 nach oben und mit einer schrägen Komponente gemäß der Pfeile 22 gegen das andere Ende des zylindrischen Behälters ί gelangt, an dem ein Auslaßstutzen 23 angebracht m, durch den das abgekühlte verdichtete Gas gemäß Pfeil 24 austritt. Im größten Querschnitt zwischen dem Plattenstapel 4 und der Behälterwand 1 ist in zweckmäßiger Weise je ein Abscheider 25, 26 angeordnet, der etwa anfallende Feuchtigkeit aus dem Gasstrom entfernt, die dann durch den Ablaßstutzen 27 aus dem Behälter 1 entweichen kann. Es ist sehr vorteilhaft, daß die Versteifungsplatten 28 und 29 an den beiden Flanken des Plattenstapels 4 gering beansprucht sind und demzufolge dünnwandig ausgeführt werden können, da durch die zweckmäßige Anordnung eine fast völlige Druckentlastung an der äußeren Begrenzung des Plattenstapels erzielt ist Der gesamte Plattenstapel 4 ist durch eine öffnung 30 im Boden 2 dem Wärmetauscher in den Behälter 1 einführbar und in diesem auf Schienen 31, 32 verschiebbar gelagert. An der Stirnwand 14 bzw. 15 ist je ein Umlenkkasten 33 bzw. 34 angeordnet. Die Kühlflüssigkeit tritt gemäß Pfeil J^r in den Umlenkkasien 33 ein und wird miiiels einer Trennwand 36 gemäß Pfeil 37 in die runde Strömungswege im Plattenstapel 4 geführt.

Nachdem das Kühlmittel die untersten Strömungswege mi; rundem Querschnitt durchströmt hat, gelangt es in den Umlenkkasten 34, in dem es gemäß Pfeil 38 umgelenkt wird und in der zweiten Lage der Strömungswege mit rundem Querschnitt in den Umlenkkasten 33 zurückströmt, wo es wiederum gemäß Pfeil 39 umgelenkt wird und nochmals nach Durchströmen der dritten Lage der Strömungswege mit rundem Querschnitt in dem Strömungskasten 34 gemäß Pfeil 40 umgelenkt wird und dann nach Durchströmen der obersten Lage der Strömungswege mit rundem Querschnitt gemäß Pfeil 41 in den Umlenkkasten 33 einströmt und von da durch einen Austritt gemäß Pfeil 42 abgeleitet wird. Die Trennung der Lagen innerhalb des Plattenstapels geschieht auf einfachste Weis', indem in die betreffenden Querschnitte mit rundem Querschnitt 43, 44, 45 je ein Stab aus elastischem D.jhtmaterial, z. B. aus Gummi der Länge nach eingelegt ist, der von einer Stirnwand 14 im Umlenkkasten 33 bis zur anderen Stirnwand 15 im Umlenkkasten 34 reicht. Die eingelegten Stäbe 43,44,45 bilden mit den Trennwänden 36, 46, 47 eine dichte Begrenzung der Strömungswege. Aus der Figur ist erkennbar, daß der Plattenstapel 4 mit den beiden an seinen Stirnflächen 14 und 15 befindlichen Umlenkkästen 33 und 34 zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt ist, die durch die Öffnung 30 im Boden 2 axial in den zylindrischen Behälter 1 einschiebbar und mit dem Behälter 1 nur am Boden 2 fest verbindbar ist. während am Boden 3 eine elay'iyche Trennwand 48 angeordnet ist, so daß sich die aus dem Piattenstapel und den Umlenkkästen bestehende bauliche Einh'it bei unterschiedliche; Wärmedeh nung innerhalb des zylindrischen Behälters 1 axi?l bewegen kann, wobei durch eine gleitende und nachgiebige Abdichtung der zu kühlende Gasstrom bri kleinsten Strömungsverluslen einwandfrei geführt ist. Die Ränder 49 der Leitkanalhaube 18 sind in Dichtleisten am Plattcnslapel 4 geführt, so '!aß beim Einsetzen desselben eine gute Abdichtung zwischen dem Innenraum der Leitkanalhaube 18 und dem umgebenden Außenraum, also zwischen dem eintretenden Gasstrom 17 und dem austretenden Gasstrom 22 erreicht ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Plattenwärmetauscher, insbesondere zur Kühlung eines verdichteten Gases mittels einer Flüssigkeit, wie Wasser, z. B. als Turbokompressor-Nachkühler bestehend aus einem Stapel in gleicher Weise gewellter oder ähnlich geformter, rechteckiger Blechtafeln, deren Ränder abwechselnd mit dem Rand der einen bzw. der anderen benachbarten Blechtafel abdichtend verbunden sind, mit Versteifungsplatten an den äußeren Blechtafeln und mit rechteckigem Querschnitt, der von einem zylindrischen Behälter umgeben ist, welcher an verschiedenen Enden seiner zylindrischen Wand Ein- und Austrittsstutzen für eines der am Wärmetausch beteiligten Fluide aufweist, wobei die benachbarten Blechtafeln eine Vielzahl von Strömungswegen einerseits mit runden, andererseits mit wellenförmigen Querschnitten bilden, die runden Strömungswege an den Stirnflächen des Behälters münden, mit an beiden Enden des Stapels die runden Strömungswege verbindenden Kästen, die mit dem Stapel zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt sind und von denen der Kasten am einen Ende mit Zu- und Abführungsstutzen für ein Fluid, insbesondere die Kühlflüssigkeit, versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die baulich? Einheit aus Plattenstapel (4) und Umlenkkästen (33, 34) mit dem Umlenkkasten (34) ohne Zu- und Abführungen zuvorderst verschiebbar im Behälter (1) angeordnet ist, der Umlenkkasten (33) mit den Zu- und Abführung η am Boden (2) des Behälters (1) angeflanscht ist, die zwischen den Flanken des Stapels (4) und der Behälterwand gebildeten Räume Strömungswege für dai. die -vellenförmigen Strömungswege der Platten durchströmende Fluid darstellen, wobei der Strömungsweg für dieses durch den auf der zylindrischen Behälterwand angebrachten Eintrittsstutzen (16) zugeführte Fluid, insbesondere ein verdichtetes Gas, von diesem Eintrittsstutzen (16) durch eine im Behälter (1) von ihm bis über die gesamte Oberseite des Stapels (4) reichende Leitkanalhaube (18) und durch den Stapel (4) führt und im Raum zwischen dessen Unterseite und dem zylindrischen Behälter (1) in die beiden seitlichen Zwischenräume, mit je einem Abscheider (25, 26) umgelenkt ist und unter Umgehung der Leitkanalhaube (18) zu einem Austrittsstutzen (23) am anderen Ende des zylindrischen Behälters zurückführt.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die hin- und hergeführten Strömungswege mit rundem Querschnitt mittels zwischen den zugeordneten Trennwänden (36, 46, 47) der Umlenkkasten (33, 34) verlaufenden in die Strömungswege eingelegten Dichtstäben (43,44,45) unterteilt sind.

