DE2333697A1 - Rekuperativer plattenwaermetauscher - Google Patents

Description

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Unser Zeichen: D /3/54 APtb Nau/B Rekuperativer Plattenwärmetauscher

Die Erfindung bezieht sich auf einen rekuperativen Wärmetauscher, der parallel zueinander angeordnete Platten aufweist, die mittels Endbegrenzungsblechen in einem Abstand zueinander gehalten werden und die zusammen mit letzteren Strömungskanäle bilden, wobei die einander benachbarten Strömungskanäle abwechselnd kaitee und heißes Medium führen.

Bei rekuperativen Wärmetauschern wird die Wärme-Übertragung durch den Wärmeübergang von dem einen Medium auf die Plattenwand und von dort durch Leitung auf die andere Plattenseite und von dieser wieder durch Wärmeübergang zum anderen Medium bewirkt. Es ist bekannt ("COMPACT HEAT EXCHANGERS" vom W.M. Kays & A.L. London, McGraw-Hill Book Co., Seite 152, Fig. 9-4), zur Vergrößerung der Wärmetauscherfläche zwischen den Platten Rippen anzuordnen, die zur Erzielung besserer Wärmeübergangszahlen unterbrochen sein können, wodurch immer wieder neue Strömungsan1aufstellen entstehen. Derartige Wärmetauscher haben eine große Verbreitung gefunden, sie sind jedoch da nicht anzuwenden, wo minimales Bauvolumen verlangt wird, da der Rippenherstellung sowohl aus Gründen der Fertigung als auch aus Kostengründen Grenzen gesetzt sind. Für den optimalen rekuperativen Wärmetauscher ist eine maximale Wärmetauschfläche und maximale Anzahl von Strömungsanlaufstellen pro Volumen Bedingung. Bei dem Rippenwärmetausder ist aber auch die Anzahl der Strömungsanlaufstellen

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trotz Unterbrechung der Rippen begrenzt, so daß auch der Wärmetauscherleistung bezüglich Bauvolumen Grenzen gesetzt sind.

Weiterhin ist es bekannt (COMPACT HEAT EXCHANGERS von W.M. Kays & A.L. London, McGraw-Hill Book Co., Seite 155, Fig. 9-8), anstelle der Rippen zwischen die Platten zylindrische Stäbe einzubauen. Aus fertigungs- und kostentechnischen Gründen können die Stäbe jedoch nicht so dicht aneinander angeordnet werden, wie es für eine große Wärmetauschfläche pro Volumen erforderlich sein würde. Weiterhin ist das Befestigen der Stifte an den Platten schwierig und teuer.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile obiger Wärmetauscher zu vermeiden und einen Plattenwärmetauscher zu schaffen, der bezüglich Herstellungspreis, Bauvolumen und Wärmetauscherleistung besser ist. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Strömungskanäle aus Quer- und Längsdrähten bestehende Geflechte aufweisen, die senkrecht zur Strömungsrichtung in Lagen hintereinander angeordnet sind. Aufgrund dieser Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, in einem kleinen Bauvolumen eine sehr große Wärmetauscheroberfläche und eine große Anzahl von Strömungsanlaufstellen zur Verfügung zu stellen. Weiterhin ist auch die Herstellung der Geflechte preisgünstig und insbesondere das Befestigen der Querdrähte an den Platten wirtschaftlich, da ein gesamtes Paket von Geflechten als Einheit zusammengefaßt und an den Platten angeschweißt oder gelötet werden kann.

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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Quer- und Längsdrähte an ihren Kreuzungsstellen z.B. durch Löten oder Schweißen miteinander verbunden sind. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß dadurch die Quer- und Längsdrähte zueinander fest fixiert sind und ein Verschieben der Querdrähte während des Befestigens an den Platten entfällt. Darüber hinaus tragen nunmehr auch die Längsdrähte durch ihre Verbindung mit den Querdrähten zur Wärmeübertragung bei. Ein günstiges Herstellungsverfahren für die Gewebe ergibt sich dann, wenn das Verschweißen der Quer- und Längsdrähte nach Art des Rollnahtschweißens oder der Diffusions-Schweißung erfolgt. Aufgrund der Zusammenfassung der Gewebelagen zu Paketen ist es in einfacher Weise möglich, die Querdrähte an den Platten durch z.B. Löten oder Schweißen zu befestigen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt. Es zeigen:

Abb. 1 einen Strömungskanal des rekuperativen Wärmetauschers gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung und lose angeordneten Teilen,

Abb. 2 einen Schnitt durch den Strömungskanal senkrecht zu den Platten gemäß der Linie II - II in Abb. 1, wobei Pfeile die Strömungsrichtung darstellen,

Abb. 3 eine Draufsicht auf einen Gewebeausschnitt mit Blickrichtung parallel zur Strömung,

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Abb. 4 einen Ausschnitt aus einem Gewebestreifen mit Blickrichtung entsprechend Abb. 2,

Abb. 5 einen vollständigen rekuperativen Wärmetauscher mit durch Pfeile angedeuteter Gegenströmung,

Abb. 6 einen vollständigen rekuperativen Wärmetauscher mit Kreuzströmung.