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher, insbesondere zur Kühlung eines verdichteten Gases mittels einer Flüssigkeit, wie Wasser, z. B. als Turbokompressor-Nachkühler, bestehend aus einem Stapel in gleicher Weise gewellter oder ähnlich geformter, rechteckiger Blechtafeln, deren Ränder abwechselnd mit dem Rand der einen bzw. der anderen benachbarten Blechtafel abdichtend verbunden sind, mit Versteifungsplatten an den äußeren Blechtafeln und mit rechteckigem Querschnitt, der von einem zylindrischen Behälter umgeben ist, welcher an verschiedenen Enden seiner zylindrischen Wand Ein- und Austrittsstutzen für eines der am Wärmetausch beteiligten Fluide aufweist, wobei die benachbarten Blechtafeln eine Vielzahl von Strömungswegen einerseits mit runden, andererseits mit wellenförmigen Querschnitten bilden, dip runden

ίο Strömungswege an den Stirnflächen des Behälters münden, mit an beiden Enden des Stapels die runden Strömungswege verbindenden Kästen, die mit dem Stapel zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt sind und von denen der Kanten am einen Ende mit Zu- und Abführungsstutzen für ein Fluid, insbesondere die Kühlflüssigkeit, versehen ist.

Ein derartiger Wärmetauscher wurde bereits in der DE-OS 16 01 215 beschrieben. Er dient als Spaltgaskühler, wobei in den runden Strömungswegen das abzukühlende Gas und im Mantelraum um die Rohre ein Kühlmedium strömt. Der Spaltgaskühler war dafür ausgelegt worden, die aufgrund der hohen Temperaturdifferenzen zwischen der Gaseintrittsseite und der Kühlmediumseite auftretenden Spannungen auszuschalten.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein derartiger Wärmetauscher hinsichtlich seiner lebensdauer nicht den an ihn gestellten Erwartungen entspricht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

JO einen Wärmetauscher zu entwickeln, der gegenüber dem bekanntgewordenen unempfindlicher gegen Einflüsse der Wärmedehnung ist, insbesondere bei Verwendung verschiedenen Materials, so daß er eine wesentlich höhere Lebensdauer, vor allem an seinen inneren komplizierten Bestandteilen aufweist; außerdem sollen seine Wärmetauschflächen in besonders günstiger Weise zu reinigen sein.

Bei der Verwendung als Turbokompressor-Nachkühler ist das Verhältnis von Durchsatzmenge zum

-to Gasdruck verhältnismäßig hoch, sl daß einem möglichst geringen Druckabfall sowohl in den Strömungswegen an den Wärnietauschflächen als auch in den Zu- und Abführungen zu bzw. von diesen eine besondere Bedeutung zukommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die bauliche Einheit aus Plattenstapel und Umlenkkasten mit dem Umlenkkasten ohne Zu- und Abführungen zuvorderst verschiebbar im Behälter angeordnet ist, der Umlenkkasten mit den Zu- und Abführungen am Boden des Behälters angeflanscht ist, die zwischen den Flanken des Stapels und der Behälterwand gebildeten Räume Strömungswege für das die wellenförmigen Strömungswege der Platten duichströmende Fluid darstellen, wobei der Strömungsweg für dieses durch den auf der zylindrischen Behälterwand angebrachten Eintrittstutzen zugeführte Fluid, insbesondere ein verdichtetes Gas. von diesem Eintrittsstutzen durch eine im Behälter von ihm bis über die gesamte Oberseite des Stapels reichenden Leitka-

bo nalhaube und durch den Stapel führt und im Raum zwischen dessen Unterseite und dem zylindrischen Behälter in die beiden seitlichen Zwischenräume mit je einem Abscheider umgelenkt ist und unter Umgebung der Leitkanalhaube zu einem Austrittsstutzen am anderen Ende des zylindrischen Behälters zurückführt.

Diese Lösung ergibt eine Bauart, die insgesamt als sehr vorteilhaft bezeichnet werden kann, auch z. B. im Hinblick auf den Druckausgleich an den Begrenzungs-