In den Abbildungen ist mit 1 ein Strömungskanal eines rekuperativen Wärmetauschers bezeichnet, der parallel zueinander angeordnete Platten 2 und 3 und an zwei gegenüberliegenden Rändern der Platten Endbegrenzungsbleche 4 und 5 aufweist. Zwischen den Platten 2 und 3 sind eine Vielzahl von Geflechten 6 angeordnet, die wie insbesondere aus den Abb. 2 bis 4 ersichtlich, aus Querdrähten 7 und Längsdrähten 8 bestehen. Die Querdrähte 7 sind mit ihren Enden an den Platten 2 und 3 verlötet. An den in Abb. 3 ersichtlichen Kreuzungsstellen 9 sind die Quer- und Längsdrähte miteinander verschweißt. Die Gewebe werden entsprechend den Pfeilen 10 in den Abb. 2 und 4 senkrecht zur Gewebeebene von heißem oder kaltem Medium durchströmt. Wie in den Abb. 5 und 6 ersichtlich, weisen die kompletten rekuperativen Wärmetauscher mehrere Strömungskanäle 1 auf, wobei außer den oberen und unteren Platten die Zwischenplatten gleichzeitig zwei nebeneinander angeordnete! Kanälen zugeordnet sind. In der Abb. 5 werden die nebeneinander angeordneten Strömungskanäle in Gegenrichtung und in Abb. 6 in Kreuzrichtung durchströmt.

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Durch die Vielzahl der Quer- und Längsdrähte innerhalb eines Strömungskanals ergibt sich eine sehr große Wärmetauschfläche und eine Vielzahl von Strömungsanlaufstrecken. Es sei darauf hingewiesen, daß im Gegensatz zur Abb. 2 die Querdrähte 7 und Längsdrähte 8 in Strömungsrichtung gesehen nicht hintereinander sondern versetzt zueinander angeordnet werden können, wodurch sich eine Verbesserung des Wärmeaustauschs ergibt. Die optimale Anzahl der Drähte für einen gegebenen Plattenabstand sowie die optimale Drahtstärke lassen sich, abgesehen von Versuchen, mit einem für die Netzmatrix abgeleiteten Rippenwirkungsgrad rechnerisch ermitteln. Daraus ergaben sich Wärmetauscher-Volumen-Einsparungen von mehr als 30 %, wenn man bei gleichem Plattenabstand statt der bekannten Rippen-Platten-Wärmetauscher ein erfindungsgemäßes Drahtgewebe als Rippeneinlage verwendet. Infolge der einfachen Herstellung der Drahtgewebe kann diese Verbesserung durch geringeren Plattenabstand und Verwendung feinerer Drahtgewebe noch wesentlich gesteigert werden.

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Claims (4)

1. D Köln 80, den 25. Juni 1973 Unser Zeichen: D 73/54 APTB Nau/B

   Patentansprüche 1.) ReJcuperativer Wärmetauscher, der parallel zueinander an

   geordnete Platten aufweist, die mittels Endbegrenzungsblechen in einem Abstand zueinander gehalten werden und die zusammen mit letzteren Strömungskanäle bilden, wobei die einander benachbarten Strömungskanäle abwechselnd kaltes und heißes Medium führen, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (1) aus Quer- (7) und Längsdrähten (8) bestehende Geflechte (6) aufweisen, die senkrecht zur Strömungsrichtung in Lagen hintereinander angeordnet sind.
2. 2. Rekuperativer Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quer- (7) und Längsdrähte (8) an ihren Kreuzungsstellen (9) z.B. durch Löten oder Schweißen miteinander verbunden sind.
3. 3. Rekuperativer Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschweißen der Quer- (7) und Längsdrähte (8) nach Art des Rollnahtschweißens oder Diffusionsschweißens erfolgt.
4. 4. Rekuperativer Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querdrähte (7) an den Platten (2, 3) z.B. durch Löten oder Schweißen befestigt sind.

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